徐敬欣,常婧瑤,孔保華,夏秀芳,劉 騫
(東北農(nóng)業(yè)大學食品學院,黑龍江 哈爾濱 150030)
肉粉腸是一種具有悠久歷史的傳統(tǒng)肉制品,在東北、華北地區(qū)十分流行,具有風味濃郁、爽口不膩、價格低廉等優(yōu)點[1],因此深受消費者青睞。產(chǎn)品中除主料肉糜外,綠豆淀粉在配方中也占有重要比例(通常在35%左右[2?3]),其在肉粉腸加工過程中,起到增稠和穩(wěn)定的作用,同時賦予產(chǎn)品特殊的口感[4?6]。然而,在肉粉腸加工過程中,水分添加量會直接影響熱加工過程中綠豆淀粉糊化特性,從而影響產(chǎn)品的最終品質(zhì)。周國燕等[7]的研究結(jié)果表明,隨著水分含量的增加,糊化起始溫度、峰值溫度增高,糊化焓值顯著變化。此外,水分含量的多少直接影響馬鈴薯淀粉的糊化度(Degree of Starch Gelatinization,DSG)。當水分含量較少的時候(低于50%),馬鈴薯淀粉糊化不完全,當水分含量提高至75%及以上時,淀粉基本糊化完全。因此,水分含量的多少直接影響最終產(chǎn)品的DSG,繼而影響產(chǎn)品的品質(zhì)特性。此外,裴玉秀[8]研究表明,不同預(yù)糊化溫度下綠豆淀粉的吸水量以及顆粒體積不同,所形成的凝膠穩(wěn)定性不同,因此直接影響最終產(chǎn)品的品質(zhì)。在肉粉腸加工過程中,預(yù)糊化工藝能夠顯著促進淀粉的溶解性,有利于與肉糜形成均一的復(fù)合體系。
基于此,本實驗將改變?nèi)夥勰c的水分添加量(50%、52%、54%、56%和58%),探討不同水分添加量對于肉粉腸DSG以及品質(zhì)特性和感官特性的影響,同時利用簇類分析(hierarchical cluster analysis,HCA)探討不同樣品間各參數(shù)的相似性和差異性,以期為肉粉腸類制品的加工提供理論基礎(chǔ)。
干綠豆淀粉 哈爾濱市哈達淀粉有限公司;豬瘦肉、豬脂肪、大蔥、鮮姜 市售;豬腸衣(7路,直徑36~38 mm) 江蘇南通寶豐腸衣有限公司;復(fù)合磷酸鹽、亞硝酸鈉、異抗壞血酸鈉 廈門市頂為味興業(yè)香料發(fā)展有限公司;山梨酸鉀 寧波王龍科技股份有限公司;食鹽 中鹽東興鹽化股份有限公司;香辛料 江蘇省泰州市香之源食品有限公司;淀粉葡萄糖苷酶(Amyloglucosidase,AGS)(酶活:3260 U/mL),K-GLUC試劑盒 愛爾蘭威克洛Megazyme國際公司。
垣悅-22絞切兩用灌腸機 江蘇鎮(zhèn)江辛豐垣悅機械廠;自動和面機 廣東省廣州市道升商用廚具有限公司;BZZT-IV-150蒸煮桶 杭州艾博機械工程有限公司;TU-1800紫外可見光分光光度計 北京普析通用儀器有限公司;IT-09A12加熱磁力攪拌器
上海一恒科學儀器有限公司;AQUALAB 4TE水分活度儀 美國Decagon Devices儀器公司;ZE-6000色差計 日本色電工業(yè)株式會社;TA-XT plus型質(zhì)構(gòu)分析儀 英國Stable Micro System公司;Mq-20低場核磁共振分析儀 德國布魯克公司。
1.2.1 肉粉腸的配方 肉粉腸的配方如表1所示。改變?nèi)夥勰c加工工藝中的水分添加量,不同的水分添加量分別為主料(瘦豬肉、肥膘和干綠豆淀粉)的50%、52%、54%、56%和58%,測量不同樣品的DSG及品質(zhì)特性參數(shù)。
表1 肉粉腸的配方Table 1 Formula of starch-meat sausages
1.2.2 肉粉腸的加工工藝流程 原料的選擇→絞碎→冷藏→粗斬拌肉糜→預(yù)糊化淀粉→混合餡料→灌制→煮制→干燥→糖熏→冷卻→成品
1.2.3 肉粉腸的操作要點 原料的選擇:選擇經(jīng)衛(wèi)生檢疫合格的瘦豬腿肉和豬背肥膘為原料,剔除可見筋膜并清洗血污等雜質(zhì)。
絞碎:用刀盤孔徑為3 mm的絞切兩用灌腸機分別將瘦豬肉和脂肪攪碎。
冷藏:將攪碎的原料肉在4 ℃冰箱中冷藏過夜12 h左右。
粗斬拌肉糜:將瘦豬肉和豬背膘放入絞切兩用灌腸機中,高速斬拌3 min(肉糜呈粗顆粒)后取出,置于4 ℃冰箱冷藏備用。
預(yù)糊化淀粉:將300 g干綠豆淀粉溶于部分冷水中,冷水體積為總水分添加量的1/3,置于自動和面機中,使體系呈均勻分散的懸濁液。然后,將剩余水加熱至95 ℃并緩慢加入上述懸濁液中,邊加入邊攪拌。
混合餡料:將鮮姜和大蔥混合打漿備用,持續(xù)攪拌預(yù)糊化后的淀粉,至其溫度降低至48 ℃左右加入備用的豬粗肉糜,加入食鹽、蔥、姜、香油等香辛料以及異抗壞血酸鈉和防腐劑并持續(xù)攪拌10 min。
灌制:用絞切兩用灌腸機將肉餡灌入豬腸衣內(nèi)。灌裝時要求均勻,使灌裝后的腸可呈扁平狀鋪于操作臺上,聯(lián)結(jié)到所需長度,然后再盤繞起來。
煮制:在85 ℃恒溫蒸煮鍋中蒸煮,時間30 min,測定腸體中心溫度達到74 ℃時即可。
干燥:將腸體從蒸煮桶中撈出,置于室溫中風干,至腸體表面無多余水分并且溫度冷卻至室溫。
糖熏:將白砂糖與潮濕木屑以1:1(v/v)在錫紙盒中(長× 寬× 高 =12 cm×1 2 cm×3 cm)混合均勻,并將其置于燒紅的鐵鍋底部,持續(xù)加熱鐵鍋直至錫紙盒內(nèi)白砂糖化開呈褐色且有煙產(chǎn)生,將干燥后的肉粉腸置于鍋中鐵架上,蓋緊鍋蓋,熏制6 min,至腸衣呈金黃色。
冷卻:將糖熏后的產(chǎn)品置于晾干架,冷卻至室溫后進行真空包裝。
1.2.4 肉粉腸DSG測定 肉粉腸的DSG的計算公式如公式(1)所示,根據(jù)Liu等[9]的方法測量總淀粉含量和糊化淀粉含量。將樣品機械再溶解于80 mmol/L NaOH溶液中,并用80 mmol/L鹽酸溶液中和。主要測量步驟包括:a.肉粉腸樣品中總淀粉的機械再溶解;b.肉粉腸樣品中糊化淀粉的機械再溶解;c.分別酶解機械再溶解后的樣品;d.分別測量酶解產(chǎn)生的D-葡萄糖含量;e.得出總淀粉含量和糊化淀粉含量,并利用如下公式計算肉粉腸的DSG。
1.2.5 肉粉腸水分含量和水分活度測定 根據(jù)GB 5009.3-2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》方法測定樣品的水分含量。
取適量肉糜平鋪于水活杯底部,將水活杯放置于水活測定儀中進行水分活度測定,記錄測定結(jié)束后的數(shù)值。
1.2.6 蒸煮損失測定 參考álvarez等[10]方法略有改動,取35 g生肉糜于離心管中,以3500 r/min轉(zhuǎn)速于4 ℃離心5 min,然后置于85 ℃的恒溫水浴鍋中加熱30 min,模擬蒸煮過程,取出后在室溫下倒置冷卻45 min~1 h。蒸煮損失計算公式如下:
式中:m1為加熱前肉糜質(zhì)量,g;m2為加熱后肉糜質(zhì)量,g。
1.2.7 乳化穩(wěn)定性測定 參考Colmenero等[11]的方法略有改動,將蒸煮后所得液體全部倒入鋁盒中,置于105 ℃烘箱加熱至恒重,減少的重量即為水分損失(加熱前的重量w1減去加熱后的重量w2),恒重后的鋁盒總重m3減去空鋁盒的重量m4即為脂肪損失。計算公式表達為:
式中:w1為加熱前的重量,g;w2為加熱后的重量,g;m為生肉糜質(zhì)量,g。
式中:m3為恒重后的鋁盒總重,g;m4為空鋁盒的重量,g;m為生肉糜質(zhì)量,g。
1.2.8 水分動態(tài)分布測定 參考Aursand等[12]的方法略作改動,用圓柱形取樣器(直徑18 mm)取18 mm×18 mm(高×直徑)肉粉腸樣品置于核磁試管中,使用低場核磁共振分析儀在室溫(25 ℃)下測定自旋-自旋弛豫時間T2。使用CONTIN軟件分析弛豫數(shù)據(jù),弛豫時間分量表示為T2b、T21和T22,相關(guān)面積比例分別表示為A2b、A21和A22。測試參數(shù):質(zhì)子共振頻率為22 MHz,測量溫度為32 ℃,重復(fù)掃描16次,重復(fù)間隔時間TR為3500 ms,采樣間隔160 μs,回波個數(shù)為5000。每個樣品平行測定6次,實驗重復(fù)3次。
1.2.9 質(zhì)構(gòu)特性測定 分別取長度、粗細均勻的樣品進行質(zhì)構(gòu)測定。探頭型號為P2,試驗參數(shù)如下:測試前速度為1.5 mm/s,測試速度為1.5 mm/s,測試后速度為10.0 mm/s,觸發(fā)力為15.0 g,樣品首次軸向壓縮未刺破腸衣,且壓縮至原始高度的15.0%,測定指標包括:硬度、彈性和回復(fù)性。第二次軸向壓縮刺破腸衣,且壓縮至樣品的75.0%。測定指標包括:脆性、咀嚼性和致密性。
1.2.10 顏色測定 根據(jù)Jia等[13]所述的方法,用色差計來測定肉粉腸的亮度值(Lightness,L*-值)、紅度值(Redness,a*-值)和黃度值(Yellowness,b*-值)。將肉粉腸樣品粉碎,并使用D65光源和10°觀察儀(直徑為8mm)進行測量,觀察儀直徑為8 mm,測量區(qū)域為50 mm。測量之前,使用白色參考板(L*-值=95.26,a*-值=?0.89,b*-值=1.18)進行校準。每組樣品測量3次平行,每次平行將樣品旋轉(zhuǎn)3次至不同位置進行測量。
1.2.11 肉粉腸感官評價 感官評價由感官小組(共16名成員,包括8位女性和8位男性)在感官實驗室(ISO 8589,2007)完成,評分細則如表2所示。肉類實驗室的專家通過預(yù)備課程對所有小組成員進行了培訓,使他們了解樣品。根據(jù)以下參數(shù),通過感官描述分析對每個肉粉腸進行評估:肉粉腸的內(nèi)部顏色,肉粉腸的切面均勻度,肉粉腸的彈性,肉粉腸的硬度,肉粉腸的風味強度。此外,小組成員還需要提供每個肉粉腸的總體可接受性(1=低;7=高)。將室溫的每組肉粉腸切成片(厚5~8 mm),并放在隨機編碼的3位數(shù)的白板上,然后將所有樣品立即交予小組成員。此外,還需向小組成員提供飲用水,避免測試不同樣品之間味覺的混淆[14]。
表2 肉粉腸感官評分細則Table 2 Sensorial evaluation scores of starch-meat sausages
每個試驗重復(fù)3次,結(jié)果以平均值±標準差表達。數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用IBM SPSS 25(IBM SPSS軟件公司,Chicago,IL,USA)軟件進行,差異顯著性(P<0.05)分析使用Tukey HSD程序。利用Origin 2018(OriginLab軟件公司,Hampton,MA,USA)軟件作圖,Rversion4.0.3(MathSoft, Inc. USA)軟件進行HCA分析,討論不同樣品間參數(shù)的相似性。
肉粉腸作為一種高淀粉含量的肉制品,在蒸煮過程中,餡料中的淀粉顆粒發(fā)生糊化,即顆粒吸水溶脹,淀粉分子間鏈接鍵斷裂,擴散出來的淀粉分子與水分子重新結(jié)合,形成無序的非晶態(tài)[15]。而在淀粉糊化的過程中,水分作為食品的重要組成部分,對于淀粉的糊化特性,糊化度等有直接的影響[16],繼而對產(chǎn)品的品質(zhì)形成起到關(guān)鍵性作用。由圖1可以看出,隨水分添加量的增加,肉粉腸的DSG顯著增加(P<0.05)。這是因為,當體系水分含量過低(50%),因糊化過程中水分遷移困難,因此淀粉顆粒只能吸收有限水分,導(dǎo)致DSG較低[17]。而隨水分添加量的增加,發(fā)生水合作用的淀粉顆粒增加,大量結(jié)晶體水合破裂,糊化速率提高,淀粉糊化度升高。周兵等[18]發(fā)現(xiàn),相較于溫度,水分含量對于淀粉的糊化起到更重要的作用,具體表現(xiàn)為,DSG隨體系水分含量的增加而增加。當水分添加量為50%時,淀粉中的水分含量不足,淀粉在熱加工糊化時,分子吸水力受阻,膨脹力低,導(dǎo)致淀粉糊化不完全,DSG較小,糊化焓變值較低[19]。
圖1 不同水分添加量對肉粉腸DSG的影響Fig.1 Effect of different water additions on DSG of starch-meat sausages
水分活度表示肉粉腸中水分存在的真實狀態(tài),它表達了水分能為化學反應(yīng)和物理過程利用的有效程度[20],能夠反映供微生物生長所需的自由水的情況[21]。由表3可知,不同水分添加量的肉粉腸其水分活度無顯著變化(P>0.05),但大致呈上升趨勢,且數(shù)值均偏高,表明該體系水分子的活度高,質(zhì)子密度高[22],貯藏穩(wěn)定性差。同時,由表可以看出水分含量隨水分添加量的增加而顯著增加(P<0.05)。這是因為肉粉腸的DSG隨水分添加量的增加顯著增加(P<0.05)(圖1),即糊化淀粉顆粒增多,凝膠化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可承載大量水分子,提高體系的持水能力。
表3 不同水分添加量對肉粉腸水分含量和水分活度的影響Table 3 Effect of different water additions on water content and water activity of starch-meat sausages
蒸煮損失和乳化穩(wěn)定性是決定肉粉腸品質(zhì)和感官質(zhì)量的重要指標,其中蒸煮損失與加熱過程中的水分或脂肪結(jié)合能力有關(guān)。而乳化穩(wěn)定性是能夠表征肉粉腸中肉蛋白結(jié)合水分和脂肪能力的物理指標[23]。由表4可知,隨水分添加量的增加,肉粉腸的蒸煮損失、水分損失以及脂肪損失均呈現(xiàn)下降的趨勢,表明高水分添加量的樣品蒸煮損失小、乳化穩(wěn)定性高。這是因為淀粉在熱加工過程中發(fā)生糊化,且水分添加量的增加,加速了肉粉腸中淀粉的糊化進程。相反地,圖2可觀察到低水分添加量的樣品有細小水塘,切面疏松不致密,這與表4中該水分添加量下較高的蒸煮損失和較差的乳化穩(wěn)定性結(jié)果一致。
表4 不同水分添加量對肉粉腸蒸煮損失和乳化穩(wěn)定性的影響Table 4 Effect of different water additions on cooking loss and emulsion stability of starch-meat sausages
圖2 不同水分添加量對肉粉腸切面的影響Fig.2 Effect of different water additions on sections of starchmeat sausages
LF-NMR(Low-Field Nuclear Magnetic Resonance)能夠提供肉粉腸內(nèi)部不同狀態(tài)水分的分布以及流動性的相關(guān)信息,通過這些動態(tài)信息,能夠更好地解釋影響肉制品食用品質(zhì)、加工特性等的原因[24],并且對改善食品的加工條件,提高食品產(chǎn)品的品質(zhì)等具有重要的意義[21]。由圖3可看出,肉粉腸的核磁衰減信號被擬合為3個峰,其根據(jù)水分子自由移動程度不同。其中,T2b反映與大分子緊密結(jié)合的水即結(jié)合水,T21反映位于高度組織化蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水即不易流動水,而T22為肌原纖維蛋白外部水包括肌漿蛋白部分即自由水[25?27]。表5顯示不同水分添加量下的肉粉腸的弛豫時間(T2b、T21、T22)和相應(yīng)的峰面積比(A2b、A21、A22)。由表5可以看出,隨水分添加量的增加,肉粉腸的T2b無明顯變化,但T21以及T22均向弛豫時間變短的方向移動(P<0.05)。表明體系中的水分子自由度逐漸減小,流動性降低。同時,表5中的數(shù)據(jù)顯示,A2b隨水分添加量的增加變化不顯著(P>0.05),而A21隨水分添加量的增加而顯著增加(P<0.05),A22則顯著降低(P<0.05)。表明水分添加量的增加,對結(jié)合水含量無明顯影響,但導(dǎo)致越來越多的自由水向不易流動水轉(zhuǎn)變。這與肉糜蒸煮損失和乳化穩(wěn)定性的結(jié)果一致。
表5 不同水分添加量對肉粉腸橫向弛豫時間及相應(yīng)峰面積比例的影響Table 5 Effect of different water additions on relaxation times and the corresponding peak area proportions of starch-meat sausages
圖3 不同水分添加量對肉粉腸中水分動態(tài)分布的影響Fig.3 Effect of different water additions on water dynamic distribution of starch-meat sausages
質(zhì)構(gòu)測定在肉制品研究中得到廣泛應(yīng)用,壓縮、剪切等的測定是質(zhì)構(gòu)儀測定中重要的測試指標[28]。由表6可以看出,隨水分添加量的增加,肉粉腸的彈性和回復(fù)性均呈現(xiàn)平穩(wěn)上升的趨勢。這與劉安軍等[29]的研究結(jié)果相同。這是因為水分添加量對香腸的彈性和硬度有直接影響[30]。此外,肉粉腸的硬度隨水分添加量的增加而降低。這是因為水分添加量的增加導(dǎo)致水分子之間的作用力增強,影響肌肉蛋白和水的相互作用,因此產(chǎn)品的硬度降低,質(zhì)地變軟,導(dǎo)致彈性發(fā)生變化[25]。此外,脆性和咀嚼性均隨水分添加量的增加而呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(P<0.05),并于水分添加量為54%時達到最大值。同時,肉粉腸的致密性隨水分添加量的增加而顯著增加(P<0.05),直至水分添加量為56%時達到最大值,這與圖2的切面圖趨勢相同。
表6 不同水分添加量對肉粉腸質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 6 Effect of different water additions on texture characteristics of starch-meat sausages
顏色是評價肉制品的重要指標,具有直觀性。同時,顏色也是消費者判斷肉制品好壞的主要標準。其變化與肉粉腸的配方密切相關(guān)[22]。未改變加工工藝的情況下,肉粉腸切面的常規(guī)顏色是淺粉色[3]。表7為不同水分添加量下肉粉腸的L*-值、a*-值和b*-值,由表可知,肉粉腸的L*-值隨水分添加量的增加呈現(xiàn)波動上升的趨勢,且當水分添加量為58%時達到了最大值。這是因為該樣品水分添加量高,大量水分子提高了光散射強度,使產(chǎn)品亮度最明顯。孫茜茜[31]的研究結(jié)果表明,淀粉顆粒的平均粒徑、膨脹度越大,則亮度越高,且破損淀粉含量與亮度呈正相關(guān)關(guān)系。這是因為水分添加量越高,樣品的DSG越高,即破損淀粉顆粒的含量越高,而破損顆粒的存在使得體系吸收相對較多的水分,淀粉顆粒易于膨脹,直鏈淀粉和支鏈淀粉能夠充分伸展,產(chǎn)品呈現(xiàn)較高的亮度。水分添加量為54%時肉粉腸的a*-值最高。此外,表7中數(shù)據(jù)表明,當水分添加量較低時(50%、52%),肉粉腸樣品的b*-值偏高,圖2中也可觀察到相同結(jié)果。
表7 不同水分添加量對肉粉腸顏色的影響Table 7 Effect of different water additions on colors of starchmeat sausages
感官評價能夠?qū)Ξa(chǎn)品顏色、風味、彈性、硬度等直接評估,其結(jié)果能夠反映產(chǎn)品被消費者接受的程度。由表8可以看出,較低水分添加量(50%)下肉粉腸的內(nèi)部色澤顯著低于其他樣品(P<0.05)。這是因為低水分添加量導(dǎo)致肉粉腸中只有少部分淀粉發(fā)生糊化,而大量淀粉以生淀粉的形式存在。生淀粉顆粒內(nèi)部鏈狀結(jié)構(gòu)未打開,無法與肌肉內(nèi)變性蛋白形成膠體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),導(dǎo)致水分子逃脫,產(chǎn)品持水性差,黏著性弱,使肉組織間形成孔洞,如圖2的切面狀態(tài)。肉粉腸彈性和硬度的感官評分趨勢與表6質(zhì)構(gòu)儀測定趨勢相同。而不同水分添加量下肉粉腸的風味無顯著變化(P>0.05)。此外,肉粉腸的總體可接受性評分隨水分添加量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,這是因為低水分添加量下肉粉腸樣品顏色較差且切面疏松有孔洞,而高水分添加量下肉粉腸樣品雖彈性良好,但口感偏濕軟,因此總體可接受性較差。因此整體而言,水分添加量為54%的肉粉腸表現(xiàn)出最佳的感官特性。
表8 不同水分添加量對肉粉腸感官評價的影響Table 8 Effect of different water additions on sensorial evaluation of starch-meat sausages
HCA(Hierarchical Cluster Analysis)分析是觀察和處理復(fù)雜數(shù)據(jù)矩陣的正確工具。其在數(shù)學上將每個變量視為樣本描述的多維空間中的一個點[32]。當一個給定的樣本作為變量中的一個點時,可以計算該點與所有其他點之間的距離,從而建立一個矩陣來描述所有被調(diào)查樣本之間的接近度[33]。該分析是根據(jù)樣品間相似性對樣品進行分組的一種簡單方法,可以清晰地描述分類實驗中不同樣品之間的多元性相關(guān)程度。HCA的結(jié)果通常表示為熱圖,可以明確展示不同樣本之間的接近度和關(guān)系。如圖4所示,HCA的結(jié)果表明,在聚類1組中,低水分添加量(50%和52%)對于肉粉腸的A2b、A22、T21、T22、乳化穩(wěn)定性(脂肪損失和水分損失)、蒸煮損失、b*-值均有上調(diào)的影響。而58%的水分添加量對于肉粉腸的感官特性(風味和總體可接受性)和質(zhì)構(gòu)特性(脆性和咀嚼性)均有明顯下調(diào)的影響。相反地,54%的水分添加量對于肉粉腸的上述指標均有明顯上調(diào)的影響。此外,在聚類2組中,高水分添加量(54%、56%和58%)對于彈性,感官特性(內(nèi)部色澤和切面致密性),質(zhì)構(gòu)特性(致密性和回復(fù)性)以及DSG均有上調(diào)的影響。因此,上述結(jié)果綜合表明54%的水分添加量制備的肉粉腸樣品的品質(zhì)特性均優(yōu)于其他兩組(56%和58%),是最佳的加工工藝參數(shù)。
圖4 不同水分添加量的DSG與對肉粉腸品質(zhì)特性指標的HCA分析Fig.4 HCA analysis on DSG and quality characteristic index of starch-meat sausages processed in different water additions
本實驗主要探討了50%、52%、54%、56%和58%的水分添加量對肉粉腸DSG和品質(zhì)特性的影響。研究結(jié)果表明,隨水分添加量的增加,肉粉腸的水分含量顯著上升(P<0.05),而水分活度無顯著變化(P>0.05)。此外,54%的水分添加量能夠在提高肉粉腸DSG的同時,降低肉粉腸蒸煮損失。同時,水分添加量的增加提高了產(chǎn)品的彈性,并且54%的水分添加量的肉粉腸致密性、硬度、總體可接受性評分高,是規(guī)范肉粉腸加工工藝的水分添加量比例。