大理石花紋替代脂的制備及質(zhì)構(gòu)相關(guān)性分析

王家鑌，劉龍龍，張華, ，梁成云,

1.延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院食品與生物科學(xué)系（延吉 133002）；2.延邊大學(xué)東北寒區(qū)肉?？萍紕?chuàng)新教育部工程研究中心（延吉 133002）

大理石花紋（Marbling）指的是沉積于牛肉肌纖維之間的間層脂肪，它是評定牛肉質(zhì)量等級的主要指標(biāo)[1]，并且被認為是與牛肉嫩度和風(fēng)味密切相關(guān)的牛肉脂肪[2]。牛肉營養(yǎng)價值極高，具有高蛋白質(zhì)、低脂肪、低膽固醇的優(yōu)點[3-4]。大理石花紋豐富的優(yōu)質(zhì)牛肉，其風(fēng)味獨特、滑膩多汁、保水性較好且嫩度較高，相反，其肉質(zhì)則會出現(xiàn)質(zhì)地堅硬、表面粗糙少汁和風(fēng)味不佳等讓消費者難以接受的不足等[5-6]。但是，牛肉脂肪其飽和脂肪酸含量高，長期攝入會易引起血液膽固醇增高和冠狀心血管和糖尿病等疾病，不利于人體健康[7-8]。隨著時代的不斷變化和生活條件的普遍改善，近年來，中國居民對食品的營養(yǎng)品質(zhì)要求極其注重，如何在人類飲食中消除或最大程度減少飽和脂肪酸，降低心血管疾病的風(fēng)險成為關(guān)注重點[9-10]。因此，聚焦于開發(fā)能降低飽和脂肪酸的健康且方便的脂質(zhì)食品，大理石花紋替代脂是脂質(zhì)替代物中的一種，屬于油脂凝膠類，由植物油作為基油，添加一定的凝膠因子，并通過一定條件制備而成，兼顧食品的營養(yǎng)與安全。

Gandolfo等[11]使用配置圓柱形探頭的TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀測定一系列高級偶碳鏈脂肪醇（C16～C22）和一系列偶碳鏈脂肪酸（C16～C22）在不同質(zhì)量分數(shù)（1.5%～11%）下制得油脂凝膠的硬度及不同貯存溫度對凝膠硬度的影響，通過硬度指標(biāo)數(shù)據(jù)確定每種凝膠劑的凝膠化濃度及評價同濃度但不同凝膠劑的凝膠能力。Pernetti等[12]將卵磷脂和三硬脂酸山梨糖醇酯混合作為復(fù)合低分子量凝膠劑，研究2種不同凝膠劑混合的比例對油脂凝膠硬度的影響，結(jié)果表明，凝膠硬度與復(fù)合凝膠劑添加量并不呈正相關(guān)關(guān)系，隨凝膠劑含量增多，油脂凝膠硬度反而降低，原因可能是三硬脂酸山梨糖醇酯在植物油中過多溶解導(dǎo)致。馬儷珍等[13-14]將卵磷脂、分子蒸餾單甘酯、Span 80及乳清濃縮蛋白等乳化劑分別加入到三級大豆油、純凈水成功制得一種白色或乳白色黏稠狀W/O型食品乳狀液，并通過試驗發(fā)現(xiàn)所制得的產(chǎn)品乳化穩(wěn)定性得到顯著提高，且脂肪的結(jié)構(gòu)、質(zhì)地和風(fēng)味也得到明顯改善。

關(guān)于油脂凝膠質(zhì)構(gòu)的測定，主要以測定其硬度為主，忽略質(zhì)構(gòu)指標(biāo)對油脂凝膠，即大理石花紋替代脂的影響。通過測定硬度，只能分析出產(chǎn)品的硬軟程度，并不能整體概括出產(chǎn)品的口感及對其結(jié)構(gòu)的分析，導(dǎo)致質(zhì)構(gòu)指標(biāo)單一而出現(xiàn)誤差等。因此，通過測定大理石花紋替代脂的TPA指標(biāo)，包括硬度在內(nèi)的咀嚼性、黏附性、彈性、膠黏性等，可以綜合分析出產(chǎn)品的軟硬程度、松散或黏稠程度和可塑程度等評價其整體口感，并通過膠黏性、內(nèi)聚性等指標(biāo)評價其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，探究這些質(zhì)構(gòu)特性對大理石花紋替代脂的影響和分析它們之間相關(guān)性及對主成分的影響。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

菜籽油（延吉市千盛超市）；蛋黃卵磷脂（實驗室制備）；β-谷甾醇（上海阿拉丁試劑公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

JY-1003型天平（上海舜宇恒平儀器公司）；BG-711磁力攪拌器轉(zhuǎn)子（京東洛捷曼歌專賣店）；DHG-9203A型恒溫培養(yǎng)箱（上海善志儀器設(shè)備有限公司）；TMS-Pro型質(zhì)構(gòu)儀（美國FTC公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 大理石花紋替代脂的制備

以菜籽油為原油材料，稱取20 mL菜籽油，添加油脂質(zhì)量12%的谷甾醇與卵磷脂形成的低分子量復(fù)合凝膠劑（谷甾醇與卵磷脂質(zhì)量比6∶4），在100 ℃下磁力攪拌30 min使其凝膠劑充分溶解于菜籽油中。將磁力攪拌后的樣品放入5 ℃冰箱中儲藏24 h，置于恒溫培養(yǎng)箱中25 ℃放置3 d。

1.3.2 凝膠質(zhì)構(gòu)特性研究

參考ISO 9665—1998方法，試驗做3次平行，取平均值。質(zhì)構(gòu)儀測定條件為P/50探頭，力量元感應(yīng)量程1000 N，檢測高度20 mm，形變百分量50%，檢測速度60 mm/min，起始力1 N。分析不同條件所制備的油脂凝膠樣品質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)變化趨勢。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用SPSS Statistics 20軟件進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、相關(guān)性分析和主成分分析（p＜0.5）。

2 結(jié)果與分析

2.1 凝膠劑添加量對大理石花紋替代脂質(zhì)構(gòu)的影響

圖1是凝膠劑添加量對大理石花紋替代脂質(zhì)構(gòu)特性影響的綜合分析結(jié)果。結(jié)果表明，硬度呈先升后降趨勢，于12%時達最大，黏附性、膠黏性、彈性和咀嚼性隨添加量上升而上升，而內(nèi)聚性則隨添加量上升而下降。整體分析，凝膠劑添加量12%的替代脂TPA指標(biāo)較為均衡，則以凝膠劑添加量12%進行后續(xù)試驗。

從表1中可知，硬度與黏附性、咀嚼性呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與膠黏性、彈性呈顯著正相關(guān)（p＜0.05），與內(nèi)聚性呈顯著負相關(guān)（p＜0.05）。黏附性與膠黏性、彈性、咀嚼性呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與內(nèi)聚性呈顯著負相關(guān)（p＜0.05）。膠黏性與彈性呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與咀嚼性呈顯著相關(guān)（p＜0.05），與內(nèi)聚性呈顯著負相關(guān)（p＜0.05）。內(nèi)聚性與咀嚼性呈極顯著負相關(guān)（p＜0.01），與彈性呈顯著負相關(guān)（p＜0.05）。咀嚼性與彈性呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01）。

表1 凝膠劑添加量對大理石花紋替代脂影響的相關(guān)性分析

利用食品質(zhì)地多面剖析法[15]、GB/T 16860—1997[16]并結(jié)合圖1對大理石花紋替代脂物性進行綜合分析，隨著添加量增加，替代脂口感逐漸由柔軟向堅硬的方向變化，黏性變強，從最初的不可塑性質(zhì)變成具有可塑性，甚至極具彈性，同時具有一定咀嚼性。

圖1 凝膠劑添加量對大理石花紋替代脂的影響

2.2 凝膠劑添加比例對大理石花紋替代脂質(zhì)構(gòu)的影響

圖2是凝膠劑添加比例對大理石花紋替代脂質(zhì)構(gòu)特性影響的綜合分析結(jié)果。結(jié)果表明，硬度呈先升后降的趨勢，凝膠劑（谷甾醇∶卵磷脂）添加比例6∶4時達到最大，黏附性、膠黏性、彈性和咀嚼性隨著卵磷脂在凝膠劑中的添加比例增加而逐漸變小，替代脂的內(nèi)聚性隨著卵磷脂在凝膠劑中的添加比例增加而逐漸變大。整體分析，凝膠劑（谷甾醇∶卵磷脂）添加比例6∶4的凝膠TPA指標(biāo)較為均衡，則以凝膠劑（谷甾醇∶卵磷脂）添加比例6∶4進行后續(xù)試驗。

從表2中可知，硬度與黏附性、膠黏性、彈性、咀嚼性呈正相關(guān)，與內(nèi)聚性呈極顯著負相關(guān)（p＜0.01）。黏附性與膠黏性呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與彈性、咀嚼性呈顯著正相關(guān)（p＜0.05），與內(nèi)聚性呈顯著負相關(guān)（p＜0.05）。膠黏性與內(nèi)聚性呈顯著負相關(guān)（p＜0.05），與彈性、咀嚼性呈顯著正相關(guān)（p＜0.05）。內(nèi)聚性與彈性、咀嚼性呈顯著負相關(guān)（p＜0.05）。彈性與咀嚼性呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01）。

表2 凝膠劑添加比例對大理石花紋影響的相關(guān)性分析

利用食品質(zhì)地多面剖析法[15]、GB/T 16860—1997[16]并結(jié)合圖2對大理石花紋替代脂物性進行綜合分析，凝膠劑（谷甾醇∶卵磷脂）添加比例6∶4時的替代脂口感良好，易黏，具有一定彈性，外表呈糊狀，咀嚼程度適中。質(zhì)感從軟變硬，其替代脂內(nèi)部結(jié)合能力也越差，替代脂也容易發(fā)黏，外表接近呈糊狀。此外，替代脂質(zhì)構(gòu)彈性也極大影響其咀嚼的口感，彈性越好，越耐咀嚼。

圖2 凝膠劑添加比例對大理石花紋替代脂的影響

2.3 攪拌時間、加熱溫度對大理石花紋替代脂質(zhì)構(gòu)的影響

圖3是加熱溫度和攪拌時間對大理石花紋替代脂質(zhì)構(gòu)特性影響的綜合分析結(jié)果。結(jié)果表明，加熱溫度70～120 ℃時，硬度呈先升后降趨勢，加熱溫度30 min時最大，黏附性、彈性、膠黏性和咀嚼性隨著攪拌時間增加而變大，加熱溫度70 min時均達到最大，內(nèi)聚性則無規(guī)律。整體來說，隨著加熱溫度升高，TPA各指標(biāo)均呈上升趨勢，但替代脂在高溫中會加速分解，產(chǎn)生不良氣味，從而影響其品質(zhì)[17-18]。

圖3 攪拌時間、加熱溫度對大理石花紋替代脂的影響

從表3中可知，硬度與黏附性、彈性和咀嚼性呈正相關(guān)，與膠黏性、內(nèi)聚性呈極顯著負相關(guān)（p＜0.01）。黏附性與彈性、咀嚼性呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與膠黏性呈顯著正相關(guān)（p＜0.05），與內(nèi)聚性呈負相關(guān)。膠黏性與咀嚼性呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與內(nèi)聚性呈顯著正相關(guān)（p＜0.05），與咀嚼性呈正相關(guān)。內(nèi)聚性與彈性、咀嚼性呈負相關(guān)。彈性與咀嚼性呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01）。

表3 攪拌時間、加熱溫度對大理石花紋替代脂影響的相關(guān)性分析

利用食品質(zhì)地多面剖析法[15]、GB/T 16860—1997[16]并結(jié)合圖2對大理石花紋替代脂物性進行綜合分析，在加熱溫度100 ℃、攪拌時間30 min條件時，其替代脂口感良好，有一定膠性，易粘舌頭，易被破碎。外表呈糊狀，極具彈性，凝膠較嫩，咀嚼性稍差。替代脂隨著時間增加，口感逐漸變硬，黏性變大，彈性逐漸增大，外表由糊狀往膠狀轉(zhuǎn)變，具有一定可嚼性。替代脂隨加熱溫度增加，100 ℃時TPA達最佳，110 ℃和120 ℃由于溫度過高，對油脂品質(zhì)造成破壞，其質(zhì)構(gòu)也受到一定影響，所以在凝膠作為食品生產(chǎn)中，應(yīng)嚴格控制加熱溫度和攪拌時間。

2.3.1 主成分篩選及其貢獻率

相關(guān)矩陣的特征值與貢獻率如表4所示。主成分初始值對原有變量總體的描述，按照特征值大于1，方差貢獻率大的來選主成分，第一主成分的貢獻率為41.22%，第二主成分的貢獻率為29.65%，二者累計貢獻率為70.87%，因此可以通過這2個主成分反映絕大部分的信息。

表4 相關(guān)矩陣的特征值與貢獻率

2.3.2 因子載荷量分析

主成分的因子載荷量分析如圖4、表5所示。因子載荷量能反映單個指標(biāo)對主成分的貢獻率的大小。經(jīng)軟件處理第一主成分和第二主成分主要包括硬度（S1）、黏附性（S2）、內(nèi)聚性（S3）、彈性（S4）、膠黏性（S5）、咀嚼性（S6）。從圖4可知，黏附性（S2）、彈性（S4）和咀嚼性（S6）在X1上載荷量較大（靠近X軸），即在第一主成分（替代脂的整體口感）上，S2、S4和S6這3個指標(biāo)受溫度和時間條件的影響較大；硬度（S1）、內(nèi)聚性（S3）和膠黏性（S5）在X2上載荷量較大（靠近Y軸），即在第二主成分（替代脂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)）上，S1、S3和S5這3個指標(biāo)受溫度和時間條件的影響較大。

圖4 主成分的因子載荷量分析圖

根據(jù)表5中主成分的特征向量可以構(gòu)建主成分與大理石花紋替代脂各TPA指標(biāo)之間的線性關(guān)系式，即X1=0.380S1+0.346S2-0.073S3+0.353S4+0.162S5+0.357S6；X2=-0.446S1-0.033S2+0.443S3-0.089S4+0.390S5+0.073S6。

表5 主成分的因子載荷量分析表

以2個主成分X1、X2與其方差貢獻率構(gòu)建出大理石花紋替代脂質(zhì)構(gòu)的綜合評價模型X，即X=0.58X1+0.42X2。

根據(jù)此模型結(jié)合圖3 TPA各指標(biāo)計算得出不同攪拌時間和加熱溫度條件對大理石花紋替代脂TPA影響的主成分分析結(jié)果如表6所示。加熱溫度100 ℃、攪拌時間30 min時，X的得分最高，則替代脂質(zhì)構(gòu)效果最佳。

表6 加熱溫度、攪拌時間對大理石花紋替代脂TPA影響的主成分分析結(jié)果

3 結(jié)論

凝膠劑添加量12%、凝膠劑（谷甾醇∶卵磷脂）添加比例6∶4 g/g、攪拌時間30 min、加熱溫度100 ℃時，其凝膠TPA質(zhì)構(gòu)最佳，口感良好，有一定膠性，易黏，外表呈糊狀，黏性變強，從最初的不可塑性變成具有可塑性，甚至極具彈性，同時具有一定咀嚼性。