不同脂肪替代品对猪肉丸品质及消化特性的影响

郑雪珂1,陈 晖1,刘海波1,2,王 清1,胡 潇2,朱 静1,*,刘 雄2

(1.信阳农林学院食品科学与工程学院,河南 信阳 464000;2.西南大学食品科学学院,重庆 400715)

摘 要:为寻求有效的脂肪替代品用于肉制品品质改良,探究魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan,KGM)和海藻酸钠(sodium alginate,SA)凝胶对猪肉丸品质和消化特性的影响。结果表明:KGM和SA凝胶对猪肉丸的挥发性风味无不良影响;猪肉丸的硬度、黏聚性和咀嚼性随KGM凝胶添加量增大而逐渐增加,猪肉丸的硬度和咀嚼性随SA凝胶添加量的增大而降低,KGM和SA凝胶对猪肉丸的弹性均无较大影响;KGM和SA凝胶均可降低猪肉丸的蒸煮损失率、离心损失率和脂肪消化率;KGM凝胶可显著抑制猪肉丸的冻融析水率;添加4% KGM凝胶和9% SA凝胶对猪肉丸的淀粉水解有明显抑制作用;SA凝胶添加量增大可降低猪肉丸的蛋白质消化率,而KGM凝胶对其影响较小。

关键词:脂肪替代品;魔芋葡甘聚糖;海藻酸钠;猪肉丸;食品品质;消化特性

猪肉丸因制作简单、风味可口及食用方便等优点深受广大消费者青睐[1]。猪肉丸通常由肥肉和瘦肉以质量比3∶7搭配淀粉等食品辅料制作而成。猪肉丸中脂肪含量为20%~30%,脂肪可以改善肉丸的风味、质地和口感,并提高其可接受性,在产品质量方面起到至关重要的作用[2]。然而,高脂肪含量食物的摄入会导致机体肥胖、增加结肠癌和心血管疾病的患病风险[3],所以在保证原产品质量的同时,降低肉丸脂肪含量、改善脂肪酸组成、增加膳食纤维含量是肉制品研究的重要方向[4]。因此,寻求用于改善肉制品食用品质的新型脂肪替代品具有巨大市场潜力。

魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan,KGM)是一种可溶性膳食纤维,因其无毒无害,具有良好的生物相容性和功能特性而受到广泛关注[5]。KGM可以分散在水中形成黏度较高的溶液,且几乎不含热量,食用后可增强饱腹感,减少热量摄入,以达到减肥目的,常被用作食品添加剂[6]。KGM可以与肉制品中的肌球蛋白相互作用形成可溶性配合物,增强体系的凝胶特性,故KGM可以作为一种有效的脂肪替代品来降低肉丸中的脂肪含量[7]。海藻酸钠(sodium alginate,SA)是从褐藻类的海带或马尾藻中提取碘和甘露醇之后的副产物,占藻类干物质最多可达40%[8]。SA可以在热水中溶解,溶液具有良好的增稠性、稳定性和凝胶特性,常被用于食品加工和生产[9],因此SA也可以作为脂肪替代品用于改善肉制品品质。目前,国内外均有研究表明,适宜浓度的KGM和SA可作为脂肪替代品有效改善肉制品的品质,但关于KGM和SA对肉制品风味物质和消化特性的影响却鲜有报道。

基于先前研究[10],为进一步提高猪肉丸中花青素和膳食纤维含量,本研究探究了添加10%(m/m)紫薯全粉和10%(m/m)木薯淀粉,并配合KGM和SA对猪肉丸品质的改善作用。利用不同添加量KGM凝胶和SA凝胶分别替代紫薯猪肉丸中50%的脂肪,综合分析肉丸的感官品质、质构特性、蒸煮损失率、离心损失率、冻融析水率、风味物质和体外消化特性,探究KGM和SA凝胶对紫薯猪肉丸品质的影响,为KGM和SA在低脂功能性肉丸开发和品质改良中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

市售冷鲜猪后腿肉(瘦肉和肥膘,经12 h排酸)、木薯淀粉、味精、食盐、紫薯全粉(生粉)。

SA 山东临沂山松制品有限公司;KGM 湖北十堰花仙子有限公司;胰酶(4 000 U/g) 上海瑞楚生物科技有限公司;α-淀粉酶(3 700 U/g) 北京索莱宝科技有限公司。所有试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

HX-J681家用电动绞肉机 宁波奥克斯厨房电器有限公司;ZB-5斩拌机 山东诸城市华钢机械有限公司;TA-XT Plus质构仪 英国Stable Micro Systems公司;QP 2030 PLUS气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)仪、UV-2450紫外分光光度计日本岛津公司;UltraScan PRO测色仪 美国HunterLab颜色管理公司。

1.3 方法

1.3.1 低脂紫薯猪肉丸配方与工艺

KGM凝胶制备:分别取2、4、6 g KGM于3 个250 mL烧杯中,室温下加水100 mL搅拌至完全溶解,置于60 ℃水浴2 h充分溶胀,后取出于室温下静置过夜备用。

SA凝胶制备:分别取3、6、9 g SA于3 个250 mL烧杯中,分别加水100 mL,于60 ℃下搅拌均匀至全部溶解,2 h后取出室温下静置过夜备用。

猪肉洗净沥干,均匀切块,肥、瘦肉混合于绞肉机中绞打30 s,以猪肉质量分数计,添加味精0.5%、食盐1.2%、复合磷酸盐2号0.3%、大豆分离蛋白1%、葱末2%、姜末2%、冰水5%。混合搅拌3 min,最后将肉馅置于肉丸成型机中制作猪肉丸,猪肉丸样品于-18 ℃冻藏备用。对照组及实验组猪肉丸配方见表1,各组分含量均以总体系质量为基准。SA3、SA6、SA9分别代表添加质量分数3%、6%、9% SA凝胶的低脂猪肉丸;KGM2、KGM4、KGM6分别代表添加质量分数2%、4%、6% KGM凝胶的低脂猪肉丸。

表1 对照组及实验组猪肉丸配方
Table 1 Formulation of pork meatballs in control and experimental groups%

注:-.未添加。

组别瘦肉肥肉木薯淀粉紫薯全粉KGM凝胶SA凝胶低脂对照47.610.21010--高脂对照47.620.41010--SA347.610.21010-10.2 SA647.610.21010-10.2 SA947.610.21010-10.2 KGM247.610.2101010.2-KGM447.610.2101010.2-KGM647.610.2101010.2-

1.3.2 模糊数学感官评价

将冷冻猪肉丸取出解冻2 h,然后沸水煮制6 min,最后捞出沥干表面水分备用。根据GB/T 22210—2008《肉与肉制品感官评定规范》,并参考胡潇等[10]的方法,利用模糊数学综合评价法对猪肉丸的食用品质进行感官评价,感官评定标准见表2。采用用户调查法[11]确定味道、弹性、表观状态、色泽和口感5 项指标的权重集K={0.30,0.17,0.16,0.14,0.23}。

表2 猪肉丸的感官评价标准
Table 2 Criteria for sensory evaluation of pork meatballs

指标优一般较差味道后味饱满,有肉的特殊香气香气较淡,无不良气味无肉香气,有不良气味弹性弹性十足,挤压后迅速恢复原状弹性一般,挤压后缓慢复原弹性不佳,挤压后肉丸破裂表观状态表面光滑,有均匀分布的小气孔表面较粗糙,有较多气孔表面很粗糙,有大气孔色泽色泽均匀饱满,有较强食欲色泽均匀,食欲一般色泽不均匀,无食欲口感多汁爽口、软硬适中、肉质细腻汁液不丰富,口感一般汁液少,质地过软或过硬,肉质有沙感

1.3.3 固相微萃取和GC-MS分析

参考胡潇等[10]的方法测定猪肉丸样品的挥发性风味物质含量。称取样品2.00 g于20 mL萃取小瓶中,加入5 mL饱和NaCl溶液,于60 ℃水浴平衡3 min,将提前老化的固相微萃取头插入萃取瓶顶空采样,吸附30 min,将萃取头插入进样口,250 ℃下解吸3 min。

GC条件:DB-5MS石英毛细管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);载气为高纯氦气、流速1.0 mL/min;进样口温度250 ℃,分流比10∶1;升温程序:初始温度40 ℃保持2 min,以5 ℃/min升至160 ℃,保持1 min,再以10 ℃/min升至250 ℃,保持4 min。

MS条件:电子电离源;电子能量70 eV;接口温度250 ℃;离子源温度230 ℃;全扫描模式、扫描范围45~450 u。

1.3.4 质构特性测定

参考郝教敏等[12]的方法稍作修改。将煮熟猪肉丸切为边长2 cm的立方体,利用质构仪质地剖面分析(texture profile analysis,TPA)模式测定猪肉丸质构特性。选用参数:P/36 R探头;测前速率1.0 mm/s,测试、测后速率0.5 mm/s;形变量50%;下压次数2。

1.3.5 离心损失率测定

参考Salvador等[13]的方法,稍作修改。将猪肉丸于室温下解冻,称其质量,然后于离心机中以12 000 r/min离心30 min,再复称质量。离心损失率计算按式(1)计算。

式中:m1为室温下猪肉丸样品质量/g;m2为室温下离心后猪肉丸样品质量/g。

1.3.6 冻融析水率测定

参考胡潇等[10]的方法,将制作的新鲜猪肉丸称质量后放在-18 ℃贮藏7 d后取出,在室温下解冻,然后称其质量。猪肉丸的冻融析水率按式(2)计算。

式中:m3为猪肉丸冻结前质量/g;m4为猪肉丸常温解冻后质量/g。

1.3.7 蒸煮损失率测定

参考胡潇等[10]的方法,将猪肉丸解冻放至室温,称其质量,然后将其置于沸水中煮制10 min,捞出,将汤汁转移至烧杯中烘干至恒质量,然后称其质量。猪肉丸的蒸煮损失率按式(3)计算。

式中:m5为解冻后生猪肉丸质量/g;m6为汤汁残留固形物质量/g。

1.3.8 色泽测定

参考Niu Yuge等[2]的方法,将冷冻猪肉丸置于室温下解冻,并用吸水纸吸干表面水分,采用测色仪,利用白板调零后,对样品的亮度值(L*)、红度值(a*)和黄度值(b*)进行测定。每组样品5 次平行,选3 组数据取平均值。

1.3.9 体外模拟静态消化

参考Świeca等[14]的方法,并稍作改动。模拟唾液配制:将2.38 g Na2HPO4、0.19 g Na2HPO4、8 g NaCl溶于1 L蒸馏水中,并调节pH值至6.75,添加α-淀粉酶,使酶活力达到200 U/mL。模拟胃消化液配制:将猪胃蛋白酶溶于pH 1.2、0.03 mol/L HCl溶液中,使酶活力达到300 U/mL。模拟肠消化液配制:将0.05 g胰酶和0.3 g胆汁提取物溶解在35 mL 0.1 mol/L NaHCO3溶液中。

模拟口腔消化:将冷冻猪肉丸于室温下解冻,在沸水中煮制6 min,置于绞肉机中绞打10 s模拟咀嚼,取5 g绞打后的猪肉丸样品置于100 mL离心管中,加入15 mL模拟唾液,在黑暗中于37 ℃水浴振摇10 min(200 r/min)。

模拟胃消化:口腔消化阶段后,使用5 mol/L HCl溶液将样品pH值调至1.2,并添加15 mL模拟胃消化液,在黑暗中于37 ℃水浴振摇120 min(200 r/min)。

模拟肠消化:胃消化阶段后,用0.1 mol/L NaHCO3溶液将样品pH值调至6,然后加入15 mL模拟肠消化液;利用1 mol/L NaOH溶液将样品pH值调至7,然后将5 mL 120 mmol/L NaCl和5 mL mmol/L KCl溶液添加到每个样品中,在黑暗中37 ℃水浴振摇120 min(200 r/min);最后将离心管置于沸水浴中加热5 min终止反应,冷却后将样品离心(5 000 r/min、5 min),保留上清液和沉淀。

1.3.9.1 淀粉水解率测定

参考Ahmed等[15]的方法,利用葡萄糖氧化酶法测定上清液中葡萄糖质量,以此表示淀粉水解率。

1.3.9.2 脂肪含量及其消化率测定

鲜猪肉丸脂肪含量参考GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》第一法测定。

脂肪消化率测定:将体外消化残留物在50 ℃下烘干至恒质量,并参考GB 5009.6—2016进行脂肪含量测定,脂肪消化率按式(4)计算。

式中:m7为样品消化前脂肪质量/g;m8为样品消化后沉淀中脂肪质量/g。

1.3.9.3 蛋白质消化率测定

将消化残留物在50 ℃下烘干至恒质量,蛋白质含量测定方法参考GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》,蛋白质消化率按式(5)计算。

式中:m9为样品消化前蛋白质量/g;m10为样品消化后沉淀中蛋白质量/g。

1.4 数据处理

测定结果均以平均值±标准差表示,采用SPSS 19.0软件进行数据处理,Origin 8.6软件作图。

2 结果与分析

2.1 猪肉丸感官评价结果

利用模糊数学分析法[16]进行感官评价,由表3可知,添加6% KGM凝胶的猪肉丸大多数指标感官评分最高,其次是4% KGM凝胶和6% SA凝胶组样品。

表3 猪肉丸感官评价结果
Table 3 Sensory evaluation results of pork meatballs

味道弹性表观状态色泽口感优一般较差优一般较差优一般较差优一般较差优一般较差低脂对照172064163361019高脂对照361451451352253 SA3271460550460352 SA6721730640631721 SA9352424541370442 KGM2541631532541451 KGM4640820721550910 KGM68208209106311000组别

2.2 猪肉丸GC-MS测定结果

由表4可知,从猪肉丸中分离鉴定出79 种挥发性风味物质,其中烷烃类15 种、烯烃类14 种、醇类16 种、醛类11 种、酮类5 种、酯类5 种、酸类5 种、其他8 种。低脂对照组和高脂对照组挥发性风味物质种类和数量存在一定差异,且整体风味物质种类略少于实验组样品。SA和KGM脂肪替代品的使用可使猪肉丸中烃类、醇类、醛类、酮类和酯类等挥发性风味物质的组成和相对含量发生改变,对猪肉丸挥发性风味物质组成有一定影响。

表4 猪肉丸的挥发性风味成分测定结果
Table 4 Analytical results of volatile flavor components in pork meatballs

相对含量/%挥发性风味成分感觉阈值/(μg/kg)特征风味低脂对照高脂对照SA3SA6SA9KGM2KGM4KGM6 2-甲基十一烷-2.291.791.411.590.880.740.77 4,6-二甲基十二烷-----0.120.120.12十四烷--2.821.722.190.960.680.76 4-甲基十四烷--0.180.120.350.070.040.05 2,6,10-三甲基十三烷0.300.211.400.820.970.440.270.41十五烷-0.754.973.724.202.201.191.88烟叶味2,6,10-三甲基十四烷--0.03-0.620.35-0.24烷烃类2,6,10,15-四甲基十七烷--1.451.110.580.32-0.37 3-甲基十五烷0.050.050.310.230.250.150.050.12十六烷0.370.502.541.681.911.110.400.87烟叶味2,6,10-三甲基十五烷0.110.090.770.610.650.430.100.33十七烷--0.64-0.660.410.150.32 2,6,10,14-四甲基十五烷--0.520.460.470.32-0.23清香2,6,10,14-四甲基十六烷-0.18-0.400.450.15-0.12十四甲基六硅氧烷2.699.772.912.992.573.544.745.91总量3.5213.8420.3315.2717.4611.458.4812.50正己醇0.580.280.680.740.900.240.190.30250脂肪香5-甲基-2-己醇0.150.210.240.230.190.200.180.19 1-辛烯-3-醇0.241.380.230.230.180.150.140.181蘑菇香1-辛醇0.090.120.090.110.090.070.070.08油脂气息1-壬烯-4-醇0.120.200.360.310.300.200.170.20芳樟醇0.501.620.370.400.370.170.170.206薰衣草香2,5-二甲基环己醇------0.160.12 2-莰醇0.380.520.610.690.630.450.430.56醇类4-萜品醇0.130.06-0.130.110.070.070.09340霉味松油醇0.190.330.310.350.320.220.230.31330水果味橙花醇--0.320.330.310.20-0.21香茅醇0.150.230.230.300.260.150.180.2240天竺葵味3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇----0.890.52-0.77单硬脂酸二甘醇-0.120.600.061.863.740.030.19 2,6-二甲基环己醇-0.350.30-0.16---苯甲醇--0.250.220.270.130.08-总量2.535.424.594.106.846.512.103.62莰烯--0.791.291.100.500.590.89 β-蒎烯-0.23--0.08-0.050.076松脂味β-月桂烯1.471.200.680.830.680.420.400.57915脂香3-侧柏烯1.431.030.770.770.970.400.360.47 4-侧柏烯12.732.054.517.295.982.883.424.59 3,7-二甲基辛基-3,6-二烯--0.060.050.20-0.030.13雪松烯-----0.29-0.25松木味烯烃类榄香烯--0.170.200.170.110.110.16(E)-β-金合欢烯----0.170.100.130.14 β-异丁烯二烯1.780.071.661.551.591.041.001.37 γ-榄香烯---0.110.110.08-0.24 D-杜松烯--0.210.170.180.110.100.13 β-倍半萜烯--2.752.712.581.892.072.92香辛气味α-蒎烯-0.290.510.280.740.390.520.616松木味总量17.414.8712.1115.2514.558.218.7812.54庚醛0.100.410.110.120.100.090.060.073甜杏味苯甲醛0.330.570.340.290.330.210.190.19350坚果香正辛醛-----0.160.150.160.5脂香、肉香

续表4

注:-.未检出。

相对含量/%挥发性风味成分感觉阈值/(μg/kg)特征风味低脂对照高脂对照SA3SA6SA9KGM2KGM4KGM6苯乙醛0.430.580.660.460.420.330.330.334花香壬醛0.842.000.710.760.680.710.640.691花香醛类香茅醛--0.090.120.110.060.070.08100花香、清香癸醛0.130.140.120.130.100.080.070.090.1脂香α-柠檬醛0.410.531.011.141.220.840.620.83柠檬香柠檬醛2.260.141.581.841.891.300.931.36柠檬香气反-2,4-癸二烯醛--0.080.090.070.02-0.050.027脂香、肉香9-十六烯醛---0.681.03-0.13-总量4.504.374.705.635.953.803.193.85 2-庚酮0.230.36-0.350.430.15-0.151肥皂味2-壬酮0.090.140.150.180.160.110.110.1241牛奶味酮类2-十一酮0.120.230.200.260.240.150.140.175水果香马鞭草酮----0.100.07-0.06 2,6-二羟基苯乙酮2TMS衍生物-----0.630.610.62总量0.440.730.350.790.931.110.861.12丁酸-2-苯基-癸-2-酯-----0.260.220.27邻苯二甲酸二乙酯------2.051.66芳香味酯类癸酸2,3-双丙酯0.310.570.110.450.310.253.370.87 9-癸烯酸丁酯----0.130.591.711.65 3-羟丙基油酸酯------3.450.22总量0.310.570.110.450.441.1010.804.67 2-氨基-5-甲基苯甲酸0.681.280.610.530.610.360.840.65己酸0.430.440.800.720.560.380.260.29甜味酸类15-羟基十五烷酸1.082.501.681.620.712.800.362.00 9-十八碳烯酸--0.32-0.360.87--9-氧代壬酸--0.120.950.24---总量2.194.223.533.822.484.411.462.94香兰素、叔丁基二甲基氯硅烷衍生物0.320.83--0.25--0.22八甲基硅油0.722.380.760.680.740.481.180.88二丙基二硫醚--0.320.520.420.330.290.45苯乙胺0.961.750.830.800.760.550.910.87 1,3,5-苯三酚、三聚氰胺衍生物0.480.480.500.220.230.190.240.24其他姜黄素8.050.215.465.935.784.154.215.54生姜味油酸酰胺-----1.32-1.74邻甲氧基苯酚-0.180.390.210.390.20--总量10.535.838.768.668.777.228.839.94

由表5可知,8 组猪肉丸中烃类物质相对含量均最高,但由于其感觉阈值较高,对猪肉丸整体风味贡献较小,而醇、醛、酮和酯类物质感觉阈值低,是猪肉丸风味物质的主要组成成分[17]。醇类主要来源于猪肉脂肪氧化,从8 组猪肉丸中检测到的主要醇类物质为正己醇、1-辛烯-3-醇和芳樟醇,其中正己醇主要呈脂肪香味,1-辛烯-3-醇呈蘑菇香,芳樟醇主要呈薰衣草香。醛类物质是熟猪肉中主要的挥发性风味物质,从猪肉丸中检测到的主要醛类物质为柠檬醛、α-柠檬醛和壬醛,柠檬醛和α-柠檬醛主要特征风味是柠檬香,壬醛主要呈花香味。酮类物质是由多不饱和脂肪酸受热氧化降解或氨基酸降解产生[18],从8 组猪肉丸中检测到的主要酮类物质为2-庚酮、2-壬酮和2-十一酮,其中2-庚酮主要呈肥皂味,2-壬酮呈牛奶味,2-十一酮呈水果味。酯类物质主要来源于醇类和酸类物质的酯化反应,可赋予食品油脂味,从8 组猪肉丸中检出的主要酯类物质为癸酸2,3-双丙酯。此外,从8 组猪肉丸中共检测出5 种酸类物质,这类化合物主要通过脂质降解、脱氨作用或微生物代谢产生[19],其中主要的酸类物质有15-羟基十五烷酸、己酸和2-氨基-5-甲基苯甲酸。其他风味化合物以姜黄素为主,其来源于猪肉丸配料中的生姜,呈生姜味。

表5 猪肉丸中各类风味物质相对含量
Table 5 Proportions of various flavor substances in total flavor substances of pork meatballs %

组别烃类醇类醛类酮类酯类酸类其他氧化产物总量低脂对照50.526.1110.861.060.755.2925.4218.78高脂对照46.9513.6010.971.831.4310.5914.6327.83 SA359.548.438.630.640.206.4816.0817.90 SA656.557.6010.431.460.837.0816.0520.33 SA955.7511.9110.361.620.774.3215.2724.66 KGM244.8814.868.672.532.5110.0716.4828.58 KGM438.794.727.171.9324.273.2819.8438.09 KGM648.937.077.522.199.125.7419.4225.91

猪肉丸的大部分特征风味物质主要来源于脂肪氧化,脂肪氧化后可转化成醇、醛、酮和酯类等物质。低脂对照组中醇类、酯类和酸类物质相对含量均低于高脂对照组,可见减少猪肉丸中脂肪会对其挥发性风味造成不利影响。相较于高脂对照组,SA凝胶低脂猪肉丸的烃类物质相对含量略有提高,醇类、醛类和酮类物质变化较小,酯类和酸类物质均明显减少;KGM凝胶低脂猪肉丸中烃类物质变化较小,醇类、醛类和酸类物质明显减少,酮类和酯类物质明显增多。8 组样品中检出的醇类、醛类、酮类和酯类等氧化产物总量分别占总挥发性风味物质的18.78%、27.83%、17.90%、20.33%、24.66%、28.58%、38.09%和25.91%,其中KGM2和KGM4组低脂猪肉丸氧化产物总量的相对含量较对照组略有增多,表明一定含量的KGM脂肪替代品可以改变猪肉丸的挥发性风味物质占比,对于猪肉丸的挥发性风味具有积极影响。

综上,使用SA凝胶或KGM凝胶替代紫薯猪肉丸中的脂肪,可以改变紫薯猪肉丸的挥发性风味物质相对含量,对猪肉丸的挥发性风味无不良影响。

2.3 猪肉丸质构特性

由表6可知,低脂对照组猪肉丸的硬度和咀嚼性显著高于高脂对照组(P<0.05),弹性和黏聚性无显著差异。随着SA凝胶添加量的提高,猪肉丸的硬度和咀嚼性均显著降低(P<0.05),弹性无显著变化,SA3和SA6组间黏聚性无显著差异,但SA3和SA9组间黏聚性差异显著。王阳[20]研究发现,随着SA添加量的增加,猪肉丸的硬度、咀嚼性均逐渐下降,黏聚性基本不变。冯美琴等[21]在鸡肉丸中分别添加0.4%、0.8%和1.2%的SA凝胶,得出鸡肉丸的硬度随着SA凝胶添加量的增加均显著降低(P<0.05)。原因在于SA在肉丸中可以起到辅助凝胶成型的作用,但需要和Ca2+共同作用才能有较好效果,缺少Ca2+作用时,SA在猪肉丸中多以溶液形式存在,只能起到内部润滑的作用。随着KGM凝胶添加量的提高,猪肉丸的硬度、黏聚性和咀嚼性均显著变大(P<0.05),弹性无明显差异。Ruiz-Capillas等[22]将KGM凝胶作为干发酵香肠中的脂肪替代品,发现KGM凝胶含量的增加会导致香肠硬度和咀嚼性变大,香肠硬度变大与加入KGM凝胶后香肠结构变硬有关。

表6 猪肉丸的质构特性
Table 6 Texture characteristics of pork meatballs

注:同列小写字母不同表示差异显著(P<0.05)。下同。

组别硬度/g弹性/mm黏聚性咀嚼性/mJ低脂对照2 844.321±74.349a0.773±0.012ab0.586±0.016ab1 288.567±50.821a高脂对照2 086.800±40.590b0.767±0.011ab0.606±0.013a971.279±52.148bc SA32 250.791±80.946b0.804±0.043a0.586±0.013ab1 059.668±62.475b SA61 802.968±94.870c0.784±0.017a0.580±0.005abc818.411±30.802cd SA91 302.522±99.104d0.773±0.016ab0.535±0.038cd540.172±82.418e KGM21 784.330±146.750c0.733±0.027bc0.495±0.025d651.270±103.626de KGM42 136.592±294.589b0.720±0.032c0.543±0.045bc877.522±212.253bc KGM62 220.290±69.972b0.769±0.025ab0.576±0.024abc985.718±89.901bc

由表7可知,本研究中猪肉丸的硬度和黏聚性与咀嚼性均呈现极显著正相关(P<0.01),即KGM凝胶使猪肉丸变硬,同时使猪肉丸的黏聚性和咀嚼性提高。猪肉丸的弹性整体变化较小,原因可能在于猪肉丸的弹性主要与猪肉丸中其他食品添加剂有关,SA和KGM凝胶的添加对猪肉丸弹性影响较小[23]

表7 猪肉丸质构特性的相关性分析
Table 7 Correlation analysis between texture characteristics of pork meatballs

注:*.显著相关(P<0.05);**.极显著相关(P<0.01)。

项目硬度弹性黏聚性咀嚼性硬度1.0000.1340.524**0.948**弹性1.0000.660**0.405*黏聚性1.0000.740**咀嚼性1.000

2.4 猪肉丸离心损失率

离心损失率反映样品的保水、保油能力。由图1可知,实验组样品的离心损失率均显著低于对照组(P<0.05),说明SA和KGM脂肪替代品的使用可以显著提高猪肉丸的保水性和保油性,这与SA和KGM自身性质密切相关,SA和KGM可以通过控制水分子流动,从而具有良好的保水性能[24]。此外,添加同种脂肪替代品低脂猪肉丸间的离心损失率并无显著差异,说明SA凝胶添加量3%~9%时对猪肉丸的保水性无显著影响,同理KGM凝胶添加量2%~6%时对猪肉丸的保水性也无显著影响。

图1 猪肉丸的离心损失率
Fig.1 Centrifugal loss of pork meatballs

小写字母不同表示差异显著(P<0.05)。下同。

2.5 猪肉丸冻融析水率

由图2可知,KGM低脂猪肉丸的冻融析水率显著低于对照组和SA组(P<0.05),原因是KGM可以在猪肉丸的冻融过程中有效抑制脱水收缩。Charoenrein等[25]在研究中将KGM加入到大米淀粉凝胶并进行反复冻融实验,同时经扫描电镜观察到添加KGM凝胶的大米淀粉凝胶比未添加KGM凝胶的大米淀粉凝胶的孔隙更小,表明KGM凝胶可以有效降低大米淀粉凝胶在冻融过程中的脱水收缩。SA3和SA6组样品的冻融析水率均显著低于对照组(P<0.05),但SA9组样品和高脂对照组无显著差异。整体而言,KGM凝胶对猪肉丸的冻融析水率具有更明显的抑制作用,可以有效抑制猪肉丸冻融过程中水分流失。

图2 猪肉丸的冻融析水率
Fig.2 Freeze-thaw syneresis of pork meatballs

2.6 猪肉丸蒸煮损失率

由图3可知,与高脂对照组相比,添加KGM和SA凝胶均可以显著降低猪肉丸的蒸煮损失率(P<0.05)。随着SA凝胶添加量的增大,猪肉丸蒸煮损失率逐渐减小,而KGM凝胶含量变化对猪肉丸的蒸煮损失率无显著影响。添加9% SA凝胶和2% KGM凝胶猪肉丸蒸煮损失率无显著差异,说明添加较少的KGM凝胶能很好地减少猪肉丸蒸煮损失。陈洁[26]研究不同KGM添加方式对火腿肠蒸煮损失的影响,结果表明,KGM以粉末或凝胶形式添加到肉制品中均能有效降低火腿肠蒸煮损失。相较而言,KGM凝胶作为紫薯猪肉丸中的脂肪替代品,既能降低猪肉丸中脂肪含量,同时也可以减少蒸煮损失。

图3 猪肉丸的蒸煮损失率
Fig.3 Cooking loss rate of pork meatballs

2.7 猪肉丸色泽

由表8可知,高脂对照组的色泽与其余组差异较大,其L*显著低于其他组,但b*显著高于其他组(P<0.05)。L*越小,说明颜色越深,反之则颜色越浅;a*为负代表绿色,为正代表红色;b*为负代表蓝色,为正代表黄色[27]。高脂对照组的色泽明显不同于其他组,可能是因为样品中脂肪含量最高,脂肪在肉丸加工过程中经过斩拌变成非常细小的颗粒均匀分布在肉丸中,肉丸表面也因此变得更光滑,色差仪能更清晰地采集到紫薯肉丸的紫色,从而导致肉丸L*相较于低脂组偏低;此外,紫色通常被认为是由红色和蓝色混合而成,8 组样品中仅高脂对照组b*为正,说明高脂对照组紫色最深。

表8 猪肉丸的色泽
Table 8 Color parameters of pork meatballs

组别L* a* b*低脂对照12.76±0.51d34.53±1.71ab-8.35±0.18e高脂对照4.55±0.15f28.39±0.58c7.40±0.27a SA319.93±1.49a29.44±0.12c-5.72±0.28b SA616.30±0.50b33.66±1.02b-7.56±0.51d SA914.64±0.23c35.95±0.62a-5.65±0.34b KGM218.86±1.04a28.34±2.11c-6.57±0.23c KGM410.49±0.68e36.49±0.70a-4.98±0.85b KGM614.52±0.46c35.02±0.27ab-7.20±0.46d

2.8 猪肉丸淀粉水解率

由图4可知,所有样品消化上清液中均检测出25 mg左右葡萄糖,其中SA6组葡萄糖质量显著高于其他组(P<0.05),而SA9组和KGM4组葡萄糖质量明显低于其他组。表明SA9组和KGM4组的淀粉水解率较低,相较于全脂对照组,淀粉水解率分别降低10.30%和8.14%,与Ning Yuejia等[28]研究得出的KGM凝胶可以使脱脂玉米淀粉水解率降低11.34%较为接近,可能由于KGM凝胶抑制了酶与淀粉之间的接触,从而起到抑制淀粉水解的作用。

图4 猪肉丸的淀粉水解率
Fig.4 Starch hydrolysis rate of pork meatballs

2.9 猪肉丸脂肪含量及其消化率

由图5A可知,利用SA凝胶和KGM凝胶作为脂肪替代品,可以有效地控制猪肉丸中脂肪含量。由图5B可知,SA低脂猪肉丸和KGM低脂猪肉丸的脂肪消化率均显著低于高脂对照组(P<0.05),其中SA3组猪肉丸的脂肪消化率最低(58.04%),较高脂对照组降低27.01%,较低脂对照组降低12.76%;KGM4组猪肉丸的脂肪消化率为59.91%,较高脂对照组降低24.66%,较低脂对照组降低9.95%。此外,SA6、SA9、KGM2和KGM6组的脂肪消化率虽显著低于高脂对照组,但相较于低脂对照组无显著差异。由此可知,SA凝胶和KGM凝胶作为脂肪替代品在一定程度上可以降低猪肉丸的脂肪消化率,从而减少人们对脂肪的摄入。

图5 猪肉丸的脂肪含量(A)和脂肪消化率(B)
Fig.5 Fat content (A) and fat digestibility (B) of pork meatballs

2.10 猪肉丸蛋白质消化率

由图6可知,对照组和KGM低脂组猪肉丸的蛋白质消化率无显著差异,但SA组低脂猪肉丸的蛋白质消化率显著低于其余组(P<0.05),且随着SA凝胶添加量的增大,蛋白质的消化率呈逐渐下降趋势,原因可能与蛋白质与多糖之间发生的相互作用有关[29]。在胃消化阶段,消化液pH值小于蛋白质等电点,使蛋白质带有正电荷,而SA是一种带有阴离子的多糖,会与蛋白质发生共凝胶作用,从而使猪肉丸中的蛋白质在消化时溶出受到抑制;KGM是一种不带电荷的中性多糖,与蛋白质的相互作用十分有限,对蛋白质消化过程影响较小。Borreani等[30]通过向乳制品中添加中性胶体(KGM)和带电胶体(SA),研究对不同乳蛋白(牛乳乳清蛋白、酪蛋白)在体外消化时的影响,研究表明,在胃消化开始后,乳清蛋白-KGM混合物中形成的聚集体被分解成较小的聚集体,而SA与不同蛋白质均形成了较大的聚集体,且在整个胃消化阶段几乎保持不变,与本研究结果相似。

图6 猪肉丸的蛋白质消化率
Fig.6 Protein digestibility of pork meatballs

3 结 论

研究不同脂肪替代品(KGM凝胶和SA凝胶)对猪肉丸的感官、质构、风味、体外消化等特性的影响。结果表明:使用KGM凝胶和SA凝胶替代猪肉丸中的脂肪可以在一定程度上改变猪肉丸的挥发性风味物质相对含量,对猪肉丸的挥发性风味无不良影响;随着KGM凝胶添加量增加,猪肉丸的硬度、黏聚性和咀嚼性逐渐增大,在添加量6%时和对照组最为接近;随着SA凝胶添加量变大,猪肉丸的硬度和咀嚼性逐渐降低,在添加量3%时和对照组较为接近;KGM凝胶和SA凝胶对猪肉丸的弹性均无较大影响;KGM凝胶和SA凝胶均能显著降低猪肉丸蒸煮损失率和离心损失率,KGM凝胶对于猪肉丸的冻融析水率具有更好的抑制作用;KGM凝胶和SA凝胶均可以有效降低猪肉丸的脂肪消化率;4% KGM凝胶和9% SA凝胶对猪肉丸的淀粉水解有明显抑制作用;随着SA凝胶添加量逐渐增大,猪肉丸蛋白质消化率逐渐降低,而KGM凝胶对其影响较小。综上,KGM凝胶和SA凝胶可以作为猪肉丸的有效脂肪替代品,可在一定程度上提升猪肉丸口感。研究结果可为KGM凝胶和SA凝胶在功能性猪肉丸的品质改良和产品开发中的应用提供借鉴。

参考文献:

[1]OZ E.The presence of polycyclic aromatic hydrocarbons and heterocyclic aromatic amines in barbecued meatballs formulated with different animal fats[J].Food Chemistry, 2021, 352: 129378.DOI:10.1016/j.foodchem.2021.129378.

[2]NIU Y G, FANG H C, HUO T Y, et al.A novel fat replacer composed by gelatin and soluble dietary fibers from black bean coats with its application in meatballs[J].LWT-Food Science and Technology, 2020,122: 109000.DOI:10.1016/j.lwt.2019.109000.

[3]ZHANG N, WANG Q, LIN F D, et al.Neoagarotetraose alleviates high fat diet induced obesity via white adipocytes browning and regulation of gut microbiota[J].Carbohydrate Polymers, 2022, 296:119903.DOI:10.1016/j.carbpol.2022.119903.

[4]RAN M, CHEN C Y, LI C Q, et al.Effects of replacing fat with Perilla seed on the characteristics of meatballs[J].Meat Science, 2020,161: 107995.DOI:10.1016/j.meatsci.2019.107995.

[5]ZHANG X, TIAN Y, XING J J, et al.Effect of konjac glucomannan on aggregation patterns and structure of wheat gluten with different strengths[J].Food Chemistry, 2023, 417: 135902.DOI:10.1016/j.foodchem.2023.135902.

[6]LIU Q, FANG J, HUANG W Q, et al.The intervention effects of konjac glucomannan with different molecular weights on high-fat and high-fructose diet-fed obese mice based on the regulation of gut microbiota[J].Food Research International, 2023, 165: 112498.DOI:10.1016/j.foodres.2023.112498.

[7]XU Y X, YIN Y M, WANG R, et al.Effect of deacetylated konjac glucomannan on heat-induced structural changes and flavor binding ability of fish myosin[J].Food Chemistry, 2021, 365: 130540.DOI:10.1016/j.foodchem.2021.130540.

[8]LI A Q, GONG T, HOU Y J, et al.Alginate-stabilized thixotropic emulsion gels and their applications in fabrication of low-fat mayonnaise alternatives[J].International Journal of Biological Macromolecules, 2020, 146: 821-831.DOI:10.1016/j.ijbiomac.2019.10.050.

[9]GUO Q Y, YUAN Y, HE M, et al.Development of a multifunctional food packaging for meat products by incorporating carboxylated cellulose nanocrystal and beetroot extract into sodium alginate films[J].Food Chemistry, 2023, 415: 135799.DOI:10.1016/j.foodchem.2023.135799.

[10]胡潇, 谢勇, 刘琳, 等.不同紫薯全粉添加量对猪肉丸食用品质的影响[J].食品与发酵工业, 2020, 46(23): 131-138.DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.024818.

[11]ZHU F.Interactions between starch and phenolic compound[J].Trends in Food Science and Technology, 2015, 43(2): 129-143.DOI:10.1016/j.tifs.2015.02.003.

[12]郝教敏, 杨文平, 靳明凯, 等.黑麦多酚提取物对猪肉丸冷藏期间氧化稳定性和品质的影响[J].食品科学, 2020, 41(9): 175-181.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190509-091.

[13]SALVADOR P, TOLDRÀ M, SAGUER E, et al.Microstructurefunction relationships of heat-induced gels of porcine haemoglobin[J].Food Hydrocolloids, 2009, 23(7): 1654-1659.DOI:10.1016/j.foodhyd.2008.12.003.

[14]ŚWIECA M, GAWLIK-DZIKI U, SĘCZYK Ł, et al.Interactions of green coffee bean phenolics with wheat bread matrix in a model of simulated in vitro digestion[J].Food Chemistry, 2018, 258: 301-307.DOI:10.1016/j.foodchem.2018.03.081.

[15]AHMED R, SEGAL I, HASSAN H.Fermentation of dietary starch in humans[J].The American Journal of Gastroenterology, 2000, 95(4):1017-1020.DOI:10.1016/S0002-9270(99)00907-7.

[16]张春江, 王宇, 臧明伍, 等.模糊数学综合评判法在酱牛肉感官评价中的应用[J].食品科学, 2009, 30(7): 60-62.DOI:10.3321/j.issn:1002-6630.2009.07.013.

[17]王玉涛, 王世锋, 刘孟洲, 等.应用HS-SPME和GC/MS技术检测舍饲合作猪肌肉中的风味物质[J].核农学报, 2008, 22(5): 654-660.

[18]顾赛麒, 陶宁萍, 吴娜, 等.一种基于ROAV值鉴别蟹类关键特征性风味物的方法[J].食品工业科技, 2012, 33(13): 410-416.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2012.13.051.

[19]王卫, 张旭, 张佳敏, 等.四川酱香型风干腊肠加工贮藏特性及其“浅发酵”特征研究[J].食品工业科技, 2021, 42(1): 82-88.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2020030005.

[20]王阳.不同配料对猪肉丸凝胶品质影响的探究[D].南宁: 广西大学,2018: 28-32.

[21]冯美琴, 孙健, 徐幸莲.卡拉胶、黄原胶、海藻酸钠、瓜尔豆胶及转谷氨酰胺酶对鸡肉肠出品率和硬度的影响[J].食品科学, 2007,28(10): 118-121.

[22]RUIZ-CAPILLAS C, TRIKI M, HERRERO A M, et al.Konjac gel as pork backfat replacer in dry fermented sausages: processing and quality characteristics[J].Meat Science, 2012, 92(2): 144-150.DOI:10.1016/j.meatsci.2012.04.028.

[23]王强毅.不同添加剂对肉丸品质特性的影响[J].湖南文理学院学报(自然科学版), 2020, 32(4): 50-54; 59.DOI:10.3969/j.issn.1672-6146.2020.04.010.

[24]SIM S Y, NOOR AZIAH A A, CHENG L H.Characteristics of wheat dough and Chinese steamed bread added with sodium alginates or konjac glucomannan[J].Food Hydrocolloids, 2011, 25(5): 951-957.DOI:10.1016/j.foodhyd.2010.09.009.

[25]CHAROENREIN S, TATIRAT O, RENGSUTTHI K, et al.Effect of konjac glucomannan on syneresis, textural properties and the microstructure of frozen rice starch gels[J].Carbohydrate Polymers,2011, 83(1): 291-296.DOI:10.1016/j.carbpol.2010.07.056.

[26]陈洁.魔芋葡甘聚糖及其衍生物对重组肉制品特性的影响[D].武汉: 湖北工业大学, 2010: 15-17.DOI:10.7666/d.D094885.

[27]汪倩.燕麦麸猪肉丸的配方优化及烹饪、储藏和复热对其品质影响[D].杭州: 浙江大学, 2017: 80-81.

[28]NING Y J, CUI B, YUAN C.Decreasing the digestibility of debranched corn starch by encapsulation with konjac glucomannan[J].Food Hydrocolloids, 2020, 107: 105966.DOI:10.1016/j.foodhyd.2020.105966.

[29]ZHUANG X B, WANG L J, JIANG X P, et al.The effects of three polysaccharides on the gelation properties of myofibrillar protein:phase behaviour and moisture stability[J].Meat Science, 2020, 170:108228.DOI:10.1016/j.meatsci.2020.108228.

[30]BORREANI J, LLORCA E, LARREA V, et al.Adding neutral or anionic hydrocolloids to dairy proteins under in vitro gastric digestion conditions[J].Food Hydrocolloids, 2016, 57: 169-177.DOI:10.1016/j.foodhyd.2016.01.030.

Effects of Different Fat Replacers on Eating Quality and Digestive Characteristics of Pork Meatballs

ZHENG Xueke1, CHEN Hui1, LIU Haibo1,2, WANG Qing1, HU Xiao2, ZHU Jing1,*, LIU Xiong2
(1.College of Food Science and Engineering, Xinyang Agriculture and Forestry University, Xinyang 464000, China;2.College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)

Abstract: To find an effective fat replacer for improving the quality of meat products, the effects of konjac glucomannan(KGM) and sodium alginate (SA) gel on the eating quality and digestive characteristics of pork meatballs were explored.The results showed that KGM and SA gel had no adverse effect on the volatile flavor of meatballs.The hardness,cohesiveness, and chewability of meatballs gradually increased with the increase in KGM gel concentration, while the hardness and chewability of meatballs decreased with the increase in SA gel concentration.Neither of them significantly affected the elasticity of meatballs.KGM and SA gel could reduce the cooking loss, centrifugal loss, and fat digestibility of meatballs.KGM gel significantly inhibited the freeze-thaw syneresis of meatballs.Addition of KGM gel at 4% or SA gel at 9% significantly inhibited the starch hydrolysis of meatballs.The increase in SA gel concentration could reduce the protein digestibility of meatballs, while KGM gel had little effect on it.

Keywords: fat replacer; konjac glucomannan; sodium alginate; pork meatballs; eating quality; digestive characteristics

DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20240111-015

中图分类号:TS251.5

文献标志码:A

文章编号:1001-8123(2024)01-0019-09

引文格式:

郑雪珂, 陈晖, 刘海波, 等.不同脂肪替代品对猪肉丸品质及消化特性的影响[J].肉类研究, 2024, 38(1): 19-27.DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20240111-015.http://www.rlyj.net.cn

ZHENG Xueke, CHEN Hui, LIU Haibo, et al.Effects of different fat replacers on eating quality and digestive characteristics of pork meatballs[J].Meat Research, 2024, 38(1): 19-27.(in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20240111-015.http://www.rlyj.net.cn

收稿日期:2024-01-11

基金项目:河南省青年科学基金项目(212300410228);河南省高等学校重点科研项目(23B550006;24B180016);2022信阳农林学院科技创新团队项目(XNKJTD-001);信阳农林学院高水平科研孵化器建设基金项目(FCL202014;FCL202110);信阳农林学院校青年基金项目(QN2022026)

第一作者简介:郑雪珂(1993—)(ORCID: 0009-0005-4645-9268),女,讲师,博士,研究方向为食品生物技术。E-mail: 1261110509@qq.com

*通信作者简介:朱静(1983—)(ORCID: 0000-0001-5625-1480),女,副教授,博士,研究方向为食品生物技术。E-mail: 250665021@qq.com