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重组肉粘合剂研究进展

周 彬,闫金姣,文声扬,范劲松,李 斌*,马美湖

(华中农业大学食品科技学院,湖北武汉430070)

摘 要:重组肉制品是利用廉价的碎肉生产出来的高附加值产品,是借助于机械作用和添加辅料来提取原料肉中的肌原纤维蛋白并利用添加剂的粘合作用将碎肉粘合起来。不仅改善了产品的品质,还提高了产品的营养价值。本文简要介绍了重组肉的重组机理及在加工过程中几种常用添加剂的作用,对利用食品胶或非肉蛋白生产重组肉制品的国内外研究进展进行了综述。

关键词:重组肉,添加剂,研究进展

随着我国经济的快速发展和人们生活水平的不断提高,人们对肉制品的需求量越来越大,而且由于肉制品加工过程中会产生大量的肉类副产品,如机械去骨肉、碎肉、边角料、筋腱等,由于加工及品质上的原因无法将其完全利用,所以这些产品往往会被丢弃或用作动物饲料。这样不仅降低了经济效益,而且在一定程度上也对环境造成了污染。鉴于以上两种原因,如何将肉制品加工中所产生的一些低价值的边角料和碎肉进行利用,改善其外观、结构、风味,提高原料肉利用率,提高其营养价值和市场价值,从而降低产品成本,是亟需解决的问题。因此,以碎肉为原料开发重组肉的技术便应运而生。

1 重组肉重组机理

重组肉是借助于机械作用和添加辅料(如食盐、卡拉胶、植物蛋白等)以提取肌肉纤维中的基质蛋白和利用添加剂的粘合作用,改变了肉类原有的自然结构,使肌肉组织、脂肪组织和结缔组织得以合理的分布和转化,使肉颗粒和肉块重新组合,经冷冻后直接出售或者经预热处理保留和完善其组织结构[1]

制作重组肉的方法有热粘结法和冷粘结法两种,热粘结法是利用肉本身析出的蛋白、食盐和磷酸盐以及机械加工制成的。这种重组肉在加热后可形成凝胶把碎肉粘结起来,但在生肉或冷冻状态下不能形成重组肉的完整形态。这种必须经过加热形成凝胶才能将碎肉重组的方法称之为热粘结法。冷粘结法则不需要经过加热,在生肉或冷藏冷冻等状态下即可把碎肉粘结起来。目前冷粘结法主要是利用海藻酸钙凝胶将碎肉网络起来或利用转谷氨酰胺酶分解蛋白质,使蛋白质之间发生交联,从而赋予产品特有的质地和粘合特性。这两种方法形成的凝胶均是热稳定性凝胶,这种凝胶在随后的蒸煮过程中不会溶化[2]。一些热粘结法利用可溶性肌纤维蛋白质的热凝胶作用使原料肉粘合在一起。烹调前向肉中加入食盐和多聚磷酸盐有助于肌原纤维蛋白的溶出。有时会另外加入脂肪、淀粉、亲水胶体、非肉蛋白等配料,这时可以形成多组分凝胶。多组分凝胶是一种主要由变性的肌球蛋白或肌动球蛋白形成的凝胶网状结构,其中包埋着其他成分。这一网状结构也是决定肉制品质构的主要因素[3]

2 添加剂的影响

2.1 亲水胶体

在食品体系中亲水胶体的添加量较少,一般为千分之几,但却能有效地改善体系的质构。海藻酸钠是一种从海藻中提取出来的多糖与钙离子结合形成具有一定弹性和韧性的凝胶体。海藻酸钙凝胶结合肉本身渗出的蛋白质或非肉蛋白把碎肉网络起来从而达到粘结的效果。除了海藻酸钙凝胶的粘结性,肉中所含有的蛋白质和胶体也可能发生反应,但至今研究人员还没有发现其反应原理。卡拉胶是从红色海藻中提取的一类多糖物质的纯植物胶。卡拉胶能与蛋白质的极性部分发生反应,将肉中所含蛋白或加入的非肉蛋白更有效地结合在凝胶体系中,另外卡拉胶具有负离子性能通过氢键或金属离子与极性水分子作用增加蛋白质网络的保水性[4]

2.2 酪蛋白酸钠

酪蛋白酸钠用于肉制品中可以提高肉品的持水性和稳定性,改善肉品的质地和嫩度,减少蒸煮过程中营养成分的损失,特别是对于脂肪较多的肉块特别有效。酪蛋白酸钠作为乳化剂,能在脂肪粒上形成蛋白质包膜,提高肉蛋白乳化功能,若进行加热处理,肉蛋白会凝结并与耐热的乳蛋白相结合,形成骨架结构,防止脂肪分离[2]。由于重组肉多用廉价的碎肉为原料制得,因此产品极易出现外观质量、粘合性及组织结构较差等现象,酪蛋白酸钠由于其所具有的功能特性可以改善重组肉品质,当由于冷冻或加热处理时作为粘结剂的胶体如海藻酸钙、卡拉胶等冷冻脱水或加热收缩脱水、脂肪析出时,很可能导致凝胶体系崩溃,酪蛋白酸钠可通过乳化作用使水、脂肪、碎肉牢固地结合在一起,形成致密结构[5]

2.3 食盐和磷酸盐

食盐和磷酸盐利于肌原纤维蛋白的溶出以增加肉糜的凝胶性和保水性。常用的磷酸盐有焦磷酸盐、三聚磷酸盐、六偏磷酸盐和磷酸钠等。Siegal指出多聚磷酸盐和食盐能明显提高肌球蛋白的粘着性,提高凝胶强度。Funatsu指出,肉糜在pH 6.5~7.6范围内有较好的凝胶特性。添加食盐可以稳定肌原纤维蛋白,在肉糜凝胶网络的形成中起重要的作用[6]。但是只加入食盐和磷酸盐生产的制品必须进行预包装或在冷冻状态下销售,因为其在生鲜状态下的粘结力不是很强。

3 肉制品重组技术研究进展

目前国内外对粘合重组技术的研究是通过加入外源酶或黏合剂(卡拉胶、海藻酸钙、非肉蛋白等)生产重组肉[7]。常用的外源酶是转谷氨酰胺酶(TG),但是利用TG生产重组肉成本较高,利用食品胶来生产重组肉不仅可以降低成本还可以提高产品的营养价值。

3.1 国外研究进展

20世纪70年代重组肉这个概念被提了出来,国外对重组肉的研究起步较早,研究较国内成熟。起初的研究是通过加入食盐和磷酸盐制作重组肉,因为食盐和磷酸盐有利于肌原纤维蛋白的溶出,进而增加产品的凝胶性和保水性。Macfarlane用牛肉中萃取盐溶性蛋白成功制造了重组牛排[8]。SCHAAKE研究了不同的去骨方法和不同的粘合剂对重组牛排的影响,指出用食盐/磷酸盐制得的产品具有较强的粘聚性,与 Sofos所得结果一致[9-10]。但由于钠盐与高血压和其他一些疾病具有直接的关系,所以消费者更倾向于低盐膳食,研究人员对此进行研究以寻找食盐替代物来生产低盐重组肉制品。由于亲水胶体所具有的特性,被广泛用于重组肉制品的制备,相关学者利用海藻酸钠生产重组肉制品,从不同方面对产品进行了评价。指出在适当的条件下产品有较好的色泽和粘合特性,但热处理后香气、风味和多汁性并没有提高。且MEANS指出在真空包装的条件下 容 易 产 生 气 体 和 滋 养 微 生 物[11-13]。 之 后RAHARJO海藻酸钠/乳酸钙和食盐/磷酸盐对重组牛排的影响进行了研究,发现0.4%的海藻酸钠/乳酸钙时所得产品的粘结力与感官品质最好且蒸煮损失最低[14]。最新研究表明,在不同盐浓度下海藻酸钠和葡萄糖酸-δ-内酯水平对猪肌肉纤维蛋白凝胶的影响,实验结果显示在低盐浓度下海藻酸钠有利于猪肉中肌原纤维蛋白凝胶的形成[15],这为生产低盐重组肉制品提供了新的依据。

另外,卡拉胶作为一种纯植物胶,广泛应用于肉制品加工,Berry和Bigner研究卡拉胶和魔芋粉在低脂肪(7%~8%)的重组猪肉块中的作用时指出与猪肉块的对照组相比,微量的卡拉胶能提高产品产量及较好的嫩度而微量的魔芋粉却不具有这方面的特性[16-17]。Pietrasik 卡拉胶、酪蛋白酸钠和转谷氨酰胺酶对猪肉凝胶持水力、质构特性和色泽的影响及三者之间的相互作用进行了研究,发现增加卡拉胶的量可以增强凝胶强度和粘合性能,但对弹性和粘着性并没有影响[18]。可以看出仅用胶体来粘合碎肉,在品质上是不能尽善尽美的。

随着对粘合剂研究的日渐深入,研究人员不再仅仅局限于通过添加辅料来改善产品品质,一些新的加工方法被用于重组肉制品的生产。T.Iwasaki研究发现高压处理引起的鸡肉肌纤维蛋白凝胶的微观结构是由完整的三维丝状结构组成,用200MPa的压力处理得到的鸡肉肌纤维蛋白凝胶的表观弹性优于热处理组。Geun-Pyo Hong研究了高压处理和添加不同添加剂(非肉蛋白、j-卡拉胶、κ-卡拉胶/D-葡萄糖酸内酯)对重组猪肉物理化学性质和粘合性能的影响,高压处理比粘合剂对重组肉制品的品质影响更大[19-21]。由此可见,对重组肉的研究将集中于把不同加工技术应用于重组肉加工过程中,比如高压处理、对原料肉进行滚揉、超声波技术、辐照技术等,将这些技术与粘合剂结合起来生产高品质的重组肉制品。

3.2 国内研究进展

国内对重组肉的研究相对较少,多集中在新产品开发和工艺研究方面,且多用于熟肉制品或肉糜制品中。亲水胶体作为脂肪替代物用于肉糜体系中,优先吸附在脂肪-水表面的是盐溶蛋白的部分链段,但在基质中多糖与多糖,多糖与蛋白质以及蛋白质与蛋白质之间相互作用形成了具有粘弹性的三维网状结构。由于基质本身的粘弹性,赋予了肉制品良好的口感,改善了低脂肉制品的质构。致密的复合网状结构加强了基质的凝胶结构使低脂肉糜制品具有很高的持水持油能力[22]。刘虎成等研究了魔芋胶在低脂肉糜制品中的应用,发现魔芋胶可以改善肉糜的质构,使产品富有弹性和黏性,但只使用魔芋胶会使肉糜产生不良风味[23]。廖洪波等用复配胶(魔芋胶和卡拉胶)制作卤牛肉方腿,发现粘合剂组成为冷水100g,魔芋精粉2.0g,卡拉胶1.25g,碳酸钠0.25g,氯化钙0.1g的效果最佳[24]。扶庆权和师文添研究表明,当卡拉胶与魔芋胶比例为1∶1混合、总量为0.6%加入香肠类产品中,产品质量最佳,原因是卡拉胶和魔芋胶比例适当时,会产生强烈的协同效应,形成对热可逆的弹性凝胶,且具有用量少、凝胶强度高、析水率低等特点,当按适当比例复配时,其凝胶强度达到最大值,加入肠类产品中具有很好的弹性和韧性[25]。以上研究可以看出,亲水胶体在肉制品中多用于改善产品特性,较少有研究人员用亲水胶体作为粘合剂粘合碎肉块来生产重组肉,景慧用海藻酸钙粘结剂粘合碎羊肉,研究表明当海藻酸钠占碎羊肉重1g·kg-1、碳酸钙为海藻酸钠重的70g·kg-1,葡萄糖酸-δ-内酯浓度为 50g·kg-1,NaCl 5g·kg-1、黄原胶1g·kg-1、κ-卡拉胶 1g·kg-1、酪蛋白酸钠2g·kg-1时效果最佳[2]。综上可知我国在重组肉方面的研究主要集中在通过添加辅料来改善产品特性,而国外的发展方向则侧重于利用新技术(如高压处理)来改善产品品质,鉴于此我国在重组肉的研究方向上应有所转变。

4 展望

我国肉类生产量和肉类产品消费总量很大,而且随着人民生活水平的提高,消费量将继续增加。但我国肉制品的总量占肉类总量的比例远远低于发达国家,说明我国在肉制品深加工方面具有很大的发展前景。利用重组技术生产重组肉可实现资源的高效利用,提高企业的效益,还可实现产品的标准化。而我国现在对重组肉的研究相对较为落后,我们应在现有的研究基础上借鉴国外的研究成果并在研究方向上有所转变,以加速我国重组肉制品加工业的发展。

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Research progress in the adhesive of restructured meat

ZHOU Bin,YAN Jin-jiao,WEN Sheng-yang,FAN Jin-song,LI Bin*,MA Mei-hu
(Huazhong Agriculture University,Wuhan 430070,China)

Abstract:Restructured meat is a high value- added product that prepared by less valuable meat,by mechanical function and add auxiliary material to extract myofibrillar proteins from the raw meat,and with the cohesion action of additive to bonding the raw meat.The paper briefly introduced the mechanism of restructured meat and the effect of several common additive in processing,reviewed the research progress in restructured meat prepared with gelatine for food or non-meat proteins at home and abroad.

Key words:restructured meat;additive;research progress

中图分类号:TS251.1

文献标识码:A

文章编号:1002-0306(2011)06-0471-03

收稿日期:2010-06-12 *通讯联系人

作者简介:周彬(1986-),男,硕士,研究方向:食品科学。

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