陳茹,曾令英,李洪軍,2,王春幸,賀稚非,2*
1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院,重慶,400715)2(重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心,重慶,400715)
兔肉具有極高的營養(yǎng)價值,其營養(yǎng)組成符合現(xiàn)代飲食理念,深受消費者的喜愛[1]。但由于兔子體型較小且骨頭較多,在加工過程中不可避免地會產(chǎn)生一定量的碎肉,造成了極大的損失。近年來,重組肉在肉制品行業(yè)的發(fā)展受到越來越多的關(guān)注,重組肉是將多余的碎肉合理利用起來,并通過一些技術(shù)手段改善產(chǎn)品的外觀、結(jié)構(gòu)、風(fēng)味等品質(zhì),使其營養(yǎng)價值和感官特性達(dá)到消費者的需求。鑒于此,將生產(chǎn)過程中不能被利用的兔肉進(jìn)行重組制成肉制品,不僅能滿足人們對營養(yǎng)的需求,還可以提高兔肉利用率。
由于重組肉通常是將不同種類的肉制成肉糜后再重新組合,因此,相較于傳統(tǒng)肉制品來說,重組肉的持水力和質(zhì)構(gòu)特性等品質(zhì)特性相對較差。鑒于此,工業(yè)生產(chǎn)中通常使用黏合劑去改善重組肉制品的品質(zhì)。黏合劑可以在非熱條件下促進(jìn)蛋白質(zhì)之間的交聯(lián),既避免了因熱處理所引起的營養(yǎng)流失和肌肉成分氧化等不良現(xiàn)象,又賦予重組肉制品良好的質(zhì)地和黏合特性。CANTO等[2]以添加了轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(transglutaminase,TGase)的重組牛肉排為實驗組,以未添加TGase為對照組,發(fā)現(xiàn)添加TGase后重組牛肉排的彈性和黏度值得到明顯提高。雖然以微生物產(chǎn)生的TGase作為黏合劑應(yīng)用研究較多,但由于其成本高,不適合大規(guī)模生產(chǎn)[3],因此,尋找新型黏合劑成為一種趨勢。葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯可以促進(jìn)酸誘導(dǎo)的肌原纖維蛋白凝膠的形成,常被作為凝固劑、酸化劑以及品質(zhì)改良劑應(yīng)用于食品領(lǐng)域,但由于單獨過量添加可能造成水分的流失,因此葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯不適合單獨添加到肉制品中[4-5]。β-葡聚糖是由葡萄糖單體組成的水溶性多糖,在一定分子質(zhì)量和分子結(jié)構(gòu)的條件下,β-葡聚糖具備較好的黏度和凝膠特性[6-7],在食品中常常被用作增稠劑。另外,有研究表明,β-葡聚糖能提高肉糜制品的保水性,并具有保護(hù)脂肪、促進(jìn)凝膠形成的作用[8]。酪蛋白酸鈉是一種鹽溶性蛋白,在一定條件下,它能促進(jìn)肌原纖維蛋白凝膠的形成,從而改善肉制品的質(zhì)地[9]。由此可見,β-葡聚糖、酪蛋白酸鈉、葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯和卡拉膠等可以作為黏合劑單獨或復(fù)合使用,應(yīng)用于重組肉的生產(chǎn)。然而,在目前的研究中,將β-葡聚糖、酪蛋白酸鈉和葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯按照一定比例配成復(fù)合黏合劑的研究未見報道。
本課題組根據(jù)前期工藝優(yōu)化的結(jié)果,得到重組兔肉排最佳的復(fù)合黏合劑配方為:0.86%β-葡聚糖,1.5%酪蛋白酸鈉以及0.25%葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))。鑒于此,該試驗以伊拉兔后腿碎肉為原料,配比一定比例的豬肉制作重組兔肉排,探討重組兔肉排在重組24 h內(nèi)基本理化特性、凝膠強(qiáng)度、流變學(xué)特性以及微觀結(jié)構(gòu)的變化,并對復(fù)合黏合劑在重組過程中的作用機(jī)理進(jìn)行研究,以期為黏合劑在重組兔肉排的應(yīng)用提供參考。
伊拉兔,購于重慶市阿興記食品有限公司,屠宰后取后腿肉,封裝于聚乙烯自封袋中,放于取樣箱快速運回實驗室,待肉排酸后放于-18 ℃冰箱中冷凍貯藏備用;豬肋條肉,購于重慶北碚天生路永輝超市。
復(fù)合磷酸鹽,購于河南巧手食品添加劑有限公司;β-葡聚糖、酪蛋白酸鈉、葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯、紅曲紅,購于河南三化生物科技有限公司;大豆分離蛋白、谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶,購于河南千志商貿(mào)有限公司;其他化學(xué)試劑均為國產(chǎn)分析純,購于成都市科龍化工試劑廠。
5810型臺式高速離心機(jī),德國Eppendorf 公司;CM-21型斬拌機(jī),西班牙Mainca 公司;Avanti J-301型高速冷凍離心機(jī),美國貝克曼庫爾特公司;XHF-D型高速分散器,寧波新芝生物科技股份有限公司;ZWY-2102C型恒溫培養(yǎng)振蕩器,上海智城分析儀器制造有限公司;PB-10型酸度計,賽多利斯科學(xué)儀器有限公司;DHR-1型流變儀,美國TA公司;JSM-7800F型掃描電子顯微鏡,日本電子株式會社;CT-3型物性分析儀,美國Brookfield公司。
1.3.1 基礎(chǔ)配方
原料為100 g的兔肉和豬肉的混合肉糜(兔肉與豬肉質(zhì)量比為4∶1),輔料添加配比為大豆分離蛋白2%,食鹽2%,復(fù)合磷酸鹽0.3%,谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶0.5%(酶活100 U/g),紅曲紅0.006%(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù));黏合劑配方為β-葡聚糖0.86%,酪蛋白酸鈉1.5%,葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯0.25%(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))。
1.3.2 重組兔肉排的制備
重組兔肉排的制備工藝:
原料兔肉、豬肉在1~4 ℃解凍過夜,攪碎成肉糜→肉糜和輔料混合,加入一半水混合3 min→加入復(fù)合黏合劑后,加入另一半水?dāng)匕杌旌? min→通過3.5 mm 篩板(6目篩子),得到均勻混合物→用餡餅制作器下壓成型→聚乙烯自封袋密封→在4 ℃下儲存24 h→低溫重組后置于-18 ℃中保存?zhèn)溆谩?/p>
1.3.3 基本成分的測定
水分、灰分、脂肪和蛋白質(zhì)含量的測定:分別參照GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》[10]、GB 5009.4—2016《食品中灰分的測定》[11]、GB 5009.5—2016《食品中粗蛋白的測定》[12]、GB 5009.6—2016《食品中粗脂肪的測定》[13]。
1.3.4 pH的測定
根據(jù)GB 5009.237—2016[14]稍作修改。稱取7.5 g KCl于1 000 mL 容量瓶中,加水溶解,用水稀釋至刻度。稱取2.5 g肉樣剪碎,加入25 mL KCl溶液,10 000 r/min條件下均質(zhì)處理,將電極插入均質(zhì)液中,待數(shù)字變化穩(wěn)定后讀數(shù)。每個樣品測定3次,結(jié)果取平均值。
1.3.5 凝膠強(qiáng)度的測定
凝膠強(qiáng)度的測定根據(jù)孫鐘雷[15]的方法,稍作修改。采用物性分析儀測定樣品的凝膠硬度。儀器參數(shù)設(shè)置如下:測量長度10 mm,圓柱直徑20 mm,形變7 mm,始發(fā)點負(fù)載4 g,測試速度1.00 mm/s,探頭TA5。
1.3.6 流變特性的測定
參考王亞娜[16]的方法,稍作修改。儀器校準(zhǔn)后,將肉糜樣品置于流變儀的平臺,采用夾具直徑為50 mm平行板,間距為1 000 μm,在振蕩模式及1%應(yīng)變的線性黏彈性線性區(qū)域內(nèi)分別進(jìn)行動態(tài)頻率掃描測試和動態(tài)溫度掃描測試。動態(tài)溫度掃描首先取適量重組兔肉排樣品置于測試平臺上,涂布均勻,趕走氣泡并小心刮走夾具外多余樣品,其測定參數(shù)為:狹縫設(shè)置為0.5 mm,頻率為1 Hz,應(yīng)變?yōu)?%,樣品從20 ℃線性升溫至85 ℃,記錄肉糜的儲能模量(G′)隨溫度升高的變化情況。
1.3.7 質(zhì)構(gòu)的測定
根據(jù)白登榮[17]的方法適當(dāng)修改。制備好的樣品從4 ℃條件下取出放于室溫下靜置30 min,放入蒸煮袋中,放于水浴鍋加熱使樣品中心溫度達(dá)到80 ℃,取出肉塊,冷卻至室溫,將待測樣品置于測定臺上放好,用物性分析儀對肉塊進(jìn)行測定。測定參數(shù)設(shè)置如下:探頭類型:P/36R;測前速度:5 mm/s;測中速度:1 mm/s;測后速度:1 mm/s;下壓距離:7 mm;觸發(fā)點負(fù)載:5.0 g,觸發(fā)類型:Auto;數(shù)據(jù)攫取速率:200 Hz;停留時間:5 s;循環(huán)次數(shù):2次。每個試樣測定3次,結(jié)果取平均值。
1.3.8 微觀結(jié)構(gòu)的觀察
參考李少博[18]的方法將煮熟的重組兔肉排凝膠切成2~5 mm的立方體,用4 ℃的體積分?jǐn)?shù)為2.5%的戊二醛溶液15 mL固定24 h,然后用0.1 mol/L磷酸鹽緩沖鹽水(pH 6.8)洗滌3次,每次10 min。將凝膠樣品在50%、70%、80%、90%和100%(體積分?jǐn)?shù))乙醇中脫水10 min,連續(xù)3次。用V(100%乙醇)∶V(叔丁醇)=1∶1置換15 min后,將凝膠樣品真空冷凍干燥24 h。使用掃描電子顯微鏡在5 000×放大倍數(shù),5 kV的加速電壓下觀察兔肉排凝膠的微觀結(jié)構(gòu)。
所有數(shù)據(jù)使用SPSS 22.0軟件進(jìn)行顯著性分析,P<0.05為顯著,P>0.05為不顯著。結(jié)果運用Origin 8.6軟件繪圖。
由表1可知,在重組的12 h內(nèi)處理組兔肉排水分含量顯著低于對照組(P<0.05),這可能是由于在黏合初期,復(fù)合黏合劑的加入使細(xì)胞滲透壓增大,導(dǎo)致兔肉排失水;而在12 h后處理組與對照組的水分含量不存在顯著性差異(P>0.05),這可能是與對照組水分含量下降有關(guān)。總的來看,對照組水分含量隨重組時間的延長整體呈現(xiàn)下降趨勢,處理組水分含量較為穩(wěn)定,可能是由于高黏度的β-葡聚糖和酪蛋白酸鈉形成的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)吸收了周圍水分子,從而增強(qiáng)了兔肉排的保水性[19]。
加入復(fù)合黏合劑后兔肉排蛋白質(zhì)含量顯著高于對照組(P<0.05),但重組時間對蛋白質(zhì)無顯著影響(P<0.05),這可能是加入的酪蛋白酸鈉貢獻(xiàn)了蛋白質(zhì)含量占比,這也表明酪蛋白酸鈉可以作為一種蛋白質(zhì)的營養(yǎng)補(bǔ)充劑加入到肉制品中[20]。
在脂肪的測定中可以看到,脂肪含量不受重組時間的影響(P>0.05),但受到復(fù)合黏合劑添加的影響。在處理組中脂肪含量顯著低于對照組(P<0.05),這可能是由于β-葡聚糖和酪蛋白酸鈉的添加使重組肉的脂肪含量占比降低。
在重組的24 h內(nèi),對照組和處理組灰分的含量沒有發(fā)生顯著變化(P>0.05)。但加入復(fù)合黏合劑后處理組的灰分含量顯著高于對照組(P<0.05),這可能是酪蛋白酸鈉的添加增加了兔肉排中無機(jī)鹽的含量。
表1 對照組和處理組兔肉排的組成成分分析表
2.2.1 pH
pH是評估肉制品品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo),與肉制品的色澤、嫩度和風(fēng)味等品質(zhì)的變化存在一定的相關(guān)性[21]。如圖1所示,在0 h時,處理組兔肉排的pH顯著低于對照組(P<0.05),這可能是因為加入了呈酸性的葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯,故導(dǎo)致體系的pH下降。在重組過程中,處理組兔肉排的pH總體維持在5.87~5.91,表明重組時間對處理組pH的影響不顯著(P>0.05);而對于對照組來說,隨著重組時間的延長,其pH顯著降低(P<0.05)。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是在處理組中,葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯的添加對微生物活性和蛋白質(zhì)降解具有一定抑制作用,減少了微生物產(chǎn)酸和蛋白質(zhì)降解產(chǎn)酸的程度,所以其pH值相對穩(wěn)定[22]。CHUN等[4]研究也表明,葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯在一定程度上可抑制微生物的活性,減少了微生物產(chǎn)酸的程度。而在對照組中,隨著重組時間的延長,蛋白質(zhì)被分解成氨基酸,氨基酸脫氨作用生成α-酮酸等酸性物質(zhì),從而導(dǎo)致pH下降[23];此外,微生物在厭氧條件下可以分解肉排中的糖和淀粉等碳水化合物,無氧呼吸過程中生成的乳酸、醋酸等有機(jī)酸也會導(dǎo)致pH下降[24]。
圖1 重組過程中對照組和處理組兔肉排的pH變化
2.2.2 凝膠強(qiáng)度
凝膠強(qiáng)度是指凝膠崩裂或斷裂時單位面積所受的力,反映凝膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)的堅實程度[25]。如圖2所示,在處理組中,凝膠強(qiáng)度在0~12 h顯著增加(P<0.05),在24 h基本保持不變(P>0.05)。而對于對照組來說,雖然凝膠強(qiáng)度在重組前期(0~6 h)和重組后期(16~24 h)也呈現(xiàn)顯著增加趨勢(P<0.05),但在整個重組過程中,對照組的凝膠強(qiáng)度始終顯著低于處理組(P<0.05)。有研究指出[26],凝膠強(qiáng)度與多糖的添加量成正比,因此,在處理組中,β-葡聚糖與蛋白質(zhì)在重組過程中的相互作用會促進(jìn)穩(wěn)定的高分子化合物的形成,進(jìn)而增強(qiáng)了兔肉排在重組過程中的凝膠強(qiáng)度。
由表2可知,重組兔肉排的質(zhì)構(gòu)特性顯著受到復(fù)合黏合劑的影響。在重組的24 h內(nèi),對照組和處理組兔肉排的硬度均顯著增大(P<0.05),且處理組兔肉排的硬度的顯著高于對照組(P<0.05)。這可能是由于在重組的過程中,凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成使硬度增大,而對于處理組來說,酪蛋白酸鈉的加入增強(qiáng)了蛋白質(zhì)之間的交聯(lián),導(dǎo)致肉排表面結(jié)構(gòu)緊湊而堅硬;此外,β-葡聚糖是水溶性纖維,可以與水形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致整個體系自由水含量下降,從而提高了重組肉排的硬度[5]。對于彈性、內(nèi)聚性、膠著性和咀嚼性來說,復(fù)合黏合劑的添加能使兔肉排膠著性和咀嚼性顯著增加(P<0.05),彈性和內(nèi)聚力顯著降低(P<0.05);隨著重組時間的變化,處理組中的彈性、內(nèi)聚性、膠著性和咀嚼性不受重組時間的影響(P>0.05),而在對照組中,重組兔肉排的彈性、內(nèi)聚性、膠著性和咀嚼性隨著重組時間的延長呈現(xiàn)不規(guī)律的顯著性差異(P<0.05)。這種不規(guī)律的差異可能是多次重復(fù)試驗所造成的,因此,這同時也表明復(fù)合黏合劑的加入能更好地維持重組兔肉排最初的質(zhì)構(gòu)特性,這與曹瑩瑩等[27]的研究一致。
圖2 重組過程中對照組和處理組兔肉排凝膠強(qiáng)度的變化
表2 重組過程中兔肉排質(zhì)構(gòu)特性變化
2.4.1 頻率掃描
如圖3所示,在相同的振蕩頻率下,隨著重組時間的延長,兔肉的儲能模量G′呈增長趨勢。重組過程使肉糜中蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián),肉糜蛋白分子之間形成比較穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而促使肉糜剪切應(yīng)力τ增加,導(dǎo)致儲能模量G′上升[28]。對照組與處理組類似,但儲能模量顯著低于處理組,這可能是由于加入的黏合劑使處理組體系變稠,李可等[29]的研究也表明,β-葡聚糖可促使其纖維結(jié)構(gòu)中親水基團(tuán)與水結(jié)合,促使蛋白質(zhì)之間發(fā)生交聯(lián),形成穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),增強(qiáng)蛋白質(zhì)凝膠的流變特性。
a-對照組;b-處理組
2.4.2 動態(tài)溫度掃描
吳滿剛[30]在對肌原纖維蛋白的加熱過程中,發(fā)現(xiàn)儲能模量變化一共經(jīng)歷3個過程,分別為:“gel setting”、“gel weakening”和“gel strengthening” 3個區(qū)域。25~50 ℃,即“gel setting”區(qū),由于低溫區(qū)域肌球蛋白頭部發(fā)生結(jié)合,蛋白分子之間交聯(lián),通過氫鍵作用初步形成蛋白質(zhì)分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致儲能模量G′緩慢增加;50~60 ℃,即“gel weakening”區(qū),儲能模量G′呈現(xiàn)出明顯的降低趨勢,可能是因為肌肉中內(nèi)源性蛋白水解酶在此區(qū)域有較高活性,可將蛋白質(zhì)水解,也可能是肌動蛋白-肌球蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的解離和肌球蛋白尾部的變性,導(dǎo)致肌球蛋白的頭部結(jié)合部位崩潰瓦解[31],或者溫度的升高使初步形成蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的氫鍵因加熱受到破壞。60~90 ℃,即“gel strengthening”區(qū),使初步形成蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的蛋白之間通過頭部二硫鍵和疏水相互作用聯(lián)結(jié),尾部的橫向連接等方式發(fā)生聚集和其他變性蛋白的沉積,形成富有高度黏彈性的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而促使G′急劇增加。
如圖4所示,可以看到隨著重組時間的增加,重組兔肉排儲能模量都呈現(xiàn)增加的趨勢。處理組的重組兔肉排在開始加熱之前的儲能模量明顯高于對照組,且儲能模量在20~25 ℃有所降低。處理組兔肉排的第1個G′峰值在50~51 ℃,而對照組的第1個G′峰值大致在49 ℃出現(xiàn)。試驗表明,處理組兔肉排的第1個G′峰有明顯滯后的現(xiàn)象,說明加入了復(fù)合黏合劑可能改變了肌球蛋白的二級結(jié)構(gòu)或空間構(gòu)象。在55 ℃時對照組和處理組兔肉排的G′開始迅速增加,在75~85 ℃出現(xiàn)第2個峰。處理組兔肉排的G′峰值出現(xiàn)在75 ℃左右,對照組G′的峰值出現(xiàn)在接近80 ℃的位置,而后2組的G′隨著溫度上升顯著下降。這可能是由于高溫使聚集交聯(lián)的蛋白質(zhì)分子之間再次解鏈[32],導(dǎo)致G′升高后再降低。在振蕩溫度掃描過程中,處理組兔肉排的G′顯著高于對照組,這表明加入黏合劑后的重組兔肉排的黏彈性和凝膠網(wǎng)絡(luò)完整度要優(yōu)于對照組,但在高溫時的熱穩(wěn)定較差。
a-對照組;b-處理組
圖5所示為兔肉排在重組過程中微觀結(jié)構(gòu)變化,可以發(fā)現(xiàn)其在網(wǎng)絡(luò)的完整性、密度以及均勻程度方面具有明顯的肉眼可見的結(jié)構(gòu)差異。在前12 h內(nèi)對照組和處理組中兔肉排的微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)疏松到緊密的趨勢,肉糜的縫隙逐漸縮小,孔徑也更加均勻。隨著重組時間的繼續(xù)增加,在18 h時,對照組中這種緊密均勻的結(jié)構(gòu)開始瓦解,肉排縫隙開始變大,在24 h時縫隙繼續(xù)變大,并且出現(xiàn)聚集結(jié)塊現(xiàn)象;相反,在處理組中,肉排在18和24 h時仍能較好地維持緊密均勻的結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,復(fù)合黏合劑的更好地維持了重組肉排緊密均勻的微觀結(jié)構(gòu),這可能是由于復(fù)合黏合劑的加入,增強(qiáng)了肉排的保水性,避免了水分的流失,防止肉糜結(jié)塊。此外,黏合劑的加入可以促進(jìn)重組肉排三維凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成,使重組肉排的空間結(jié)構(gòu)更加緊密均勻[33]。總體來看,加入黏合劑的兔肉排縫隙較小且分布均勻,表明復(fù)合黏合劑的添加改善了重組肉排凝膠質(zhì)地,更好地維持了三維空間結(jié)構(gòu)。綜上所述,0.86% β-葡聚糖,1.5% 酪蛋白酸鈉以及0.25% 葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯的復(fù)合黏合劑可以作為一種品質(zhì)改良劑應(yīng)用于重組兔肉排。
圖5 重組過程中對照組和處理組兔肉排的微觀結(jié)構(gòu)
復(fù)合黏合劑的加入對兔肉排重組過程中的基本理化性質(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性、凝膠強(qiáng)度、流變學(xué)特性以及微觀結(jié)構(gòu)影響顯著。結(jié)果表明,加入復(fù)合黏合劑能較好地保持重組兔肉排的水分、提高蛋白含量,降低脂肪含量和維持pH的穩(wěn)定;對質(zhì)構(gòu)特性和凝膠強(qiáng)度來說,復(fù)合黏合劑可以使兔肉排的硬度和凝膠強(qiáng)度增大,彈性、內(nèi)聚性、膠著性以及咀嚼性保持穩(wěn)定;流變學(xué)特性的結(jié)果表明,重組時間的延長和復(fù)合黏合劑的加入都能使兔肉排的儲能模量增大;掃描電鏡的結(jié)果表明,復(fù)合黏合劑可以使兔肉排的結(jié)構(gòu)更加緊密均勻,并防止因重組時間延長而引起的孔隙變大和結(jié)塊現(xiàn)象。綜上所述,復(fù)合黏合劑的加入會影響兔肉排的基本理化性質(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性、凝膠強(qiáng)度、微觀結(jié)構(gòu)和流變學(xué)特性,從而改善兔肉排的貯藏和食用品質(zhì),表明復(fù)合黏合劑可以作為一種品質(zhì)改良劑應(yīng)用于重組兔肉排。