周 揚， 馬 良， 戴宏杰， 余 永， 朱瀚昆， 王洪霞， 張宇昊

(西南大學 食品科學學院， 重慶 400715)

車前子屬有近200個種類，生長在世界大部分地區(qū)，車前子殼中含大量膳食纖維。車前子多糖是一種生物活性物質，其基本結構為木糖和阿拉伯糖的聚合物(含其他痕量多糖)[1-2]。傳統(tǒng)的車前子作為一種藥用資源成為眾多學者的研究對象，近年來車前子開始作為一種環(huán)境資源和食品資源引起大家的關注。圓苞車前子殼(psyllium husk)在國家衛(wèi)生和計劃生育委員會2014年第10號公告中被列為新資源食品，其膳食纖維含量達80.0%以上[3]，在食品領域中主要用于高膳食纖維食品的開發(fā)研究[4-5]。圓苞車前子多糖是一種陰離子多糖，具有親水膠體具備的良好增稠、吸水和凝膠特性，在食品中可作為傳統(tǒng)膠體的替代品[6-8]。肉糜類制品也需要添加親水膠體，如黃原膠、卡拉膠等，以改善肉制品的保水、保油、質構、出品率等指標[9-11]。因此將圓苞車前子殼粉(簡稱殼粉)應用到肉制品的生產加工中，既可以利用多糖成分作為傳統(tǒng)膠體的替代品發(fā)揮乳化、增稠、凝膠等作用又可以提高肉制品的膳食纖維含量，解決高纖維含量帶來的黏性低、口感粗糙等問題。有研究者將殼粉和米糠用于生產高膳食纖維雞肉卷的加工生產[12]，發(fā)現纖維素含量過高，肉品品質有所下降。目前，利用殼粉富含膳食纖維及其具有的膠體性質，將殼粉單獨應用到肉制品中改善產品品質的研究較少。

本研究以豬肉為原料，研究了圓苞車前子殼粉的不同添加量對肉餅蒸煮損失、保水保油性及感官品質的影響。在此基礎上，進一步研究了在肌原纖維蛋白凝膠體系中不同殼粉增加量對凝膠微觀結構的影響，旨在為圓苞車前子殼粉在肉糜類產品中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮豬肉、食鹽，重慶市北碚區(qū)永輝超市。

圓苞車前子殼粉(純度99%)，上海味慶生物科技有限公司；氯化鈉、磷酸三鈉、氯化鎂、氫氧化鈉、鹽酸、硫酸銅、無水乙醇、酒石酸鉀鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉，成都市科龍化工試劑廠；牛血清蛋白，美國Bio Basic公司；乙二醇- 雙- (2-氨基乙醚)四乙酸(EGTA)，北京索萊寶科技有限公司；實驗試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

JA3003B型電子天平，上海精天電子儀器有限公司；JYL- C020E型九陽料理機，九陽股份有限公司；QL 901 Vortex型旋渦混合器，海門市其林貝爾儀器制造有限公司；XHF- D型高速分散器，寧波新芝有限公司；Heraeus Multifuge X3R型高速冷凍離心機，美國賽默飛世爾科技公司；722- P型紫外- 可見光分光光度計，上海菁華科技儀器有限公司；HH- 4型數顯恒溫攪拌水浴鍋，上海新諾儀器設備有限公司；CJ- 78- 1型磁力攪拌器，上海將任實驗設備有限公司；TA touch型質構儀，上海保圣實業(yè)發(fā)展有限公司；UltraScan PRO型測色儀，美國HunterLab公司；FD- 1A- 50型真空冷凍干燥儀，北京博伊康實驗儀器有限公司；Phenom ProX型掃描電子顯微鏡，荷蘭Phenom-World公司。

1.3 實驗方法

1.3.1肉餅配方及工藝

肉餅中，主要由豬后腿瘦肉提供蛋白質(質量分數21.2%)，豬背脂肪提供脂肪(質量分數88.7%)[13]。在100.0 g的肉餅體系中，瘦肉55.0 g，豬脂25.0 g，食鹽2.0 g，水18.0 g。根據殼粉在水中的溶解效果確定其添加量，按質量分數0、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%加入體系中，確定其品質差異。

對照組C：肉餅制作工藝參照楊震等[14]的方法。將瘦肉加食鹽絞成肉糜，加入冰水、豬脂充分絞勻，用模具制成肉餅，每個質量(100.0±5) g。用保鮮膜覆蓋，沸水蒸煮20 min，自然冷卻至室溫后進行后續(xù)測試。

實驗組T：將瘦肉加食鹽絞成肉糜，按比例加入殼粉(實驗組T1～T4)，其余步驟同1.3.1中對照組。

1.3.2色差分析

將肉餅切成20 mm×20 mm×10 mm的新鮮切面，置于色差儀反射區(qū)(d=1.0 cm)并使其完全覆蓋，使用白板校正后測定，記錄亮度(L*)、紅綠值(a*)、黃藍值(b*)。

1.3.3蒸煮損失及保水保油性測定

參考GB 5009.3—2016[15]，對蒸煮過程中流出的汁液進行分析。用總流出液表示蒸煮損失，水分流出量表示保水性，脂肪流出量表示保油性。水分流出率及脂肪流出率值越低表示保水及保油性越好。

肉餅成型后稱重得m1，蒸煮后瀝干流出液稱重得m2，計算蒸煮損失率，見式(1)。

(1)

肉餅成型后稱重得m，蒸煮后流出液稱重得m1，取流出液烘干得干物質質量m2，計算水分流出率和脂肪流出率，見式(2)、式(3)。

(2)

(3)

1.3.4質構分析

將肉餅切成20 mm×20 mm×20 mm的切塊，使用質構分析儀的TA36探頭，以1 mm/s的速度，在5 g的壓力下壓至原有高度的75%，記錄硬度、咀嚼性、黏度、彈性。

1.3.5肌原纖維蛋白的提取

采用文獻[16]描述的方法提取肌原纖維蛋白(myofibrillar protein, MP)并做適當修改。配制蛋白提取緩沖液A(0.1 mol/L NaCl，1 mmol/L EGTA，2 mmol/L MgCl2和10 mmol/L Na3PO4，pH值為7.0)、溶液B(0.1 mol/L NaCl)。用3倍體積的A液將切碎的豬瘦肉攪拌洗滌后過濾，重復3次以除去雜蛋白質和其他物質。用3倍體積的B液洗滌，用兩層干凈的紗布過濾后，取蛋白懸浮液4 000 r/min、4 ℃冷凍離心15 min，沉淀即為提純的MP，4 ℃冷藏備用。MP提取過程需控制在4 ℃條件下進行，并在2 d內使用。

1.3.6肌原纖維蛋白濃度的測定

1.3.6.1 雙縮脲試劑的配制

將3.0 g酒石酸鉀鈉和0.75 g硫酸銅溶解于250 mL純水中，移入500 mL容量瓶，加入配制好的150 mL 10% NaOH溶液，用純水定容后存放于聚乙烯瓶中。

1.3.6.2 標準曲線的繪制

使用牛血清蛋白作標準蛋白，實驗過程中采用雙縮脲法[17]測定蛋白質質量濃度。配制10 mg/mL的標準溶液，用純水稀釋后分別得0、1.0、2.5、5.0、7.5、10.0 mg/mL質量濃度的蛋白質溶液。分別吸取1 mL蛋白質溶液，加入4.0 mL的雙縮脲試劑，混勻后室溫靜置30 min，用紫外分光光度計在540 nm波長下測定吸光值。取1.0 mL純水加入4.0 mL的雙縮脲試劑作空白對照，結果取3組平行的平均值。以吸光度A為縱坐標，蛋白質質量濃度為橫坐標繪制標準曲線，蛋白質標準曲線見圖1。

圖1 蛋白質標準曲線Fig.1 Standard curve of protein determination

1.3.7復合凝膠的制備

1.3.7.1 復合比的確定

肉餅配方中，每100 g肉餅中含豬瘦肉55 g。豬后腿肉蛋白質含量約21.1%，其中MP占總蛋白的50%～55%[13,16,18]，因此100 g肉餅提供約6 g的肌原纖維蛋白。肉餅體系中MP與殼粉質量之比約為6∶0、6∶0.5、6∶1、6∶2、6∶3。

1.3.7.2 復合凝膠的制備

用磷酸鹽緩沖液(50 mmol/L Na2HPO4/NaH2PO4,0.5 mol/L NaCl, pH值為7.0)將MP質量濃度調整為60 mg/mL。按比例將殼粉與蛋白懸浮液混合，得對照組C(6∶0)及實驗組T1至T4(6∶0.5、6∶1、6∶2、6∶3)。攪拌5 min后，4 ℃下1 000 r/min離心5 min，除去氣泡，放置于4 ℃冰箱中過夜。將溶膠在室溫下平衡30 min，用塑料薄膜覆蓋，在72 ℃水浴加熱10 min后，立即冷卻至15 ℃并置于4 ℃冰箱過夜。

1.3.8微觀結構觀察

使用掃描電子顯微鏡觀察復合凝膠的微觀結構，方法參照文獻[16]。將復合凝膠切成2 mm×5 mm×5 mm的小塊浸泡在體積分數為2.5%的戊二醛(0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液，pH值為7.0)中固定過夜。用相同的緩沖液洗滌3次，每次10 min，再進行冷凍干燥。凝膠樣品用離子濺射鍍膜儀噴金鍍膜后在15 kV的加速電壓下，1 500倍觀察。

1.4 數據分析

采用SPSS 19.0和Origin 8.0軟件進行數據分析處理，每次實驗重復3次。在分析過程中對數據進行方差分析，利用Duncan’s 多重比較方法進行顯著性分析，P<0.05表示差異顯著，P>0.05表示差異不顯著。

2 結果與分析

2.1 肉餅品質分析

2.1.1表觀狀態(tài)分析

肉糜類制品在食用過程中消費者最直觀的感受是通過肉眼獲得的。對不同圓苞車前子殼粉添加量的肉餅進行觀察對比，結果如圖2。蒸煮前(圖2(a))，將肉糜轉移至模具成型，T1、T2較其他組黏著性差，不易成型；T3、T4黏性較好，易黏合成型但不易脫模。經過蒸煮熟制(圖2(b))，觀察到對照組C、實驗組T3、T4較柔軟，有膠狀液體流出，T1、T2孔洞變得明顯，彈性好，流出液少。觀察熟制冷卻后肉餅切割面(圖2(c))，T1、T2與其他組相比顏色略微偏白，可能是殼粉添加量在0.5%～1.0%時促進了水與油脂的乳化作用，呈現白色，而當殼粉添加量增加至2%～3.0%，由于殼粉具有良好的吸水性，使得油脂和水分在肉餅中的乳化過程受阻，這也造成了更多汁液的流失；從質地結構上看，實驗組結構更致密，對照組存在塌陷(圖2(c)中箭頭所指)。

圖2 圓苞車前子殼粉添加量對肉餅表觀品質的影響Fig.2 Effect of psyllium husk powder addition on apparent quality of meat patties

2.1.2色差分析

對熟制的肉餅冷卻后的切割面進行色差分析，結果見圖3。由圖3可見，高殼粉用量組(2.0%～3.0%)和低殼粉用量組(0.5%～1.0%)的亮度值(L*值)存在差異，與圖2觀察結果一致，原因可能是，當殼粉添加量增加至高濃度2.0%～3.0%時，肉餅體系中大量的膳食纖維及多糖，爭奪肉糜中的水分，阻礙了水分與油脂的接觸，造成乳化程度下降，從而降低了亮度值。T1、T2組中添加少量殼粉可促進水與油脂的乳化，使得T1、T2組L*值較其他組高；各組黃度(b*值)和紅度(a*)不具顯著性差異，說明盡管經過了熱處理，但殼粉與MP未發(fā)生美拉德反應。

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖3 圓苞車前子殼粉的添加量對肉餅色澤的影響Fig.3 Effect of psyllium husk powder addition on color of meat patties

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖4 圓苞車前子殼粉添加量對肉餅蒸煮損失的影響Fig.4 Effect of psyllium husk powder additionon cooking loss of meat patties

2.1.3蒸煮損失及保水保油性分析

蒸煮損失指肉餅在蒸煮過程中水分、油脂等液體從體系流出所造成的損失[19-20]。隨殼粉添加量的增加，蒸煮損失可從19.05%下降至4.30%，再上升至17.45%，結果見圖4。在肉類工業(yè)中液體損失在1.0%～5.0%時是可接受的[19]，由此看來殼粉添加量在0.5%～1.0%時，對肉餅乳液穩(wěn)定性是有利的。為了了解殼粉對肉餅蒸煮損失產生不同影響的原因，進一步分析熟制過程中肉餅水分和油脂的保持程度。

保水性與肉餅松軟多汁的口感相關，肉餅配方中水的添加量是一定的(18%)，最終含量的多少影響肉餅凝膠的性質，進而影響產品口感[13]，結果見圖5。從圖5可以看出，殼粉的添加，大大改善了肉餅的保水性，低殼粉添加量(0.5%)可使水分流失從8.65%降至2.45%；當殼粉用量增加到1.0%～3.0%時，水分損失均未超過0.5%。Ziemichod等[21]對不同種類車前子種子成分及特性研究結果表明，車前子種子能快速吸水膨脹至自身體積的300%，說明其具有很強的保水性。在肉糜制品的制作過程中，殼粉的加入起到“鎖水”作用，使得產品保水性大大提高。

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖5 圓苞車前子殼粉添加量對肉餅保水保油性的影響Fig.5 Effect of psyllium husk powder addition on water retention and oil retention of meat patties

在肉糜制品中，流出的汁液中油脂含量少可說明其具有良好的保油性，可使口感松軟飽滿[19]。由圖5可見，隨著殼粉添加量的增加，肉餅的油脂損失可從3.85%下降至0.18%(T2組)，后又增加至8.10%，說明殼粉用量的增加造成的蒸煮損失主要是油脂的流失。蒸煮過程主要損失油脂的原因，可能是殼粉添加量在0.5%～1.0%時可以促進水分油脂的乳化，增強了體系的乳化穩(wěn)定性，使保水保油性均得到改善；當殼粉添加量達到2.0%～3.0%后，因其強烈的吸水作用造成大量的水分被殼粉吸收，破壞了水分與油脂的乳化作用，造成在加熱過程中脂肪球缺乏水分的包裹，聚集變大，從凝膠中流失。

總的來說，添加殼粉后肉餅保水性明顯改善，但保油性和殼粉的添加量有關，適宜添加量(0.5%～1.0%)有利于油脂成分的保持，但添加量過高(2.0%～3.0%)，肉餅中乳化作用被破壞，穩(wěn)定性降低，不利于保油。

2.1.4質構分析

不同殼粉添加量對肉餅質構特性的影響如圖6。隨著殼粉添加量的增加，肉餅的黏性呈顯著性增加的趨勢，而硬度、咀嚼性、彈性都呈現先增加后降低再增加的變化趨勢。在殼粉用量為0.5%～1.0%時，肉餅質構特性顯著優(yōu)于對照組；隨著殼粉用量進一步增加至2.0%～3.0%時，肉餅的硬度、咀嚼性明顯變差。高膳食纖維含量帶來肉糜制品硬度的增加，黏性、咀嚼性的下降[22]，由圖6可發(fā)現，殼粉中膳食纖維能顯著提高蒸煮肉餅的硬度，而車前子多糖具有的高黏度及凝膠特性，解決了纖維含量的增加帶來的黏度及咀嚼性降低的問題。高殼粉添加量下，肉品品質變差，黏度持續(xù)增加，可能是由于肉餅中高黏度的多糖含量增加，與MP發(fā)生相互作用，而大量膳食纖維填充到MP凝膠網絡中，凝膠結構被破壞。Wijaya等[23]及Le等[24]研究表明，在食品體系中蛋白質與多糖能發(fā)生復雜的相互作用，從而影響凝膠的結構性質。肉餅蒸煮過程中高溫誘導多糖與MP之間的疏水相互作用，產生更強的凝膠，可以彌補高膳食纖維帶來的肉餅咀嚼性、黏性的降低，且低殼粉添加量(0.5%～1.0%)下，膳食纖維填充到蛋白網絡中，增加了結構密度，使得硬度增加，肉餅質構特性佳；2.0%～3.0%殼粉用量下，體系中可能出現了蛋白質和多糖的兩相分離，因此造成了凝膠性能的降低，導致肉餅質構特性變差。為了進一步證明由殼粉添加導致肉餅質構特性變化的原因，需對復合凝膠微觀結構進行進一步研究。

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖6 圓苞車前子殼粉添加量對肉餅硬度、咀嚼性、彈性、黏性的影響Fig.6 Effects of psyllium husk powder addition on hardness,chewiness, elasticity and viscosity of meat patties

2.2 復合凝膠微觀結構分析

按照肉餅體系中的比例，提取肌原纖維蛋白與殼粉混合，殼粉中的不溶性膳食纖維、車前子多糖(膠體成分)[25]能與MP形成復合凝膠，在掃描電鏡下觀察其微觀結構，如圖7。單一的MP凝膠(圖7a)網絡稀疏、均勻，與Jang等[26]的研究結果一致。添加0.5%的殼粉后，產生緊密均勻的網狀結構，這樣的結構使得凝膠抵抗破壞力的能力變強，與肉餅硬度和咀嚼性的增加結果一致；繼續(xù)增加殼粉添加量至1.0%，結構變得更加致密但開始出現孔洞，造成肉餅硬度略微降低；當殼粉用量增加至2.0%，出現了明顯的相分離，阻斷了MP凝膠三維網絡的連續(xù)性，造成復合凝膠性能降低，與肉餅硬度等指標下降一致；當殼粉添加量繼續(xù)增加至3.0%時，蛋白凝膠網絡體系崩塌，MP與多糖的穿插結構消失，但MP凝膠結構變得致密，這解釋了隨殼粉用量增加，肉餅硬度、咀嚼性、彈性下降后又增加的原因。劉英麗等[27]對小麥麩膳食纖維改善肉制品品質研究中發(fā)現，纖維含量的增加會導致質構特性的降低。這與圖6中肉餅黏性的不斷增加不符，推測在膳食纖維改變MP凝膠結構的同時，殼粉中的膠體成分也發(fā)揮了重要作用。除了纖維素的填充，車前子多糖也能形成凝膠發(fā)揮填充作用，但更多的作用可能是多糖與MP之間通過熱誘導產生疏水相互作用等其他相互作用力[28]，增加了MP凝膠網絡的致密度，提高了凝膠性能。

圖7 MP- 殼粉復合凝膠掃描電鏡圖Fig.7 Scanning electron micrograph of MP-psyllium husk powder composite gel

3 結 論

本研究分析了圓苞車前子殼粉的不同添加量對肉餅品質的影響及原因，研究結果表明：

1)圓苞車前子殼粉的添加可以明顯改善肉糜制品的保水性，殼粉添加量(質量分數)為0.5%～1.0%時，同時有利于改善肉糜制備過程中的油水乳化穩(wěn)定性，明顯改善產品的保油性；當添加量為1.0%時，肉餅蒸煮損失從19.05%降低至4.30%，所制備的肉餅顏色較對照組有更高的亮度值；當殼粉添加量增加至2.0% ～ 3.0%時，由于殼粉具有的強吸水性，阻礙了油水乳化，導致肉餅保油性降低，蒸煮損失增加。

2)低殼粉添加量(0.5%～1.0%)，殼粉中的不溶性膳食纖維、膠體成分(車前子多糖)均勻填充到蛋白凝膠網絡中，增加了體系密度，促進肉糜制品產生更好的質構特性；當殼粉添加量增加至2.0% ～ 3.0%時，凝膠體系出現了明顯的相分離，這可能是過多的不溶性膳食纖維使MP凝膠結構崩塌，阻斷了蛋白網絡的連續(xù)性，造成肉餅質構特性下降。

3)高黏度車前子多糖使肉餅黏性增加，并可緩和膳食纖維帶來的咀嚼性、彈性的降低。推測其原因可能是多糖本身具有的高黏度，以膠體形式部分填充到MP凝膠體系中。其次，多糖和蛋白質之間通過熱誘導產生疏水相互作用等其他相互作用力，增加了MP凝膠網絡的致密度，提高了凝膠性能。殼粉中膠體成分對肌原纖維蛋白凝膠體系產生影響的具體機制有待進一步探索。