脂肪替代物在凝胶类调理肉制品中的应用

高雪琴,付 丽,吴 丽,张万刚

(1.河南牧业经济学院,河南郑州 450046; 2.南京农业大学,肉品加工与质量控制教育部重点实验室， 食品安全与营养协同创新中心,江苏南京 210095)

凝胶类调理肉制品,因其口感鲜嫩,食用方便,价格实惠,便于携带,最大限度地保留了肉质的营养和风味,日益受到消费者的欢迎,已经成为了肉制品发展的趋势,比如美国,每年有50%左右的牛肉是以凝胶肉制品的形式消费的[1]。但该技术主要来源于西方国家,而我国肉类加工技术和总体水平与西方发达国家相比要低很多,因此这类产品在我国出现的问题较多,主要表现为:产品出水、出油率高、质构松散等,在实际生产中一直比较难解决[2]。此外,传统的凝胶类制品属于高脂食品,尤其是饱和脂肪酸含量高的动物脂肪,摄入过多会引发高血压、高血脂、心血管疾病和癌症等,同时还会严重影响人们的正常生活和学习[3]。随着营养与健康膳食观念的提升,人们对肉制品中的饱和脂肪酸和胆固醇含量亦愈发敏感。研究者们也纷纷致力于寻找各种方式来降低此类肉制品中的脂肪。

降低动物脂肪含量,通常主要有三个途径:通过辐照将动物脂肪中的胆固醇转化为不溶性的VD3;单纯减少脂肪含量;采用脂肪替代物取代动物脂肪。目前国内缺乏辐照处理的商业化低脂肉制品;单纯降低肉制品中动物脂肪含量,会导致产品质地变得粗糙,持水能力降低,切片性变差,最终影响肉制品的风味和整体可接受性。因此寻找合适的脂肪替代物,发挥脂肪替代物功效,从而解决肉制品出水、出油、冻融不稳定等存放和熟制过程中常出现的问题是生产中常被采用的措施[4-6]。

目前,常用的脂肪替代物制品通常有以下几大类:以蛋白质为基础的替代物(植物蛋白,包括大豆、花生、豌豆、小麦等、胶原蛋白、乳清蛋白等);以脂肪为基础的替代物(如大豆卵磷脂,通常作为食品乳化剂使用);以碳水化合物为基础的替代物,主要包括各种胶体(卡拉胶、魔芋胶、海藻酸钠等),淀粉类(玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、其他改性淀粉等),纤维素类(豌豆纤维、燕麦纤维、蔬菜纤维、水果纤维等)和其他碳水化合物类物质(明胶、晶体纤维素等)。水解植物蛋白(大豆、豌豆、花生、小麦等)制成的组织蛋白因具有肌肉状的组织和口感,通常也作为脂肪替代物来使用。与没有添加脂肪替代物的肉制品相比,大多数的脂肪替代物可以明显改善肉制品的保油保水性,对产品质构的影响也比较大[1]。

1 以蛋白质为基础的脂肪替代物

蛋白质的三级结构在温度、pH和外加酶的影响下容易变性,使得其分子中的疏水基团暴露于分子表面,从而具有类似于脂肪的疏水性表现[7]。变性能够改变产品的质构、凝胶形成和保水性等,特别是一些植物蛋白的变性,比如大豆蛋白、花生蛋白、豌豆蛋白、小麦蛋白等。加热的同时伴以高速剪切,蛋白质分子变成细微颗粒,与水相互作用后,可模拟脂肪球润滑细腻的特性;而且蛋白质可与风味物质发生作用,从而延缓风味物质的释放[8]。

1.1 大豆蛋白

大豆蛋白是典型的优质植物蛋白,氨基酸种类齐全,含有人体所必需的多种氨基酸,且大豆蛋白有显著的降低血胆固醇特性,美国FDA(食品药品监督管理局)证实长期食用大豆蛋白可降低冠心病的发生率[9]。除了较高的营养价值,大豆蛋白还具有许多良好的加工特性,比如溶解性、组织形成性、持水性、膨润性、乳化性、胶凝性、起泡性、黏性等,这些理化特性是影响肉制品品质的主要因素。例如:大豆蛋白可以促进乳液形成并提高其稳定性;通过对脂肪和水分的束缚,改善保油保水性能,从而提高出品率;还可以防止油脂分离析出,促进肉粒之间的粘性,改善产品的质构特性等;同时在一定程度上发挥抗氧化作用,提高产品的储存性能;动植物蛋白互补,还可以增加营养价值[10]。通过在调理肉制品中添加植物蛋白质,可以适当降低生产成本。因此,在调理肉制品的开发中,大豆蛋白发挥着十分重要的作用[11-12],但添加过多会产生明显的豆腥味[13]。

大豆粉(50%蛋白质)、大豆浓缩蛋白(70%蛋白质)和大豆分离蛋白(90%蛋白质)是肉制品生产中常用的大豆蛋白。在乳化肉制品中,大豆蛋白主要起到保水的作用,并不会同肌肉中的盐溶蛋白一样对脂肪有乳化作用。Ahmad等报道大豆分离蛋白的添加对牛肉乳化肠质构、多汁性和色泽均有很大改善[14]。还有文献报道在牛肉饼中添加大豆分离蛋白比大豆浓缩蛋白和大豆粉效果好,可以产生和全肉馅饼更类似的质构特性[15]。Ziprin等报道,添加10%的脱脂棉籽粉、花生浓缩蛋白、大豆分离蛋白可以提高肉饼产品得率,并且脂肪含量最低[16]。大豆浓缩蛋白的添加比例超过5%时,牛肉饼的保水性显著增加,蒸煮损失降低。肉饼添加大豆分离蛋白比添加大豆粉具有更高的硬度值和粘聚性[17,18]。Kassem和Emara研究发现在几种配方中,含有大豆蛋白添加物的汉堡肉饼其蒸煮损失率最低(16%左右),其次是对照组(18%),添加蔬菜的蒸煮损失最大(20%)[19]。大豆组织蛋白或熟制的绞碎大豆替代30%的碎牛肉,会对肉糜糕产品产生不同的影响[20]。使用15%～30%的水解大豆组织蛋白替代肉糜糕中的牛肉,产品有更好的嫩度,然而整体风味下降[21]。Rhee和Smith报道,30%的水解大豆组织蛋白添加到不同脂肪含量的斩拌牛肉饼中(脂肪含量分别是8%,16%和27%),降低生肉饼中的脂肪含量的同时,还能够降低处理组的胆固醇含量[22]。图1显示了大豆分离蛋白对猪肉汉堡包肉饼的微观结构的影响,由图可以看出高脂组(19.3%脂肪),即未添加大豆分离蛋白的处理组(A),脂肪球大且多,遍布整个基质;而低脂组(7.3%脂肪)和加入2%大豆分离蛋白的低脂组凝胶网络基本形成,少量的球形脂肪滴均匀遍布整个基质(C、E);500×的放大图中(B、D、F),高脂组(B)大脂肪球空洞遍布,低脂组(D)中,可以看到丛生的蛋白凝胶,而大豆分离蛋白添加的低脂F组,簇状的混合凝胶聚集明显,可以赋予产品坚固、粘弹和光滑的外观,见图1[23]。还有文献报道添加30%以上的非溶剂提取的大豆组织蛋白到斩拌牛肉饼中,会增加产品的异味[24]。而Liu等报道在牛肉饼中添加25%的大豆分离组织化蛋白替代牛肉(10%的脂肪含量),不会对产品的牛肉风味产生影响[25]。Zhu等报道了顶空进样技术分析肉饼的香味情况,发现添加复水大豆分离蛋白的肉饼其肉香、蛋香、烧烤香均比全肉肉饼高,只有脂肪香味稍微偏低[26]。气相色谱-嗅觉测量分析发现,含有大豆蛋白的汉堡包肉饼比全肉肉饼含有更多的2-甲基3-呋喃和硫化氢。同时,因为含有高浓度的硫化氢,大豆蛋白添加组的挥发性含硫化合物总量较高,而全肉肉饼的甲基硫醇、二甲基硫醚、二甲基二硫醚和二甲基三硫醚的含量较高[26]。这些结果充分表明,大豆分离蛋白改变了牛肉汉堡肉饼的肉香香气成分,并且植物蛋白的抗氧化成分在某种程度上抑制了脂肪氧化,从而降低了产品的酸败味、己醛味和整体的挥发性成分[27]。单一添加20%的大豆分离蛋白、浓缩蛋白和大豆粉到低脂(8%)和高脂(20%)牛肉饼中,可以明显降低产品的牛肉风味,增加不良气味。而当与0.5%的卡拉胶、0.5%的淀粉和0.2%的磷酸盐复配使用时,这种现象可以改善[28]。Angor和Al-Abdullah也有类似的报道,他们发现单独添加大豆组织蛋白可以显著提高产品的保水性和蛋白质水平,却影响了低脂(14%)牛肉饼的风味,0.5%的卡拉胶、1.5%的大豆组织蛋白和0.5%的三聚磷酸盐混合使用能够明显提高整体感官品质[29]。

图1 不同处理汉堡包猪肉饼微观结构[23]Fig.1 Scanning electron micrographs of pork burgers with different foumulations[23]注:(A、B)全脂(19.3%脂肪);(C、D)低脂(7.3%脂肪);(E、F)添加2%大豆分离蛋白的低脂； A、C、E-100×;B、D、F-500×。

1.2 乳清蛋白

将乳类蛋白和其他添加剂混合,以注射的方式加入到肉制品中,对产品有很好地改善效果。Hale等报道水解的乳清组织蛋白和玉米淀粉以2∶1的比例混合加入到牛肉饼中,明显的降低了蒸煮损失和蒸煮收缩,但粘聚性比全肉肉饼低[36]。Walsh等也发现与未注射的对照组相比,用含有乳酸钾、乳清浓缩蛋白、卡拉胶或酵母提取物的溶液注射的牛肉处理组,剪切力降低,感官嫩度增加[37]。用1%的乳清浓缩蛋白和9%的水分替代早餐肠中的脂肪能够生产出消费者最容易接受的可口的产品[38]。4%的乳清蛋白及其水解产物还能够抑制熟制猪肉饼中脂类的氧化。对氧化影响的原因可能是因为乳清蛋白中乳铁传递蛋白结合Fe3+的能力,阻止了铁作为催化剂对脂肪的氧化[39]。乳清蛋白性质相对温和,容易吸收脂肪和风味化学物质。另外乳清分离蛋白在肉糜基质中可以形成明显的蛋白凝胶区域,这些凝胶区域能够和基质中的肉蛋白发生相互作用。使用时既可以以粉末的形式和水直接加入,也可以斩拌前先与水混合,再加入使用。但乳清浓缩蛋白应用在低脂肉制品中会增加成本是实际面临的问题。因此作为脂肪替代物,其保水性通常会被其增加的成本抵消。Johnson报道说,乳清蛋白在低脂肉制品中的应用能够节约10%～20%的成本[30]。

1.3 胶原蛋白

胶原蛋白来源于动物的结缔组织,含有大约85%的蛋白质,提炼之后可形成明胶模拟脂肪的润滑性。因其具有良好的水分结合能力和蛋白结合能力,因此在生产中通常被作为良好的脂肪替代物来使用。Campbell等报道在低脂斩拌牛肉饼中加入7%或10%的胶原蛋白,与对照组相比,添加组并无可感觉到的结缔组织颗粒感,并且产品更多汁[40]。Graves等报道2%的胶原蛋白和8%的水分混合,加入到低脂牛肉饼中,其质构和感官品质显著优于含18%脂肪的产品[41]。有文献报道用20%的牛皮新鲜胶原纤维替代牛肉馅饼中的牛肉,对产品的营养价值几乎没有影响[42]。Chavez等研究发现,用不同比例的胶原蛋白(0%、10%、20%)添加到牛肉饼中,能显著增加产品的多汁性,但同时降低了产品风味、质构和整体可接受性。另外胶原蛋白保水性强,加入产品中降低了粘聚性,减轻了脂肪氧化,提高了亮度值,对蒸煮损失没有不利影响,但风味下降[43]。因为胶原蛋白是肉中的天然成分,因此添加胶原蛋白的产品也被当成“ground beef”来销售,不仅可以降低脂肪含量,而且增加了保健功效。

2 以脂肪为基础的替代物

以脂肪为基础的替代物,主要有两种形式:单一的脂肪模拟物和复合的脂肪模拟物。前者主要包括植物油、乳化剂(如大豆卵磷脂、脂肪酸单甘油脂,蔗糖酯、山梨糖醇脂、丙二醇脂肪酸酯等);后者主要指单一的替代物按照适当的比例混合,在肉制品中在保证品质的前提下,尽可能多的代替脂肪[3]。用植物油代替脂肪生产肉制品,降低脂肪含量的同时,还能增加营养价值。有研究表明当单独添加菜籽油或和其他蛋白(大豆分离蛋白、酪蛋白酸钠、乳清分离蛋白)预乳化的菜籽油替代动物脂肪,使牛肉饼的脂肪含量从25%降到10%的同时,产量和硬度值显著提高,质构品质得到改善[44]。大豆卵磷脂是一个很好的乳化剂和增稠剂,可以稳定乳化液中的颗粒;蔗糖酯既具有脂肪的性质,又区别于普通油脂,可用于高脂食品中。生产中用到的脂肪模拟物多具有脂肪的功能,但却不会像脂肪一样增加产品的能量值。

3 以碳水化合物为基础的替代物

以碳水化合物为主的脂肪替代物是由重复的单糖(葡萄糖、半乳糖)及其衍生物组成的多聚体,与水分子结合形成的网络凝胶可以截留大量的水分,因此具有保水性和成胶性,能够增加产品粘性[45]。不同来源和种类的淀粉和纤维素,包括玉米淀粉、大米淀粉、变性土豆淀粉和木薯淀粉等,可以有效的应用在肉制品的生产中。不同植物品种,淀粉含量不同,从31～83 g/100 g不等(花生31 g/100 g,大豆35 g/100 g,鹰嘴豆58 g/100 g,燕麦66 g/100 g,小麦76 g/100 g,高粱77 g/100 g,大米80 g/100 g,土豆83 g/100 g)。淀粉颗粒遇水发生膨胀,加热开始糊化,冷却后增加黏性或凝胶。有些变性淀粉冻融稳定性非常好,在肉制品中有很好的应用,但对pH范围要求比较严格(通常在5.6～6.0)。纤维素可以大量应用在低脂肉制品中,有助于复水,增加产品口感。多数以碳水化合物为基础的脂肪模拟物通过稳定凝胶基质中的外加水分来模拟脂肪,并且可以在某种程度上同脂肪溶解一样释放水分。常用的碳水化合物基脂肪替代物如下。

3.1 淀粉和面粉

因为具有很强的结合水和保留水分的能力,且原料来源广泛、脂肪模拟效果好、安全性较高,因此,淀粉基脂肪替代物具有广泛的应用前景[45]。面粉能够增加产量,减少产品收缩,但会使产品产生不良气味,且对产品质构也有一定的影响。如Rocha-Garza Zayas发现在牛肉馅饼中添加不同比例的小麦胚芽粉(2.0%,3.5%,5.0%),随着添加比例的增大,能够增加出品率,增强多汁性和嫩度,同时降低蒸煮损失和产品收缩[46]。与全肉馅饼相比,脂肪含量降低,水分含量增加,但有小麦粉气味的残留。在牛肉饼中(脂肪含量20%)添加不同复水比例的高粱粉(10%,20%,30%),增加了嫩度和产品得率,减少了蒸煮损失和产品收缩,熟制产品中富有高粱面的香气和风味,但肉香味减少,且随着添加水平的增加,多汁性不受影响[47]。

变性淀粉是经物理改性法、化学改性法、生物改性法和复合改性法改性后所获得的产品,变性淀粉的添加能够明显改善肉制品的加工品质,降低肉制品加工的脂肪添加量,对肉制品的感官品质也有明显的提升作用[48-49]。Liu等报道在低脂牛肉乳化肠中加入2%和4%的酶改性马铃薯淀粉来替代产品中的脂肪(脂肪含量分别为5%,10%和20%),与对照组(脂肪含量30%)相比,添加组的能量值降低了15%到49%。两组马铃薯添加的低脂产品有类似的硬度值和较高的嫩度评分[50]。

在低脂汉堡包肉饼中添加不同比例的木薯淀粉(0～30 g/kg),对产品的蒸煮特性有正相关的影响(如产率和持水性),而与剪切力负相关。Berry发现与未添加辅料的牛肉饼(脂肪含量为8%和20%)相比,加入14%的木薯淀粉,7%的酪蛋白酸钠或二者的混合物能够提高产品嫩度、多汁性和出产率,而对脂肪保留率和牛肉风味几乎没有影响[51]。Nisar等发现分别添加(2%,3%,4%)的木薯淀粉到低脂(10%脂肪)和中脂(>18%脂肪)波尼亚香肠中,随着添加比例的增加,产品的得率直线上升,且产品的蒸煮收缩下降,3%木薯淀粉的添加组,产品的风味和整体可接受度得分最高。文献报道木薯淀粉可以延缓汉堡包肉饼中美拉德反应挥发性产物的释放,从而对产品的风味有影响[52]。乳清蛋白和木薯淀粉的混合使用对法兰克福熏肠中因脂肪含量减少水分增加而产生的不良的气味有很好的抵消作用[53]。在法兰克福牛肉肠中作为脂肪替代物来使用,木薯淀粉能够减少产品中70%的脂肪含量。把法兰克福香肠中的脂肪含量从12%降到5%,增加了蒸煮损失,降低了肉糜的乳化能力、胶着性和粘聚性[54],而添加木薯淀粉或乳清蛋白或二者混合却可以改善这一现象。

3.2 糯米粉

糯米粉含有80%～87%的碳水化合物,7%～8%的蛋白质,10%的水分,90%以上的支链淀粉,因此黏性和附着性更大,不易老化[55]。在亚洲国家,磨碎的糯米粉由于其柔软黏着的特性经常用于生产甜点、糖果、蛋糕等。尽管将糯米粉用于肉制品尤其是调理肉制品的研究目前比较少,但就目前已有的研究发现糯米粉用于肉制品加工中可以改善质构,增加黏结性,增加产品冻融稳定性等[56-57]。在牛肉饼中加入糯米粉可以明显降低蒸煮损失,增加多汁性和嫩度,同时可以降低硬度、胶着性、弹性和咀嚼度。加入1%和3%的糯米粉得到的牛肉饼有最好的可接受性[55]。Gao等研究发现猪肉饼中添加糯米粉,与其他添加辅料相比,产品保油保水性增加,嫩度和多汁性得到改善,而感官品质和风味几乎不受影响[58]。因此糯米粉可以作为一种有效的功能性食品添加剂来改善调理肉制品的质量。但目前来说,将糯米粉用于肉类产品的报道还比较少,糯米粉用来代替淀粉应用到肉制品中还需要深入的研究。

3.3 麦芽糊精和环状糊精

麦芽糊精是淀粉的部分水解得到的产物,由不同长度的D-葡萄糖以α-1,4糖苷键连接而成。环状糊精由淀粉经过酶转化而成,是有5个或更多的α-D-吡喃葡萄糖苷以α-(1,4)糖苷键连接而成的环状圆锥形低聚糖。环状糊精能够将其他物质(主要是疏水性分子)包埋在其环中,并能改变包埋物的特性,比如水溶性。肉制品加工过程中使用糊精除了能够降低脂肪含量,还可以提高其乳化性和降低蒸煮损失。有文献报道法兰克福肠的脂肪从30%降到5%会增加蒸煮损失,乳化稳定性、硬度、咀嚼度、胶着性降低,但整体可接受性增加,而加入5%～20%的环状糊精到低脂处理组中,能够降低脂肪含量,乳化稳定性和蒸煮损失也降低,但对感官评定得分几乎无影响[59]。

3.4 纤维素

以植物为主的纤维素主要来源于大米、燕麦、大麦、玉米、大豆、花生壳,燕麦和大麦胚芽,玉米和小麦胚芽等,主要成分是β-葡聚糖、支链淀粉和纤维质等。纤维素一般颗粒较小,能够形成细腻光滑的凝胶结构[60]。文献报道在牛肉饼中添加β-葡聚糖/支链淀粉的混合物,与对照组相比,降低了肉饼的多汁性和咀嚼度[61]。牛肉饼中添加1.5%的纤维素和10%的水分,可以使肉饼的脂肪含量从对照组的10/100 g降到6/100 g,卡路里值从190 kJ降到140 kJ。一些纤维素具有特殊的功能,使其在肉制品生产中更受欢迎。比如,大米糠具有抗氧化特性,对脂质的氧化具有延迟阻止作用,因此可以延长牛肉饼的货架期[62]。Pinero等研究发现在牛肉饼中添加燕麦纤维(β-葡聚糖含量13.45%),与对照组(20%脂肪含量)相比,提高了产品得率及脂肪和水分保留率[63],这主要是和β-葡聚糖良好的保水能力有关。含有β-葡聚糖的低脂肉饼和高脂肉饼相比,外观、嫩度和色泽差别不大,但风味不同和多汁性较差。Chevance等发现燕麦纤维素可以延缓牛肉饼中挥发性物质的释放[64]。在斩拌牛肉饼中添加复水的小麦纤维素(5～150 g/kg)作为脂肪替代物,无论生的产品还是熟制的,都能够降低脂肪和胆固醇的含量,增加水分、蛋白质和碳水化合物含量[65]。燕麦麸占总物料质量为3.09%时,制得的猪肉丸感官总评最高。随燕麦麸含量增加,其硬度、咀嚼性显著降低;脂肪含量显著减少,粗纤维、蛋白质、水分含量增加[66]。在低脂牛肉饼中添加豌豆纤维素改善了嫩度,提高了产量,并能减少蒸煮损失[67]。不同的膳食纤维(干燥的甘蓝茎、洋蓟叶子、绞碎的花生壳)应用到低脂香肠中,当添加量在20%～40%时,水分、蛋白质、矿物质和碳水化合物含量均有提高[68],同时产品的硬度有所下降。因此,纤维素提高了肉制品的出品率,改善了质构,但对色泽、嫩度、多汁性、牛肉风味和整体可接受性影响不尽相同。

3.5 胶体类

胶体是一种与蔗糖相似的多糖,由多个糖分子构成,分子量很大,滋味温和,无异味。食用胶体比如海藻酸钠、卡拉胶、瓜尔豆胶和黄原胶通常和淀粉、其他蛋白质等复配应用在低脂肉制品中。加入食用胶体之后,通常高脂肉制品的二次加热损失率会低于低脂肉制品。

3.5.1 卡拉胶 卡拉胶(Carrageenan)是从红色海藻中提取的一类含多糖物质的纯植物胶,是天然胶质中唯一具有蛋白质反应性的胶质。卡拉胶分子大,易折叠弯曲成螺旋结构,因此室温下即有形成凝胶的能力。根据不同的功能特性,卡拉胶主要有三种类型:κ-型(钾离子存在时能够形成强度很大的凝胶,且可以和乳蛋白反应)、ι-型(钙离子存在时形成柔软的凝胶)和λ-型(溶于冷水,但不形成凝胶)。不同类型的卡拉胶具有不同的功能特性,比如水溶性、粘结性、乳化稳定性和凝胶形成性等。另外联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会(JECFA)已经确认卡拉胶安全无毒,可广泛应用于食品工业、日化工业及生化、医学研究等领域,这使得卡拉胶工业迅速发展。最近几年在食品工业中尤其是在肉制品生产中,卡拉胶已经成为应用得最为广泛的胶体之一。

由于卡拉胶能与蛋白质结合,在加热时表现出充分的凝胶化,形成巨大的网络结构,从而可以增强肉制品中的保水性,减少肉汁的流失,抑制鲜味成分的溶出,并使产品具有良好的弹性和韧性。且卡拉胶具有良好的乳化效果,可以很好的稳定脂肪,产品的离油值较低,从而提高产品得率。比如卡拉胶的分散性和保水性可以减少肉制品的蒸煮损失、增加制品出品率。实验表明,在肉制品中添加卡拉胶,禽类制品蒸煮损失减少2%～4%,腌肉损失减少3%～6%,肠类制品损失减少8%～10%,火腿制品损失减少9.6%[69]。卡拉胶与30倍的水煮沸10 min冷却后即成胶体。这主要是由于加热引起分子内的闭环作用形成的“双螺旋结构”。根据其结构特点,卡拉胶的水溶液可形成两种凝胶,即可逆的、强和脆的凝胶及可逆的弱和弹性的凝胶。卡拉胶的这种独特的凝胶形成性,一方面揭示了其保水性的机理;另一方面它与肉制品的质构、凝胶和切片等密切相关。用于灌肠制品的卡拉胶能明显改善肉制品的切片性,增加制品弹性。卡拉胶与磷酸盐和大豆分离蛋白协同作用能够增强乳浊液的乳化稳定性,而且卡拉胶还可以明显降低肉制品的水分活性,利于肉食品保藏。卡拉胶添加量为0.30%时,猪肉灌肠的质构特性优于添加其他食用胶的样品[17]。Xiong等报道卡拉胶是低脂牛肉肠中唯一能被感官评定小组接受的食用胶体[70]。尽管卡拉胶是食品工业中一种重要的脂肪替代物,但在功能性、价格、来源等方面还面临着很多问题[71]。

3.5.2 黄原胶、刺槐豆胶和瓜尔豆胶 黄原胶由微生物发酵产生,是一种阴离子非线性多糖。尽管黄原胶单独不能形成凝胶,但和其他物质(葡甘露聚糖等)结合,能协同形成品质良好的热可逆凝胶[72]。黄原胶和魔芋胶结合在任何pH条件下都能形成凝胶。0.5%的黄原胶和刺槐豆胶在40 ℃时即可形成凝胶。刺槐豆胶来源于角豆树的种子胚乳,主要有结合水、增稠和凝胶的功能。刺槐豆胶部分溶于冷水,在82 ℃和pH5.4～7.0之间时完全溶解,在肉中的添加比例一般为0.1%～1.0%。

瓜尔豆胶和刺槐豆胶、木薯淀粉、玉米淀粉类似,是一种天然的食品增稠剂。瓜尔豆胶含有80%～85%的水溶性膳食纤维,能够在冷水中膨胀,凝胶特性良好。通常生产中常用的添加比例为0.1%～0.3%。在三种亲水胶体中,黄原胶、刺槐豆胶和瓜尔豆胶都能够有效的单独使用,刺槐豆胶和瓜尔豆胶通常会与其他胶体比如卡拉胶和黄原胶等复配使用。

3.5.3 海藻酸钠 海藻酸钠是从褐色海藻的细胞壁中提取的一种负离子线性多糖。海藻酸钠在有钙离子和镁离子存在时能够形成凝胶。特别是钙离子Ca2+的存在,可以赋予海藻酸钠凝胶良好的冻融稳定性。海藻酸钠对pH的变化稳定,在5～11的pH范围内,均可以形成稳定的凝胶。海藻酸钠具有降低溶液表面张力的功能,能够吸附自身重量200～300倍的水分而形成粘弹的胶体。在生产实际中,海藻酸钠的添加比例一般为0.3%～0.5%之间。海藻酸的钠盐和钾盐可以用来增强溶液的粘性、稳定性和粘稠度。在牛肉饼中加入海藻酸钠,可以使产品具有较高的硬度和脆性,致密均匀的结构,蒸煮损失和二次加热的重量损失减少,但多汁性稍差,对产品的风味也没有影响[73]。和卡拉胶相比,海藻酸钠赋予产品更为细腻的结构,但添加卡拉胶的产品在熟制时和二次加热时,释放的汁液更丰富。海藻酸钠和卡拉胶复配添加到低脂(10%脂肪)牛肉饼中,与高脂产品(20%)对照相比,显著提高了出品率和质构特性。文献报道在低脂牛肉饼中添加保水剂,含有海藻酸钠/刺槐豆胶混合物的处理组感官评定嫩度得分最高,整体可接受性与添加卡拉胶的处理组差异不显著[73-74]。因此,食用胶体添加到肉制品中通常能够提高产品的得率、改善质构,而对风味影响不大。

4 未来趋势

由于人们健康保健意识的提高,低脂甚至无脂食品越来越受到消费者的欢迎。低脂肉制品不仅在改善人群健康方面有重要意义,而且是将来食品发展不可逆的趋势。近几年来,随着食品工业的不断发展,食品中的脂肪替代物也以极快的速度发展,而且在应用方面的前景极其广泛。目前,脂肪替代品虽然能够达到预期的感官指标,但是其与食品组分之间的相互作用仍然存在一定的缺陷,比如对风味的影响,以及二者之间的互作机理还有待进一步研究。因此,今后的研究方向应该在改善食品质构和风味的基础上,探寻新的脂肪替代品。从原料来源、制备工艺、稳定性等方面制备出安全、营养、高效、环保、廉价的复合型脂肪替代品。

[1]Brewer M S. Reducing the fat content in ground beef without sacrificing quality:A Review[J]. Meat Science,2012,91(4):385-395.

[2]汪张贵,闫利萍,彭增起,等. 脂肪剪切乳化和蛋白基质对肉糜乳化稳定性的重要作用[J]. 食品工业科技,2011(8):466-469.

[3]董学文,张苏苏,李大宇,等. 脂肪替代物在肉制品中应用研究进展[J]. 食品安全质量检测学报,2017,8(6):1961-1966.

[4]Gao X,Zhang W,Zhou G. Emulsion stability,thermo-rheology and quality characteristics of ground pork patties prepared with soy protein isolate and carrageenan[J]. Journal of the Science of Food & Agriculture,2015,95(14):2832-2837.

[5]Chattong U,Apichartsrangkoon A,Chaikham P,et al. Viscoelastic properties and physicochemical characteristics of pressurized ostrich-meat emulsions containing gum additives[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies,2015,32:64-69.

[6]Branch T. A review on application of hydrocolloids in meat and poultry products[J]. International Food Research Journal,2015,22(3):872-887.

[7]Cooper K,Michaelides J. Fat replacers and extenders. www.gftc.ca/articles/2004/fat-replacers-extenders.cfm.

[8]Weiss J,Gibis M,Schuh V,et al. Advances in ingredient and processing systems for meat and meat products[J]. Meat Science,2010,86(1):196-213.

[9]Sirtori C R,Lovati M R. Soy proteins and cardiovascular disease[J]. Current Atherosclerosis Reports,2001,3(1):47-53.

[10]Lin W,Mei M Y. Influence of gums,soy protein isolate,and heating temperatures on reduced-fat meat batters in a model system[J]. Food Science,2000,65(1):48-52.

[11]周杰,陈韬. 大豆蛋白的功能特性及其在肉制品中的应用[J]. 肉类工业,2009(11):46-49.

[12]张小弓,卢进峰,王雅静,等. 大豆蛋白在调理肉制品中的应用[J]. 肉类研究,2010(12):34-36.

[13]Kotula A W,Berry B W. Addition of soy proteins to meat products. Plant proteins:Applications,biological effects,and chemistry[M]. American Chemical Society Symposium Series,1986:74-89.

[14]Ahmad S,Rizawi J A,Srivastava P K. Effect of soy protein isolate incorporation on quality characteristics and shelf-life of buffalo meat emulsion sausage[J]. Journal of Food Science and Technology-Mysore,2010,47(3):290-294.

[15]Berry B,Wergin W. Modified pregelatinized potato starch in low-fat ground beef patties[J]. Journal of Muscle Foods,1993,4(4):305-320.

[16]Ziprin Y A,Rhee K S,Carpenter Z L,et al. Glandless cottonseed,peanut and soy protein ingredients in ground beef patties:Effect on rancidity and other quality factors[J]. Journal of Food Science,1981,46(1):58-61.

[17]Heywood A A,Myers D J,Bailey T B,et al. Effect of value-enhanced texturized soy protein on the sensory and cooking properties of beef patties[J]. Journal of the American Oil Chemists’ Society,2002,79(7):703-707.

[18]Kassama L S,Ngadi M O,Raghavan G S V. Structural and instrumental textural properties of meat patties containing soy protein[J]. International Journal of Food Properties,2003,6(3):519-529.

[19]Kassem M A G,Emara M M T. Quality and acceptability of value-added beef burger[J]. World Journal of Dairy Food Science,2010,5(1):14-20.

[20]Ali F S,Perry A K,Duyne F O. Soybeans vs. textured soy protein as meat extenders[J]. Journal of the American Dietetic Association,1982,81(4):439-444.

[21]Deliza R,Saldivar S O S,Germani R,et al. The effects of colored textured soybean protein(TSP)on sensory and physical attributes of ground beef patties[J]. Journal of Sensory Studies,2002,17(2):121-132.

[22]Rhee K S,Smith G C. Title Effect of cooking on cholesterol content of patties containing different amounts of beef,textured soy protein and fat[J]. Journal of Food Science,1983,48(1):268-269.

[23]Akesowan A. Quality Characteristics of Light Pork Burgers Fortified with Soy Protein Isolate[J]. Food Science Biotechnology,2010,19(5):1143-1149.

[24]Rentfrow G,Weingartner K,Carr T,et al. The use of non-solvent extracted soy protein in ground beef,fresh and smoked pork sausage,and frankfurters[J]. Journal of Muscle Foods,2004,15(4):225-234.

[25]Liu M N,Huffman D L,Egbert W R,et al. Soy protein and oil effects on chemical,physical and microbial stability of lean ground beef patties [J]. Journal of Food Science,1991,56(4):906-912.

[26]Zhu L,Robbins K L,Cadwallader K R,et al. Effects of soy protein isolate on headspace aroma components of cooked ground beef patties[C]. Institute of Food Technologists,Annual Meeting. New Orleans,LA. Abstract,2001,88A-18.

[27]Wu S Y,Brewer M S. Soy protein isolate antioxidant effect on lipid peroxidation of ground beef and microsomal lipids[J]. Journal of Food Science,1994,59(4):1-6.

[28]Brewer M S,McKEITH F K,Britt K. Fat,soy and carrageenan effects on sensory and physical characteristics of ground beef patties[J]. Journal of Food Science,1992,57(5):1051-1055.

[29]Angor M M,Al-Abdullah B M. Attributes of low-fat beef burgers made from formulations aired at enhancing product quality[J]. Journal of Muscle Foods,2010,21(2):317-326.

[30]Johnson B R. Whey protein concentrates in low-fat applications[J]. US Dairy Export Council,2000,2:1-6.

[31]Shand P J. Mimetic and synthetic fat replacers for the meat industry[M]//Production and Processing of Healthy Meat,Poultry and Fish Products. Springer US,1997:191-209.

[32]El-magoli S B,Larola S,Hansen P M T. Ultrastructure of low-fat ground beef patties with added whey protein concentrate[J].Food Hydrocolloids,1995,9(4):291-306.

[33]Salwa B,Laroia S,Hansen P M T. Flavor and texture characteristics of low fat ground beef patties formulated with whey protein concentrate[J]. Meat Science,1996,42(2):179-193.

[34]张予心,蔡丹,宋秋梅,等. 乳清蛋白与海藻酸钠复合物凝胶特性的影响因素[J]. 中国食品学报,2017,17(5):40-48.

[36]Hale A B,Carpenter C E,Walsh M K. Instrumental and consumer evaluation of beef patties extended with extrusion-textured whey proteins[J]. Journal of Food Science,2002,67(3):1267-1270.

[37]Walsh H,Martins S,O'Neill E E,et al. The effect of sodium lactate,potassium lactate,carrageenan,whey protein concentrate,yeast extract and fungal proteinases on the cook yield and tenderness of bovine chuck muscles[J]. Meat Science,2010,85(2):230-234.

[38]Wang S T,Fligner K,Mangino M E. Formulation of a palatable low-fat sausage using whey protein concentrate[J]. Milk Science International,2006,61(1):79-83.

[40]Campbell R E,Hunt M C,Kropf D H,et al. Low-fat ground beef from desinewed shanks with reincorporation of processed sinew[J]. Journal of Food Science,1996,61(6):1285-1288.

[41]Graves L,Delmore R,Mandigo R,et al. Utilization of collagen fibers in low-fat ground beef patties[C]. National Agriculture Library. Beef Cattle Report. 1994,61-A:60-61.

[42]Rao B R,Henrickson R L. Effect of hide collagen on the amino acid composition of beef patties and pork sausage[J]. Journal of Food Quality,1986,8(4):247-252.

[43]Chavez J,Henrickson R L,Rao B R. Collagen as a hamburger extender[J]. Journal of Food Quality,1986,8(4):265-272.

[44]高雪琴.大豆分离蛋白和卡拉胶复配对调理猪肉制品品质的影响及机理研究[D]. 南京农业大学,2015.

[45]Shewry P R,Tatham A S. Wheat gluten. Special publication[J]. Royal Society of Chemistry,2000,261:500-548.

[46]Rocha-Garza A E,Zayas J F. Effect of wheat germ protein flour on the quality characteristics of beef patties cooked on a griddle[J]. Journal of Food Processing and Preservervation,1995,19(5):341-360.

[47]Huang J C,Zayas J F,Bowers J A. Functional properties of sorghum flour as an extender in grond beef patties[J]. Journal of Food Quality,1999,22(1):51-61.

[48]葛林丽,胡乔迁. 改性淀粉基脂肪替代物的研究进展[J].现代食品,2017(14):18-20.

[49]刘文营,林海龙,车夏宁,等. 变性淀粉及其在肉制品加工中的应用研究进展[J]. 农产品加工月刊,2017(1):97-100.

[50]Liu H,Xiong Y L,Jiang L,et al. Fat reduction in emulsion sausage using an enzyme-modified potato starch[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture,2008,88(9):1632-1637.

[51]Berry B W. Sodium alginate plus modified tapioca starch improves properties of low-fat beef patties[J]. Journal of Food Science,1997,62(6):1245-1249.

[52]Nisar P U M,Chatli M K,Sharma D K. Efficacy of tapioca starch as a fat replacer in low-fat buffalo meat patties[J]. Buffalo Bulletin,2009,28(1):18-22.

[53]Hughes E,Mullen A M,Troy D J. Effects of fat level,tapioca starch and whey protein on frankfurters formulated with 5% and 12% fat[J]. Meat Science,1998,48(1-2):169-180.

[54]Tatirat O,Charoenrein S. Physicochemical properties of konjac glucomannan extracted from konjac flour by a simple centrifugation process[J]. LWT-Food Science and Technology,2011,44(10):2059-2063.

[55]Yi H C,Cho H,Hong J J,et al. Physicochemical and organoleptic characteristics of seasoned beef patties with added glutinous rice flour[J]. Meat Science,2012,92(4):464-468.

[56]Bean M M,Esser C A,Nishita K D. Some physicochemical and food application characteristics of California waxy rice varieties[J]. Cereal Chemistry,1984,61:475-480.

[57]Juliano B O,Hicks P A. Rice functional properties and rice food products[J]. Food Reviews International,1996,12(1):71-103.

[58]Gao X,Zhang W,Zhou G. Effects of glutinous rice flour on the physiochemical and sensory qualities of ground pork patties[J]. LWT-Food Science and Technology,2014,58(1):135-141.

[59]Crehan C M,Hughes E,Troy D J,et al. Effects of fat level and maltodextrin on the functional properties of frankfurters formulated with 5,12 and 30% fat[J]. Meat Science,2000,55(4):463-469.

[60]Warner K,Eskins K,Fanta G F,et al. Use of starch-lipid composites in low fat ground beef products[J]. Food Technology,2001,55(2):36-41.

[61]Warner K,Inglett G E. Flavor and texture characteristics of foods containing Z-trim corn and oat fibers as fat and flour replacers[J]. Cereal Foods World,1997,42(10):821-825.

[62]Shih F F,Daigle K W. Antioxidant properties of milled-rice co-products and their effects on lipid oxidation in ground beef[J].Journal of Food Science,2003,68(9):2672-2675.

[63]Pinero M P,Parra K,Huerta-Leidenz N,et al. Effect of oat's soluble fibre(beta-glucan)as a fat replacer on physical,chemical,microbiological and sensory properties of low-fat beef patties[J]. Meat Science,2008,80(3):675-680.

[64]Chevance F F V,Farmer L J,Desmond E M,et al. Effect of some fat replacers on the release of volatile aroma compoun.ds from low-fat meat products[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2000,48(8):3476-3484.

[65]Mansour E H,Khalil A H. Characteristics of low-fat beef burgers as influenced by various types of wheat fibres[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture,1999,79(4):493-498.

[66]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]. 浙江大学,2017.

[67]Anderson E T,Berry B W. Sensory,Shear,and Cooking Properties of Lower-Fat Beef Patties Made with Inner Pea Fiber[J]. Journal of Food Science,2000,65(5):805-810.

[68]Abo-El-Fetoh S M,Abdel-Razik M M. Quality attributes of low-fat beef sausage containing different dietary fibers[J]. Annals of Agricultural Science,2004,42(2):643-660.

[69]Mittal G,Barbut S. Effects of carrageenans and xanthan gum on the texture and acceptability of low fat frankfurters[J]. Journal of Food Processing and Preservation,1994,18:201-216.

[70]Xiong Y L,Noel D C,Moody W G. Textural and Sensory Properties of Low‐Fat Beef Sausages with Added Water and Polysaccharides as Affected by pH and Salt[J]. Journal of Food Science,1999,64(3):550-554.

[71]McMindes M K. Applications of isolated soy protein in low-fat meat products[J]. Food Technology,1991,45(12),61-64.

[73]Kumar M,Sharma B D,Kumar R R. Evaluation of sodium alignate as a fat replacer on processing and shelf-life of low-fat ground pork patties[J]. Asian-Australasian Journal of Animal Science,2007,20(4):588-597.

[74]Bullock K B,Huffman D L,Egbert W R,et al. Nonmeat ingredients for low-fat ground beef patties [J]. Journal of Muscle Foods,1995,6(1):37-46.