添加大白菜外叶不溶性膳食纤维对低脂猪肉丸品质的影响

我国是猪肉生产和消费大国，据国家统计局数据显示，2023年我国猪肉产量为5 794万 t，占世界总产量的近50%。猪肉丸是一种常见的猪肉加工制品，以其味道鲜美和食用方便等特点深受广大消费者的喜爱[1]。传统猪肉丸通常采用肥瘦肉质量比3∶7，再添加淀粉等辅料制成[2-3]，但其饱和脂肪酸含量较高，长期食用有可能增加肥胖、高血压、心血管疾病及冠心病等的发生风险，对人体健康造成负面影响[4-5]。美国食品药品监督管理局将低脂肉制品定义为脂肪质量分数低于10%的肉制品，降低肉制品脂肪含量，可满足消费者对健康肉制品的需求。

膳食纤维作为人类健康不可或缺的营养成分，已被广泛证实具有降低血糖和胆固醇、调节肠道功能、促进代谢等多种生理功能[6-8]，并可作为脂肪代替物应用于肉制品，有效改善肉制品的质构特性与营养特性。当前我国大多数人群的膳食纤维摄入量远低于推荐摄入量（25～30 g），膳食纤维摄入不足也会增加肥胖、便秘、糖尿病和心血管疾病等慢性病的发生风险[9]。因此，增加富含膳食纤维的食品摄入显得尤为重要，这不仅有助于人体维持良好的消化功能，还能够预防一系列代谢相关疾病的发生，为提升公众健康水平提供重要保障。不溶性膳食纤维具有良好的持水、持油能力，其持水、持油力越强，越有利于降低肉制品蒸煮损失率、提高其出品率、改善其嫩度和口感[10-11]。研究[12-14]表明，添加不溶性膳食纤维有利于提高肉制品在冷藏过程中的保水性、改善其凝胶特性，进而提升肉制品品质。因此，含膳食纤维的低脂猪肉丸产品是营养健康肉制品研发的一个重要方向。为探究不溶性膳食纤维添加量对低脂猪肉丸品质的影响，本研究通过测定添加高温高压改性大白菜外叶不溶性膳食纤维（high temperature-high pressure treatment modified Chinese cabbage outer leaves insoluble dietary fiber，H-CIF）低脂猪肉丸的感官品质、质构特性、色泽、保水性、蒸煮损失率和冻融损失率，并采用气相色谱-离子迁移谱（gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）分析添加H-CIF对低脂猪肉丸挥发性风味物质的影响，为不溶性膳食纤维在肉制品中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

H-CIF为本实验室前期从‘油绿3号’大白菜外叶中提取，水分质量分数为6.89%、蛋白质量分数为2.33%、灰分质量分数为6.37%、脂肪质量分数为0.29%、不溶性膳食纤维质量分数为82.24%、可溶性膳食纤维质量分数为3.89%。

猪肉、食盐、鸡精、玉米淀粉、葱、姜 市购；复合磷酸盐 江苏徐州恒世食品科技有限公司。

1.2 仪器与设备

Flavour Spec1H1-00053 GC-IMS仪 德国G.A.S公司；CR-400色差计 日本柯尼卡美能达传感公司；TMS-Pro质构仪 北京盈盛恒泰科技有限责任公司；PK-WS低速台式离心机 湖南平科科学仪器有限公司；HH-2数显恒温水浴锅 常州易晨仪器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 低脂猪肉丸制备

猪肉洗净沥干，将肥肉和瘦肉分割，均匀切块。将瘦肉置于绞肉机中绞打30 s，按表1加入肥肉、复合磷酸盐、1/3冰水、味精、食盐、葱、姜，继续绞打1 min；加入淀粉和H-CIF，并分批加入剩余冰水，绞打2 min至形成肉糊。将肉糊制成直径约3 cm的肉丸，70 ℃热水煮制3 min定型，煮沸5 min熟制。煮熟的猪肉丸在室温下冷却，并于-18 ℃冻藏备用。

1.3.2 感官评定

感官评定小组由10 名具有感官评价经验的评审员组成，按照GB/T 22210—2008《肉与肉制品感官评定规范》要求，结合实际情况，分别从色泽、组织状态、弹性、风味和口感5 个方面对熟制后的猪肉丸进行感官评定，结果取平均值。具体评分标准如表2所示。

1.3.3 质构特性测定

参考张晨曦等[15]的方法并适当修改。将煮熟的猪肉丸切分为2 cm×2 cm×2 cm的立方体，利用质构仪的质地剖面分析（texture profile analysis，TPA）模式测定低脂猪肉丸的质构特性（硬度、内聚性、弹性和咀嚼性）。参数设置：P/36R探头；下压次数2 次；形变量50%；回升高度25 mm；测前速率1.0 mm/s，测试和测后速率0.5 mm/s。每组样品重复测定5 次。

1.3.4 色泽测定

用吸水纸将猪肉丸表面的水分吸干，采用色差计对猪肉丸亮度值（L*）、红度值（a*）和黄度值（b*）进行测定。测试前先使用白板校准。每组样品重复测定5 次。

1.3.5 保水性测定

参考申鑫玉[16]的方法并适当修改。将猪肉丸切分成1 cm×1 cm×1 cm的立方体，记录质量（m1/g）后，用滤纸包裹，置于离心管中，4 ℃、5 000 r/min离心15 min，取出肉丸，用滤纸吸干表面水分，记录质量（m2/g）。每组样品重复测定3 次。猪肉丸保水性按式（1）计算：

1.3.6 蒸煮损失率测定

参考马可心等[17]的方法并适当修改。将猪肉丸（m1/g）置于100 ℃水浴锅中加热30 min，取出，冷却至室温后，将溢出液体倾倒，称质量（m2/g）。每组样品重复测定3 次。猪肉丸蒸煮损失率按式（2）计算：

1.3.7 冻融损失率测定

参考胡潇等[18]的方法并适当修改。将猪肉丸（m1/g）置于-20 ℃下贮藏7 d后取出，在室温下解冻后称质量（m2/g）。每组样品重复测定3 次。猪肉丸冻融损失率按式（2）计算。

1.3.8 挥发性风味物质测定

称取3 g猪肉丸样品，置于20 mL顶空瓶，密封，50 ℃振荡孵育15 min后进样。进样温度85 ℃，进样体积500 μL。每组样品重复测定3 次。

GC条件：WAX色谱柱（15 m×0.53 mm，1 μm）；柱温60 ℃；载气高纯N2（纯度≥99.999%）；载气流速程序：初始流速2.0 mL/min，保持2 min，2～10 min线性增至10 mL/min，10～20 min线性增至100 mL/min，20～30 min线性增至150 mL/min，保持5 min，总分析时间35 min。IMS条件：漂移气（N2，纯度≥99.999%）流速150 mL/min；IMS温度45 ℃。

1.4 数据处理

每个实验至少进行3 次重复测定。采用SPSS Statistics 23软件进行数据分析，结果以平均值±标准差表示，运用邓肯检验对实验结果进行单因素方差分析，P＜0.05表示差异显著。采用Origin 2022软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 H-CIF对低脂猪肉丸感官评分的影响

感官评定能够系统表征肉制品的色泽、风味、口感及组织状态等关键感官属性，是评估其品质和质量的核心指标[19]。由图1可知，随着H-CIF添加量的增加，低脂猪肉丸的感官评分呈现先升高后降低的趋势，并在添加量为1.9%时达到最高。H-CIF可与猪肉中的蛋白质结合，形成紧密的网状结构，这在一定程度上能够提高猪肉丸的硬度、弹性和咀嚼性，改善猪肉丸的感官品质，但H-CIF含量过高会导致猪肉丸质地逐渐变得干燥和硬实，产品口感下降。汪倩等[20]在猪肉丸中添加燕麦膳食纤维，感官评分也呈先增加后降低的趋势，与本研究结果一致。

2.2 H-CIF对低脂猪肉丸质构特性的影响

质构特性能够体现肉制品的软硬程度与弹性变化情况，为评价肉制品品质的重要指标之一。由表3可知，随着H-CIF添加量的增加，低脂猪肉丸的弹性和咀嚼性呈现先降低后升高的趋势（P＜0.05），整体呈上升趋势，但硬度和内聚性未发生显著变化（P＞0.05）。郭璐瑶[21]在复合牛肉香肠中添加小麦膳食纤维后，发现香肠的硬度、弹性、胶着性和咀嚼性均得到显著提高。汪倩等[20]将燕麦麸加入猪肉丸中发现，猪肉丸的黏聚性、咀嚼性和回复性均降低，口感更好。Henck等[22]将小麦纤维和α-环糊精添加至低脂鸡肉法兰克福香肠中发现，香肠的硬度和咀嚼性提高，这与本研究结果一致。

2.3 H-CIF对低脂猪肉丸色泽的影响

色泽作为可以直观衡量肉制品品质的重要感官指标，在一定程度上能够反映产品的整体品质，对其整体可接受度影响较大[23]。由图2可知，低脂猪肉丸的L*随着H-CIF添加量的增加而减小，b*随着H-CIF添加量的增大而升高，a*则未发生显著变化（P＞0.05）。随着H-CIF添加量的增加，猪肉丸的亮度降低、黄度增加，从偏白色逐渐趋向偏黄色，这可能受H-CIF原料色泽的影响。郭璐瑶[21]将小麦膳食纤维添加至复合牛肉肉糜中，结果也发现肉糜的b*升高、a*无显著变化，肉糜受原料色泽影响而趋向黄色，这与本研究结果一致。

2.4 H-CIF对低脂猪肉丸保水性的影响

保水性是肉制品的一个重要功能特性，它使得肉制品在加工、贮藏和运输过程中能够维持自身水分，对产品的质地、风味和口感具有关键作用[21]。由图3可知，未添加H-CIF时，低脂猪肉丸的保水性最差。添加H-CIF后，保水性显著增强（P＜0.05），当H-CIF添加量为1.9%时，保水性达到最大（91.47%）。在0%～1.9%范围内，猪肉丸的保水性随着H-CIF添加量的增加而增加，这可能是由于H-CIF中的非淀粉多糖分子通过氢键等作用力与水分子结合，从而表现出吸水膨胀特性[24]。但当H-CIF添加量超过1.9%后，猪肉丸的保水性变化不显著（P＞0.05），这可能是由于H-CIF与水分的相互作用达到饱和，猪肉丸的保水性不再随H-CIF添加量的增加而增加。叶丹[25]将小麦麸皮加入肉糜中也得到了相似的结论。

2.5 H-CIF对低脂猪肉丸蒸煮损失率的影响

蒸煮损失率可以反映肉制品在蒸煮过程中保持水分的能力，对肉的色泽、风味、质地、嫩度和黏度等均有直接影响，是评价肉制品品质的重要指标之一[26]。由图4可知，未添加H-CIF时，低脂猪肉丸的蒸煮损失率最大，为2.26%。随着H-CIF添加量的增加，低脂猪肉丸蒸煮损失率呈现下降趋势（P＜0.05），当添加量为2.5%时，猪肉丸蒸煮损失率最小，为0.94%。这可能是因为H-CIF的添加通过促进蛋白质凝胶化作用，使得猪肉丸在热处理过程中形成更为致密、均匀的三维网络结构，从而显著提升其水分截留能力[12]；同时，H-CIF本身也具有较好的持水性，能够减少蒸煮过程中因肌纤维收缩而引起的水分流失情况，进而降低蒸煮损失[27]。

2.6 H-CIF对低脂猪肉丸冻融损失率的影响

冻融损失反映肉及肉制品结合水和保留水的能力。由图5可知，未添加H-CIF时，猪肉丸冻融损失率最大，为6.45%，这可能归因于冷冻过程中冰晶的生成及肌纤维的形变，二者共同作用促进水分迁移，进而引发汁液流失。并且，汁液流失量与冻融损失率呈正相关，即汁液流失越多，冻融损失率越高[26]，解冻后的猪肉丸品质越差。随着H-CIF添加量的增加，低脂猪肉丸的冻融损失率呈现降低的趋势（P＜0.05），当H-CIF添加量为2.2%时，冻融损失率最低，为2.41%，这可能是由于H-CIF可以和猪肉中的蛋白质产生相互作用，形成致密有序的网状结构，增强对水的束缚能力，从而降低冻融损失率。这与张生秀等[28]的研究结果一致。

2.7 H-CIF对低脂猪肉丸挥发性风味物质的影响

2.7.1 GC-IMS谱图分析

采用LAV软件对GC-IMS数据进行分析处理，并绘制三维谱图（图6A）、二维俯视图（图6B）和差异对比图（图6C）。根据谱图中各种挥发性化合物对应位点的峰体积大小和颜色，可以直观对比H-IDF的添加对低脂猪肉丸挥发性香气成分的影响。

由图6B可知，挥发性成分主要集中在GC保留时间120～1 400 s，迁移时间1.0～1.75 ms。对比可知，对照组和1.9% H-CIF组离子峰形成的光斑具有一定差异性。由图6C可知，对照组和1.9% H-CIF组谱图中峰的体积和颜色也具有一定差异性。综上，对照组和1.9% H-CIF组低脂猪肉丸挥发性物质存在差异，1.9% H-CIF组低脂猪肉丸中部分挥发性化合物含量低于对照组。

2.7.2 GC-IMS指纹图谱分析

为更直观对比1.9% H-CIF组与对照组低脂猪肉丸之间的挥发性化合物组分差异，使用LAV软件中的Gallery Plot插件构建2 种猪肉丸的指纹图谱，如图7所示，2 种低脂猪肉丸中共检测出54 种挥发性化合物，其中醛类16 种、醇类11 种、酮类10 种、酯类3 种、萜烯类7 种、杂环类4 种、其他3 种。

2 种低脂猪肉丸中的挥发性化合物种类及含量差异明显，A区域为两者共有挥发性化合物，其中二丙基二硫（单体）具有洋葱和大蒜气味；3-羟基-2-丁酮（单体）、3-羟基-2-丁酮（二聚体）具有奶油香气；苯甲醛具有樱桃及坚果香；2-丁酮、2-乙基丁醛呈果香和青香；正丙醛具有青草气味；双戊烯（单体）、双戊烯（二聚体）、双戊烯（三聚体）具有柠檬香味；2-甲基-2-戊烯醛（单体）有果香和蒜香；月桂烯具有甜橘味和香脂气；2-甲基丙醇具有薄荷香气；丙醇、2-丙醇具有类似乙醇的气味；乙酸具有刺激性气味；四氢呋喃具有乙醚气味；吗啡啉具有胺样气味。

B区域为对照低脂猪肉丸中含量较高的物质，主要为醛类和醇类物质，其中壬醛、庚醛（单体）、庚醛（二聚体）具有脂肪香味；正辛醛具有油腻气味；(E)-2-庚烯醛具有青草味和脂肪香气；己醛（单体）、己醛（二聚体）呈生的油脂和青草气；正己醇具有果香和脂肪气息；1-戊醇（单体）、1-戊醇（二聚体）有醇油气味；戊醛（单体）、戊醛（二聚体）具有青草气味；丁醛有果香、绿叶气味；甲基异丁甲醇有果香和花香；甲基庚烯酮有柑橘味和果味；庚酸乙酯有菠萝香气；丙酸丙酯具有果香；2-庚酮、4-庚酮具有水果香气；2-甲基-2-戊烯醛（二聚体）有果香、蒜香；1-辛烯-3-醇具有蘑菇和干草香气；蒎烯有萜烯芳香；萜品油烯有松脂香气；β-蒎烯具有树脂香气；2,5-二甲基呋喃有熟肉味；丙烯酸甲酯具有辛辣气味；4-甲基-2-戊酮具有樟脑气味；正丁醇有酒味。

C区域为1.9% H-CIF低脂猪肉丸中含量较高的物质，其中，1-戊烯-3-酮呈胡椒、大蒜等刺激性气味；二丙基二硫（二聚体）具有洋葱和大蒜气味；乙醇有酒的气味；(Z)-4-庚烯醛呈青草和油脂香气；2-异丙基-3-甲氧基吡嗪有绿豆气味。1.9% H-CIF低脂猪肉丸中挥发性化合物种类低于对照组，可能是由于H-CIF的添加抑制了脂肪氧化反应，导致脂肪氧化产物减少[20]。

2.7.3 挥发性成分分析

运用GC-IMS Library Search软件检索选取的特征成分，得到2 种低脂猪肉丸挥发性成分的化学信息，如表4所示。其中，醛、酮、醇和酯类物质是猪肉风味的主要组成成分[29]。

醛类物质是熟猪肉中主要的挥发性成分，主要源于脂质氧化[30]，从2 种低脂猪肉丸中检测到的醛类物质主要为己醛、戊醛、正丙醛、庚醛（单体）和2-乙基丁醛等。与对照组相比，1.9% H-CIF组正丙醛和2-乙基丁醛相对含量均显著增加（P＜0.05），己醛、戊醛和庚醛（单体）等相对含量显著降低（P＜0.05），这可能赋予低脂猪肉丸果香和青香风味，降低油脂风味。

酮类物质由多种不饱和脂肪酸受热氧化降解或氨基酸降解产生[31]，从2 种低脂猪肉丸中检测到的酮类物质主要为丙酮、3-羟基-2-丁酮（单体）、3-羟基-2-丁酮（二聚体）、1-戊烯-3-酮、2-丁酮、甲基庚烯酮等。与对照组相比，1.9% H-CIF组丙酮、3-羟基-2-丁酮（单体）、3-羟基-2-丁酮（二聚体）、1-戊烯-3-酮、2-丁酮和甲基庚烯酮等相对含量均显著增加（P＜0.05），这可能赋予低脂猪肉丸果香、奶香和青香风味。

醇类物质主要来源于猪肉脂肪氧化，从2 种低脂猪肉丸中检测到的醇类物质主要为乙醇和1-戊醇（单体）等。与对照组相比，1.9% H-CIF组乙醇相对含量显著增加（P＜0.05），1-戊醇（单体）相对含量显著降低（P＜0.05），这可能导致低脂猪肉丸酒的风味增加，醇油风味降低，有利于改善其整体风味的清爽度。

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2 种低脂猪肉丸中检测到的酯类物质主要为丙烯酸甲酯和庚酸乙酯等。与对照组相比，1.9% H-CIF组丙烯酸甲酯和庚酸乙酯相对含量均显著降低（P＜0.05），这可能导致低脂猪肉丸辛辣风味降低。

萜烯类物质可能源于美拉德反应和脂质氧化，从2 种低脂猪肉丸中共检测出7 种萜烯类物质。与对照组相比，1.9% H-CIF组双戊烯（单体）和双戊烯（二聚体）相对含量显著增加（P＜0.05），这可能赋予低脂猪肉丸柠檬清香。此外，从2 种低脂猪肉丸中还检测出4 种杂环类物质和3 种其他物质，这些挥发性成分源于脂质氧化和葱、姜等配料。

综上，与对照组相比，1.9% H-CIF组醛类、醇类和酯类等物质相对含量降低，可能是由于H-CIF中含有酚酸，具有一定的抗氧化能力，从而抑制了脂肪氧化，而酮类和萜烯类物质含量增加可能与不溶性膳食纤维的降解有关[20]。综上，在猪肉丸中添加1.9% H-CIF，可以有效改变猪肉丸的挥发性风味物质组成与含量，主要表现为脂肪氧化产物含量降低。

3 结 论

本研究将H-CIF添加至低脂猪肉丸中，探究不同添加量对低脂猪肉丸品质的影响，并采用GC-IMS对低脂猪肉丸挥发性风味物质进行鉴定。结果表明，添加H-CIF对低脂猪肉丸的感官品质、保水性、蒸煮损失和冻融损失均有改善作用。H-CIF添加量为1.9%时，低脂猪肉丸的综合品质较好。对比添加1.9% H-CIF与未添加H-CIF低脂猪肉丸挥发性风味物质发现，醛类、酮类和醇类等是低脂猪肉丸主要挥发性风味物质，添加H-CIF后脂肪氧化产物含量降低。研究结果可为不溶性膳食纤维在低脂肉制品品质改良和产品研发等中的应用提供参考。

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Effects of Insoluble Dietary Fiber from the Outer Leaves of Chinese Cabbage on the Quality of Low-Fat Pork Balls

ZHANG Yushuo1, ZHAO Shuqi1, MENG Xianhua2, CAO Yunru1, GAO Shuang1, DAI Yuqing1, ZHOU Qian1,*
(1. College of Food Science and Technology, Hebei Agricultural University, Baoding 071000, China;2. Hebei Animal Husbandry General Station (Hebei Dairy Source General Station), Shijiazhuang 050035, China)

Abstract: For the purpose of understanding the impact of addition of insoluble dietary fiber on the quality of low-fat pork balls, meatball samples with different amounts (1.0%, 1.3%, 1.6%, 1.9%, 2.2% and 2.5%; m/m) of added insoluble dietary fiber from high temperature-high pressure treated outer leaves of Chinese cabbage (H-CIF) were prepared and their sensory quality, textural characteristics, color, water-holding capacity, cooking loss rate and freeze-thaw loss rate were examined. Additionally, gas chromatography-ion mobility spectrometry (GC-IMS) was employed to identify the volatile flavor substances. It was demonstrated that the sensory quality of low-fat pork balls was enhanced by addition of H-CIF.The color became yellowish, the water-holding capacity (WHC) was elevated, and both the cooking loss and freeze-thaw loss were reduced. While neither hardness nor cohesiveness was changed notably, springiness was somewhat increased, and chewiness was raised significantly. Aldehydes, ketones and alcohols were identified as the major volatile flavor substances of low-fat pork balls. Compared with the control group, addition of 1.9% H-CIF resulted in a decrease in the relative content of fat oxidation products. In summary, addition of H-CIF in low-fat pork balls can improve their quality.

Keywords: insoluble dietary fiber; low-fat pork balls; gas chromatography-ion mobility spectrometry; quality

DOI: 10.7506/rlyj1001-8123-20241120-304

中图分类号：TS251.5

文献标志码：A

文章编号：1001-8123（2025）08-0016-08

引文格式：

张宇硕, 赵书琪, 孟宪华, 等. 添加大白菜外叶不溶性膳食纤维对低脂猪肉丸品质的影响[J]. 肉类研究, 2025, 39(8):16-23. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20241120-304. http://www.rlyj.net.cn

ZHANG Yushuo, ZHAO Shuqi, MENG Xianhua, et al. Effects of insoluble dietary fiber from the outer leaves of Chinese cabbage on the quality of low-fat pork balls[J]. Meat Research, 2025, 39(8): 16-23. (in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20241120-304. http://www.rlyj.net.cn

收稿日期：2024-11-20

基金项目：河北省现代农业产业技术体系生猪创新团队项目（HBCT2024220206）；河北省自然科学基金生物农业联合基金重点项目（C2022204256）

第一作者简介：张宇硕（2000—）（ORCID: 0009-0008-0410-7258），女，硕士研究生，研究方向为食品功能因子。E-mail: 1061248753@qq.com

*通信作者简介：周茜（1986—）（ORCID: 0000-0002-4561-9195），女，副教授，博士，研究方向为食品营养与健康。E-mail: zhouqian@hebau.edu.cn