王兆龍，張錦勝，錢(qián) 菲，劉玉環(huán)，彭 紅，阮榕生*，趙琴琴，成 昕

(南昌大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化教育部工程研究中心， 江西 南昌 330047)

核磁共振技術(shù)研究玉米抗性淀粉對(duì)香腸品質(zhì)的影響

王兆龍，張錦勝，錢(qián) 菲，劉玉環(huán)，彭 紅，阮榕生*，趙琴琴，成 昕

(南昌大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化教育部工程研究中心， 江西 南昌 330047)

將玉米抗性淀粉和普通玉米淀粉按不同比例配合，加入傳統(tǒng)中式香腸中，通過(guò)測(cè)定核磁共振參數(shù)、質(zhì)構(gòu)參數(shù)及感官評(píng)定來(lái)評(píng)價(jià)抗性淀粉及其含量的大小對(duì)香腸品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：香腸樣品體系中抗性淀粉替代率過(guò)低或過(guò)高都有可能造成樣品體系中結(jié)合水減少，而體系中自由水則隨抗性淀粉替代率的增大而增加。抗性淀粉的替代率在40%～60%之間時(shí)，香腸的硬度較小，咀嚼性和彈性相對(duì)較好；香腸樣品的磁共振弛豫參數(shù)與其質(zhì)構(gòu)特性顯著相關(guān)，這充分說(shuō)明，水分含量及其存在狀態(tài)是影響香腸質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的主要因素之一。

抗性淀粉；香腸；核磁共振

淀粉在肉制品中的應(yīng)用，有其獨(dú)特的優(yōu)越性。淀粉有非常好的膨脹性，在西式火腿特別是一些肉塊較大的產(chǎn)品中，加入少量淀粉后，可以保水保汁，增加彈性，改善結(jié)構(gòu)。通常加入5%以下的淀粉對(duì)產(chǎn)品的外觀與結(jié)構(gòu)均無(wú)較大的影響，而且添加合適的淀粉，還可以增加產(chǎn)品的口感。同時(shí)，淀粉在肉制品中還是一種價(jià)格低廉而對(duì)產(chǎn)品又有明顯良性作用的填充料。抗性淀粉是一種物理改性淀粉，它不能被人體小腸消化吸收，具有減肥降體質(zhì)量的作用[1-3]，同時(shí)，抗性淀粉可以被結(jié)腸菌群利用，發(fā)酵生成有益人體健康的短鏈脂肪酸等物質(zhì)，具有降低結(jié)腸癌等腸道疾病發(fā)病率的功能特性[4]，因此，在一些國(guó)家抗性淀粉被認(rèn)為是一種膳食纖維，但抗性淀粉理化性質(zhì)及加工穩(wěn)定性卻比膳食纖維要好[5-7]。將抗性淀粉添加到我國(guó)的傳統(tǒng)食品香腸中，利用抗性淀粉的功能特性可以改善香腸的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。目前，抗性淀粉一般用于以谷物為主要原料的食品中，用來(lái)改善食品加工工藝，增加食品的脆度、膨脹性及最終產(chǎn)品的質(zhì)地，而將抗性淀粉應(yīng)用于肉制品中的相關(guān)研究很少。本研究將玉米抗性淀粉和普通玉米淀粉按不同比例配合，加入傳統(tǒng)中式香腸中，通過(guò)測(cè)定磁共振參數(shù)、質(zhì)構(gòu)參數(shù)及感官評(píng)定來(lái)評(píng)價(jià)抗性淀粉及其含量的對(duì)香腸品質(zhì)的影響。同時(shí)分析質(zhì)構(gòu)參數(shù)與磁共振弛豫參數(shù)之間的相關(guān)性，為核磁共振技術(shù)在評(píng)價(jià)食品產(chǎn)品質(zhì)量方面的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

瘦豬肉、豬背脂、一級(jí)玉米淀粉、天然豬腸衣、食鹽、香辛料 南昌市售；玉米抗性淀粉 自制；亞硝酸鈉 杭州龍山化工有限公司；VC 上海盈元化工有限公司；三聚磷酸鹽 徐州海成食品添加劑有限公司；

1.2 儀器與設(shè)備

0.3 T1H yomingmr2 imaging核磁共振成像系統(tǒng)(配備內(nèi)徑為15.6cm的射頻線圈) 寧波健信機(jī)械有限公司；SL2002N 型電子天平 上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司；臺(tái)式電動(dòng)絞肉機(jī) 廣州金洋廚具有限公司；FDG-24BQ遠(yuǎn)紅外線食品烘爐 廣州市白云通寶烘焙設(shè)備廠；Instron3369型萬(wàn)能測(cè)試儀 美國(guó)Instron公司。

1.3 方法

1.3.1 香腸的制作

1.3.1.1 基本配方

瘦豬肉80g、豬背脂20g、亞硝酸鈉0.012g、水25g、食鹽2.5g、復(fù)合磷酸鹽0.35g、香辛料2.5g、異抗壞血酸納0.05g、總淀粉14.5g。

1.3.1.2 玉米抗性淀粉的替代方案

香腸配方中，普通玉米淀粉的添加量為10%，用玉米抗性淀粉取代普通玉米淀粉，從而研究抗性淀粉對(duì)香腸品質(zhì)的影響。替代方案如表1所示。

表1 抗性淀粉的替代方案Table 1 The substitution scheme of maize resistant starch

1.3.1.3 工藝流程

工藝流程：原料肉的處理→絞肉→腌制→攪拌→灌腸及扭結(jié)→干燥→風(fēng)干→成品

各工藝參數(shù)如下：

絞肉：清洗好的瘦豬肉放在絞肉機(jī)中經(jīng)過(guò)20、10mm的孔板進(jìn)行絞制。將脂肪切成丁，大小約10mm左右。腌制：將腌制料(食鹽、硝酸鹽、磷酸鹽)及部分冰水加入到瘦肉中，攪拌均勻，在溫度4～10℃下腌制48h，脂肪加鹽在溫度4～10℃下進(jìn)行腌制，時(shí)間為72h。攪拌：將腌制好的瘦肉和脂肪混合，攪拌3～5min，再加入淀粉及冰水?dāng)嚢柚了性匣旌暇鶆騕8-9]。整個(gè)過(guò)程溫度要求控制在15℃以下。灌腸及扭結(jié)：采用泡制好的天然腸衣進(jìn)行灌制、扭結(jié)。干燥：灌制好的香腸均勻地掛在烤箱內(nèi)，在60～65℃條件下烘烤，至腸體表面干燥、肉餡變色即可。

1.3.2 質(zhì)構(gòu)參數(shù)設(shè)定

采用Instron 3369型萬(wàn)能測(cè)試儀在室溫下對(duì)香腸的質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行測(cè)定。連續(xù)兩次壓縮香腸樣品，每次壓縮到產(chǎn)品原來(lái)高度50%，壓縮速度為5mm/s，數(shù)據(jù)采集間隔時(shí)間為10ms，每組樣測(cè)8次，取平均值。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)配套軟件Bluehill獲得。實(shí)驗(yàn)測(cè)定了硬度、黏聚性、咀嚼性以及彈性4個(gè)參數(shù)。香腸典型的全質(zhì)構(gòu)分析(TPA)圖譜如圖1所示。

圖1 香腸典型的全質(zhì)構(gòu)分析(TPA)圖譜Fig.1 Typical TPA map of sausage products

各參數(shù)計(jì)算方法如下：硬度(hardness)：第一次壓縮樣品時(shí)的最大峰值(F1)；黏聚性(cohesiveness)：是第二次穿沖的用功面積與第一次用功面積的商值(A2/A1)；咀嚼性(chewiness)：(A2/A1)×F1×(t2/t1)；彈性(elastic)：t2/t1。

1.3.3 馳豫參數(shù)設(shè)定

將樣品置于永久磁場(chǎng)中心位置的射頻線圈的中心，利用自由感應(yīng)衰減(free induction decay，F(xiàn)ID)脈沖序列測(cè)定樣品的自旋-自旋弛豫時(shí)間T2*，用反轉(zhuǎn)恢復(fù)(inversion recoverory，IR)脈沖序列測(cè)量樣品的自旋-晶格弛豫時(shí)間T1[10-13]。

FID實(shí)驗(yàn)采用的參數(shù)為：采樣點(diǎn)數(shù)TD＝2048、重復(fù)掃描次數(shù)NS＝8、弛豫衰減時(shí)間t0=3s。利用T2*_Fit擬和程序計(jì)算出T2*值。

IR實(shí)驗(yàn)采用的參數(shù)：采樣點(diǎn)數(shù)TD＝2048，重復(fù)掃描次數(shù)NS＝16、弛豫衰減時(shí)間t0=4s。利用T1_Fit擬和程序計(jì)算出T1值。

1.3.4 感官評(píng)定

本研究采用雙盲法對(duì)香腸的感官品質(zhì)進(jìn)行評(píng)定。將玉米抗性淀粉(RS)替代率不同的各樣品組香腸進(jìn)行密碼編號(hào)。15名人員相互隔離，分開(kāi)對(duì)11組樣品進(jìn)行評(píng)定，品評(píng)每組樣品前需漱口，保證口腔清潔及消除上一個(gè)樣品的影響。評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 香腸感官檢驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard of sausage products

2 結(jié)果與分析

2.1 抗性淀粉對(duì)香腸弛豫特性的影響

利用核磁共振FID脈沖序列測(cè)量樣品的自旋-自旋弛豫時(shí)間T2*和自旋-晶格弛豫時(shí)間T1，分別得到兩組數(shù)據(jù)，即弛豫時(shí)間T2*1、T2*2和T11、T12[14-15]。弛豫時(shí)間T11和T2*1代表樣品體系中結(jié)合較緊密的水分即結(jié)合水，而T12和T2*2則代表樣品體系中流動(dòng)性較強(qiáng)的那部分水即自由水。從核磁共振實(shí)驗(yàn)明顯看出，抗性淀粉替代率不同的香腸樣品其弛豫特性有明顯區(qū)別。

圖2 香腸的自旋-自旋弛豫時(shí)間T2*1隨抗性淀粉替代率的變化趨勢(shì)圖Fig.2 Change trend of spin-spin relaxation time T2*1for sausage products with increasing substitution rate of resistant starch

由圖2可知，香腸的自旋-自旋弛豫時(shí)間T2*1的值在3.6～4.0ms之間，說(shuō)明其所代表的是與大分子物質(zhì)結(jié)合得較緊密的那部分水。當(dāng)抗性淀粉的替代率小于20%時(shí)，香腸的T2*1較沒(méi)有抗性淀粉替代時(shí)有所減小，而當(dāng)RS替代率大于20%后，香腸的T2*1開(kāi)始緩慢增加，但當(dāng)抗性淀粉增加到一定量以后，T2*1又呈下降趨勢(shì)。而圖3顯示，T2*2在17～30ms之間，代表體系中自由水。T2*2在RS替代率小于20%時(shí)有所減小，當(dāng)RS替代率大于20%以后，基本呈上升趨勢(shì)，當(dāng)替代率大于90%時(shí)，其T2*2的值已超過(guò)未添加抗性淀粉的樣品的T2*2值。由此推斷，抗性淀粉的含量過(guò)低或過(guò)高都有可能造成樣品體系中結(jié)合水含量的減少。而自由水含量則隨抗性淀粉含量的增加而增加。

圖3 香腸的自旋-自旋弛豫時(shí)間T2*2隨抗性淀粉替代率的變化趨勢(shì)圖Fig.3 Change trend of spin-spin relaxation time T2*2for sausage products with increasing substitution rate of resistant starch

2.2 玉米抗性淀粉對(duì)香腸質(zhì)構(gòu)的影響

采用Instron3369型萬(wàn)能測(cè)試儀在室溫下對(duì)香腸的質(zhì)構(gòu)特性(硬度、咀嚼性、黏聚性等)進(jìn)行測(cè)定。以時(shí)間對(duì)壓縮載荷作圖可以得到各樣品的TPA圖，綜合分析可得出抗性淀粉對(duì)各質(zhì)構(gòu)參數(shù)影響。

圖4 香腸的硬度隨抗性淀粉替代率的變化趨勢(shì)圖Fig.4 Change trend of hardness for sausage products with increasing substitution rate of resistant starch

圖5 香腸的咀嚼性隨抗性淀粉替代率的變化趨勢(shì)圖Fig.5 Change trend of chewiness for sausage products with increasing substitution rate of resistant starch

圖6 香腸的黏聚性隨抗性淀粉替代率的變化趨勢(shì)圖Fig.6 Change trend of cohesiveness for sausage products with increasing substitution rate of resistant starch

圖7 香腸的彈性隨抗性淀粉替代率的變化趨勢(shì)圖Fig.7 Change trend of elasticity for sausage products with increasing substitution rate of resistant starch

由圖4～7可知，香腸的硬度隨抗性淀粉替代率的變化而改變，當(dāng)抗性淀粉的替代率小于30%或大于70%時(shí)，香腸樣品的硬度較未添加抗性淀粉的香腸的硬度要大。香腸的咀嚼性開(kāi)始時(shí)隨著抗性淀粉替代率的增大而減小，但當(dāng)替代率超過(guò)30%時(shí)香腸的咀嚼性隨抗性淀粉替代率的增大而增加，并且當(dāng)RS替代率在40%～60%之間時(shí)，咀嚼性較好。香腸樣品的黏聚性較未添加抗性淀粉的香腸的黏聚性要小，并且當(dāng)RS替代率在60%時(shí)，香腸的黏聚性達(dá)到中等強(qiáng)度水平?？剐缘矸厶娲试?0%～60%時(shí)，香腸樣品的彈性較高。

綜上所述，在總淀粉添加量一定的香腸制品中，抗性淀粉的替代率在40%～60%之間時(shí)，香腸的硬度較小，彈性較高。而抗性淀粉的加入在一定程度上降低了香腸的咀嚼性和黏聚性，但在60%左右的RS替代率情況下，香腸的咀嚼性和黏聚性較好，口感適宜。

2.3 香腸的感官評(píng)定

對(duì)11組香腸樣品進(jìn)行感官評(píng)定。評(píng)定結(jié)果如表3所示(其結(jié)果為15人評(píng)定結(jié)果的平均值)。

表3 香腸的感官評(píng)定結(jié)果Table 3 Sensory evaluation results of sausage products

由表3可知，上述6#～8#樣品為優(yōu)級(jí)品，1#、4#、5#、10#、11#樣品為一級(jí)品，而2#、3#、9#樣品則為二級(jí)品。即抗性淀粉替代率在50%～70%之間時(shí)，香腸的色澤、香氣、滋味和形態(tài)都較不添加抗性淀粉的樣品要好。

2.4 相關(guān)性分析

利用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件分析不同抗性淀粉替代率的香腸樣品的弛豫特性與質(zhì)構(gòu)參數(shù)之間的相關(guān)性，得出自旋-晶格弛豫時(shí)間T12與硬度在0.01的水平上呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.831；與彈性在0.01的水平上呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.867；與感官評(píng)定總分在0.01的水平上呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.844。T11與感官評(píng)定總分在0.05的水平上呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.623。自旋-自旋弛豫時(shí)間T2*2則在0.05的水平上與咀嚼性和黏聚性呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.657和0.668。此外，彈性與T2*1在0.01的水平上呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.778，與T11在0.05的水平上呈顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.669。如表4所示。

表4 香腸弛豫參數(shù)與質(zhì)構(gòu)參數(shù)的SPSS相關(guān)性分析結(jié)果Table 4 Correlation analysis between relaxation parameters and texture parameters of Chinese sausage by SPSS

弛豫時(shí)間T11和T2*1代表樣品體系中結(jié)合較緊密的水分即結(jié)合水，而T12和T2*2則代表樣品體系中流動(dòng)性較強(qiáng)的那部分水即自由水。這說(shuō)明香腸的質(zhì)構(gòu)特性如硬度、咀嚼性和黏聚性與體系中自由水密切有關(guān)，而彈性除與自由水有關(guān)外還受體系中結(jié)合水的影響。

由此可以推斷，水分含量及其存在狀態(tài)是影響香腸質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的主要因素之一。不同含量的抗性淀粉結(jié)合水分的能力不同；將抗性淀粉添加到豬肉肉糜中，肉糜持水性也會(huì)隨著抗性淀粉添加量的不同而有所變化。因此，通過(guò)控制抗性淀粉的添加量可以改變目標(biāo)食品體系中水分的分布和遷移，以達(dá)到改善其質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的目的。

同時(shí)，磁共振技術(shù)是目前能直觀地監(jiān)測(cè)食品中水分的分布和遷移唯一有效的研究方法。證明食品質(zhì)構(gòu)與弛豫參數(shù)之間存在相關(guān)性，為磁共振技術(shù)在評(píng)價(jià)食品產(chǎn)品質(zhì)量方面的應(yīng)用提供了有力支持，進(jìn)一步推廣了磁共振技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用。

3 結(jié) 論

3.1 從磁共振弛豫特性分析，F(xiàn)ID序列及IR序列對(duì)于香腸內(nèi)部水分的測(cè)定結(jié)果基本一致。香腸樣品體系中抗性淀粉替代率過(guò)低或過(guò)高都有可能造成樣品體系中結(jié)合水減少，而體系中自由水則隨抗性淀粉替代率的增大而增加。

3.2 從質(zhì)構(gòu)特性分析，在總淀粉添加量一定的香腸制品中，抗性淀粉的替代率在40%～60%之間時(shí)，香腸的硬度較小，咀嚼性和彈性較好。而抗性淀粉的加入在一定程度上降低了香腸的咀嚼性和黏聚性，但在60%左右的RS替代情況下，香腸的黏聚性較好，口感適宜。

3.3 香腸樣品的磁共振弛豫參數(shù)與其質(zhì)構(gòu)特性顯著相關(guān)：T12與硬度、彈性及感官品質(zhì)呈極顯著相關(guān)，T2*2與咀嚼性、黏聚性呈顯著相關(guān)，同時(shí)T11與彈性和感官品質(zhì)也呈顯著相關(guān)。弛豫時(shí)間T11和T2*1代表樣品體系中的結(jié)合水，而T12和T2*2則代表樣品體系中的自由水，由此，水分含量及其存在狀態(tài)是影響香腸質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的主要因素之一。

[1] 呂微, 王中榮. 抗性淀粉生理功能研究[J]. 糧食與油脂, 2007(4): 17-19.

[2] 熊春紅, 謝明勇, 陳鋼. 抗性淀粉研究綜述[J]. 天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā), 2007, 19(4): 708-717.

[3] 嚴(yán)梅榮. 抗性淀粉測(cè)定方法的研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2006, 27(4): 251-254.

[4] 李光磊, 李新華. 抗性淀粉應(yīng)用特性研究[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào), 2007, 22(6): 78-81.

[5] MAHAWANICH T, SCHMIDT S J. Molecular mobility and the perceived sweetness of sucrose, fructose, and glucose solutions[J]. Food Chemistry, 2004, 84(2): 169-179.

[6] BALABAN M, PIGOTT G M. Mathematical model of simultaneous heat and mass transfer in food with dimensional changes and variable transport parameters[J]. Food Science, 1988, 53: 935-942.

[7] ZENG X, RUAN R R, FULCHER R. Evaluation of soybean seed coat cracking during drying[J]. Technology, 1996, 14(7): 1575-1623.

[8] 郭文川, 谷洪超, 呂俊峰. 水和鹽對(duì)豬里脊肉糜介電特性的影響[J].食品科學(xué), 2009, 30(23): 171-175.

[9] 張根生, 李志, 岳曉霞. 肉糜火腿專(zhuān)用混配淀粉的研制[J]. 食品工業(yè)科技, 2007(12): 176-178.

[10] 趙喜平. 核磁共振成像系統(tǒng)的原理及其應(yīng)用[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2000: 676-680.

[11] 熊?chē)?guó)欣, 李立本. 核磁共振成像原理[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2007: 111-118.

[12] 王娜, 陳衛(wèi)江, 林向陽(yáng). 核磁共振及其成像技術(shù)中的基本序列在食品中的應(yīng)用[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工, 2006(6): 11-14.

[13] 范明輝, 范崇東, 王淼. 利用脈沖NMR研究食品體系中的水分性質(zhì)[J]. 食品與機(jī)械, 2004, 20(2): 45-48.

[14] LIN X Y, ROGER R, CHEN P. NMR state diagram concept of food products[J]. Food Science, 2004, 25(10): 91-94.

[15] 林向陽(yáng). 不同配方面包制品的核磁共振狀態(tài)圖的研究[J]. 食品科學(xué), 2006, 27(10): 210-214.

NMR Study of the Effect of Maize Resistant Starch on Sausage Quality

WANG Zhao-long，ZHANG Jin-sheng，QIAN Fei，LIU Yu-huan，PENG Hong，RUAN Rong-sheng*，ZHAO Qin-qin，CHENG Xin
(Engineering Research Center for Biomass Conversion, Ministry of Education, State Key Laboratory of Food Science and Technology, Nanchang University, Nanchang 330047,China )

Traditional sausage samples containing maize resistant starch (RS) or normal corn starch with different proportions were investigated by low field nuclear magnetic resonance (NMR) technique, texture parameters and sensory evaluation to explore the effect of resistant starch on the quality of sausage products. A very high or low substitution rate of RS could result in the reduction of bound water in sausage samples, while the amount of free water would increase with the increasing RS substitution rate. Sausage products containing a fixed amount of RS starch with a substitution rate ranging from 40% to 60% exhibited lower hardness, and better chewness and flexibility. These results demonstrated that water content and status were the major affecting factors of sausage texture properties.

resistant starch；sausage；nuclear magnetic resonance

TS231

A

1002-6630(2011)07-0038-05

2010-06-29

國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自由探索課題(SKLF-TS-2008014)

王兆龍(1986—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称焚|(zhì)量與安全。E-mail：478236053@qq.com

*通信作者：阮榕生(1963—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称焚|(zhì)量與安全。E-mail：ruanx001@umn.edu.com