超微化雷竹筍膳食纖維對火腿腸品質的影響

李 璐,蘇 玉,黃 亮,2,*,王 平,彭 昕

(1.中南林業科技大學食品科學與工程學院,湖南長沙 410004;2.稻谷及副產物深加工國家工程實驗室,湖南長沙 410004;3.中南林業科技大學生命科學與技術學院,湖南長沙 410004)

雷竹筍是一種高蛋白、低脂肪、高纖維的天然綠色食品[1]。研究發現雷竹筍中富含的膳食纖維(dietary fiber,DF)為高品質膳食纖維，可溶性膳食纖維(SDF)含量大于10%[23],同時其對膽固醇,膽酸鈉及重金屬等的吸附力較小麥、麩皮等膳食纖維強[45]。膳食纖維作為“第七大營養素”，其開發研究及應用受到了醫學、食品、營養等學界的重視[6]。拓寬膳食纖維的來源、增加可溶性膳食纖維的含量及解決膳食纖維粗糙的口感是開發利用膳食纖維的過程中亟待解決三大問題。雷竹筍膳食纖維作為新型的優質膳食纖維的來源,開發利用該膳食纖維不僅能解決環境污染,資源浪費的問題,而且也能提高雷竹筍的附加值。

我國是肉制品生產大國,火腿腸因營養豐富,食用方便,鮮香美味,易儲藏等優點深受廣大消費者喜愛[7]。但隨著生活水平的提高,消費者開始越來越多的追求合理的飲食結構,對于產品的要求不僅僅停留在美味的基礎之上,更多的是向營養健康方向發展。膳食纖維在肉制品中能與蛋白質協調作用,加熱后形成的凝膠能使膳食纖維具有替代脂肪的作用[8],很好的預防因火腿腸中脂肪、膽固醇及食鹽含量較多所導致的高血壓、高血脂、糖尿病等現代文明病[9]。研究表明，將功能性膳食纖維添加到肉制品中能增強肉制品的持水性、凝膠強度等品質特性,同時不影響成本與感官評定[1013]。但將竹筍膳食纖維應用于火腿腸的研制中還鮮有報道。本實驗采用復合酶解法及超微化對該膳食纖維進行改性并減小粒度改善其粗糙的口感,將其添加到火腿腸中研制新型火腿腸,并研究膳食纖維對火腿腸品質特性的影響，為研制新型營養健康的肉制品提供新的發展方向。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雷竹筍 江西弋陽有限公司;α淀粉酶(10 U/mg)、糖化酶(100 U/mg)、中性蛋白酶(100 U/mg) Solarbio公司;冷鮮豬后腿肉、玉米淀粉、食鹽、白砂糖、香辛料、白胡椒粉、塑料腸衣等 市售;大豆分離蛋白 純度≥90%,臨沂山松生物制品有限公司;復合磷酸鹽(焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉)、D異抗壞血酸 江西省德興市百勤異VC鈉有限公司;卡拉膠 青島德惠海洋生物科技公司,均為食品級;氯化鉀 廣東光華科技有限公司。

ZK08A型萬能粉碎機、ZKY303BS型超微粉碎機 北京中科浩宇有限公司;Micron Jet Mill Pilot氣流粉碎機 上海諾澤科技;FA1104型電子分析天平 上海舜宇恒平儀器;TJ12H型絞肉機 上海聚鷹酒店設備有限公司;TAXT Plus質構儀 英國Stable Micro System公司;ULtraScan PRO臺式色差儀 上海信聯創作電子有限公司;PHS3E型pH計 上海雷磁儀器廠;SLHSE70G高速剪切機 上海四藍儀器設備股份有限公司;5810R型冷凍離心機 德國艾本德;NMI20型核磁共振成像儀器 紐邁電子科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 膳食纖維的制備及理化性質的測定 新鮮雷竹筍榨汁后剩余的殘渣烘干后按料液(純水)比1∶15 (g/mL),采用復合酶酶解法(0.3%α淀粉酶、0.6%糖化酶、0.45%中性蛋白酶)制備膳食纖維,40 ℃低溫烘干備用[14]。制備的膳食纖維分別進行普通粉碎過100目篩為DF1(d(0.5)=(177.82±6.25) μm),超微粉碎為DF2(d(0.5)=(19.87±1.76) μm),氣流粉碎為DF3(d(0.5)=(8.89±0.45) μm)。DF1、DF2、DF3的持水性、溶脹性及持油性參考文獻[15]方法測定,可溶性膳食纖維(SDF)、不溶性膳食纖維(IDF)及總膳食纖維(TDF)參照GB5009.882014酶重量法[16]測定。

1.2.2 火腿腸的制備工藝

1.2.2.1 基本配方 以豬后腿肉(肥瘦比1∶4)100 g計,2%食鹽,0.03%復合磷酸鹽,0.05% D異抗壞血酸,0.3%香辛料,1%白砂糖,0.3%卡拉膠,0.2%白胡椒,6%玉米淀粉,5%大豆分離蛋白,25%冰水,DF1、DF2、DF3分別添加0%、2%、4%,以制備的不添加膳食纖維的火腿腸為空白對照。

1.2.2.2 制備工藝及操作要點 將新鮮的原料肉進行預處理(肥瘦肉分開切小塊并絞碎,在絞碎時注意溫度低于10 ℃以免滋生細菌,可加適量的冰水降溫);加入食鹽、香辛料、復合磷酸鹽、D異抗壞血酸等輔料攪拌均勻并在0～4 ℃溫度下腌制48 h;腌制好的肉糜加入糖、大豆分離蛋白、淀粉、膳食纖維、水等輔料(輔料可先混合均勻再加入);制備好的肉糜灌裝在塑料腸衣后稱重最后進行蒸煮(100 ℃,1 h，中心溫度達75～85 ℃);冷卻得成品4 ℃貯藏。

1.2.3 膳食纖維火腿腸的持水性(WHC)測定 參考文獻[1718]的方法測定。將火腿腸去掉塑料腸衣,切成1 cm3的小方塊稱取樣品的質量m1,用濾紙包好放入底部有脫脂棉的離心管中。室溫下6000 r/min離心30 min,再稱離心后樣品的質量m2。

式中:m1表示離心前樣品的質量,g;m2表示離心后樣品的質量,g。

1.2.4 色澤的測定 將火腿腸切成均勻一致的1 cm厚度的圓片狀,用測色儀測定火腿腸色澤差,用L*,a*,b*表示(L*表示亮度,a*表示紅色,b*表示黃色)。每組至少平行6次。

1.2.5 質構分析 采用質構儀對膳食纖維火腿腸進行質構剖面分析[19](TPA)。將火腿腸切成10 mm厚的圓柱狀(均勻一致),將其置于探頭中心位置的樣品臺上測定其物性值。質構儀參數:探頭P36r,測前速度2.0 mm/s,測試速度1.0 mm/s,測后速度1.0 mm/s,壓縮比例40%,二次受壓時間5.0 s。以硬度、黏聚性、彈性、咀嚼性為主要指標。每個樣品至少重復6次。

1.2.6 凝膠強度的測定 采用質構儀測定凝膠的穿刺性能[19]?；鹜饶c樣品切成20 mm均勻一致的圓柱體,將樣品斷面中心置于探頭正下方位置的樣品臺上。質構儀參數:探頭:P/0.5,運行速度1.0 mm/s,壓縮過程中的速度1.0 mm/s,返回速度5.0 mm/s,進行一次壓縮,壓縮距離為15 mm。穿刺曲線上的第一個峰即為破斷強度,對應的壓縮距離為凹陷深度,凝膠強度等于破斷強度與凹陷深度(cm)的乘積。每個樣品至少測定6次。

1.2.7 pH的測定 火腿腸pH的測定參照GB5009.2372016[20]。分別稱取4 ℃貯藏0、2、4、6、8 h的10 g樣品置于10倍樣品質量的KCl溶液中,5000 r/min高速剪切機剪切1 min,使火腿腸均勻分散,過濾后測定pH。每個樣品做3次平行。

1.2.8 水分遷移 火腿腸切成10 mm×10 mm×20 mm的長方體,將其置于干燥的核磁專用管中,用核磁共振成像儀器測定火腿腸中水分遷移情況,選用硬脈沖CPMG序列測定火腿腸橫向弛豫時間T2[21],核磁共振參數設置:τ值(90°脈沖和180°脈沖之間的時間)為200 μs,質子共振頻率18 MHz,測量溫度32 ℃,采樣頻率SW=200 kHz,采樣點數TD=364814,累加掃描次數NS=8。每種平行樣5份,每個樣品重復3次。測定結束后數據采用反演軟件(上海紐邁電子科技有限公司提供的核磁共振弛豫時間反演擬合軟件Ver4.09)反演出T2的分布情況。

1.2.9 感官評價 由20人成立評定小組,對膳食纖維火腿腸進行感官評價,評定分數采用1～9分制(1～4分為一般,5分為良好,6～9分為較好)及加權法評價。參照GB/T 207122006[22]“火腿腸”的評價項目,分別從火腿腸外觀(10%)、色澤(15%)、風味(20%)、組織狀態(15%)、口感(20%)及彈性(10%)和咀嚼性(10%)質構品質方面綜合評價,評價指標見表1。評價時增加感官評定的準確性,評定前需明確評定的標準及目的,感官評定人員逐次進行評價避免交流,同時對樣品進行三位數字的密碼編號并打亂呈送順序[23]。

表1 膳食纖維火腿腸感官評價指標Table 1 Sensory evaluation index of ham sausage added dietary fiber

1.3 數據分析與處理

2 結果與分析

2.1 膳食纖維的理化性質及其對火腿腸持水性的影響

肉制品的持水性能對肉制品的硬度、咀嚼性、口感的方面有較大的影響。三種粒度的膳食纖維的基本理化性質見表2,膳食纖維對火腿腸持水性的影響結果見表3。

表2 膳食纖維的理化性質Table 2 Physicochemical property of dietary fiber

表3 膳食纖維對火腿腸的持水性及色澤的影響Table 3 Effects of dietary fiber on the water holding capacity and color of ham sausage

從表3分析可知,添加膳食纖維制備的火腿腸的持水性與空白對照相比顯著增強,與大多數研究結果相同[24]。添加4% DF3的火腿腸的WHC最大為90.28%，比對照組提高8.50%。由于超微化膳食纖維的粒度的減小,比表面積增大,包裹在內部膳食纖維結構主鏈和支鏈上的羥基及其它活潑官能團的活性位點暴露[2526],致使膳食纖維與水、油脂等結合的更加緊密,使水分、油脂等不易流失,從而增強火腿腸的持水性。由表2可知，雖然隨粒徑的減小，膳食纖維的溶脹性和持水力會有所降低(p<0.05),但持油力卻顯著增強(p<0.05),Choe、Piero等[13,27]研究發現,油脂對水分的保持也相當重要,因此總體持水性隨粒徑減小及添加量增加而增強。超微粉碎的DF2、DF3的肉制品的組織結構比添加普通粉碎的DF1的火腿腸更加均勻緊密,也更有利于保持水分[28],解決火腿腸發干的問題。

2.2 膳食纖維對火腿腸色澤的影響

肉制品的色澤是影響消費者對一個產品認定的一個重要指標。由于本實驗在制備火腿腸時并未添加亞硝酸鈉和紅曲紅等添加劑,所以該產品不具備市場上銷售的火腿腸的紅色,該產品為肉制品自然煮熟后的正常色澤?；鹜饶c的色澤測定結果見表3。

從表3分析可知,添加膳食纖維的火腿腸的亮度偏暗,但添加2%超微化DF2、DF3與對照組相比不存在顯著性差異(p>0.05)。這是因為隨膳食纖維粒徑減小，自身的黃色逐漸變淺變白對產品亮度影響不大,因此適量的超微化膳食纖維添加到火腿腸中是合適的。由于雷竹筍膳食纖維水溶液呈弱酸性,添加到肉制品中改變了肉制品的pH,有利于肉制品肌紅蛋白和血紅蛋白的增加,使火腿腸的紅色更明顯[24],因此添加膳食纖維的火腿腸的a*卻比空白對照組大。在之后的火腿腸生產中可以減少亞硝酸鹽的使用,這對人的健康更有利。同時由于雷竹筍膳食纖維自身的黃色對火腿腸b*有一定的影響,從表3中可以看出膳食纖維的粒徑越大，添加量越多，b*越大,普通粉碎的DF1黃色最明顯,影響最大。添加2% DF3的火腿腸的b*與對照組差別不大。在感官評價中火腿腸的色差很難分辨,因此并不影響該產品的銷售。

2.3 膳食纖維對火腿腸質構的影響

質構儀能較好的模擬人的牙齒的咀嚼運動,能減少主觀因素如個人喜好程度、饑餓程度等的影響,更加準確的評價其硬度、彈性、咀嚼性等質構特性。膳食纖維火腿腸的質構特性見表4。

表4 膳食纖維對火腿腸質構特性的影響Table 4 Effect of dietary fiber on the texture parameters of ham sausage

由表4分析可知,除2% DF3外，添加膳食纖維的火腿腸的硬度較對照組顯著增加(p<0.05),新型火腿腸的咀嚼性、彈性顯著降低(p<0.05),但彈性DF2、DF3在2%時與對照組不存在顯著性差異(p>0.05),2% DF2與對照組在咀嚼性上不存在顯著性差異(p>0.05),這與大多數研究結果相同[29]。粒度大的膳食纖維中不溶性膳食纖維的含量高[30],添加到火腿腸中會增加產品的顆粒感,同時由于隨膳食纖維粒度的增加火腿腸的持水力降低,產品的硬度也隨之增加。由于DF3的粒度小,可溶性膳食纖維含量高,因此添加2%的DF3產品的硬度及咀嚼性顯著降低,彈性及黏聚性顯著增加(p<0.05)。隨膳食纖維的添加量的增加，火腿腸的硬度、咀嚼性增加,彈性、黏聚性下降。因此添加2%DF3為最佳的選擇。膳食纖維的溶脹性,持水性等物化性質強,能使火腿腸鮮嫩多汁。

2.4 膳食纖維對火腿腸凝膠強度的影響

火腿腸的凝膠強度對產品的口感有一定的影響,制備的火腿腸的凝膠強度的測定結果見表5。

表5 膳食纖維對火腿腸凝膠強度的影響Table 5 Effect of dietary fiber on the gel strength of ham sausage

從表5可以看出添加DF2、DF3的火腿腸的凝膠強度較對照組明顯增強(p<0.05),但添加DF1與對照組不存在顯著性差異(p>0.05)。膳食纖維是一種多糖,主鏈和支鏈上有活潑官能團及羥基,可進行酯化、羥甲基化等多種衍生物、絡合等反應,混合多糖蛋白質各種基團相互反應形成絡合物。由于加熱過程中蛋白質的變性,此絡合物結構發生變化。因此膳食纖維可與火腿腸中的肌肉纖維蛋白通過食鹽及疏水鍵發生交互作用形成熱穩定性凝膠[31]。隨膳食纖維添加量的增加，凝膠強度不斷增強,粒徑越小(DF3)，凝膠強度越大。同一粒徑的膳食纖維添加量達到4%時，凝膠強度最大,但增強程度并不明顯,添加4% 的DF1、DF2與相應的2%添加量的產品的凝膠強度不存在顯著性差異(p>0.05)。凝膠強度的提高能減少火腿腸中卡拉膠等食品添加劑的應用,更加有益于人的身體健康。

2.5 膳食纖維對火腿腸pH的影響

圖1顯示了膳食纖維在火腿腸儲藏期間對火腿腸pH的影響。由圖1中可知添加膳食纖維的火腿腸的pH在儲藏期間低于對照組,且隨添加量的增加降低趨勢越明顯,存在顯著性差異(p<0.05)。這與膳食纖維的性質有關[24],研究表明雷竹筍膳食纖維水溶液呈弱酸性,因此導致火腿腸的pH降低。包裝完整的火腿腸在4 ℃冰箱中儲藏,隨儲藏時間的增加火腿腸的pH有增加的趨勢,但添加膳食纖維的火腿腸的pH變化不明顯,在儲藏過程中pH基本穩定?？赡苁怯捎谌跛嵝缘纳攀忱w維抑制了腐敗菌的生長,在肉制品儲藏過程中發生了防腐抗菌的作用[32]。粒徑最小的DF3比DF1和DF2對火腿腸的pH的影響大,推測粒徑越小越有利于抑制腐敗菌的生長。

圖1 儲藏期間膳食纖維對火腿腸pH的影響Fig.1 Effect of dietary fiber on the pH of ham sausage during storage

2.6 膳食纖維對火腿腸中水分遷移的影響

膳食纖維自身的持水性對火腿腸的保水性有一定的影響,火腿腸中的水分遷移情況見圖2。核磁共振測定的結果中出現了4個峰(3個小峰,1個大峰,結果見圖2)。結合相關文獻[3334]的分析可知,4個峰分別為與肌原纖維蛋白結合緊密的結合水(0.01～1 ms)、中度結合水(1～10 ms)、不易流動水(30～120 ms)、自由水(120～350 ms)。膳食纖維火腿腸的4個峰的位置大致相同,但峰開始、結束的時間,峰的高度及峰面積略有不同。

圖2 膳食纖維火腿腸的低場核磁弛豫時間(T2)Fig.2 T2 relaxation time of water molecular from sausage of dietary fiber注：1.結合水；2.中度結合水；3.不易流動水；4.自由水。

從表6分析可知添加DF的火腿腸的結合水(T20)和中度結合水(T21)與對照相比弛豫時間縮短,特別是添加4%DF3與對照存在顯著性差異(p<0.05),表明添加DF后更有利于水分子與火腿腸中的蛋白等大分子結合,有利于火腿腸保持水分。在添加2%DF1、DF2的火腿制品中不易流動水T22與對照組無顯著性差異(p>0.05),但2%、4%添加量的DF3均能影響不易流動水的弛豫時間。同時添加DF產品的自由水的出峰時間T23(除2%DF1)與對照組存在顯著差異(p<0.05),表明膳食纖維的添加有利于火腿腸中的自由水向不易流動水遷移,更有利于火腿腸的儲藏。整體而言,膳食纖維的添加量及粒度能使火腿腸中的水分結合的更緊密,與持水性增強結果一致。

表6 膳食纖維對火腿腸低場核磁弛豫時間T2的影響Table 6 Effect of dietary fiber on T2 relaxation time of water molecular from ham sausage

從表7分析可知,添加DF的火腿制品的結合水峰面積(pT20)隨DF添加量增加及粒度的減小而增加,表明火腿腸中結合水的比例增加,解決了火腿腿發干的問題。但中度結合水峰面積(pT21)變化不明顯,只有添加2% DF3與對照存在顯著性差異(p<0.05)。不易流動水峰面積(pT22)與對照相比增加,但不存在顯著性差異(p>0.05)。自由水峰面積(pT23)隨DF添加量增加及粒度的減小而顯著性減少,自由水的含量對火腿腸的儲藏影響較大,其比例的減小更有利于其儲藏期的延長。

表7 膳食纖維對火腿腸低場核磁弛豫峰面積百分數(pT2)的影響Table 7 Effect of dietary fiber on peak area percentage(pT2)of water molecule from ham sausage

2.7 膳食纖維對火腿腸感官的影響

膳食纖維火腿腸的感官評定結果見圖3。感官評定是評價新產品是否符合消費者追求的最直接的方法。

圖3 膳食纖維對火腿腸感官評價的影響Fig.3 Effect of dietary fiber on sensory evaluation of ham sausage

從圖3中的數據分析可知,當DF1的添加量為4%時,對產品的感官評價有一定的影響,總評分最低,同時彈性,口感,質地最差與質構分析結果相同。但添加2%的DF3與對照組的外觀、口感、色澤、綜合評分等方面無差別,同時也使火腿腸的硬度和彈性有一定程度的增加，這與質構儀測定結果一致。但隨膳食纖維添加量的增加,膳食纖維本身粗糙的口感會降低消費者對其接受程度,特別是添加顆粒大的膳食纖維,因此在火腿腸中添加適量(2%左右)的DF3不僅不影響火腿腸的細膩的口感同時能改善火腿腸的外觀、彈性及色澤等品質,又能較好的彌補肉制品中膳食纖維的不足,生產出更有利于人體健康的肉制品,也能更符合現代人對飲食新的追求。

3 結論

超微粉碎處理的膳食纖維在減小其粒徑、增加可溶性膳食纖維含量的同時其自身粗糙的口感得以改善。將2%的DF3添加到火腿腸中能在不影響火腿腸細膩的口感、色澤、彈性、硬度及消費者接受程度的基礎上改善火腿腸的持水性,水分分布等特性。將膳食纖維與肉制品的結合能很好的彌補現代飲食結構中膳食纖維攝入不足的問題,也使兩者能更好的發揮彼此的作用。

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