Effect of Resting Time on Gel Properties of the Chicken Minced Meat Gel
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摘要: 以鸡胸肉为原料，充分剪切后的鸡肉糜于4 ℃条件下静置不同时间（0~48 h），分析鸡肉糜触变性和流变特性，探究静置时间对鸡肉糜凝胶性质的影响。结果显示：鸡肉糜具有假塑性、触变性及弱凝胶性质（G'>G"），且鸡肉糜黏度、触变性及弹性（G'）和黏性（G"）随着静置时间延长而逐渐增加；随着静置时间增加，鸡肉糜凝胶的蒸煮损失率显著增加（P<0.05）；静置24 h后的鸡肉糜凝胶持水率、咀嚼性和黏性、静置12 h后的鸡肉糜凝胶强度和硬度、静置36 h后的鸡肉糜凝胶弹性均呈显著增加（P<0.05）。以上结果证实肉糜触变性对鸡肉糜凝胶特性有显著影响，静置处理具有调节肉制品加工性质和产品质量的潜力。Abstract: Chicken breast as the raw material was fully sheared and then the obtain minced meat was rested at 4 ℃ for different time (0~48 h). The thixotropy and rheological properties of the chicken minced meat was further analyzed, and the effect of resting time on the properties of the chicken minced meat gel was also investigated. The results showed that the chicken minced meat exhibited pseudoplasticity, thixotropy and weak gel properties (G'>G''), and the viscosity, thixotropy, elasticity (G') and viscosity (G'') of the chicken minced meat gradually increased with the increase of resting time. The cooking loss rate of the chicken minced meat gel significantly increased (P<0.05) with the increase of resting time. The water-holding capacity, chewiness and viscosity of the chicken minced meat gel rested for 24 h, the strength and hardness of the chicken minced meat gel rested for 12 h, and the elasticity of the chicken minced meat gel rested for 36 h showed a significant increase (P<0.05). The above results show that the thixotropic properties of the chicken minced meat obviously affect the gelling properties, and the resting treatment has the potential to adjust the processing properties and the quality of meat products.
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Keywords:
- minced meat gel /
- shear /
- resting time /
- rheological properties /
- gel properties
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肉糜是重要的肉制品产品形态，如午餐肉罐头、火腿肠、肉丸等[1]。肉糜制品常采用绞肉、斩拌、混合等工序操作，核心是进行不同强度的剪切加工处理，受剪切速率和剪切时间等参数影响[2−5]。肌原纤维蛋白溶液是典型的正触变性非牛顿流体[6]，其黏度在剪切作用下减小，又在静置过程中重新恢复[7]。在实际生产过程中，剪切后的肉糜往往因暂存、输送等因素需要静置后再进行加工处理制成凝胶制品。触变性是指当流体受到剪切作用时，黏度降低，内部结构变得疏松，停止剪切之后，内部结构恢复变得致密，黏度上升[8]。在肉糜加工中，触变性可能会影响凝胶的得率、持水性和质构特性等。目前，肉糜凝胶相关研究主要集中在剪切条件的影响[2−5]，触变性肉糜的恢复状态对凝胶的影响研究较少。
肉糜受肌原纤维蛋白触变性的影响[9]，可能会使其在静置过程中的流变性质及凝胶性质发生改变。黏度是肉糜加工中的重要性质，不仅影响其管道输送，物料混合，灌装等参数的选择，还与肉糜作为3D打印食品材料的应用潜力密切相关[10]；肉糜凝胶性能的改变影响了产品的质构、产率、风味等品质特性[11]。研究肉糜在剪切后不同静置时间下的触变性、黏度及凝胶性能的变化对肉糜制品加工性质、产品品质及应用前景等具有重要的意义。
本研究以典型的畜禽肉——鸡胸肉为原料，将充分剪切后的鸡肉糜密封后于4 ℃条件下静置不同时间（0、12、24、36和48 h），探究充分剪切后的鸡肉糜在不同静置时间下的流变、凝胶性质的变化，以期为肉糜制品加工工艺的优化提供新的理论依据，为通过静置时间来调节肉糜制品的产品品质提供新的理论基础。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
鸡胸肉（宰后72 h，pH5.6） 重庆北碚永辉超市；氯化钠（NaCl） 上海源叶生物科技有限公司。
S2-A808绞肉机 九阳股份有限公司；TA. XT Plus质构仪 英国Stable Micro System公司；MCR302模块化旋转与界面流变仪 德国Anton公司；Ultra Scan Pro测色仪 美国Hunter Lab公司；TGL-16医用冷冻离心机 四川蜀科仪器有限公司；HH-S数显恒温水浴锅 常州普天仪器制公司。
1.2 实验方法
1.2.1 肉糜制作
单次完整试验使用4块鸡胸肉（每块约200 g），剔除可见的脂肪和结缔组织后，切成小块并混匀剁碎，之后将鸡胸肉放入绞肉机中绞碎30 s，加入鸡胸肉质量20%的盐水（0.6 mol/L）绞碎75 s，再次加入鸡胸肉质量15%的盐水绞碎150 s制成肉糜。
1.2.2 实验设计
利用绞肉过程中对肉糜的剪切作用，将刚绞碎好的鸡胸肉糜用10 mL小烧杯中分装（每个烧杯中加入12~15 g肉糜），密封后于4 ℃条件下静置0、12、24、36和48 h，在不同静置时间下进行肉糜相关指标测定和肉糜凝胶的制备。
1.2.3 肉糜凝胶的制备
参照赵磊等[12]的方法，将不同静置时间下的鸡肉糜在25 ℃水浴锅中平衡30 min，再将水浴锅温度升到75 ℃后保持30 min，将加热后的鸡肉糜取出冰浴30 min后于4 ℃冰箱进行保存。
1.2.4 肉糜流变性质的测定
使用MCR302模块化旋转与界面流变仪进行旋转测试和频率扫描，使用PP50探头，测试温度为25 ℃，间隙为1 mm。旋转测试参照Ma等[13]的方法，略作修改。测定步骤分别为：剪切速率以3.12 s−1的增速从0.1 s−1增加至100 s−1，在100 s−1状态下保持50 s，剪切速率以3.12 s−1的速度从100 s−1降至0.1 s−1。频率扫描参数为：频率扫描范围1~16 Hz，应变1%。应变扫描范围为0.01%~1%。
1.2.5 肉糜凝胶蒸煮损失率和持水率的测定
蒸煮损失率的测定方法参照Pinton等[14]的方法略作修改。将分装后的鸡肉糜按照1.2.3的步骤进行肉糜凝胶制备，从冰箱取出后于室温条件下平衡2 h，从烧杯中取出凝胶，用滤纸吸干表面水分后称重。蒸煮损失率按公式（1）进行计算；
蒸煮损失率(%)=m1−m2m1×100 (1) 式中：m1为鸡肉糜加热前的重量，g；m2为鸡肉糜加热后的重量，g。
肉糜凝胶持水率的测定参照Xia等[15]的方法略作修改。将制备的鸡肉糜凝胶称重，用滤纸包裹于50 mL离心管中，在4 ℃，6000×g条件下离心15 min，取出用滤纸吸干凝胶表面水分，称重，肉糜凝胶持水率按照公式（2）进行计算；
肉糜凝胶持水率(%)=m4m3×100 (2) 式中：m3为离心前肉糜凝胶的重量，g；m4为离心后肉糜凝胶的重量，g。
1.2.6 肉糜凝胶质构性质的测定
使用TA. XT Plus质构仪进行凝胶强度和质构的测定。凝胶强度的测定参照马文慧等[16]的方法，略作修改。使用P/0.5模具，测定模板为TPA，触发类型为Stain，测前、测中、测后速度分别为2、1.0、1.0 mm/s，触发力5 g，形变40%。凝胶强度定义为穿破凝胶的压力，单位为g。
质构测定参照苏娅宁等[17]的方法，略作修改。使用P/0.5模具，测定鸡肉糜凝胶的硬度、弹性、黏性和咀嚼性。测定模板为TPA，触发类型为Stain，测前、测中、测后速度分别为2、1.0、1.0 mm/s，触发力5 g，形变40%。
1.3 数据处理
实验重复三次，数据处理采用SPSS Statistics软件，采用Duncan’s多重比较和显著性分析（P<0.05）。滞后环面积通过Origin 2018软件计算得出，图形通过Origin 2018软件绘制。
2. 结果与分析
2.1 不同静置时间下肉糜触变性的变化
肉糜的触变性影响肉糜制品的口感和稳定性。肉糜在剪切后静置过程中的变化与其触变性有密切联系，探究肉糜的触变性对理解其在静置过程中的变化具有重要意义。肉糜的触变性可以用滞后环来表示，如图1所示，不同静置时间下鸡肉糜的滞后环由剪切速率增加和减小过程中的两条剪切曲线组成，曲线不重合，表明鸡胸肉糜具有触变性[18]。在剪切开始时，剪切应力突然增加，表明鸡肉糜之间的连接在剪切开始时破坏的较为严重[19]；随着静置时间的增加，滞后环的上曲线有逐渐增加的趋势，这可能是由于静置使得剪切复原，肌原纤维蛋白之间的连接逐渐增强，剪切阻力增大造成的。有研究表明，斩拌、静置等工艺会对鱼糜的流变特性产生影响[20]。不同静置时间下，滞后环中的下曲线相似，说明静置过程中形成的结构被剪切作用重新打破，表现出相似的剪切性质。
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图 1 不同静置时间下肉糜的滞后环变化Figure 1. Changes in the hysteresis loop of minced meat under different resting time滞后环的出现表明肉糜具有触变性。Mewis等[21]认为触变性的产生与流体微观结构的变化有关，微观颗粒之间通过弱相互作用相互连接、聚集，形成一定的网络结构，在剪切作用下这种弱连接被破坏，网络结构被打破，而剪切停止后，被打破的结构通过弱相互作用重新形成，导致触变性的产生。滞后环的面积与触变性的强弱有关，触变环面积越大，触变性也越强，其稳定性也越好。如表1中所示，随着静置时间延长滞后环的面积逐渐增加，表明静置时间越长，鸡肉糜的触变性越强。这可能是因为肉糜中的蛋白质发生聚集，使网络结构重新形成并逐渐增强导致的。滞后环面积的增加幅度随静置时间的延长而逐渐减小，当静置时间从36 h增加到48 h时，滞后环面积不再明显增加，表明此时的肉糜结构已充分形成，触变性较为稳定。综上，静置36 h下的鸡肉糜具有较强且较稳定的触变性。
表 1 不同静置时间下肉糜的黏度和滞后环面积的变化Table 1. Changes in viscosity and hysteresis loop area of minced meat under different resting time静置时间（h） 黏度（Pa·s） 滞后环面积 剪切开始时 剪切结束时 0 1507.11 910.96 2635.13 12 1764.03 910.64 4157.65 24 2083.17 1077.30 5328.88 36 2085.47 938.66 6165.53 48 2126.25 1061.50 6223.11 注：表中黏度为剪切速率为0.1 s−1条件下的数值。 2.2 不同静置时间下肉糜剪切曲线的变化
由图2可以看出，不同静置时间下的鸡肉糜都表现出剪切变稀行为和高速剪切依赖性，是典型的假塑性流体。在相对较低的剪切速率下（<1 s−1），不同静置时间下的鸡肉糜黏度随剪切速率的增加而快速下降，但在剪切速率超过1 s−1时趋于稳定。这是因为剪切作用破坏了蛋白质分子间的次级键结构，在较低的剪切速率下也能使黏度快速降低[22]。肌原纤维蛋白是肉糜中的重要组成蛋白质，赵磊等[12]探究了剪切稀化效应对肌原纤维蛋白凝胶的影响也得到了类似的结论。
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图 2 不同静置时间下肉糜黏度随剪切速率的变化注：A~E分别表示静置时间为0、12、24、36、48 h条件下肉糜的剪切曲线。Figure 2. Changes in viscosity of minced meat with shear rate under different resting time在相同剪切速率下，鸡肉糜的黏度随静置时间的增加而增加，表明静置使得肉糜的抗剪切能力和剪切稀化程度得到增强。黄春阳等[23]在肌原纤维蛋白中加入非肉蛋白，非肉蛋白和更多的蛋白质分子结合，蛋白质间分子缠绕现象明显，提高了肌原纤维蛋白的表观黏度。可以推测，静置过程也增强了蛋白质之间的连接，使得蛋白质分子间相互缠绕，使得黏度增加。当剪切速率较高时，鸡肉糜的黏度趋于0 Pa·s，表明此时肉糜微粒之间的连接较弱。造成肉糜黏度随剪切速率发生非线性的变化的原因，可能是由于剪切作用使肉糜悬浮颗粒沿剪切方向趋于一致，或者是因为剪切作用打破肉糜中蛋白质与蛋白质之间的连接造成[24−25]。
表1所示，随着静置时间延长鸡肉糜的黏度逐渐增加，这可能是由于肉糜微粒间的结构在充分剪切时遭到破坏，静置过程中肉糜微粒之间彼此缠绕又重新形成结构导致的[26]，黏度在静置过程中增加的结果与肉糜的触变性相符。随着静置时间的延长，鸡肉糜黏度的增加幅度减小，表明剪切刚结束时肉糜微粒之间发生的缠结较为剧烈，随着静置时间的增加肉糜体系趋于稳定。
2.3 不同静置时间下肉糜的频率扫描曲线
储能模量（G'）代表流体的弹性，与凝胶结构的形成有关；损耗模量（G"）代表流体的黏性，与流动性相关[27]。如图3所示。在所有静置时间下肉糜的G'均大于G"，这表明鸡肉糜的流变性质以弹性为主，体现出较强的弱凝胶性质[28]，具有形成弹性凝胶的潜力[26,29]。随着频率的增大，鸡肉糜的G'和G"变化量增加，尤其是G"，随着频率的增加对频率的依赖性增强，这可能是因为高频率对肉糜的内部结构造成了一定的破坏，使蛋白质发生解链，延伸变长，造成了肉糜流动性增加较快[30]。
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图 3 不同静置时间下肉糜储能模量和损耗模量随频率的变化Figure 3. Changes in storage modules and loss modules of minced meat with frequency under different resting time随着静置时间的延长，鸡肉糜的G'和G"均有增加的趋势，G'随静置时间增加得更为明显，这一结果与蔡礼彬等[31]研究鱼浆静置时间对鱼浆流变学特性的研究结果相似。有研究表明，天然肌原纤维的疏水区域位于蛋白质复合物内部的深处，剪切作用使得疏水位点暴露[32]。静置过程中蛋白质溶出增多，促进蛋白质分子间交联，有助于蛋白质体系恢复。类似地，雷颂等[33]研究发现白鲢盐溶蛋白质提取液中蛋白含量随静置时间的增加而增加。G"的增加与鸡肉糜黏度在静置过程中增加的现象相符。在剪切力的作用下肉糜微粒的取向趋于一致，因此刚剪切后的肉糜（静置时间为0 h条件下）表现出较低的黏性，当剪切作用消失后，肉糜在静置过程中逐渐恢复到自然稳定的状态，剪切复原肉糜微粒的取向逐渐变得无规则，造成了黏性的增加[34]。
2.4 不同静置时间下肉糜凝胶的蒸煮损失率和持水率的变化
如图4所示，与对照组相比，不同静置时间下的鸡肉糜的蒸煮损失率均显著增加（P<0.05）。Zhou等[35]的研究表明，剪切作用可以打开蛋白质的结构，有利于蛋白质网络结构的形成，固定住更多的水分。因此刚剪切后的肉糜（静置时间为0 h条件下）的蒸煮损失率处在较低值。在静置过程中，随着静置时间的增加，肉糜蛋白质之间的疏水相互作用增强，疏水区域增大。石丽双[36]研究发现脂肪添加量的改变影响乳化肠的疏水区域，导致水分不能被锁住而损失，使得乳化肠蒸煮损失率变大。进而可以推测静置时间越长，蛋白质之间的疏水相互作用增强，进而导致了鸡肉糜凝胶的蒸煮损失增大。
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图 4 不同静置时间下肉糜凝胶蒸煮损失率和持水率的变化注：A~E表示不同静置时间下肉糜凝胶的蒸煮损失率具有显著差异（P<0.05）；a~b表示不同静置时间下肉糜凝胶的持水率具有显著差异（P<0.05）。Figure 4. Changes in cooking loss rate and water-holding capacity of minced meat gel under different resting time持水率是评价肉糜凝胶保水性能好坏的重要指标。持水率越高，表明肉糜凝胶保持内部不易流动水分的能力越强[37]。如图4所示，持水率随着静置时间的延长而增加，静置24 h的持水率较0 h时显著增加（P<0.05），静置36 h和48 h的持水率与静置24 h相比无显著变化（P>0.05）。可以从两个方面来解释：一方面是由于静置过程中蛋白质之间的疏水相互作用增强，使得加热后的凝胶具有良好的结构稳定性，张晓慧等[38]研究发现疏水相互作用与凝胶强度、硬度和持水率呈正相关，这也与本试验凝胶强度、硬度和持水率的增加相一致；Ramirez等[39]发现，阿拉斯加狭鳕鱼糜在0 ℃下保持12~24 h，然后在90 ℃下加热时，可以形成更强的凝胶结构。另一方面，蒸煮损失率增加使鸡肉糜中的水分减少，相当于鸡肉糜中蛋白质浓度增加，这也是造成凝胶持水率增加的一大原因。综合持水率和蒸煮损失率，静置24 h下制得的鸡肉糜凝胶具有较好的凝胶品质。
2.5 不同静置时间下肉糜凝胶强度的变化
凝胶强度是评价肉糜制品的一项重要指标。由图5可知，与未静置组相比，不同的静置时间均能显著提高鸡胸肉糜凝胶强度（P<0.05），随着静置时间的增加凝胶强度均呈增大的趋势，这与肉糜凝胶持水率增加趋势相符。表明静置可以促进肉糜凝胶稳定结构的形成。其中静置12 h后肉糜凝胶强度的较未静置组显著增加（P<0.05），静置48 h后的肉糜凝胶强度较静置36 h的显著增加（P<0.05）。Tong等[40]研究低温下不同静置时间对鱼糜凝胶品质和蛋白质结构的影响也得到了类似的结论。凝胶强度的增加可能是静置时间越长，使得肉糜中蛋白质之间的疏水相互作用增强，而Chen等[41]研究得出在高温下，疏水相互作用在肌原纤维蛋白乳液凝胶的性质中起主要作用，疏水相互作用的增强，使得凝胶的网络结构变得更加致密、有序，均匀有序的网络结构能加强对水分的束缚，因此与对照组相比，不同静置时间下的肉糜经加热制得的凝胶的强度均显著增加，这与持水率增加的结果相符。在4 ℃下静置是一个缓慢交联的过程，利于剪切体系复原。Nguyen等[42]研究加热速率和加热时间对阿拉斯加狭鳕鱼糜凝胶性质的影响，发现在形成凝胶过程中，交联速率越慢，凝胶强度越高。
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图 5 不同静置时间下肉糜凝胶强度的变化注：不同字母表示具有显著差异，P<0.05；图6同。Figure 5. Changes in gel strength of minced meat gel under different resting time2.6 不同静置时间下肉糜凝胶质构性质的变化
如图6所示，随着静置时间的增加，鸡肉糜凝胶的硬度、弹性、黏性和咀嚼性均呈增大的趋势。其中，与未静置组相比，不同静置时间下的鸡肉糜凝胶的硬度均显著增加（P<0.05），静置12~48 h内未见明显变化；静置36 h的肉糜凝胶的弹性较未静置组显著增加（P<0.05），之后未见明显变化；静置24 h的鸡肉糜凝胶的黏性和咀嚼性较未静置组显著增加（P<0.05），之后黏性未见明显变化，而咀嚼性在静置48 h时显著增加（P<0.05）。硬度、黏性和咀嚼性的增加可能是静置过程中盐溶性蛋白质的溶解度增加导致[43]。硬度的增加可能是因为静置过程中蛋白质之间的相互作用增强，促进形成了良好的三维凝胶网状结构。有研究表明，随着共混凝胶静置时间的延长，胶体链间的相互作用加强，形成更为紧密的网络结构[44]。鸡肉糜凝胶的弹性和黏性的变化可能和肉糜在静置过程中G'和G"的增加有关，在相同加热条件下，弹性和黏性较高的肉糜形成的凝胶同样具有较高的弹性和黏性。静置过程中，蛋白质分子展开，疏水残基暴露，使得凝胶网络更稳定，黏性和弹性增加，这与鸡肉糜凝胶持水率增加的结果相符[45]。综合凝胶的硬度、弹性、黏性和咀嚼性来看，静置24 h下的鸡肉糜凝胶具有较好的凝胶品质。
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图 6 不同静置时间下肉糜凝胶质构特性的变化Figure 6. Changes in texture properties of minced meat gel under different resting time3. 结论
静置处理对充分剪切后的鸡肉糜的流变特性和凝胶特性均会产生一定的影响。随着静置时间的增加，充分剪切肉糜的黏度逐渐增加，触变性增强，同时伴随着肉糜流体弹性（G'）和黏性（G"）的增长；肉糜凝胶的蒸煮损失率随静置时间的延长显著增加（P<0.05），凝胶强度和硬度在静置12 h下发生显著增加（P<0.05），凝胶的持水率、黏性及咀嚼性在静置24 h下显著增加（P<0.05），凝胶的弹性在静置36 h下显著增加（P<0.05）。综合鸡肉糜的流变性质和凝胶性质来看，静置24 h下的肉糜具有较好的品质。本实验对充分剪切后的肉糜在不同静置时间下流变和凝胶性质的变化做出探究，为通过静置时间来调节肉糜的流变和凝胶性质提供了理论依据。
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图 1 不同静置时间下肉糜的滞后环变化
Figure 1. Changes in the hysteresis loop of minced meat under different resting time
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图 2 不同静置时间下肉糜黏度随剪切速率的变化
注：A~E分别表示静置时间为0、12、24、36、48 h条件下肉糜的剪切曲线。
Figure 2. Changes in viscosity of minced meat with shear rate under different resting time
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图 3 不同静置时间下肉糜储能模量和损耗模量随频率的变化
Figure 3. Changes in storage modules and loss modules of minced meat with frequency under different resting time
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图 4 不同静置时间下肉糜凝胶蒸煮损失率和持水率的变化
注：A~E表示不同静置时间下肉糜凝胶的蒸煮损失率具有显著差异（P<0.05）；a~b表示不同静置时间下肉糜凝胶的持水率具有显著差异（P<0.05）。
Figure 4. Changes in cooking loss rate and water-holding capacity of minced meat gel under different resting time
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图 5 不同静置时间下肉糜凝胶强度的变化
注：不同字母表示具有显著差异，P<0.05；图6同。
Figure 5. Changes in gel strength of minced meat gel under different resting time
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图 6 不同静置时间下肉糜凝胶质构特性的变化
Figure 6. Changes in texture properties of minced meat gel under different resting time
表 1 不同静置时间下肉糜的黏度和滞后环面积的变化
Table 1 Changes in viscosity and hysteresis loop area of minced meat under different resting time
静置时间（h） 黏度（Pa·s） 滞后环面积 剪切开始时 剪切结束时 0 1507.11 910.96 2635.13 12 1764.03 910.64 4157.65 24 2083.17 1077.30 5328.88 36 2085.47 938.66 6165.53 48 2126.25 1061.50 6223.11 注：表中黏度为剪切速率为0.1 s−1条件下的数值。 
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