凝膠類肉制品加工技術研究進展及趨勢

鄒玉峰，錢暢，韓敏義，徐幸蓮,周光宏

(南京農業大學 肉品加工與質量控制教育部重點實驗室，肉品加工農業部重點實驗室，江蘇省肉類生產與加工質量安全控制協同創新中心，江蘇 南京，210095)

凝膠類肉制品加工技術研究進展及趨勢

鄒玉峰，錢暢，韓敏義，徐幸蓮*,周光宏

(南京農業大學 肉品加工與質量控制教育部重點實驗室，肉品加工農業部重點實驗室，江蘇省肉類生產與加工質量安全控制協同創新中心，江蘇 南京，210095)

新版《膳食指南科學報告》對肉品加工提出新的要求，如增加以瘦肉為原料的凝膠類肉制品的生產，重視對低鈉和低飽和脂肪酸含量肉制品的加工技術研發，增強肉制品的健康屬性，提高肉制品生產工藝的安全水平等。文中據此梳理了凝膠類肉制品加工和研發過程中需要解決的關鍵問題，重點論述了滾揉、斬拌和腌制工藝優化，異質肉加工特性改善，高壓和超聲波輔助熱凝膠形成以及凝膠綠色加工技術的最新研究進展，最后展望了凝膠類肉制品加工科學與技術的未來研究趨勢。

膳食指南；凝膠類肉制品；科研和生產；研究進展及趨勢

膳食指南咨詢委員會(dietary guidelines advisory committee, DGAC)不久前發布了新版《膳食指南科學報告》(以下簡稱《報告》)[1]，提出很多新的建議，如首次明確指出以瘦肉為原料的肉類產品是健康飲食的一部分，提醒人們避免鈉和飽和脂肪酸的過量攝入，撤銷對膽固醇攝入量的警告并提醒人們適量攝入紅肉(red meat)和加工肉(processed meat)等[1-2]。這些建議對肉制品尤其是凝膠類肉制品的生產和加工提出很多新要求，本文即對此綜述，并從科研角度探討如何解決行業目前面臨的新挑戰。

1 重視以瘦肉為原料的凝膠類肉制品加工技術的研究

以瘦肉為主要原料的食品是健康飲食的一部分。瘦肉是優質蛋白質的重要來源，不僅為人體提供比例適當的必需氨基酸，還能提供諸多生理活性物質[3-5]。凝膠類低溫肉制品或調理肉制品均以瘦肉為主要原料，多以巴氏殺菌溫度進行加工，營養成分保留程度高，風味和口感好[6]。瘦肉切塊或粉碎后的滾揉和腌制是凝膠類肉制品生產的主要工序，但其技術水平仍有待提高。以調理重組豬肉排為例，該類產品的消費量逐年增加，產品質量卻不盡如人意，而且存在腌制時間長，加工效率低等問題。高天等[7]對調理豬排的真空滾揉和腌制工藝進行優化，以提高品質、縮短腌制時間。結果表明，最佳滾揉工藝參數為腌制液添加量35%，滾揉時間8 h，轉速11 r/min。該條件下不僅加工時間短，而且產品的出品率高，剪切力值低，嫩度優。滾揉時加入不同的鹽類可以改善凝膠類肉制品的烹飪損失和出品率等指標。李楠等[8]研究了加鹽滾揉對調理雞胸肉品質的影響，發現添加NaHCO3能顯著降低產品解凍時的汁液損失和烹飪時的蒸煮損失。

肉類生產中PSE、類PSE、Wood等異質肉發生率高，如類PSE雞肉發生率普遍高于20%[9]。異質肉加工后蒸煮損失大、凝膠強度低。如何改善異質肉糜凝膠的質構和保水保油性，是亟需解決的行業共性問題。于建行等[10]通過添加卡拉膠、黃原膠以及轉谷氨酰胺酶(Transglutaminase, TGase)改善PSE肉糜的持水力和熱誘導凝膠特性，發現加入0.3%的TGase和0.8%的卡拉膠或0.05%～0.10%的黃原膠可顯著降低肉糜的蒸煮損失，并得到品質較好的凝膠。超聲波等肉制品加工新技術也可以改善異質肉的凝膠形成特性。LI[11]等用高強度超聲波處理類PSE雞肉糜，發現20 kHz, 450 W參數條件下作用6 min后，肉糜保水性和凝膠強度均明顯改善。

減少非肉組分的添加是凝膠類肉制品行業目前面臨的挑戰之一。常用的淀粉和大豆分離蛋白等輔料雖然能夠改善產品質構，降低生產成本，但也會減少肉類蛋白質含量?！禛B/T 20712—2006 火腿腸》標準中規定，肉類蛋白質含量≥12%，淀粉含量≤6%的火腿腸屬于特級產品。瘦肉添加量的減少會導致產品等級降低，因此新產品的研發趨勢是減少或者不添加這些非肉組分。這就需要盡快解決非肉組分添加量減少導致的產品保水性下降等問題。為達到產品品質與生產成本的“雙贏”，需加大對肌肉蛋白質尤其是肌球蛋白的凝膠形成機制和凝膠品質調控技術的研究，為消費者提供具有高營養價值和良好口感的產品。

雖然近年來很多新的加工技術已逐步用于凝膠類肉制品的生產，但是這些新技術對肌肉蛋白質凝膠品質影響機理的相關研究仍然較少。例如凝膠類肉制品生產時輔以高壓處理，不僅抑菌效果好，可以延長產品的貨架期，還能夠降低熱加工溫度，更大程度地保留肉類的營養價值。很多研究都表明在合適的參數條件下進行高壓處理，凝膠類肉制品的質構和保水等品質特性會顯著改善[12-14]。但是實際生產中高壓凝膠肉制品卻經常出現口感差等問題。O’FLYNN等[15]用150 MPa高壓輔助熱處理加工豬肉早餐腸，發現產品的保水性顯著提高，但多汁性等口感指標卻變差。HAYES等[16]對高壓處理牛肉餅的研究也得到類似結果。這說明肌肉蛋白質的高壓變性和其凝膠形成機制尚未闡明[14]，對該技術的了解還不夠徹底。

2 加大肌肉蛋白質低鈉熱凝膠加工技術和形成機制的研究

NaCl不僅能夠滿足人們對咸味的需要，對凝膠類肉制品的質構特性和貨架期等關鍵品質指標也有很大影響。它能夠增強肌原纖維蛋白的溶解，使其形成交聯體系，從而將肉糜微粒黏結在一起，提高加熱后產品的質構特性與切片性能[17]，同時還能夠改善產品的色澤、保水性和嫩度，增加出品率。因為有如此重要的加工特性，所以凝膠類肉制品生產中需要添加2%左右的NaCl。但是長期高鈉攝入會增加高血壓等疾病的發病率[18]，因此越來越多的消費者選擇購買鈉含量低的肉類食品。

降低凝膠類肉制品中鈉含量的方法有很多，常規方法是以其他鹽如廣泛使用的KCl，二價的鈣鹽和鎂鹽等替代部分食鹽。用KCl替代部分NaCl后，肌原纖維蛋白的溶解度、黏度、乳化能力和乳化穩定性增加，凝膠的保水保油性得到改善，出品率也有提高[19-20]。JIA等[21]研究發現，CaCl2對魚肉肌球蛋白凝膠化過程中的變性和聚集有顯著影響，添加量最高為60 mmol。然而這些金屬鹽的咸味不純，添加量過高會帶來明顯的苦味和金屬味，替代比例需低于30%。因此，篩選和復配適合凝膠類肉制品加工的新型替代鹽成為肉品科研領域的研究熱點。除金屬鹽外，咸味肽等新型咸味劑或風味增強劑也可以起到部分替代NaCl的作用。咸味肽不僅能夠提供咸味，還可以改善肌肉蛋白質的熱凝膠特性和保水性。趙穎穎等[22]研究了咸味肽(鳥胺?；撬?替代NaCl對雞胸肉蛋白質熱凝膠特性的影響，發現肉糜體系的pH值對替代效果影響大。pH值處于6.5～7.0時咸味肽可以充分發揮離子作用，而且此時還與NaCl有較強的協同作用。超聲波和超高壓處理等技術也可以降低凝膠類肉制品的鈉含量。LI等[23]用300 W超聲波處理10 min后加熱制備純雞肉腸，NaCl添加量可以減少25%。SIKES等[24]用200 MPa高壓2 min后加熱制備純牛肉腸，NaCl添加量可以減少35%，而且凝膠的保水性、色澤和質構特性與對照組沒有差異。

雖然相關研究較多，但是低鈉條件下肌肉蛋白質的熱凝膠形成機制仍未闡明。眾所周知，加入NaCl的量足夠多時才能將肌球蛋白和肌動球蛋白等從肌纖維結構中提取出來，加熱后使其形成三維凝膠網絡結構，賦予產品獨特的質地和口感。蛋白質分子上離子鍵的大量形成是破壞肌纖維結構、增加肌原纖維蛋白溶解的主要驅動力，也是凝膠形成的前提[25]。但是離子鍵并不是凝膠形成過程的主要化學作用力。HULTIN等[26]和繆進等[25]研究了酸堿調節結合Surimi工藝生產低鹽雞肉糜產品的可行性，發現處理后肌肉蛋白質并沒有溶解，但是加熱后卻能夠形成質地好、保水性強、微結構均勻的凝膠網絡。這表明肌肉蛋白質的溶解并不是低鈉熱凝膠形成的前提，離子鍵在熱凝膠形成中的作用有待進一步研究。

3 加強低飽和脂肪酸含量的肌肉蛋白質乳化復合凝膠加工技術和形成機制的研究

添加動植物油脂的肉糜加熱后也會形成凝膠。因為蛋白質凝膠網絡中有乳化微粒的存在，一般將其稱為乳化復合凝膠或復合凝膠(emulsion composite gels或composite gels)[27-28]。這是凝膠類肉制品的重要產品形式。添加脂肪能夠改善凝膠的感官特性，產品的多汁性好，口感嫩滑有彈性[29-30]?，F代人應減少飽和脂肪酸的攝入，增加不飽和脂肪酸并優化單不飽和脂肪酸、n-3系和n-6系多不飽和脂肪酸的攝入比例，以滿足必需脂肪酸的生理需求。凝膠類肉制品的消費面廣，消費量大，是提供健康脂肪酸的理想食物載體[31]。因此，降低飽和脂肪含量、優化必需脂肪酸比例的健康型復合凝膠加工技術將成為肉品領域的研究熱點。

改進加工工藝可以降低飽和脂肪含量。斬拌是生產乳化復合凝膠類肉制品的重要工序，對斬拌參數進行優化能夠改善低脂產品的烹飪損失高、質構弱和口感差等問題。徐寶才等[32]研究了4種斬拌工藝對雞肉豬肉混合肉糜乳化復合凝膠的影響，通過對比出品率和乳化穩定性等指標，發現分離斬拌工藝組的蒸煮損失最低，保水保油性最好。

通過脂肪替代也可以降低飽和脂肪含量。比如以親水膠體和大豆分離蛋白等替代部分脂肪，可以提高保水保油、增強質構和改善口感[33]。以植物油和魚油替代部分背膘不僅能降低飽和脂肪含量，還可以優化產品脂肪酸組成。楊雯等[34-35]匯總了近幾年的相關研究后發現，添加魔芋膠的低脂肉制品的品質特性與高脂產品的類似。YOUSSEF等[36]將牛肉腸的牛油添加量從25%降至10%，產品的烹飪損失增加一倍，凝膠硬度降低30%。但是以菜籽油替代部分牛油，油脂總添加量17.5%和25%組的凝膠硬度與對照組沒有差異，而且烹飪損失降低。但是咀嚼性比對照組分別增加了57.8%和124.4%，說明替代組和對照組的口感差異非常大。作者據此認為，飽和脂肪替代后產品的口感差異如何消除是亟需解決的技術難題。預乳化等新技術也有較好的降低飽和脂肪作用。植物油可以先以大豆分離蛋白、酪蛋白酸鈉和乳清蛋白預乳化處理，隨后加入肉糜中斬拌制備熱凝膠，油脂添加量可以減至10%，此時的凝膠保水性和咀嚼性與對照組沒有差異。ZHAO等[37]將植物油的預乳化液以450 W超聲波處理后再生產法蘭克福香腸，產品的保水保油性進一步改善，而且凝膠硬度值增加。預乳化處理可以將油相變為分散均勻的乳化相體系，而超聲波處理可以減小預乳化液滴的體積，提高肌肉蛋白質分子對其吸附和保持能力，從而有效改善低脂香腸的食用品質。這2種處理對改善低脂復合凝膠特性有較好的協同作用，但在相關參數優化及凝膠品質形成機制等方面有待繼續研究。

4 促進具有保健功能凝膠類肉制品的生產和研發

凝膠類肉制品食用人群基數大，而且配方容易調整，是多種營養素和保健成分的理想載體?，F代膳食模式過于精細，宏觀營養素攝入多，活性小肽、維生素、功能性多糖、鈣、鎂、鉀等礦物質和膳食纖維攝入少。凝膠類肉制品配方中適量添加上述營養素和保健成分，不僅可以改善產品品質，還能增強其健康屬性。如被稱為第七營養素的膳食纖維，具有改善腸道內菌群構成，清除體內自由基等作用。適量添加膳食纖維還可以有效改善肌肉蛋白質熱凝膠的保水性和質構特性，提高出品率及口感[38-40]。陳潔等[41]研究魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan, KGM)及魔芋葡甘聚糖衍生物對重組禽肉火腿感官、微觀結構和力學特性的影響，發現兩者均能有效改善鴨肉和鵝肉重組火腿的感官指標，減少表面油脂和水分淅出，增大凝膠硬度、彈性和黏著性。肌肉蛋白質經酶解處理后，不僅可以增加功能性成分含量，有利于機體消化吸收，還可以減少過敏原。肉類食品引起的過敏反應相對較少，但是對消費者尤其是對兒童身體健康的危害大，是不容忽視的食品安全問題。薛維利等[42]采用創新的加工思路，對雞胸肉進行酶解處理后將“固態肉塊”變為“液態肉奶”，得到的產物中必需氨基酸和活性小肽含量豐富，功能性物質含量高，而且不含過敏物質，適合老人兒童以及身體虛弱人群食用。肌肉蛋白質經微生物發酵也會產生許多生理活性物質，如以乳酸桿菌或雙歧桿菌發酵的肉制品已在許多國家上市[43]。劉璽等[43]在發酵香腸中添加富硒活性乳酸菌發酵劑，利用活性乳酸菌的生物轉化，制成富硒香腸。用硒添加量為10 μg/mL的乳酸片球菌發酵劑發酵香腸，在38℃的恒溫箱培養36h，發酵劑的硒轉化率為 96.14%，產品中硒含量高達100 μg/kg，完全可以滿足缺硒人群的健康需要。

5 從技術革新角度提高凝膠類肉制品的安全屬性

如今，消費者越來越看重加工肉(processed meat)的安全屬性。凝膠類肉制品的生產需經腌制工序，而磷酸鹽和亞硝酸鹽是重要腌制組分，前者可以促進肌動球蛋白溶解和肌球蛋白解離，后者則具有呈色、抑制肉毒桿菌生長和增加肉香味等作用[44]。雖然這2種食品添加劑被認為是安全的且在全球范圍內均允許使用，但新的消費趨勢是減少這些化學組分的添加。中國的天然香辛料資源豐富，完全可以起到替代這些組分的作用，值得深入挖掘。這就需要對加工技術進行革新。梁鵬等[44]研究了香腸等凝膠類肉制品配方中亞硝酸鹽的天然替代組分，并研究了發酵對香腸中亞硝酸鈉殘留量的影響，發現茶多酚和桂皮提取物可以部分替代亞硝酸鹽的使用量，而植物乳桿菌和戊糖片球菌發酵則可顯著降低亞硝酸鹽的殘留量。

很多種類的凝膠肉制品需要經過烤制或煙熏等工藝處理。若加工時參數控制不當，容易產生PM 2.5、多環芳烴、雜環胺、甲醛、反式脂肪酸等有害物質[45]。應設法減少其生成量。這需要對傳統煙熏設備、使用的糖或木屑種類、熏烤的溫度和時間參數等方面進行改進。同時需要通過引進新理念的方式實現技術革新。如綠色加工原理，該理念利用綠色化學原理和綠色化工手段，對產品進行綠色工藝設計，在加工、包裝、貯運、銷售過程中，把對人體健康和環境的危害降到最低，并使經濟效益和社會效益得到協調優化[46]。石金明等[47]研究了綠色烤制技術對禽肉制品PM 2.5排放量、表面3,4-苯并芘、12種雜環胺含量以及感官特性的影響，發現PM 2.5平均排放質量濃度及3,4-苯并芘和12種雜環胺的殘留量可分別降低至200 μg/m3與1 μg/kg，均顯著低于傳統加工技術，且生產出的產品色澤紅潤鮮亮，質構特性好。除此之外，還可以用煙熏液代替煙氣熏。煙熏液主要以天然植物為原料，通過可控燃燒產生熏煙，用水將其冷凝，沉積后去除灰分和煙焦油，保留對風味形成有益的物質。蔡克周等[48]研究了山核桃煙熏液對低溫灌腸質量的影響，發現山核桃殼煙熏液可以顯著降低過氧化值，抑制微生物生長，對產品風味等感官特性也有明顯改善作用，以質量分數0.2%添加比例最佳。但是添加煙熏液會降低產品的彈性、硬度和凝聚性等質構特性。

6 展望

凝膠類肉制品具有營養價值高，產品種類多樣和食用方便快捷等特點，深受消費者喜愛。隨著消費水平升級和科技的不斷進步，消費者對凝膠類肉制品的生產方式和質量評價標準都有了更高要求。因此，肉品科研人員需要進一步優化產品生產工藝，加大新產品研發力度，以滿足不斷增長的消費需求。

今后，以肌球蛋白為主的肌肉蛋白質凝膠形成機制和凝膠品質綜合控制技術仍將是研究的重點。通過測定肌肉蛋白質加熱過程中的化學作用力變化規律并建立凝膠形成的熱動力學模型，可以更深入地理解凝膠的形成機制。在此基礎上創新滾揉和腌制工藝，引入超高壓和超聲波處理等凝膠加工新技術，可以減少非肉輔料的添加，改善低鈉和低飽和脂肪酸添加量條件下肌肉蛋白質的凝膠特性?，F階段隨著肉制品綠色加工理念的發展以及消費者對食品健康屬性的重視，高安全屬性和高保健功能的凝膠類肉制品加工新技術也逐漸成為研究熱點方向之一。

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Reviewonresearchprogressanddevelopmentofgel-typemeatproductsprocessingtechnology

ZOU Yu-feng1, QIAN Chang，HAN Min-yi，XU Xing-lian1*，ZHOU Guang-hong

(Key Laboratory of Meat Processing and Quality Control,MOE;Key Laboratory of Meat Processing,MOA; Jiangsu Collaborative Innovation Center of Meat Production and Processing,Quality and Safety Control; Nanjing Agricultural University;Nanjing 210095,China)

New edition of Dietary Guidelines Science report introduces new demands of meat processing, such as lean meat gel-type meat products, research and development of low-sodium and low-saturated fat meat products as well as the enhance of meat processing safety. The key technical problems existed in the fields of meat processing and new products research and development of gel-type meat products were summarized. The recent research of meat processing was introduced, such as optimization of tumbling, chopping and curling processes, the improvement of processing properties of pale, soft, and exudative (PSE) meat, the high pressure amp; ultrasonic assisted thermal gel formation technology and the green gel-manufacturing technology. In the end, the future trends of scientific research of gel-type meat products processing technology was prospected.

dietary guidelines; gel-type meat products; research and processing; research progress and development trend

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.014048

博士研究生(徐幸蓮教授為通訊作者,E-mail：xlxus@njau.edu.cn)。

現代農業產業技術體系建設專項資金資助(CARS-42)；傳統腌臘肉制品關鍵生產技術裝備研究與示范(201303083-2)；江蘇高校優勢學科建設工程資助項目(PAPD)

2017-02-13，改回日期：2017-04-11