魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜凝胶特性的影响

望运滔1,*,李 瑞1,赵建生2,董明杰2,陈 博1,王 昱1,白艳红1

(1.郑州轻工业大学食品与生物工程学院,冷链食品加工与安全控制教育部重点实验室,食品生产与安全河南省协同创新中心,河南 郑州 450001;2.河南双汇投资发展股份有限公司,河南 漯河 462000)

摘 要:为满足无磷肉制品加工需求,以魔芋胶-卡拉胶复配体系替代三聚磷酸钠(sodium tripolyphosphate,STPP),通过调控复配比例,探究其对鸡肉糜凝胶品质的影响,并揭示其作用机制。采用质构分析、流变学测试、低场核磁共振、傅里叶变换红外光谱及激光共聚焦扫描显微镜(confocal laser scanning microscope,CLSM)等多技术联用,考察复配胶对无磷鸡肉糜凝胶结构及性质的影响规律。结果表明,相比单独使用魔芋胶或卡拉胶,2 种胶体复配使用能够实现STPP的有效替代,质量分数0.4%魔芋胶与0.1%卡拉胶复配显著提升无磷鸡肉糜凝胶性能,质构、保水性、水分分布等指标与STPP组(STPP添加量0.5%)相当。分子结构分析表明,复配胶通过增强疏水相互作用进而改善了无磷鸡肉糜的凝胶特性。CLSM观察证实,复配胶填充肌原纤维间隙,形成更有序、连续的蛋白-多糖网络结构。综上,魔芋胶与卡拉胶复配通过调控蛋白结构、蛋白与多糖分子间相互作用、优化凝胶微观网络结构进而有效改善了无磷鸡肉糜的凝胶品质。

关键词:魔芋胶;卡拉胶;鸡肉糜;凝胶特性

在肉制品加工中,磷酸盐作为肉糜制品中常用的保水剂,对于提升肉制品品质至关重要。其中,三聚磷酸钠(sodium tripolyphosphate,STPP)应用最为广泛,其作用机理主要是通过调节pH值优化肉蛋白的溶解性和凝胶特性,增强肉糜体系的乳化稳定性,此外还能螯合肉糜制品中的金属离子,维持加工和贮藏过程中的持水性,从而提升肉制品嫩度和多汁性。然而,过量摄入STPP(>40 mg/kg)会危害消费者的健康,短时间内可能会造成腹痛和腹泻,长时间大量摄入会影响机体的钙磷代谢,严重时可能引发高磷症等疾病[1]。因此,为给消费者提供更加健康的肉糜制品,寻找在该类产品中的STPP替代物逐渐成为研究热点。

近年来,国内外研究中常通过添加有机酸盐、植物蛋白[2-5]等替代肉糜制品中的STPP。这些STPP替代物加入到肉糜产品中时虽能改善肉糜的凝胶特性,降低蒸煮损失,但存在影响色泽、风味、不能完全替代STPP等问题。天然多糖在水介质中受热时会与蛋白质发生作用而结合大量水分,形成凝胶,增加肉制品的保水性,有望成为替代STPP的物质。

魔芋胶是一种富含葡甘露聚糖的高分子多糖,具有高黏度、强吸水性和良好凝胶性。在肉制品中,魔芋胶可通过填充作用支撑和稳定蛋白凝胶网络,还能与蛋白质相互作用,有效增强蛋白凝胶强度和持水能力[6]。卡拉胶是从红藻中提取的硫酸酯多糖,可与蛋白质通过氢键、静电作用等方式实现相互作用,从而提高蛋白凝胶强度和保水性。魔芋胶和卡拉胶复配可能通过网络互穿形成热可逆凝胶,实现协同增效效应,因此在肉制品中使用有望展现出相较于单一胶体更为卓越的质构与保水性改善作用,从而达到完全替代STPP的效果。

因此,本研究以无磷鸡肉糜为对象,系统探究魔芋胶与卡拉胶复配对其凝胶特性及结构的影响,旨在为高品质无磷肉制品的研发提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

冰鲜鸡胸肉 市购。

魔芋胶 湖北强森魔芋科技公司;卡拉胶 上海源叶生物科技有限公司;NaCl、STPP、亚硝酸钠、异抗坏血酸钠(食品级)、尼罗蓝A 上海阿拉丁化学试剂有限公司;所有试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

JA3003N分析天平 上海箐海仪器有限公司;TA.XT Plus质构分析仪 英国Stable Micro Systems公司;HR-1 Discovery流变仪 美国TA仪器公司;NMI20低场核磁共振仪 上海纽迈电子科技有限公司;WSC-80C全自动色差计 北京北光试剂仪器有限公司;SZ-22A绞肉机 广州旭众食品机械有限公司;DELTA320 pH计梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;Lab-1-50冷冻干燥机 北京博医康实验仪器有限公司;HH-42恒温水浴锅 常州国华电器有限公司;FV-31-SD激光共聚焦扫描显微镜(confocal laser scanning microscope,CLSM) 日本Olympus公司;S3-LA166斩拌机 九阳股份有限公司;TGL-20kR高速冷冻离心机 上海安亭科学仪器厂;Vertex 70傅里叶变换红外光谱仪 德国Bruker光谱有限公司。

1.3 方法

1.3.1 实验设计

通常肉糜制品中STPP的质量分数为0.3%~0.5%,因此本实验设置磷酸盐组的STPP质量分数为0.5%,以确保复配胶的替代作用得到明确验证。实验分为11 组,分别为:添加质量分数0.5% STPP的处理组(记为STPP组);无磷对照组(记为对照组);添加质量分数0.3%、0.4%、0.5%卡拉胶的处理组(分别记为KC1、KC2、KC组);添加质量分数0.3%、0.4%、0.5%魔芋胶的处理组(分别记为KGM1、KGM2、KGM组);添加质量分数0.05%卡拉胶和质量分数0.45%魔芋胶复配的处理组(记为KC0.05-KGM组);添加质量分数0.1%卡拉胶和质量分数0.4%魔芋胶复配的处理组(记为KC-KGM组);添加质量分数0.15%卡拉胶和质量分数0.35%魔芋胶复配的处理组(记为KC0.15-KGM组)。

1.3.2 鸡肉糜的制备

参考Wang Yu等[7]的方法并稍加改动。不同鸡肉糜配方如表1所示。剔除鸡胸肉中的结缔组织和可见脂肪,使用绞肉机(6 mm孔板)进行绞碎处理。将不同配比的原辅料溶于去离子水中,充分溶解并放置于4 ℃冰箱中备用。将不同配比溶液和绞碎的鸡胸肉放入斩拌机中,斩拌速率3 000 r/min,每次斩拌1 min,间歇1 min,斩拌过程温度不超过12 ℃,制成鸡肉糜。将制备好的鸡肉糜分装至50 mL离心管中,4 ℃条件下以500×g离心5 min去除气泡,pH值及流变特性采用未加热生肉糜直接测定;其余样品经80 ℃水浴加热30 min后,于室温冷却,得到鸡肉糜凝胶,4 ℃冷藏12 h,用于其他指标测定。

表1 鸡肉糜配方
Table1 Ingredients and formulation of chicken surimi %

配方STPP组对照组KCK1C/K组C2/KGMKG1/MK组GM2/KKCG0M.0组5-KC-KGM组KC0.15-KGM组鸡胸肉60.0060.0060.0060.0060.0060.0060.00 STPP0.5000000 NaCl1.501.501.501.501.501.501.50亚硝酸钠0.010.010.010.010.010.010.01异抗坏血酸钠0.050.050.050.050.050.050.05卡拉胶000.3/0.4/0.500.050.10.15魔芋胶0000.3/0.4/0.50.450.40.35冰水37.9438.4438.14/38.04/37.9438.14/38.04/37.9437.9437.9437.94

1.3.3 蒸煮损失率测定

取1.3.2节水浴加热30 min后的鸡肉糜,立刻放入冰水浴中冷却10 min,冷却至室温后擦去表面水分。蒸煮损失率按下式计算:

1.3.4 质构特性测定

将鸡肉糜凝胶切割成圆柱形(直径2.5 cm、高度2.0 cm),测定前将样品置于25 ℃平衡30 min。使用质构分析仪,在质地剖面分析模式下,采用P/36R圆柱形探头测定硬度、弹性、黏附性、咀嚼性、内聚性、回复性,评估样品的质构特性[8]。测定条件如下:测前速率2.0 mm/s,测试速率1.0 mm/s,测后速率2.0 mm/s,压缩比40%,触发力5 g。每组样品重复测定6 次。

1.3.5 色差测定

测定前将鸡肉糜凝胶于25 ℃平衡30 min,去除表面水分后,将凝胶切成高1.5 cm、直径2.8 cm的圆柱状,采用色差计测定亮度值(L*)、红度值(a*)和 黄度值(b*)[9]

1.3.6 pH值测定

将10 g生肉糜与90 mL去离子水混合,以10 000 r/min均质30 s,静置30 min后,取上清液用pH计测定pH值,每组样品重复测定3 次。

1.3.7 低场核磁共振分析

参考Li Yanping等[10]的方法并略微改动,使用低场核磁共振仪测定鸡肉糜凝胶的横向弛豫时间(T2)。称取约2 g凝胶样品置于核磁管中并放入直径为15 mm的圆形玻璃管内进行测定。参数设置:使用CPMG序列,温度(32.00±0.01)℃,质子共振频率18 MHz,扫描次数32,回声数12 000,重复时间间隔110 ms。

1.3.8 傅里叶变换红外光谱测定

通过傅里叶变换红外光谱探究魔芋胶与卡拉胶对无磷鸡肉糜红外光谱特征峰及二级结构的影响规律[11-12]。取冷却后的鸡肉糜凝胶于冷冻干燥机中冷冻干燥至恒质量,将冷冻干燥后的样品研磨成细粉后,按质量比1∶100与溴化钾粉末混合,充分研磨均匀。取适量混合粉末,使用压片机压制成透明薄片。将薄片置于样品仓中,设置扫描参数:扫描范围4 000~400 cm-1,分辨率4 cm-1,扫描次数32。

1.3.9 流变特性测定

使用流变仪测定肉糜的储能模量(G’)[13]。测定方法:将生肉糜均匀涂抹在2 个平板(40 mm)之间,刮除多余样品后外围涂一层硅油,避免水分蒸发。测定程序:20 ℃保温5 min,然后升温至80 ℃,升温速率2 ℃/min。在升温过程中以0.1%的应变(线性黏弹区内)对肉糜进行连续剪切,记录肉糜G’的变化,每个处理组重复测定3 次。

1.3.10 CLSM观察

将尼罗蓝A溶于去离子水中,配制成0.2 g/100 mL的染液,置于磁力搅拌器上搅拌1 h使其充分溶解,随后滤除未溶解的染剂备用。将鸡肉糜凝胶切成5 mm×5 mm×1 mm大小的薄片,吸取20 μL染液滴加到切片上,避光反应10 min,充分染色。将染色后的样品置于圆形载玻板上,通过CLSM观察。检测条件:激发波长633 nm;发射波长650~800 nm;物镜倍数为10 倍[14]

1.4 数据处理

除特殊说明外,所有实验均重复3 次。采用Origin 2019软件绘图,数据处理和分析采用SPSS 21.0软件和单因素方差分析,结果均表示为平均值±标准差,P<0.05表明数据存在显著性差异。

2 结果与分析

2.1 不同添加量魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜凝胶蒸煮损失率的影响

STPP作为常见的肉制品保水剂,通过螯合金属离子和改变蛋白结构提高蛋白持水性,有效降低蒸煮损失,保持肉品多汁性。添加适量魔芋胶或卡拉胶均能降低鸡肉糜制品的蒸煮损失。如图1所示,在鸡肉糜凝胶中单独添加卡拉胶时,与对照组相比,添加质量分数为0.3%、0.4%、0.5%的卡拉胶均能显著降低蒸煮损失率(P<0.05),且随着卡拉胶添加量从0.3%增至0.5%,蒸煮损失率呈逐渐降低趋势。然而,尽管卡拉胶添加量达到0.5%,鸡肉糜凝胶的蒸煮损失率仍高于STPP组,表明单独添加卡拉胶并不能实现较好的保水效果。单独添加魔芋胶(质量分数0.3%~0.5%)时,与对照组相比,魔芋胶能显著降低鸡肉糜凝胶蒸煮损失率,且随着魔芋胶添加量从0.3%增至0.5%,蒸煮损失率呈逐渐降低趋势。当魔芋胶添加量仅为0.3%时,鸡肉糜凝胶的蒸煮损失率已经与STPP组无显著差异,表明单独添加魔芋胶能实现较好的保水效果。这是因为魔芋胶的主要成分是魔芋葡甘聚糖,其具有强大的吸水性,能够吸收大量水分并固定在凝胶网络中。魔芋葡甘聚糖分子链上的羟基等活性基团能与鸡肉中的蛋白质分子相互作用形成三维网络结构[15],将水分截留在网络中,从而减少蒸煮过程中的水分损失。同时,魔芋胶的长链结构可以增加体系的黏度,使鸡肉糜中的颗粒和分子运动受到限制,进一步提高保水性[16]。相比之下,卡拉胶/刺槐豆胶复配体系也能有效降低蛋白质-多糖复合凝胶蒸煮损失,但其作用机理是通过形成高强度的凝胶网络来物理禁锢水分[17],而卡拉胶能与鸡肉中的蛋白质发生特异性结合[18],尤其是与肌动蛋白和肌球蛋白相互作用,在加热过程中形成热不可逆凝胶。这种凝胶结构可以有效固定水分,阻止水分在蒸煮时逸出,从而降低蒸煮损失率。二者复配使用时,复配胶体中魔芋胶比例越大,鸡肉糜凝胶蒸煮损失率越小,这表明与卡拉胶相比,魔芋胶能够更好地保持水分和营养成分,减少蒸煮过程中的损失。

图1 不同添加量魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜凝胶 蒸煮损失率的影响
Fig.1 Effect of different concentrations of konjac gum and carrageenan on cooking loss rate of phosphate-free chicken surimi gels

2.2 不同添加量魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜凝胶质构特性的影响

如图2所示,魔芋胶与卡拉胶复配组鸡肉糜凝胶的硬度、弹性、黏附性、咀嚼性、内聚性与STPP对照组无显著差异。STPP具有多聚阴离子结构,能与鸡肉中的金属离子如钙离子、镁离子等结合,使鸡肉蛋白的结构发生变化,同时,它还能增加肉制品的保水性,改善鸡肉的口感与嫩度[19]。添加单一胶体(魔芋胶或卡拉胶)对无磷鸡肉糜凝胶的各项质构特性具有不同的调控特性, 具体而言,在硬度方面,鸡肉糜凝胶硬度随卡拉胶添加量增加而逐渐增加,相对于对照组,卡拉胶对鸡肉糜凝胶硬度的增强效果优于魔芋胶;而在弹性、黏附性、咀嚼性、内聚性及回复性等方面,魔芋胶则表现出更为显著的改善效果。其原因是魔芋胶的大分子链通过氢键与肌原纤维蛋白分子结合,改变蛋白分子周围的微环境,提供了三维网络的骨架支撑,增强凝胶的稳定性[20]。卡拉胶则凭借其带负电的硫酸根基团与肌原纤维蛋白中的阳离子基团相互吸引[21],进一步调整蛋白分子的构象,形成更紧密的凝胶网络,增强网络的交联程度,使鸡肉糜凝胶在受力时能够更好地抵抗变形,从而显著提升凝胶强度。与经典的卡拉胶/刺槐豆胶复配体系主要增强肉糜凝胶硬度和脆性但质地偏脆明显不同,魔芋胶和卡拉胶复配既缓和了鸡肉糜凝胶硬度过大,又改善了其弹性、内聚性、黏附性和回复性。魔芋胶和卡拉胶复配后,二者分子间通过协同作用形成更加致密和稳定的凝胶网络结构,进而改善了无磷鸡肉糜的质构特性。

图2 不同添加量魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜凝胶质构特性的影响
Fig.2 Effect of different concentrations of konjac gum and carrageenan on texture characteristics of phosphate-free chicken surimi gels

在肉制品加工中,磷酸盐是降低肉糜凝胶蒸煮损失率最有效的添加剂,因此本研究首先设置STPP组、对照组,以及不同添加量的单一卡拉胶组、单一魔芋胶组和不同复配比例的卡拉胶-魔芋胶组,共计11 组,系统探究各类胶体对无磷鸡肉糜凝胶蒸煮损失率与质构特性的影响规律。为进一步明确复配胶体相较于单一胶体在无磷鸡肉糜凝胶中的应用优势及作用差异,结合各组蒸煮损失率测定结果,筛选出STPP组、对照组、综合表现较优的单一胶体组(KC、KGM组)及兼顾低蒸煮损失率与质构特性的复配胶体组(KC-KGM组)共5 组代表性样品,开展后续深入研究,为卡拉胶与魔芋胶复配替代磷酸盐应用于无磷肉制品提供理论支撑。

2.3 魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜凝胶色差的影响

STPP通过螯合金属离子,减少金属离子对肌红蛋白的影响,有助于维持肌红蛋白的稳定性,适量使用能保持肉品色泽鲜艳,过量则可能导致色泽变淡。如表2所示,添加0.5% STPP会显著降低鸡肉糜凝胶的L*(P<0.05)。单独添加卡拉胶可以提高鸡肉糜凝胶的b*,降低a*,原因可能是卡拉胶溶于水后呈淡黄色,使凝胶颜色略微偏向黄色,改变了凝胶对光线中黄色光的吸收和反射特性,使a*也有所下降。单独添加魔芋胶使鸡肉糜凝胶的L*和b*发生变化,对a*无显著影响,可能是魔芋胶的添加影响了鸡肉肌原纤维蛋白凝胶的光散射和吸收以及脂肪和蛋白的氧化,从而影响亮度和黄度。魔芋胶与卡拉胶复配保证了鸡肉糜凝胶色泽鲜艳、红度适宜,此时体系最为均匀、稳定,亮度也处于较好的状态。

表2 魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜凝胶色差的影响
Table2 Effect of konjac gum-carrageenan mixture on color parameters of phosphate-free chicken surimi gels

STPP81.89±0.15a2.46±0.03a10.33±0.04a对照84.77±0.11d2.99±0.07c10.80±0.09b KC84.52±0.08c2.75±0.10b11.05±0.04d KC-KGM84.39±0.70c2.76±0.03b10.93±0.05cd组别L*a*b*KGM83.43±0.06b2.98±0.02c10.90±0.05bc

注:同列小写字母不同表示差异显著(P<0.05)。表3同。

2.4 魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜pH值的影响

如图3所示,STPP的加入使无磷鸡肉糜pH值从5.91显著提升到6.39(P<0.05),首先,这是因为STPP添加到无磷鸡肉糜体系中时会直接增加体系中的OH-浓度,从而使pH值升高。其次,STPP中的带有多个负电荷,能够与肉蛋白表面的正电荷结合。这会增加肉蛋白分子之间的静电斥力,使蛋白分子更易分散,同时也改变了肉蛋白周围的微环境,有利于体系中碱性物质的解离,进一步促使pH值升高。而卡拉胶和魔芋胶均是中性物质,溶于水后并不会引起溶液pH值的变化,因此对无磷鸡肉糜的pH值无明显影响。

图3 魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜pH值的影响
Fig.3 Effect of konjac gum-carrageenan mixture on pH of phosphate-free chicken surimi gels

2.5 魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜凝胶水分分布的影响

所有样品均呈现3 种类型的水,包括与大分子紧密结合的结合水(T2b 1~10 ms)、不易流动水(T21 100~1 000 ms)和自由水(T22 1 000~10 000 ms),分别代表肉糜体系中的3 种水分子状态,峰面积分别记作P2bP21P22。如表3所示,5 个处理组P2b占比相差不大。与无STPP对照组相比,STPP组P21占比(75.20%)较对照组(66.89%)显著提高(P<0.05),同时P22占比从对照组的30.52%降至20.82%,蒸煮损失率显著降低(P<0.05)。此外,KGM、KC及KGM-KC组均能显著提高鸡肉糜凝胶的P2b占比(P<0.05),这与前文的蒸煮损失率测定结果一致。魔芋胶分子含有大量羟基、羧基等亲水基团,这些基团能与水分子形成氢键,吸收大量水分,促使肉糜凝胶中自由水向结合水转化[22-24],此外,魔芋胶的黏度较大,进一步提高了其在肉糜凝胶中的持水能力。而卡拉胶分子链上含有大量羟基、硫酸酯基(等强亲水性基团,与水分子形成大量氢键,并通过构建三维凝胶网络束缚水分,从而显著提高T2b占比。水分分布变化表明,KC-KGM组通过蛋白质-多糖-水分子相互作用,实现了鸡肉糜凝胶中STPP的完全替代。

表3 魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜凝胶水分分布的影响
Table3 Effect of konjac gum-carrageenan mixture on water distribution in phosphate-free chicken surimi gels

组别P2b/%P21/%P22/%STPP2.98±0.10b75.20±0.38c21.82±0.34c对照2.59±0.66a66.89±1.52a30.52±0.87e KC3.58±0.33d69.41±0.42b27.01±0.74d KGM2.94±0.79b82.73±0.52e14.33±0.28a KC-KGM3.11±0.58c78.62±0.49d18.28±1.07b

2.6 魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜凝胶傅里叶变换红外光谱的影响

如图4所示,不同鸡肉糜凝胶傅里叶变换红外光谱峰位和峰强存在轻微偏差,但峰形未发生明显变化,这表明不同处理主要导致蛋白质二级结构改变,而未引起蛋白质肽骨架改变,且未检测到新特征官能团的生成。3 000 cm-1处酰胺A吸收带为N—H或O—H伸缩振动峰,2 925 cm-1附近处酰胺B吸收带为—CH伸缩振动峰。在光谱图中观察到,与对照组相比,卡拉胶组在1 546 cm-1 处酰胺II带的信号峰发生轻微红移,从1 546 cm-1移动到1 544 cm-1。酰胺II带主要与N—H弯曲、C—N拉伸和C—C拉伸有关[25]。而N—H变化可以反映蛋白质分子间疏水相互作用的变化,表明添加卡拉胶可以诱导肌原纤维蛋白折叠并增强疏水相互作用,从而影响蛋白的构象。磷酸盐会提高鸡肉糜的pH值,使MP偏离等电点,导致蛋白质之间的静电斥力增强,使多肽链进一步延伸,促进蛋白质分子间的疏水相互作用和二硫键交联,形成更紧密的凝胶网络结构[26];魔芋胶分子链上丰富的羟基与肌原纤维蛋白肽骨架上的羰基(C=O)和亚氨基 (N—H)以及侧链上的多种极性基团通过氢键结合, 改变蛋白分子周围的微环境,增强凝胶的稳定性[22];卡拉胶分子链上含大量带负电的,在水溶液中可充分解离,表现出较强的电负性。肌原纤维蛋白是肌肉蛋白的主要组成部分,其氨基酸侧链中含大量带有大量正电的基团,如赖氨酸残基上的ε-氨基(、精氨酸残基上的胍基(等。二者通过强烈的静电吸引作用,形成稳定的静电复合物。这种非共价相互作用能够改变肌原纤维蛋白的空间构象,促使蛋白链展开、重排并发生交联,提高分子间的缠结与聚集程度[28-30]。进而与卡拉胶共同构建出更致密、均一且力学强度更高的三维凝胶网络结构,减少凝胶内部的孔隙与缺陷,最终显著提升凝胶的持水性、硬度与弹性[31-32]。上述作用机制与本研究关于凝胶质构特性的研究结果相一致。

图4 魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜凝胶傅里叶变换红外光谱的影响
Fig.4 Effect of konjac gum-carrageenan mixture on FTIR spectra of phosphate-free chicken surimi gels

2.7 魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜流变特性的影响

如图5所示,当温度在20~40 ℃时,样品G’呈下降趋势,说明蛋白质开始部分变性,此时鸡肉糜开始形成初步的凝胶结构。STPP会改变鸡肉肌原纤维蛋白的结构,增强蛋白之间的相互作用,使G’有所增加。魔芋胶通过氢键与肌原纤维蛋白结合,形成具有弹性的凝胶网络;而卡拉胶通过其独特的螺旋结构与蛋白产生更强的结合作用,因此,卡拉胶组的G’高于魔芋胶组,表明体系具有更优异的弹性和结构稳定性,更有利于稳定凝胶结构的形成。在35 ℃时,所有组鸡肉糜的肌球蛋白头部开始变性、展开并交联,形成初始凝胶网络,导致G’迅速下降,当温度升至55 ℃时,肌球蛋白尾部展开,对照组、KGM组、KC组和KC-KGM组G’达到最小值。其中,相较于其他组,魔芋胶与肌球蛋白尾部相互作用,促进蛋白质的聚集和交联,从而使55 ℃时魔芋胶组鸡肉糜具有更高G[33]。而在60 ℃时,STPP组鸡肉糜G’才达到最小值,这可能是STPP增强了鸡肉肌球蛋白尾部的热稳定性,导致该部分结构在60 ℃仍未充分变性。55~70 ℃时,G’快速上升,此时大部分蛋白已经完全变性,形成稳定且不可逆的凝胶网络结构,体系从较为松散的状态向凝胶态转变。在此过程中,魔芋胶与肌原纤维蛋白的相互作用进一步加强,大量的氢键等作用力促使凝胶网络不断完善和扩展,有助于提高凝胶的稳定性和弹性。卡拉胶在此范围与蛋白的结合更加紧密,形成的凝胶网络更加稳固,体系的凝胶特性更加明显。卡拉胶形成的凝胶结构具有较高的强度和弹性,使鸡肉糜能够更好地抵抗外力变形。蛋白质内部的结构由无序转变为有序也导致G’升高[34]。在70~80 ℃时,过度加热可能导致蛋白质过度聚集,网络结构被破坏,对照组G’下降,而STPP、魔芋胶和卡拉胶与鸡肉蛋白形成的网络结构具有更好的稳定性和抗破坏性,使G’呈现缓慢上升趋势。此外,各组最终G’大小与凝胶硬度大小相对应。

图5 魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜G’的影响
Fig.5 Effect of konjac gum-carrageenan mixture on storage modulus of phosphate-free chicken surimi gels

2.8 魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜凝胶微观结构的影响

如图6所示,染成红色的区域代表鸡肉糜中的蛋白质,对照组和STPP组蛋白内部结构的孔隙分布不均匀且缺陷较大,未能形成良好的网络结构,从而导致凝胶的质构、持水等能力较差。与无STPP对照组相比,STPP的添加使无磷鸡肉糜的凝胶网络结构变得致密。STPP通过提高pH值和螯合金属离子等作用,使鸡肉肌原纤维蛋白溶解度增加。在加热时,溶解的肌球蛋白通过疏水相互作用和二硫键交联,形成致密的三维凝胶网络,包裹水分和脂肪[29]。KGM组的凝胶微观结构呈现出更加均匀、致密的特征,这归因于魔芋胶溶于水后形成的高黏度溶胶具有良好的持水性和增稠性[35],且魔芋胶分子链上的羟基等基团与肌原纤维蛋白相互交联,形成孔隙细化且分布均匀的凝胶网络结构,该结构有助于连接和稳定蛋白质分子[22],有效阻止水分和其他小分子物质的迁移,从而在CLSM下观察到分布更加均匀的红色蛋白相。卡拉胶分子通过与肌原纤维蛋白的静电相互作用和氢键作用等[36]参与到凝胶网络的构建中,使网络结构更加有序,进而增强凝胶强度与稳定性,提升保水能力。复配体系下蛋白质分子与胶体分子紧密结合,形成更为有序、连续的凝胶网络[37],有效减少了凝胶内部的空隙和缺陷,构成了凝胶质构特性改善的微观基础。

图6 魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜CLSM图像的影响
Fig.6 Effect of konjac gum-carrageenan mixture on CLSM images of phosphate-free chicken surimi gels

3 结 论

研究魔芋胶、卡拉胶及二者复配对无磷条件下鸡肉糜凝胶特性的影响。结果表明,在同等添加量(0.5%)条件下,相比STPP组,单独添加卡拉胶导致鸡肉糜凝胶硬度和蒸煮损失率过大,而单独添加魔芋胶导致鸡肉糜凝胶硬度偏低。魔芋胶、卡拉胶分别以质量分数0.4%和0.1%添加到鸡肉糜中时,鸡肉糜凝胶质构及蒸煮损失率与STPP组相当。表明相比单独添加魔芋胶或卡拉胶,魔芋胶和卡拉胶以适当的比例结合所形成的复配胶能更有效改善无磷条件下鸡肉糜的凝胶特性。这是因为魔芋胶与卡拉胶复配作为STPP替代物可形成热可逆凝胶,此外还与肌原纤维蛋白通过氢键和静电相互作用发挥协同作用,导致鸡肉糜凝胶形成更加致密和均匀的微观结构。这些结果表明,魔芋胶和卡拉胶复配是改善无磷条件下鸡肉糜凝胶特性的有效方法,可为无磷肉糜制品的研发提供一定参考。然而,在无磷肉糜体系中,魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜消化特性的影响仍然未知,需进一步研究。

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Impact of Konjac Gum-Carrageenan Mixture on the Properties of Phosphorus-Free Chicken Meat Gels

WANG Yuntao1,*, LI Rui1, ZHAO Jiansheng2, DONG Mingjie2, CHEN Bo1, WANG Yu1, BAI Yanhong1

(1. Collaborative Innovation Center of Food Production and Safety, Henan Province, Key Laboratory of Cold Chain Food Processing and Safety Control, Ministry of Education, College of Food and Bioengineering, Zhengzhou University of Light Industry,Zhengzhou 450001, China; 2. Henan Shuanghui Investment Development Co. Ltd., Luohe 462000, China)

Abstract: To meet the processing needs of non-phosphorus meat products, konjac gum-carrageenan mixtures at different mass ratio were used as a substitute for sodium tripolyphosphate (STPP), and their effects and mechanisms on the gel quality of chicken surimi was examined. The structure and properties of non-phosphorus chicken surimi gels with konjac gumcarrageenan mixtures were characterized by means of texture profile analysis, rheological test, low-field nuclear magnetic resonance, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, and confocal laser scanning microscopy (CLSM). It was found that compared with the use of konjac gum or carrageenan alone, their combination was more effective in replacing STPP in chicken surimi completely. The combination of 0.4% konjac gum and 0.1% carrageenan significantly improved the gel properties of phosphate-free chicken surimi, resulting in texture, water-holding capacity, and water mobility similar to those of the 0.5% STPP group. Molecular structure analysis showed that the gum mixture improved the gel properties of phosphate-free chicken surimi by enhancing the hydrophobic interaction. CLSM results confirmed that the gums filled the gaps between myofibrils, forming a more ordered and continuous protein-polysaccharide network structure. In conclusion,konjac gum-carrageenan mixtures regulate protein structure and protein-polysaccharide interactions, thereby optimizing the microstructure and improving the quality of phosphorus-free chicken surimi gels.

Keywords: konjac gum; carrageenan; chicken surimi; gel properties

收稿日期:2025-07-20

基金项目:国家自然科学基金面上项目(32272367);河南省自然科学基金项目(242300421117)

第一作者简介:望运滔(1988—)(ORCID: 0000-0001-6011-4518),男,研究员,博士,研究方向为食品胶体与肉制品加工制造。E-mail: 2017019@zzuli.edu.cn

*通信作者

DOI: 10.7506/rlyj1001-8123-20250720-239

中图分类号:TS251.5

文献标志码:A

文章编号:1001-8123(2026)09-0001-08

引文格式:
望运滔, 李瑞, 赵建生, 等. 魔芋胶与卡拉胶复配对无磷鸡肉糜凝胶特性的影响[J]. 肉类研究, 2026, 40(9): 1-9.DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20250720-239. http://www.rlyj.net.cn
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