提高冷冻鸡肉丸食用品质的复合抗冻剂配方优化

宋 蕾 1,高 天 1,马瑞雪 1,张 昕 1,张 林 1,江 芸 2,李蛟龙 1,高 峰 1,*,周光宏 1

(1.南京农业大学动物科技学院,江苏省动物源食品生产与安全保障重点实验室,食品安全与营养协同创新中心,江苏 南京 210095;2.南京师范大学金陵女子学院,江苏 南京 210097)

摘 要:为缓解冷冻贮藏对冷冻鸡肉丸食用品质的影响,量得到“低甜、低热”且经济适用的复合抗冻剂。选择海藻糖和聚葡萄糖与传统商业抗冻剂(蔗糖和山梨醇)混合进行L 9(3 4)正交试验,并测定了解冻汁液流失率、总压出汁液损失率和质构特性等指标。结果表明:冷冻鸡肉丸中复合抗冻剂的最佳添加量(质量分数)为:海藻糖1.0%、聚葡萄糖4.0%、蔗糖3.0%和山梨醇2.0%。在冷冻鸡肉丸中添加该复合抗冻剂,可以有效地提高其保水性和质构特性。

关键词:海藻糖;聚葡萄糖;鸡肉丸;食用品质

宋蕾, 高天, 马瑞雪, 等. 提高冷冻鸡肉丸食用品质的复合抗冻剂配方优化[J]. 食品科学, 2016, 37(8): 13-17.

SONG Lei, GAO Tian, MA Ruixue, et al. Optimization of the formulation of composite cryoprotectant to improve the eating quality of frozen chicken meatballs[J]. Food Science, 2016, 37(8): 13-17. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201608003. http://www.spkx.net.cn

近年来,随着人们生活水平的提高,以农、畜、禽、水产品为原料,经适当加工后,可直接食用或食用前仅需简单加工或热处理的调理食品得到了消费者的青睐,而冷冻鸡肉丸是众多调理食品中食用较为广泛的一种 [1]。调理食品多以包装或散装形式于冷冻(-18 ℃)、冷藏(7 ℃以下)或常温的条件下贮存、销售,但在贮存和销售过程中,冻藏会降低其食用品质。Leygonie等 [2]提出冻结和解冻能够降低肉制品的保水性、嫩度和质构等。抗冻剂能够降低冻藏对肌肉品质造成的损伤,但是传统的商业抗冻剂甜度和热量都比较高,限制了其在食品行业的应用。因此,探寻新型高效的复合抗冻剂对调理食品的进一步推广应用有重要的意义。近年来,一些小分子的糖类物质作为新型抗冻剂被广泛使用。其中,海藻糖是由两个葡萄糖分子以α-α-1-1-糖苷键构成的非还原性糖类,有“生命之糖”的美誉 [3-5]。在食品工业中,海藻糖能够防止食品中淀粉的老化和蛋白质变性,具有矫味、矫臭作用 [6]。聚葡萄糖是以1,6-(α)糖苷键结合为主的一种D-葡萄糖多聚体,具有低热量、稳定、极高耐受性等的特性,可广泛应用于食品中 [7-9]。Kovačević等 [10]研究表明,海藻糖能够降低冷冻贮藏对鸡肉中盐溶性蛋白的破坏程度。Sadler等 [11]指出,在腌碎肉中添加聚葡萄糖能够更好地保持肉品原有的品质。Wu等 [12]研究报道贡丸中添加低聚木糖醇能够显著地提高其保水性和感官品质。但是,目前功能性食品抗冻剂海藻糖和聚葡萄糖在调理食品尤其是冷冻鸡肉丸中作为复合抗冻剂的研究报道较少。本实验选取海藻糖和聚葡萄糖作为抗冻剂,并与传统商业抗冻剂(蔗糖和山梨醇)混合进行L 9(3 4)正交试验,以期能够降低冻藏对鸡肉丸食用品质的影响,改善冷冻调理食品的食用品质,得到“低甜、低热”且经济实用的复合抗冻剂,为冷冻鸡肉丸的工业生产提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜鸡大胸肉和猪肥膘 苏食公司。

复合磷酸盐(焦磷酸钠和三聚磷酸钠) 天津博迪化工有限公司;海藻糖、聚葡萄糖 南京寿德生物技术有限公司;食盐、马铃薯原淀粉、调味料 市购;碎冰自制。

1.2 仪器与设备

UMC-5C斩拌机 德国Stephan公司;TA-XT Plus型质构仪 英国Stable Micro System公司;SIM-F124型制冰机 日本三洋电子有限公司;BS233型电子分析天平 北京赛多利斯计量仪器有限公司;CR-400型色差仪日本柯尼卡公司;ZKSY-600智能恒温水浴锅 南京科尔仪器设备有限公司;DW-40L92型低温保存箱 青岛海尔特种电器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 冷冻鸡肉丸生产工艺流程

鸡肉和猪肥膘(猪肥膘20%(按占鸡肉质量分数,下同))→斩碎→添加配料(食盐2%、混合磷酸盐0.26%、马铃薯淀粉6%、白胡椒粉0.2%、葱粉0.3%、海藻糖和聚葡萄糖),搅匀→加水,搅匀→制作肉丸子((20±5)g左右)→包装→-20 ℃冻藏(30 d)。

1.3.2 单因素试验

将制备好的肉馅每400 g为一份,分别添加0.0%(对照组)、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的海藻糖和2.0%、3.0%、4.0%和5.0%的聚葡萄糖并搅拌混匀之后,制成鸡肉丸并于-20 ℃条件下冻藏30 d后,分别测定保水性和质构特性,从而筛选出各抗冻剂的较佳添加量。

1.3.3 正交试验

在单因素试验的基础上,以海藻糖、聚葡萄糖和传统商业抗冻剂添加量(蔗糖、山梨醇的添加量选择均不大于4%)为影响因素进行L 9(3 4)正交试验(表1),并冻藏30 d,以保水性和质构为评价指标,筛选出复合抗冻剂的最佳添加量。每组试验处理3 个重复。

表1 正交试验因素与水平
Table 1 Factors and levels used in orthogonal array design

水平D山梨醇添加量/%因素A海藻糖添加量/% B聚葡萄糖添加量/% C蔗糖添加量/% 1 0.5311 2 1.0422 3 1.5533

1.3.4 指标测定

1.3.4.1 解冻汁液流失率测定

冷冻鸡肉丸解冻前称质量(M 1),4 ℃解冻过夜,打开包装袋取出量品,用吸水纸吸干量品表面的汁液,再次称质量(M 2)。解冻汁液流失率计算见式(1):

1.3.4.2 总压出汁液损失率测定

总压出汁液损失率的测定方法参见文献[13],即取解冻后量品(m 1)1.5 g用滤纸包裹置离心机中,4 000×g、20 ℃离心10 min,去除滤纸再精确称质量(m 2)。总压出汁液损失率计算见式(2):

1.3.4.3 质构分析

不同海藻糖和聚葡萄糖添加量的冷冻鸡肉丸在0~4 ℃环境中解冻约12 h。解冻后的鸡肉丸立即放入80 ℃热水中煮制15 min,捞出淋干水分,冷却至室温。取鸡肉丸的中心部位,制成高20 mm、直径20 mm的圆柱体,测试条件参照马汉军等 [14]的方法并作修改:测试前速率2.0 mm/s,测试速率1.0 mm/s,测试后速率2.0 mm/s;压缩比50%,时间5 s;触发类型:自动;探头类型:P/50。质构分析参考Bourne [15]的方法:硬度为第1次压缩时使用力的最大值(N);内聚性为第2次压缩曲线面积和第1次压缩曲线面积的比值;弹性为第1次压缩后量品的回复百分比;咀嚼性计算见式(3),每个处理组重复3 次。

1.4 数据处理与统计分析

数据结果采用SAS 8.1软件对均值进行统计分析,显著性水平为0.05。单因素试验采用邓肯氏多重比较方差分析;正交试验结果综合采用极差分析和方差分析;验证试验结果采用独立t检验分析。试验结果绘图采用Origin 8.5软件(美国微软公司)。实验重复3 次,数据结果表示为

2 结果与分析

2.1 海藻糖添加量单因素试验结果

2.1.1 海藻糖添加量对冷冻鸡肉丸保水性的影响

图1 海藻糖添加量对冷冻鸡肉丸解冻汁液流失率(A)和总压出汁液损失率(B)的影响
Fig.1 Effect of trehalose addition on the thawing loss and expressible moisture of chicken meatballs

由图1可知,冻藏30 d后,冷冻鸡肉丸的解冻汁液流失率和总压出汁液损失率随着海藻糖添加量的增大呈先减小后增大的趋势。添加1.0%、1.5%和2.0%的海藻糖,都能够显著降低冷冻鸡肉丸的解冻汁液流失率和总压出汁液损失率(P<0.05),相对于对照组分别下降了41.70%、38.52%、22.97%和44.96%、38.53%、28.74%。海藻糖添加量大于1.5%时,虽然能够增加冷冻鸡肉丸的保水性(P<0.05),但是冷冻鸡肉丸的解冻汁液流失率和总压出汁液损失率反而增大,这可能是因为海藻糖具有双重作用,在冷冻鸡肉丸中海藻糖添加量较大时,其增稠作用发挥了主要作用,抗冻作用为次要作用。由此可知,冷冻鸡肉丸中添加1.0%的海藻糖对增加保水性的效果最好。李勤等 [16]研究发现,海藻糖能够降低冷冻猪肉的解冻汁液流失率。Fuchigami等 [17]在内酯豆腐中添加海藻糖,再将豆腐经超高压和冷冻处理之后,发现海藻糖在降低冰晶体的大小方面具有重要的作用。海藻糖可能降低了肉量在冷冻过程中产生的冰晶体的大小,减少冷冻贮藏对肌肉组织和细胞的损伤;这也验证了海藻糖的“水替代”假说,即海藻糖可代替动植物组织或细胞中水分的作用。

2.1.2 海藻糖添加量对冷冻鸡肉丸质构特性的影响

表2 海藻糖添加量对冷冻鸡肉丸质构特性的影响(n=9)
Table 2 Effect of trehalose addition on texture profile analysis of chicken meatballs (n= 9)

注:同一指标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),下同。

指标海藻糖添加量/% 0.00.51.01.52.0弹性0.64±0.01 bc0.72±0.09 abc0.84±0.01 a0.76±0.09 ab0.72±0.02 abc内聚性0.54±0.04 b0.57±0.02 ab0.65±0.01 a0.61±0.07 ab0.53±0.03 b回复力0.17±0.01 a0.18±0.02 a0.18±0.01 a0.19±0.01 a0.18±0.01 a胶黏性/N1 613.8±107.9 b1 767.2±173.4 b2 864.7±75.22 a2 864.3±160.4 b2 111.3±160.4 b咀嚼性/(N·mm)1 863.8±159.3 b1 600.9±127.9 b943.6±171.3 c1 736.6±141.6 b2 564.1±159.3 a

肉制品的质构是衡量其食用品质的重要指标之一,通常会随着冻藏时间的延长而降低 [18]。由表2可知,冻藏30 d后,冷冻鸡肉丸的弹性、内聚性、回复力和胶黏性都随着海藻糖添加量的增加呈先增加后减小的趋势,咀嚼性随着海藻糖添加量的增加呈先减小后增大的趋势。与对照组相比,海藻糖添加量为1.0%时,冷冻鸡肉丸的弹性、内聚性和胶黏性都显著高于对照组,咀嚼性显著低于对照组(P<0.05)。同时,冷冻鸡肉丸中添加海藻糖对其回复力没有显著的影响(P>0.05)。路飞等 [19]研究指出,在海藻糖添加量小于3.0%时,其对大米面包的感官特性及质构特性有一定的促进效果,但不明显。周杨等 [20]提出,在麻糬中添加相同的海藻糖、麦芽糖和蔗糖,其抗老化作用以海藻糖最好。

2.2 聚葡萄糖添加量单因素试验结果

2.2.1 聚葡萄糖添加量对冷冻鸡肉丸保水性的影响

图2 聚葡萄糖对冷冻鸡肉丸解冻汁液流失率(A)和总压出汁液损失率(B)的影响
Fig.2 Effect of polydextrose addition on the thawing loss and expressible moisture of chicken meatballs

由图2可知,冷冻鸡肉丸的解冻汁液流失率和总压出汁液损失率随着聚葡萄糖添加量的增大呈先减小后增大的趋势。与对照组相比,当聚葡萄糖添加量不小于4.0%时,能够显著地降低其解冻汁液流失率(P<0.05),且在4.0%时,解冻汁液流失率最小。而冷冻鸡肉丸中添加聚葡萄糖都能显著地降低其总压出汁液损失率(P<0.05),且在4.0%时总压出汁液损失率最低。综合考虑,添加4.0%的聚葡萄糖对增加冷冻鸡肉丸保水性的效果最好。这与刘安军等 [7]在冻藏鳙鱼鱼糜中的研究结果一致。余利新等 [21]指出,当聚葡萄糖从玻璃态转变成弹性状态,其水分的有效扩散急增,这对食品贮藏有着积极的作用。林欢等 [22]在低钠盐香肠中添加聚葡萄糖,其保水性随着聚葡萄糖添加量的增大而增大,但当聚葡萄糖的添加量较高时,其保水性反而下降。Srisuvor等 [23]研究表明,在100 mL牛奶中添加1 g聚葡萄糖其保水性显著的高于对照组。

2.2.2 聚葡萄糖添加量对冷冻鸡肉丸质构特性的影响

表3 聚葡萄糖添加量对冷冻鸡肉丸质构特性的影响
Table 3 Effect of polydextrose addition on texture profile analysis of chicken meatballs

指标聚葡萄糖添加量/% 0.02.03.04.05.0弹性0.64±0.02 c0.66±0.26 bc0.70±0.02 b0.81±0.02 a0.81±0.01 a内聚性0.46±0.02 b0.41±0.03 b0.47±0.04 b0.57±0.03 a0.54±0.06 a回复力0.14±0.01 b0.14±0.02 b0.18±0.02 b0.24±0.02 a0.23±0.03 a胶黏性/N1 613.8±107.9 b1 638.6±51.73 b2 146.3±49.28 b3 122.0±57.25 a2 909.8±93.58 a咀嚼性/(N·mm)1 566.2±51.17 b1 483.8±70.34 b1 460.8±35.86 b1 400.9±87.45 b3 032.6±68.73 a

由表3可知,与对照组相比,当冷冻鸡肉丸中添加2.0%和3.0%的聚葡萄糖时,对其内聚性、回复力、胶黏性和咀嚼性都没有显著的影响(P>0.05)。当聚葡萄糖添加量不小于4.0%时,冷冻鸡肉丸的弹性、内聚性、回复力和胶黏性都显著高于对照组(P<0.05),之后随着聚葡萄糖添加量的增加,弹性、内聚性、回复力和胶黏性都减小。冷冻鸡肉丸的咀嚼性随着聚葡萄糖添加量的增加而呈先减小后增大的趋势,且在聚葡萄糖添加量达到4.0%时,其咀嚼性最小,与对照组相比,下降了10.60%。由此可见,4.0%的聚葡萄糖添加量对提高冷冻鸡肉丸质构特性的效果最好。

聚葡萄糖是一种由大量分支的碳水化合物组成的聚合体,它依靠主链间氢键等共价作用力能形成连续的具有一定黏弹性的三维凝胶网络结构,能起类似面筋网络结构的功能,故可改良冷冻鸡肉丸的质构特性。但添加量较大时,由于聚葡萄糖本身由很强的吸水性,使冷冻鸡肉丸的质构特性反而降低 [24]。有研究 [25]提出,在大腊肠中加入适量的聚葡萄糖,有利于提高产品感官质量和弹性,使其更具咀嚼性,并且不影响其发酵过程,Nopianti等 [26]研究指出,在金线鱼科鱼糜中添加聚葡萄糖作为抗冻剂,能够更好地保持鱼糜原有的物理化学结构。而国内对聚葡萄糖在肉制品的应用研究报道较少。

2.3 正交试验结果

表4 冷冻鸡肉丸抗冻剂正交试验设计及结果
Table 4 Orthogonal array design and results for the optimization of composite cryoprotectant for chicken meatballs

试验号A海藻糖添加量B聚葡萄糖添加量C蔗糖添加量D山梨醇添加量解冻汁液流失率/%硬度/N 111116.78±0.223 626.1±109.5 212224.99±0.184 416.5±38.58 313337.30±0.483 106.7±121.8 421236.99±0.162 991.7±156.6 522314.93±0.191 926.6±159.3 623124.81±0.152 978.5±143.8 731325.05±0.232 900.0±209.0 832136.01±0.182 053.0±152.6 933215.96±0.993 385.1±193.3 K 119.0718.8217.6017.67解冻汁流失率K 216.7315.9317.9414.85 K 317.0218.0717.2820.30 k 16.366.275.875.89 k 25.585.315.984.95 k 35.676.025.766.77优水平:A 2B 2C 3D 2K 1’11 148.49 517.38 657.18 937.0硬度K 2’7 895.08 395.510 79210 294 K 3’8 338.69 469.47 932.08 150.4 k 1’3 716.63 172.42 885.82 979.1 k 2’2 631.42 798.43 597.33 431.3 k 3’2 779.63 156.52 644.22 717.2优水平:A 2B 2C 3D 3

结合单因素试验结果,以及为降低传统商业抗冻剂的添加量(蔗糖和山梨醇的添加量不大于4.0%),正交试验设计见表4。可以得出,以解冻汁液流失率为参考指标,冷冻鸡肉丸中抗冻剂的最佳添加量组合为A 2B 2C 3D 2,即添加量分别为海藻糖1.0%、聚葡萄糖4.0%、蔗糖3.0%和山梨醇2.0%。以硬度为参考指标,冷冻鸡肉丸中抗冻剂的最佳添加量组合为A 2B 2C 3D 3,即添加量分别为海藻糖1.0%、聚葡萄糖4.0%、蔗糖3.0%和山梨醇3.0%。

表5 解冻汁液流失率方差分析结果
Table 5 Analysis of variance for thawing loss

变异来源平方和自由度均方差F值P值A海藻糖添加量20.69210.3463.78<0.000 1 B聚葡萄糖添加量0.9620.482.950.078 C蔗糖添加量0.2120.110.660.529 D山梨醇添加量1.0620.533.270.061误差2.9218总和25.8426

表6 硬度方差分析结果
Table 6 Analysis of variance for hardness

变异来源平方和自由度均方差F值P 值A海藻糖添加量9 186 65524 593 32735.11<0.000 1 B聚葡萄糖添加量1 929 0912964 5457.370.005 C蔗糖添加量332 8212166 4101.270.304 D山梨醇添加量2 352 67021 176 3358.990.002误差2 354 88718130 827总和13 801 23726

表5、6方差分析结果表明,海藻糖添加量对冷冻鸡肉丸解冻汁液流失率有极显著的影响(P<0.01),聚葡萄糖、蔗糖和山梨醇添加量对其无显著的影响。但是,海藻糖、聚葡萄糖和山梨醇添加量对冷冻鸡肉丸硬度有极显著的影响(P<0.01),但蔗糖添加冷冻量对鸡肉丸的硬度没有显著的影响。综合极差分析和方差分析结果可知:A、B、C、D 4 个因素对冷冻鸡肉丸影响的主次顺序为:A>D>B>C。以解冻汁液流失率和硬度等参考指标确定的前3 个抗冻剂的最佳添加量为海藻糖1.0%、聚葡萄糖4.0%、蔗糖3.0%,而山梨醇的添加量却不同。但是在实际生产中,由于传统的商业抗冻剂的甜度较高,其应用受到限制,再结合实际生产成本问题,因此,本研究建议采用山梨醇的添加量为2.0%。综上所述,确定冷冻鸡肉丸中抗冻剂的最佳添加量组合为A 2B 2C 3D 2,即添加量分别为海藻糖1.0%、聚葡萄糖4.0%、蔗糖3.0%和山梨醇2.0%。但是,由于此组合不在该正交试验设计中,故需进行验证实验。

2.4 验证实验结果

表7 验证实验结果
Table 7 Verification of the optimum tumbling conditions

指标组合解冻汁液流失率/%硬度/N A 2B 2C 3D 23.86±0.51 a1 713.0±263.1 aA 2B 2C 3D 35.40±0.54 b1 839.8±288.2 a

按照冷冻鸡肉丸中抗冻剂的最佳添加量组合A 2B 2C 3D 2,以解冻汁液流失率和硬度为考察指标,与正交试验中最优组合A 2B 2C 3D 3对比分析结果见表7,可知A 2B 2C 3D 2组合的解冻汁液流失率显著小于A 2B 2C 3D 3组合(P<0.05),虽然2 种组合的硬度差异不显著(P>0.05),但是A 2B 2C 3D 2组合的硬度还是要低于A 2B 2C 3D 3组合,即按照抗冻剂最佳添加量组合A 2B 2C 3D 2制作的冷冻鸡肉丸优于正交试验中的其他所有组合,解冻汁液流失率和硬度最低,分别为(3.86±0.51)%、1 713.0 N。因此,最终确定冷冻鸡肉丸中抗冻剂的最佳添加量组合为A 2B 2C 3D 2,即添加量分别为海藻糖1.0%、聚葡萄糖4.0%、蔗糖3.0%和山梨醇2.0%。

3 结 论

通过正交试验得出,冷冻鸡肉丸中抗冻剂的最佳添加量为:海藻糖1.0%、聚葡萄糖4.0%、蔗糖3.0%和山梨醇2.0%,此条件下,解冻汁液流失率和硬度最低,分别为(3.86±0.51)%、1 713.0 N。实验得到的混合抗冻剂能够有效地降低冷冻鸡肉丸的解冻汁液流失率和硬度,从而有效地提高了冷冻鸡肉丸的食用品质。

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Optimization of the Formulation of Composite Cryoprotectant to Improve the Eating Quality of Frozen Chicken Meatballs

SONG Lei 1, GAO Tian 1, MA Ruixue 1, ZHANG Xin 1, ZHANG Lin 1, JIANG Yun 2, LI Jiaolong 1, GAO Feng 1,*, ZHOU Guanghong 1
(1. Key Laboratory of Animal Origin Food Production and Safety Guarantee of Jiangsu Province, Synergetic Innovation Center of Food Safety and Nutrition, College of Animal Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China;2. Ginling College, Nanjing Normal University, Nanjing 210097, China)

Abstract:The study aimed to obtain a low-sweetness, low-calorie and economic composite cryoprotectant which mitigates the negative effect of frozen storage on the eating quality of chicken meatballs. Trehalose and polydextrose were selected for combination with two traditional commercial cryoprotectants (sucrose and sorbitol) to design a three-level orthogonal array. Thawing loss, expressible moisture and texture properties were determined. The results showed that the optimal combination was trehalose 1.0%, polydextrose 4.0%, 3.0% sucrose and sorbitol 2.0%. The addition of the composite cryoprotectant in frozen chicken meatballs could effectively improve the water holding capacity and texture properties of frozen chicken meatballs.

Key words:trehalose; polydextrose; chicken meatballs; eating quality

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201608003

中图分类号:TS251.5

文献标志码:A

文章编号:1002-6630(2016)08-0013-05

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201608003. http://www.spkx.net.cn

收稿日期:2015-07-24

基金项目:“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAD28B03)

作者简介:宋蕾(1989—),女,硕士研究生,研究方向为肉品质量安全控制。E-mail:njsonglei@163.com

*通信作者:高峰(1970—),男,教授,博士,研究方向为肉品质量安全控制。E-mail:gaofeng0629@sina.com

引文格式: