高凝胶性可得然胶理化性质及其对猪肉肠品质的影响

肉及肉制品富含蛋白质、脂肪、维生素及矿物元素等营养物质，是人体重要的营养来源[1]。猪肉肠由于营养丰富、风味宜人、食用方便而深受广大消费者喜爱，但在其加工、贮藏、售卖过程中，常出现质构劣变、析水、析油等问题[2-3]。因此，在猪肉肠加工中常用大豆分离蛋白、淀粉、食品胶体等作为改良剂，改善产品食用品质[4]。食品胶体也称亲水胶体，其分子中的亲水基团在一定条件下可以与水分子发生水化作用，形成具有一定黏度的溶液或具有一定强度的凝胶，在食品加工中可作为增稠剂、胶凝剂、乳化剂等使用，改善产品硬度、脆性、多汁性等特性，依据胶体特性和产品需求可广泛应用于食品工业[5]。可得然胶是由粪产碱杆菌等微生物在一定条件下经发酵产生的一种高分子聚合食品胶体，其分子是无支链的线性结构，由葡萄糖单体通过线性β-1,3-糖苷键链接而成[6]。它的悬浮液在不同的加热温度下可形成不同特性的凝胶，加热到55～65 ℃冷却，可形成热可逆的低强度凝胶；加热到80 ℃以上，能够形成结构紧实且具有弹性的热不可逆凝胶，其独特的凝胶特性可改善食品的质构、持水性和抗冻性等特性[7-8]。目前，国内外关于可得然胶的研究主要集中于3 个方面，第1方面是关于可得然胶的凝胶流变特性[9]，第2方面是关于可得然胶和其他食用胶体复配的相互作用机理[10]，第3方面是关于添加可得然胶对鱼糜类及米面类制品品质影响的研究[11-13]，而对不同凝胶性可得然胶及其在肉制品中的应用研究较少。根据凝胶强度可将可得然胶分为高凝胶性可得然胶H-G（700～900 g·cm）、中凝胶性可得然胶M-G（400～600 g·cm）和低凝胶性可得然胶L-G（＜300 g·cm）。本研究拟以可得然胶H-G为原料，以M-G和L-G作为对照，对3种可得然胶的理化性质及其对猪肉肠的品质影响开展对比研究，以期挖掘可得然胶在肉灌肠类制品开发中的潜在应用价值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

可得然胶L-G、M-G、H-G 味菱食品科技有限公司；猪肉、肥膘厦门银祥肉业有限公司；淀粉福建华瑞有限公司；白砂糖广西糖业集团星星制糖有限公司；食用盐山东肥城精制盐厂有限公司；大豆分离蛋白高唐鲁发信德生物科技有限公司；D-异抗坏血酸钠新拓洋生物工程有限公司；复配水分保持剂泉州宾士食品香料有限公司；胡椒粉北京昕土地调味品有限责任公司；亚硝酸钠杭州龙山化工有限公司；肠衣维斯克凡科技（苏州）有限公司。以上材料与试剂均为食品级。

1.2 仪器与设备

FA25高剪切分散乳化机上海弗鲁克科技发展有限公司；TA.XT. Plus质构仪英国Stable Micro Systems公司；3-18KS高速冷冻离心机德国Sigma Laborzentrifugen GmbH公司；ML204电子天平梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；JB20真空搅拌机石家庄通力食品机械有限公司；GZX-9070MBE电热鼓风干燥箱、HH.S21-4电热恒温水浴锅上海博迅医疗生物仪器股份有限公司；FY-50反压蒸煮锅济南中诺仪器有限公司；WB系列电热滚动式烤肠机温州市巍博机械有限公司；iCombi Pro膳酷盛®万能蒸烤箱德国Rational公司。

1.3 方法

1.3.1 可得然胶凝胶的制备

准确称取一定质量的可得然胶样品，按1∶25（g/mL）比例加入蒸馏水，6 000 r/min剪切分散5 min，抽真空后灌肠，在95 ℃条件下加热60 min，冰水冷却30 min后剥去肠衣，装入塑封袋保存于4 ℃冰箱备用。

1.3.2 可得然胶凝胶强度的测定

参考赵冰等[14]的方法进行。将可得然胶凝胶样品分切成直径2 cm、高度2 cm的圆柱体，采用质构仪进行测定，使用TA/0.5 s探头，测试参数：测前速率1 mm/s，测试速率1 mm/s，测后速率5 mm/s，触发力5 g。

1.3.3 可得然胶质构的测定

参考李远征等[15]的方法进行。将可得然胶凝胶样品分切成直径2 cm、高度2 cm的圆柱体，采用质构仪进行测定，使用P/36R探头，测试参数：测前速率1 mm/s，测试速率1 mm/s，测后速率3 mm/s，压缩程度50%，触发力5 g，间隔时间2 s。

1.3.4 可得然胶冻融稳定性的测定

参考范丽欣等[16]的方法进行。每隔24 h将样品从-18 ℃冰箱中取出，置于4 ℃条件下解冻12 h，上述过程为1 次冻融循环。用滤纸吸干样品表面水分，称质量后放回-18 ℃冰箱冷冻，冻融损失率按式（1）计算：

1.3.5 可得然胶高温稳定性的测定

参考张永刚等[17]的方法进行。取约20 g可得然胶凝胶样品，装入密封袋内抽真空，在100 ℃下保温，分别于不同保温时间（0.5、1、2 h）取出样品，称质量，凝胶脱水率按式（2）计算：

1.3.6 可得然胶持水力的测定

称取约20 g可得然胶凝胶样品至50 mL离心管中，准确称质量（m1/g），将离心管置于冷冻离心机中5 000 r/min离心15 min，取出后将离心管倒置弃去液体，用滤纸将残余水分吸干，准确称样品（m2/g）和离心管质量（m0/g），持水力按式（3）计算：

1.3.7 可得然胶乳液乳化稳定性的测定

参考Colmenero等[18]的方法并略做修改。准确称取一定质量的可得然胶样品，按1∶25（g/mL）比例加入蒸馏水，3 000 r/min剪切分散2 min。向300 mL上述分散均匀的可得然胶溶胶中加入120 mL大豆油，6 000 r/min剪切乳化5 min，形成白色不透明可得然胶乳液。取50 mL可得然胶乳液样品至50 mL离心管中，分别垂直放置2、4、8、24、72 h，读取分层各相液层的刻度值并计算高度，乳化稳定性按式（4）计算：

1.3.8 猪肉肠的制备

1.3.8.1 猪肉肠的配方

猪肉肠的配方如表1所示。

1.3.8.2 猪肉肠的加工工艺流程和操作要点

加工工艺流程：原料预处理→绞碎→搅拌1→腌制→搅拌2→灌肠→干燥→蒸煮→冷却→成品。

操作要点：1）原料预处理：猪肉解冻后清除杂质、毛发、骨头等异物，剔除筋膜修整后备用。2）绞碎：将猪肉用8 mm孔板绞制，肥膘切片后采用4 mm孔板绞制。3）搅拌1：将猪肉、复配水分保持剂、亚硝酸钠放入真空搅拌机中，开启真空，搅拌20 min；加入食用盐，开启真空，搅拌12 min；加入D-异抗坏血酸钠和冰水，开启真空，搅拌8 min。4）腌制：将搅拌1所得浆料于4 ℃腌制12 h，得到A浆。5）搅拌2：准确称取一定质量的可得然胶样品，按1∶25（g/mL）比例加入蒸馏水，于6 000 r/min剪切分散5 min，得到预溶胶；将A浆、肥膘、白砂糖、大豆分离蛋白、淀粉、胡椒粉、预溶胶投入真空搅拌机，开启真空，搅拌6 min，得到B浆。7）灌肠：用灌肠机将B浆灌入肠衣（口径22 mm的胶原蛋白肠衣），要求肠体均匀、结实，连接到所需长度，放入带孔的食品盘中。8）干燥：在万能蒸烤箱中进行，箱温50 ℃，相对湿度0%，风速3 档，时间20 min。9）蒸煮：在万能蒸烤箱中进行，箱温82 ℃，相对湿度60%，风速1 档，时间30 min。10）冷却：将熟化后的猪肉肠从万能蒸烤箱中取出，室温下冷却至30 ℃以下，拔肠后真空包装，于4 ℃条件下冷藏备用。

1.3.8.3 高温杀菌猪肉肠的制备

将猪肉肠样品置于反压蒸煮锅，120 ℃条件下高压灭菌15 min，冰水冷却30 min，于4 ℃条件下冷藏备用。

1.3.9 猪肉肠质构的测定

1.3.9.1 质构特性

将猪肉肠和高温杀菌猪肉肠样品分切成2 cm×2 cm×2 cm的小块，按1.3.3节方法进行测定。

参考陈道春等[19]的方法并略做修改。将猪肉肠和高温杀菌猪肉肠样品分切成4 cm×1 cm×1 cm的长方体，采用质构仪进行测定，使用TA/BS探头，测试参数：测前速率1 mm/s，测试速率1 mm/s，测后速率1 mm/s，触发力5 g，下压距离10 mm。

1.3.10 猪肉肠保水率、油脂损失率的测定

参考姜帅等[20]的方法并稍作修改。将猪肉肠样品分切成5 mm厚的切片并至于坩埚中，准确称质量（m4/g），放入干燥箱中，于60 ℃下干燥至恒质量（m5/g），取出坩埚内猪肉肠样品，剩余油脂和坩埚准确称质量（m6/g），坩埚质量记为m3/g，保水率按式（5）计算，油脂损失率按式（6）计算：

1.3.11 猪肉肠蒸煮损失率的测定

称取灌肠后猪肉肠样品的初始质量，于60 ℃下干燥并蒸煮熟化后，用滤纸吸干肠体表面水分，称取熟化后质量，蒸煮损失率按式（7）计算：

1.3.12 猪肉肠持水力的测定

按1.3.6节方法进行。

1.3.13 猪肉肠冻融稳定性的测定

按1.3.4节方法进行。

1.3.14 猪肉肠耐烤性的测定

将猪肉肠样品至于滚动式烤肠机上，于150 ℃下分别烤制2、4、6、8 h，称质量，质量损失率按式（8）计算：

1.4 数据分析

所有数据表示为平均值±标准差。采用IBM SPSS Statistics 26软件中ANOVA方差分析和邓肯多重比较进行显著性分析，P＜0.05为具有显著差异，采用Origin 2021软件绘图。

2 结果与分析

2.1 可得然胶的理化指标

2.1.1 可得然胶的凝胶强度和质构特性

如表2所示，3种可得然胶的凝胶强度、硬度和咀嚼性均存在显著差异（P＜0.05），其中可得然胶H-G的凝胶强度、硬度和咀嚼性最高，分别为（708.95±8.87）g·cm、（5 310.32±161.50）N和（3 197.84±88.11）N·mm。这表明H-G的凝胶性较佳，结合水的能力较强，形成更为紧密的网状结构，使其具有最高的凝胶强度、硬度和咀嚼性[21]。其次，H-G的弹性大于L-G和M-G，内聚性和回复性无显著差异。

2.1.2 可得然胶的冻融稳定性、高温稳定性及持水力

如表3所示，3种可得然胶的冻融稳定性、高温稳定性和持水力均存在一定差异；冻融损失率为样品冻融过程中的质量变化率，冻融损失率越高即冻融稳定性越差，随着冻融次数的增加，3种可得然胶的冻融损失率均显著提高（P＜0.05），其中可得然胶H-G的冻融损失率显著低于L-G和M-G（P＜0.05）。在冻融3 次后，H-G的冻融损失率最低，为（43.96±0.87）%，这是由于反复冻融过程中，凝胶内部冰晶不断形成和消失，导致内部三维网络结构被破坏，保水能力降低[22]。H-G冻融稳定性最佳与其凝胶性较佳有关。凝胶脱水率为样品置于高温条件下保温的质量变化率，脱水率越高即高温稳定性越差。随着保温时间的延长，3种可得然胶的凝胶脱水率均显著提高（P＜0.05），这是由于高温下保温时间的延长使可得然胶胶束分子螺旋间的距离进一步缩短，导致凝胶脱水率提高[17]。在保温1、2 h后，H-G的凝胶脱水率低于L-G和M-G，分别为（4.09±1.46）%、（7.75±1.40）%，这可能是由于H-G凝胶分子间疏水相互作用及氢键作用的交联较强，网络结构更加稳定，导致热稳定性较佳[23]。此外，H-G的持水力高于L-G和M-G，这与其高凝胶性对水分子的截留能力较强有关。

2.1.3 可得然胶的乳液乳化稳定性

如图1所示，3种可得然胶的乳液乳化稳定性存在一定差异，随着放置时间的延长，可得然胶L-G和M-G的乳液乳化稳定性均显著降低（P＜0.05），在放置时间为72 h时，两者差异不显著，L-G乳化稳定性最低，为（52.00±2.00）%；而H-G的乳液并未随着放置时间的延长出现分层，在放置的72 h内，其乳液乳化稳定性均为100%，表明H-G的乳液乳化稳定性最佳。这可能是由于高凝胶性可得然胶能与水及大豆油充分剪切乳化，从而形成均一且稳定的水包油型皮克林乳液[24]。

2.2 可得然胶对猪肉肠品质的影响

2.2.1 可得然胶对猪肉肠质构的影响

如表4所示，添加3种可得然胶和高温杀菌处理均对猪肉肠的质构有显著影响（P＜0.05）。与空白组相比，添加3种可得然胶猪肉肠的硬度、弹性、咀嚼性、内聚性和剪切力均明显提高，这是由于可得然胶能与肌原纤维蛋白发生相互作用，还能在猪肉肠熟化过程中吸收体系中的游离水，增加复合凝胶网络中的交联密度，从而形成有序且稳定的三维凝胶结构，改善猪肉肠质构特性[8]。添加可得然胶H-G对猪肉肠质构特性的改善效果最佳，与空白组相比，其硬度、弹性、咀嚼性、内聚性和回复性分别提高15%、2%、23%、18%、17%，这与3种可得然胶质构特性差异结果（表2）一致。Chen Conggui等[25]研究发现，添加可得然胶在高压鸭肉凝胶中，可增强鸭肉的硬度和弹性，提高鸭肉制品的品质特性。与正常熟化相比，经高温杀菌处理的猪肉肠质构指标均显著降低（P＜0.05），这是由于高温杀菌会导致肉制品蛋白质的三、四级结构遭到破坏，蛋白质因共价结合而聚集，内部网状结构破坏严重，导致硬度、弹性等质构指标显著下降[26]。添加3种可得然胶对猪肉肠高温杀菌后的质构劣化均有明显抑制作用，其中添加H-G的抑制效果最佳，与未经高温杀菌的H-G组相比，其硬度、弹性和咀嚼性仅分别降低5%、5%、9%，这可能由于高凝胶性可得然胶与肌原纤维蛋白的交联作用较强，提高了蛋白热稳定性，且H-G高温稳定性较佳，从而有效抑制高温杀菌对样品内部网络结构的破坏，缓解猪肉肠的质构劣化。韩静文等[27]研究发现，添加可得然胶可改善鱼糜经高温杀菌后的质地软烂问题。因此，添加高凝胶性可得然胶对于低温肉制品生产具有重要意义。

2.2.2 可得然胶对猪肉肠保水率、油脂损失率、蒸煮损失率及持水力的影响

如表5所示，与空白组相比，添加3种可得然胶的猪肉肠保水率均明显提高、油脂损失率均显著降低（P＜0.05），这是由于在猪肉肠熟化过程中，可得然胶与蛋白通过氢键和疏水相互作用交联，形成稳定、致密的三维网络结构，可将自由水和油脂束缚在网络结构中，提高保水率、降低油脂损失率[28]，其中H-G组保水率最高，为（66.09±1.08）%，油脂损失率最低，为（9.47±1.18）%，这与其乳液乳化稳定性较佳有关。其次，添加H-G使猪肉肠的蒸煮损失率显著降低（P＜0.05），这是由于在猪肉肠熟化过程中，高凝胶性可得然胶自生结构较稳定，并能以高位凝胶的形式吸收大量水分，对猪肉肠中的游离水起到很好的束缚作用，导致蒸煮损失率下降[29]。添加3种可得然胶后，猪肉肠持水力均有一定提升，但并无显著差异。姜帅等[30]研究发现，添加可得然胶能极显著降低法兰克福香肠的蒸煮损失率和油脂损失率。

2.2.3 可得然胶对猪肉肠冻融稳定性的影响

如表6所示，随着冻融次数的增加，各组猪肉肠的冻融损失率均呈增加趋势，添加3种可得然胶后，冻融3 次后猪肉肠的冻融损失率均显著低于空白组（P＜0.05）。这可能是由于在猪肉肠中加入可得然胶能增强肌球蛋白分子间的氢键作用，与肌球蛋白形成交联度高、结构致密、孔洞均匀的网络结构，从而缓解冻融过程冰晶对内部结构的破坏，提高冻融稳定性[22]。其中添加可得然胶H-G的猪肉肠冻融损失率最低，这与其冻融稳定性较佳有关。因此，添加高凝胶性可得然胶对于速冻肉制品生产及确保贮藏运输过程中的品质稳定性具有重要意义。

2.2.4 可得然胶对猪肉肠耐烤性的影响

如图2A所示，随着烤制时间的延长，各组猪肉肠的质量损失率均显著提高（P＜0.05），添加3种可得然胶后，不同烤制时间下猪肉肠的质量损失率均低于空白组。其中在烤制4～8 h时，添加可得然胶H-G的猪肉肠质量损失率均显著低于其他3 组（P＜0.05），烤制8 h时的质量损失率降低幅度最大。如图2B所示，各组猪肉肠在烤制前色泽较白，随着烤制时间的延长，色泽逐步加深。在烤制2 h时，各组肠体表面较为油润、色泽焦黄、食欲感较佳；在烤制4 h时，各组肠体色泽较深、呈棕褐色、食欲感较差；在烤制6 h时，空白组肠体出现较大程度膨胀后皱缩、表面出现过度烤制的焦黑色，已不适合食用，这可能是由于长时间高温加热使蛋白质过度变性，内部网络结构变得松散，从而发生受热膨胀，使其内部张力增大，导致结构因被严重破坏而皱缩[31-32]；在烤制8 h时，空白组肠体进一步劣化，而L-G组肠体也出现一定程度膨胀后皱缩，但焦黑色略浅于空白组，这说明添加可得然胶可有效改善猪肉肠在烤制过程中品质劣化，其中添加可得然胶H-G效果最佳，这与3种可得然胶高温稳定性差异及其对猪肉肠保水率、油脂损失率的影响结论一致。

3 结论

对不同凝胶性可得然胶的理化性质进行差异分析，并研究其对猪肉肠品质的影响，发现可得然胶L-G、M-G、H-G的理化性质差异明显，其中高凝胶性可得然胶H-G的硬度、咀嚼性和持水力最高，其冻融稳定性、高温稳定性和乳液乳化稳定性最优。添加3种可得然胶对猪肉肠品质改善明显，其中高凝胶性可得然胶H-G对猪肉肠质构特性的改善效果最佳，对猪肉肠高温杀菌后的质构劣化具有最佳抑制作用；相较于空白组，添加可得然胶H-G可显著提高猪肉肠的保水率、冻融稳定性和耐烤性（P＜0.05），显著降低猪肉肠的油脂损失率和蒸煮损失率（P＜0.05）。综上，高凝胶性可得然胶H-G理化性质较优，可作为品质改良剂应用于速冻和低温肉制品加工中，对于改善产品保水性、保油性及质构特性等具有一定作用。

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