低温乳化香肠复配乳化剂的开发及应用

孔晓雪，韩衍青，徐宝才，周辉，曾宪明，孙健，*，李新福

（1.南京师范大学食品与制药工程学院，江苏南京210023；2.江苏雨润肉类产业集团有限公司肉品加工与质量控制国家重点实验室，江苏南京211806；3.江苏省生产力促进中心，江苏南京210042；4.南京农业大学食品科技学院，江苏南京210095）

乳化剂是一类能够改善乳化体中各种构成相之间的表面张力，形成均匀分散体或乳化体的食品添加剂[1]，在各类食品乳化体系中发挥着重要的乳化功能。伴随着食品加工体系的日益多样化，食品乳化体系已从传统的水包油型和油包水型扩大到多重乳化体、非水乳化体、凝胶乳化体等多种形式[2]，乳化剂的含义也从单一的乳化功能逐步延伸到乳化、稳定、增稠等综合性功能。单一乳化剂已不能满足现代食品加工体系对于乳化的要求，科学利用多种添加物复配，以达到综合乳化为目的的添加剂研发方式逐渐成为现代食品加工的重要趋势[3]。

常见肉制品中发挥乳化、增稠、稳定作用的添加物有动植物源蛋白质、胶体以及一些多糖。在肉制品中加入大豆蛋白，能够有效保水、保油，提高食用品质[4]。在香肠中加入从牛奶中分离制得的乳清蛋白，可在一定程度上促进脂肪乳化，防止脂肪分离和聚集[5]。在低质量分数下呈现很高黏度的瓜尔豆胶，作为一种植物源的半乳甘露聚糖，能够在肉制品乳化体系中发挥协同增效作用[6]。黄原胶作为一种微生物源单孢多糖，因其具有的大分子特殊结构和胶体特性，常作为乳化剂、稳定剂、凝胶增稠剂等应用于高端肉制品[7]。

低温乳化香肠常因乳化体系不稳定在贮藏和流通过程中出现出水和出油现象，严重影响产品的食用品质，给生产企业造成经济损失[8]。综合利用多种物质的功能特性，通过工艺设计进行科学复配，能够有效提升肉制品的加工稳定性，改善产品出水、出油等品质下降问题。本研究通过对蛋白多糖共价复合类乳化剂的应用研究，筛选评价了复配乳化剂的加工特性及其对低温乳化香肠保水保油特性、质构特性以及感官品质的影响，为改善低温乳化香肠出水出油、质构和口感劣化等突出问题提供一定的应用参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

大豆浓缩蛋白（99%）：山东滕望化工有限公司；黄原胶（99.2%）：湖南株洲英特锐尔生物工程有限公司；乳清蛋白（98%）：陕西西安欣禄生物科技有限公司；低温乳化香肠制备所需原辅材料（鸡胸肉、猪背脂肪、三聚磷酸钠、亚硝酸钠、五香粉、蒜泥、猪肠衣、包装袋等）：南京雨润食品有限公司，按照工厂采购标准集中供应；三聚磷酸钠（食品级，＞96%）：山东佰仟化工有限公司；亚硝酸钠（98%）：江西南昌蓝翔化工有限公司；五香粉：山东乐陵永和食品有限公司；猪肠衣（口径40 mm）：天津鑫和肠衣有限公司；包装袋：江西祥云包装有限公司；大豆油、金龙鱼非转基因（精炼一级）：家乐福购物超市；瓜尔豆胶（食品级）：成都希福生物科技有限公司。

TA.XT.Plus 物性测定仪：英国Stable Micro System公司；MB-22S 型台式绞肉机：北京南常肉食机械有限公司；SBX100 搅拌机、ZB-80 真空斩拌机：诸城市圣地食品包装机械厂；VF620 真空灌肠机：德国handtmann公司；Ti3000 烟熏炉：德国fessmann 公司。

1.2 试验方法

1.2.1 正交优化设计

根据单因素试验及加工经验，综合考虑大豆蛋白、瓜尔豆胶、黄原胶、乳清蛋白添加比例对低温乳化香肠食用口感的影响，以4 类添加物的添加量为设计因素，以制备的乳化体硬度值为评价指标，按照L9（34）正交表选取适当添加水平进行正交优化设计，因素水平设置见表1。

表1 复配乳化体制备正交试验因素水平Table 1 Compound emulsifier preparation orthogonal test factor level

1.2.2 复配乳化体的制备

参考朱明等的试验方法[9]并作适当修改：将4 种能够发挥乳化功能的添加物按照正交优化设计中的比例进行复配后添加到搅拌机中，加入相当于复配料8 倍体积的浓度为2.5%的食盐水，20 r/min 低速搅拌1 min，搅拌过程中适时停止进行人工搅拌，防止复配料粘结在搅拌机底部，随后进行60 r/min 高速搅拌3 min 达到充分混匀；再加入复配料8 倍体积的大豆油，同样操作条件下搅拌使大豆油充分混合于复配料中，获得混合均匀的乳化体。

将制备的乳化体真空灌装入直径为60 mm 的聚偏二氯乙烯（polyvinylidene chloride，PVDC）肠衣中，灌装长度200 mm，按照低温乳化香肠常规蒸煮工艺（85 ℃蒸汽蒸煮30 min）进行热加工，冷却至37 ℃以下，于4 ℃低温冷库贮藏24 h 后进行测定。

1.2.3 低温乳化香肠的生产

按照加工车间正常生产工艺制作低温乳化香肠，复配乳化剂按照试验确定的配比混匀后，以占肉重0.6%的比例预先与猪背膘斩拌制成乳化脂，在斩拌工序时添加。相关测试均在产品出炉散热4 h 后进行。生产工艺流程如下：

原料猪肉、鸡腿肉→绞制→斩拌（复配乳化剂+猪背膘）→灌装→蒸煮→冷却→包装

1.2.4 质构指标测定

复配乳化体质构特性测定参考韩衍青等的试验方法[10]并作适当修改，具体方法如下：将制备的复配乳化体样品剥去肠衣，均匀切成直径为60 mm、长度20 mm 的圆柱体，采用物性测定仪选取P/50 探头在室温（25 ℃）下进行压缩测定，样本数n=20。具体试验参数为测前速度2 mm/s，测中速度1 mm/s，测后速度1 mm/s，触发力5 g，压缩比例50%，测定间隔时间5 s。

1.2.5 蒸煮损失率测定

参考孙建清[11]等的方法，分别测定复配乳化体蒸煮前和蒸煮冷却后的质量变化，按照下述公式计算蒸煮损失率，复配乳化体质量为3 次平行测定的平均值。

式中：W1为蒸煮前样品质量，g；W2为蒸煮后样品质量，g。

1.2.6 总压出汁率测定

参考Pietrasik 等的方法[12]并作适当修改。将制备的复配乳化体样品剥去肠衣，均匀切成长度为10 mm、直径为60 mm 的圆柱体，将其置于滤纸上，采用物性测试仪选取Hold Until Time 模式用P/50 探头进行压缩测试，记录样品压缩前后的质量变化，样本数n=10。具体试验参数为压缩力2 kg，持续时间300 s，测前速度1 mm/s，测中速度0.5 mm/s，测后速度10 mm/s，触发力5 g。

式中：M1为压缩前样品质量，g；M2为压缩后样品质量，g。

1.2.7 感官评定

参考Somboonpanyakul 等的试验方法[13]进行，由一线研发人员10 人组成的感官评定小组完成。评价试验采用双盲法对香肠感官进行嗜好性评定，样品进行密码编号（本研究采用5 位随机数字），随机评定，评定分数采用1 分～10 分制，每次评定由每个评定成员单独进行，相互不接触交流，样品评定之间用清水漱口。感官指标包括硬度（1=非常软，10=非常硬）、质地（1=切面粗糙，10=切面细腻）、弹性（1=无弹性，10=弹性良好）、色泽（1=暗褐色，10=粉褐色）、风味（1=令人厌恶，10=非常令人愉悦）和总体可接受性（1=不可接受，10=接受性非常高），各权重系数分别为0.2、0.3、0.1、0.1、0.15、0.15。

1.2.8 统计分析

数据统计采用SAS8.12 进行ANOVA 单因素方差分析及Ducan’s 多重检验（P＜0.05），数据以均值±标准差表示。

2 结果与讨论

2.1 复配乳化体正交试验结果

复配乳化体正交试验优化结果见表2，方差分析结果见表3。

表2 正交试验结果Table 2 Orthogonal test results

表3 正交试验方差分析Table 3 Orthogonal test analysis of variance

由表2 可见，9 组试验得到的复配乳化体硬度差异很大，其中有3 组试验获得的复配乳化体硬度超过1 000 g，分别是第3 组1659.3 g，第6 组1 402.1 g 和第4 组1 172.9 g，说明这3 组试验采用的复配比例保水保油效果较好，第5 组试验结果得到的复配乳化体硬度最小（489.7 g），该组试验采用的复配比例保水保油效果最差。其中第6 组以黄原胶最小添加量、瓜尔豆胶最大添加量、乳清蛋白和大豆蛋白中间添加量得到的复配乳化体硬度最大，说明在整个复配体系中，这两种胶体对香肠保水保油特性起到关键作用。

有研究证实[14]，黄原胶具有良好的亲水性和一定的乳化能力，并且可与其他添加物协同作用，特别是与瓜尔豆胶、刺槐豆胶等半乳甘露聚糖配合使用时表现有极为显著的协同增效作用。单独添加黄原胶一种胶体时，虽然可提高香肠的出品率，但会对凝胶的质构产生不利影响[15]。

从极差值分析来看，因素乳清蛋白添加量的极差最大（760.5），因素黄原胶添加量得到的极差最小（96.3），说明乳清蛋白添加量是影响复配乳化体硬度的最大因素，黄原胶添加量是影响复配乳化体硬度的最小因素。研究证实[16]，乳清蛋白和大豆蛋白的混合物能够显著改善乳化香肠的切片性，使得产品组织结构更加紧密，特别是乳清蛋白所特有的延伸三维网络结构的能力，能够促进形成凝胶增强产品持水能力。

根据表3 正交试验方差分析结果分析得出，大豆蛋白、瓜尔豆胶、黄原胶、乳清蛋白添加量对复配乳化体硬度的影响均不显著。

2.2 复配乳化体质构指标测定结果

复配乳化体质构指标测定结果见表4。

表4 复配乳化体质构指标测定结果Table 4 Determination of the texture index of compound emulsion

表4 复配乳化体质构指标测定结果Table 4 Determination of the texture index of compound emulsion

由表4 可见，整体上9 组试验对复配乳化体黏聚性的影响均不显著，除黏聚性指标外，其他弹性、咀嚼度、回复性3 个指标在9 组试验中呈现的结果均与正交试验结果相一致，即最优结果为第3 组，其次是第6组，再次是第4 组，说明3 组试验采用的复配比例均能够达到比较好的保水保油效果。瓜尔豆胶、黄原胶作为多糖，与大豆蛋白、乳清蛋白共价复合后形成一种功能性乳化物，显著提升乳化体的保水保油能力。徐苇等对大豆蛋白与瓜尔豆胶复合物的乳化性能进行研究表明[17]，复配后乳化性能明显提高，且在碱性、高温条件下乳化性能最好。本研究利用蛋白和多糖复配制得乳化体，各项质构指标显示不同复配比例的乳化体其乳化性能差异很大，以第3、4、6 组总体乳化性能较好。

2.3 复配乳化剂对低温乳化香肠保水保油性的影响

复配乳化剂对低温乳化香肠保水保油性的影响结果见表5。

表5 复配乳化剂对低温乳化香肠保水保油性的影响Table 5 Effect of compound emulsifier on water retention and oil retention of cooked emulsified sausage

从表5 中数据可以看出，与市售某公司生产的乳化剂相比，本研究遴选出的3 组复配比例在香肠保水保油效果上均优于市售乳化剂S 组，尤其是采用第6组复配比例制作的香肠，其蒸煮损失率和总压出汁率均达到最低，分别为9.72%和0.89%；采用第3 组复配比例制作的香肠蒸煮损失率显著高于第6 组，但总压出汁率却与第6 组无显著差异。第3 和第4 组对香肠蒸煮损失率和总压出汁率的影响与市售乳化剂S组无显著差异。添加乳化剂组与未添加乳化剂组对香肠蒸煮损失率和总压出汁率的影响差异非常显著，未添加任何乳化成分制作的香肠蒸煮损失率高达18.26%，总压出汁率超过6%，添加乳化剂后香肠的蒸煮损失率低于13%，总压出汁率在2%以下。

Su 等研究报道[18]，非肉蛋白添加促进了法兰克福香肠凝胶网络的形成，提高加工热稳定性，保水保油能力显著增强。本研究添加的4 类物质均有提高产品出品率，增强产品稳定性的作用，4 类添加成分发挥的协同乳化功能显著提升了加工稳定性。

2.4 复配乳化剂对低温乳化香肠质构特性的影响

复配乳化剂对低温乳化香肠质构特性的影响结果见表6。

由表6 可以发现，添加乳化剂对低温乳化香肠质构指标均有显著改善，正交优化选出的3、4、6 组复配比例制作的香肠质构特性总体上比市售S 组制作的乳化香肠好，其中以第6 组复配比例制作的低温乳化香肠硬度最大（6 505 g），弹性最好（0.92 g），黏聚性、咀嚼度以及回复性均最佳。其次是第3 组，香肠的硬度和弹性分别达到4 252.0 g 和0.83 g。采用市售乳化剂制作的低温乳化香肠除硬度和咀嚼度与第3 组香肠差异显著外，其他3 项质构指标均与第3 组无显著差异。孙健等[19]对黄原胶、大豆分离蛋白的研究认为，2 种物质的添加在显著增加产品出品率的同时，对产品的弹性、黏聚性的影响两者存在显著的交互作用。Muguruma 等[20]研究发现，乳清蛋白的添加可以明显改善鸡肉香肠的质构特性，即便在磷酸盐降低的前提下也能发挥很好的乳化功能。

表6 复配乳化剂对低温乳化香肠质构特性的影响Table 6 Effect of compound emulsifier on texture structure of low temperature emulsified sausage

2.5 感官评定分析

复配乳化剂对低温乳化香肠感官评分结果见表7。

表7 复配乳化剂对低温乳化香肠感官评分的影响Table 7 Effect of compound emulsifier on sensory score of low temperature emulsified sausage

正交优化筛选出的第3、4、6 组和市售乳化剂S 组制作的低温乳化香肠在感官评分上没有显著差异，添加复配乳化剂和未添加复配乳化剂组相比，香肠的感官评分差异显著，未添加复配乳化剂组突出表现在组织形态、口感、切片性等组织结构指标上评分较低，整体可接受性也较差。

在所有食品加工体系中，肉制品加工体系属于较为复杂的一类，肌肉脂肪与肌肉蛋白质相互作用，对肉制品食用品质起着决定性影响。特别是对于低温乳化类肉制品，乳化效果的好坏直接影响产品的食用口感、组织稳定性和风味呈现[21]。蛋白与多糖共价复合作为一种安全可靠的增强蛋白质保水保油能力的乳化方式近年来被广泛关注，成为目前最有应用前景的改善蛋白质功能特性的方法之一[22]。两者共价结合后形成的产物具有良好的乳化性、溶解性、抗菌性和抗氧化性[23]。综合感官评定结果，复配乳化剂的添加有效改善了产品的质构和保水保油特性，在提升低温乳化类香肠组织稳定性方面具有重要的应用价值。

3 结论

复配乳化剂的添加能够显著改善低温乳化香肠的组织结构，有利于增强香肠保水保油特性，采用蛋白质和多糖共价复合形式制备的乳化体添加到香肠中能够显著改善香肠的食用品质。本文优选出了以大豆浓缩蛋白、瓜尔豆胶、黄原胶和乳清蛋白按照质量比1 ∶1 ∶0.25 ∶0.33 制备的复配乳化剂，能够显著提升低温乳化香肠的加工稳定性。