中國畜牧學會會誌,39(2):139~146, 2010 不同油脂乳化對肉漿品質安定性之影響 李意娟 郭芳君 陳帷稷 王祥蓉 (2) 吳輔祐 : 動物脂肪含有膽固醇與較高的飽和脂肪酸, 為了健康與產品的多樣性, 本實驗探討肉漿以植物油或豬油進行乳化的可行性 各種脂肪以一次添加 25% 進行乳化, 其熟煮流失率 : 豬背脂組為 3.4%, 豬油與植物油組分別為 19.6% 與 34.3%, 後兩組製成肉丸的結著性極差 觀察植物油組乳化過程, 失敗之主因在於局部形成油包水之乳化 改以蛋黃預先乳化植物油後再加入, 則可解決該問題 進一步改以 5% 植物油漸進式添加, 添加量達 30% 時其熟煮失重率仍保持在 5% 內, 做成肉丸的外觀與結著性都良好, 然而堅靭度於添加量達 20% 以上時明顯下降 (P < 0.05) 漸進添加豬油至 20% 的熟煮失重率為 5.1%, 當添加達 25% 時則熟煮失重率驟升至 20%, 製成的肉丸結著性也不佳 本研究顯示植物油只要避免油包水的乳化問題, 添加量可以達 30%; 豬油則只能添加至 20%, 證實脂肪細胞的完整性及油脂的融點對肉漿乳化的重要性 ( 關鍵語 : 背脂 乳化 豬油 肉漿 植物油 ) 肉製品的脂肪大都添加動物的皮下脂肪, 而豬油 牛油分別約含 39.34 54.23% 的飽和脂肪酸和 102 182 mg/100g 的膽固醇 ( 衛生署, 1998) 飲食攝取高量的膽固醇或飽和脂肪酸, 常被列為心血管疾病的危險性因子 (Lichtenstein et al., 2006) 衛生署(2006) 建議國人每日飲食攝取膽固醇不超過 300 mg, 而飽和脂肪酸則小於總熱量的 10% 植物油不含膽固醇, 不飽和脂肪酸含量也較高 然而以植物油取代動物脂肪來製造乳化的肉產品, 有許多技術問題需考量 動物脂肪大都包覆於細胞膜與結締組織內, 只有切碎游離的脂肪才需乳化 ; 植物油則所有分子都需要乳化或吸附 液態的植物油在乳化操作上也與固態的背脂不同 因此目前植物油的添加大都事先以大豆蛋白或酪蛋白鈉乳化, 添加量大都限於 10% (Pappa et al., 2000;Choi et al., 2009;Choi et al., 2010b), 少數有加至 15% 者 (Choi et al., 2010a) 另外, 有些部分乳化的中式肉品如包子 水餃的餡等, 為了口感 質地, 也常以植物油取代部分的動物脂肪 部分氫化的酥油融點較高, 常溫為固態, 操作如同背脂可直接添加至肉漿中乳化, 添加量也大都為 10%(Hsu and Yu, 2002,2003) 然而酥油含有反式脂肪酸, 不利於人體健康 (Remig et al., 2010) (2) 國立宜蘭大學動物科技學系,260 宜蘭市神農路一段 1 號 通訊作者,E-mail: fuywu@niu.edu.tw
140 中國畜牧學會會誌第 39 卷第 2 期 來自豬油加工的清香油, 其膽固醇與飽和脂肪酸的含量都較豬油低, 分別為 76 mg/100g 和 25.98% ( 衛生署, 1998) 目前也有技術使用 β- 環糊精 (β-cyclodextrin) 移除豬油中 90% 的膽固醇 (Yen and Tsai, 2006) 本研究嘗試肉漿以植物油或豬油進行乳化, 並探討其所能添加的含量, 希望提供肉品加工製造健康與多樣性產品的基礎 : 於傳統市場購買當日屠宰之豬後腿肉及背脂, 冷藏一日備用 瘦肉與背脂分別以絞肉機 (Kitchen Aid, St. Joseph, MI, USA)5 mm 孔徑絞碎 自製之豬油則將背脂切小塊再以小火炸出油, 冷藏備用 植物油購自超市之芥花油 (canola oil, 味全 ) 仿照貢丸之製造, 絞碎之瘦肉加入 1.5% 食鹽 1.5% 糖 0.25% 磷酸鹽 0.2% 味素 0.1% 白胡椒粉 細切乳化機 (Stephan UM-5, Stephan u. SoÈhne GmbH & Co., Hameln, Germany) 外槽以 2 冷水循環冷卻, 以鈍刀打漿 1.5 min 抽出鹽溶性蛋白, 再加脂肪繼續打漿乳化 3 min 各種處理之植物油 豬油 或豬背脂之添加方式於結果與討論中詳述 肉漿於水煮前溫度皆控制在 10 以下, 以手擠成丸型後置入 80 水中煮 30 min, 經冷水冷卻後冷藏備用 肉丸是否具有良好結著性與彈性之基本特性以眼睛觀察並以手指擠壓 肉丸表面不光滑, 稍加擠壓即分成碎塊者, 顯示乳化效果不佳 將肉漿塗滿於直徑 57 mm x 高 15 mm 預先秤重之鋁盤, 秤重後 80 水煮 30 min, 冷水冷卻後將表面多餘水漬輕拭掉再秤重 熟煮失重率 (%) = ( 水煮前肉重 水煮後肉重 )/ 水煮前肉重 x100% 以圓筒取樣器 (No.26) 與美工刀取直徑 17 mm x 高 10 mm 之肉丸樣品, 以物性測定儀 (Rheometer, model NRM-2010J-CW, Fudoh, Tokyo, Japan) 之 Chewing 程式測得肉丸之堅韌度 (toughness) 膠度 (guminess) 咀嚼度(chewiness) 彈性(springness) 與結著性 (cohesion) 所得資料利用統計分析套裝軟體 (SAS, 1988) 進行分析 使用一般線性模式 (general linear model, GLM) 進行變方分析, 處理有差異者再以鄧肯新多變域測定法 (Duncan s new multiple range test) 比較各組間之差異顯著性
不同油脂乳化對肉漿品質安定性之影響 141 肉漿乳化時一次添加 25% 豬背脂 豬油或植物油, 於鋁盤中測熟煮失重率, 豬背脂組為 3.4%, 豬油和植物油分別為 19.6% 與 34.5%, 三者之間彼此差異顯著 (P < 0.05)( 表 1) 觀察各組乳化肉丸水煮時, 豬油與沙拉油組水煮液中皆有大量油滲出 肉丸水煮加熱時, 如果油脂未被鹽溶性蛋白乳化或物理性包覆於肌原纖維蛋白的網狀結構中, 一旦水煮時油脂很容易流失至水煮液中, 造成產品熟煮流失率的升高 因此 Hsu and Yu(1999) 指出熟煮流失率是貢丸製造成功與否的重要指標, 並與品評試驗之質地與總接受性有極顯著的負相關性 經驗顯示貢丸的熟煮失重率如高於 5%, 代表乳化不理想, 同時產品結著性開始變差, 質地開始劣化 豬油於室溫為固態, 可做為氫化酥油的代表 本研究中以豬背脂加熱自製豬油, 其三酸甘油酯的組成與豬背脂相同, 不過如同植物油沒有細胞膜與結締組織的包覆 因此本實驗可以比較三酸甘油酯差異及細胞膜包覆對乳化的影響 豬油組的熟煮失重率遠高於豬背脂組 (P < 0.05), 證實脂肪的細胞包覆對肉漿乳化的重要性 再者, 添加 25% 豬油的熟煮失重率高達 19.6%, 顯示在此條件下已超過肉漿對豬油所能乳化或包埋的能力 植物油組的熟煮失重率高達 34.5%, 比添加 25% 油脂的還高, 顯示脂肪與水分都大量流失, 導致產品堅韌度顯著高於其他兩組 (P < 0.05)( 表 1) 雖然物性測定儀所測的膠度 咀嚼度 彈性與結著性在統計上沒有顯著差異 (P > 0.05), 但肉丸的外觀上已不具一般貢丸外表平滑, 富彈性 結著好的特性, 而高結著性 彈性和脆度是用來比較貢丸品質好壞的指標 ( 陳與郭,1985) 觀察本實驗植物油組乳化過程, 失敗的主因是 25% 的液態油以一次倒入, 體積過大, 局部油多肉漿少, 形成油包水 (water in oil, W/O) 乳化 Pappa 等 (2000) 做低脂法蘭克福香腸時, 以酪蛋白預先乳化橄欖油 本實驗過程中曾以蛋黃預先乳化植物油, 再加 25% 於肉漿中, 亦可成功做成乳化肉丸 ( 未發表數據 ) 為瞭解植物油或豬油能添加的最大量及對產品質地的影響, 分別以每次 5% 液態油量漸進式添加乳化 圖 1 顯示植物油組逐次添加至 30% 時其熟煮失重率仍保持在 5% 內, 同時以肉眼觀察及手指擠壓肉丸都仍具有外觀結著性佳之特性, 表示乳化沒有問題, 不過肉丸之堅韌度 咀嚼度與膠度隨植物油添加量的增加而有降低的趨勢, 其中堅韌度於添加至 20% 以上時明顯下降 因此, 漸進式添加植物油於實際工廠操作時, 另類方法可考慮用油管引進乳化中的肉漿 (Hammer, 1992) 豬油組肉丸之堅韌度 咀嚼度與膠度亦隨添加量的增加而有遞減的趨勢 熟煮失重率在添加少於 15% 時都維持在 3% 以下, 添加 20% 時略升為 5.1% 然而豬油添加 25% 以上則熟煮失重率驟升至 20% 以上, 肉丸之結著性亦不佳 ( 圖 2) 植物油可以乳化至 30%, 而豬油卻只能到 20% 本實驗曾嘗試將酥油融化後以管子加至肉漿中乳化, 所能乳化的量都不曾達到植物油的量 ( 未發表數據 ) 油脂在安定的肉漿中可能存在三種型式 : 細胞膜與結締組織內 化學性的乳化膠粒中 少數物理性的包埋 (entrap) 於蛋白質或澱粉等大分子結構 (matrix) 中 西式香腸的加工即使極度的絞
142 中國畜牧學會會誌第 39 卷第 2 期 表 1 添加 25% 背脂 豬油或植物油對乳化肉丸熟煮失重率與質地的影響 Table 1 Effect of adding 25% back fat, lard, or vegetable oil on cooking loss and texture of emulsified meatballs Items Back fat Lard Vegetable oil Cooking loss 3.39 ± 0.16 a 19.60 ± 0.94 b 34.50 ± 1.92 c Texture Toughness 1,237 ± 127 a 1,355 ± 246 a 1,825 ± 5 b Gum 1,064 ± 125 1,172 ± 217 1,393 ± 139 Chewiness 1,002 ± 89 1,116 ± 280 1,189 ± 202 Elastic 0.94 ± 0.04 0.95 ± 0.09 0.86 ± 0.05 Cohesion 0.86 ± 0.01 0.86 ± 0.02 0.77 ± 0.09 a,b,c Different letters in the same row indicate significant difference (P < 0.05). 20 Toughness Chewiness Gum Cooking loss 25 Texture ( x 100 ) (g) 15 10 5 20 15 10 5 Cooking loss (%) 0 5 10 15 20 25 30 Vegetable oil level (%) 0 圖 1 植物油添加量對乳化肉丸之質地與熟煮失重率的影響 Figure 1 Effect of various vegetable oil levels on texture and cooking loss of emulsified meatballs.
不同油脂乳化對肉漿品質安定性之影響 143 20 15 Toughness Chewiness Gum Cooking loss 25 20 Texture (x 100) (g) 10 5 15 10 5 Cooking loss (%) 0 5 10 15 20 25 30 Lard level (%) 0 圖 2 豬油添加量對乳化肉丸之質地與熟煮失重率的影響 Figure 2 Effect of various lard levels on texture and cooking loss of emulsified meatballs. 碎與細切, 大部分的脂肪細胞仍保存它們的完整性, 而脂肪細胞的完整性是決定肉漿熱安定性的主要關鍵因子 (Tinbergen and Olsman, 1979) 本實驗肉漿以豬油乳化只能添加至 20%, 而一般乳化類肉品常添加背脂至 30%, 證實脂肪被細胞膜包覆的重要性, 因此背脂在操作過程宜避免脂肪細胞不必要的破碎 Acton et al.(1983) 認為冷凍狀態的脂肪細胞容易在絞碎過程中破碎, 因此建議冷凍背脂先解凍, 或者於新鮮冷卻狀態下絞碎 然而考量有些絞肉機的磨合緊密度較差, 新鮮背脂較柔軟, 容易於絞肉槽內打滑, 磨擦生熱而釋出油脂, 故有些貢丸製造仍習慣先將背脂凍結後再絞碎 ( 陳和曾, 1980) 添加液態性油脂, 或操作不當而使油脂釋出脂肪細胞外, 則必須依賴化學乳化或物理性包埋, 否則加工過程會干擾蛋白質結構的連續性, 而於加熱時易滲出, 並減少乳化肉品的結著性 對於沒有腸衣包覆的貢丸, 未乳化或包埋的油脂在水煮時會流失, 因此熟煮失重率與貢丸質地品質呈極顯著的負相關 (Hsu and Yu, 1999) 適當條件下, 肌肉纖維蛋白有很高的乳化容量, 並能產生相當高的乳化安定性 (Wu and Ockerman, 1982), 如本實驗以漸進式逐步添加至 30% 的植物油仍能產生良好的乳化肉漿 然而添加高量時, 需注意避免液態油形成連續相反過來包覆肉漿, 產生油包水的乳化狀態 (W/O) 以細切機(silent cutter) 細切乳化的肉漿表面積較大, 較不會形成油包水的乳化 槽式的乳化機或打漿機肉漿表面積較小, 可以在乳化過程以管子持續加入植物油 (Hammer, 1992)
144 中國畜牧學會會誌第 39 卷第 2 期 另種方法是預先以酪蛋白鈉 植物蛋白 蛋黃等將植物油乳化成固態, 添加時就可避免油包水的狀態 (Pappa et al., 2000) 本實驗植物油能乳化至 30%, 而豬油只能至 20%, 顯示豬油可以添加的量較低並非肉漿乳化容量不足, 而是脂肪酸組成的差異 一般豬油液化的溫度約 30, 其所含三酸甘油酯約各半分佈於兩個融點溫度範圍 :6 ~ 14 18 ~ 30 (Acton et al., 1983), 因而有較高的固態脂肪指數 (solid fat index) 乳化為液相反應, 對呈固態的脂肪無法形成乳化, 因此豬肉香腸的乳化溫度建議於 16 ~ 18 (Acton et al., 1983) 本實驗肉漿於 10 以下乳化, 約有一半的豬油呈固態, 也就是約有一半的豬油並未被乳化固定 少量的固態脂肪可以物理性的包覆在肌肉纖維間, 或溶於液態油脂中一起被乳化, 而不致於水煮時流失 ; 然而量多時不足以被包覆, 且會干擾肌纖維間的結著 製造貢丸以手工成型時, 未乳化的脂肪如果溫度升高而融化, 將於肉漿表面形成薄的油膜, 阻隔揉捏時肉漿面與面的接觸與重組, 做成的貢丸以手擠壓常碎成小塊 因此陳和曾 (1980) 在手工成型前將肉漿置冷凍庫 30 min 降溫 李和吳 (1992) 證實在水煮前將肉漿溫度升高至 30 會減少貢丸的結著性 顯示油脂的融點會影響肉漿所能乳化的容量 機械成型的貢丸或法蘭克福香腸的製造沒有上述問題, 故成功率較高 為了使高融點脂肪能在液態形成乳化, 豬油可以考慮提高乳化時肉漿溫度至 18 (Acton et al., 1983) 然而乳化後如果溫度降至冰溫過久, 已乳化的高融點脂肪分子會形成固體結晶, 穿透乳化界面的膜而破壞乳化 (Narsimhan, 1992), 造成水煮流失 香腸製造肉漿乳化後直接灌入腸衣, 不再降至冰溫, 則無乳化界面破壞的問題 酥油視氫化程度的不同而有不同的融點, 一般比豬油還高, 約在 48, 故乳化溫度需比豬油更高, 以食品衛生與品質考量, 較不切實際 因此高融點脂肪用於肉漿乳化的問題較多, 主要需依賴肌纖維蛋白的物理性包埋, 然其能力有限, 不能添加太多 若以背脂乳化的肉漿則應防止脂肪細胞膜破裂, 釋出高融點脂肪 另外, 西式香腸常添加少量澱粉, 澱粉也有吸附脂肪的功能 (Gallant et al., 1197), 可減少高融點脂肪的問題 植物油的添加可達 30%, 然而為了避免肉漿局部形成油包水的乳化, 植物油宜於乳化過程中少量漸進式添加, 或預先以乳化劑乳化成固態再行添加 豬油只能添加至 20%, 也證實添加背脂乳化時需保持脂肪細胞的完整, 以避免油脂釋出之重要性 台灣地區食品營養成分資料庫 1998 行政院衛生署 台北市 李意娟 吳輔祐 1992 肉漿溫度對貢丸結著性之影響 中畜會誌 21(suppl.):87 陳明造 郭秀蘭 1985 貢丸製造改進之研究 Ⅳ. 各種不同聚合磷酸鹽添加量對雞肉貢丸物性與官能性的影響 中畜會誌 14(3/4):157-164 陳明造 曾穎玉 1980 貢丸製造改進之研究 中國農化會誌 18(1-2):34-41 臨床營養工作手冊
不同油脂乳化對肉漿品質安定性之影響 145 2006 行政院衛生署 台北市 Acton, J. C., G. R. Ziegler, and D. L. Jr. Burge. 1983. Functionality of muscle constituents in the processing of comminuted meat products. CRC Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 18:99-121. Choi, Y. S., J. H. Choi, D. J. Han, H. Y. Kim, M. A. Lee, H. W. Kim, J. Y. Jeong, and C. J. Kim. 2009. Characteristics of low-fat meat emulsion systems with pork fat replaced by vegetable oils and rice bran fiber. Meat Sci. 82: 266-271. Choi, Y. S., J. H. Choi, D. J. Han, H. Y. Kim, M. A. Lee, H. W. Kim, J. W. Lee, H. J. Chung, and C. J. Kim. 2010a. Optimization of replacing pork back fat with grape seed oil and rice bran fiber for reduced-fat meat emulsion systems. Meat Sci. 84:212-218. Choi, Y. S., J. H. Choi, D. J. Han, H. Y. Kim, M. A. Lee, J. Y. Jeong, H. J. Chung, and C. J. Kim. 2010b. Effects of replacing pork back fat with vegetable oils and rice bran fiber on the quality of reduced-fat frankfurters. Meat Sci. 84:557-563. Gallant, D.J., B. Bouchet and P.M. Baldwin. 1997. Microscopy of starch: evidence of a new level of granule organization. Carbohydr. Polym. 32:177-191. Hammer, G. F. 1992. Processing vegetable oils into frankfurter-type sausages. Fleischwirtschaft 72:1258-1265. Hsu, S. Y., and S. H. Yu. 1999. Eeffects of phosphate, water, fat and salt on qualities of low-fat emulsified meatball. J. Food Eng. 39:123-130. Hsu, S. Y., and S. H. Yu. 2002. Comparisons on 11 plant oil fat substitutes for low fat Kung-Wan. J. Food Eng. 51:215-220. Hsu, S. Y., and S. H. Yu. 2003. Cooking effects on low fat Kung-Wans formulated with plant oils. J. Food Eng. 56:299-305. Lichtenstein, A. H., L. J. Appel, M. Brands, M. Carnethon, S. Daniels, H. A. Franch, B. Franklin, P. Kris-Etherton, W. S. Harris, B. Howard, N. Karanja, M. Lefevre, L. Rudel, F. Sacks, L. Van Horn, M. Winston, and J. Wylie-Rosett. 2006. Diet and lifestyle recommendations revision 2006: a scientific statement from the American Heart Association Nutrition Committee. Circulation. 114:82-96. Narsimhan, G. 1992. Emulsions. pp. 358-362 in Physical Chemistry of Foods. H.G. Schwartzberg, and R.W. Hartel(ed.). Marcel Dekker, Inc., NY, USA. Pappa, I. C., J. G. Bloukas, and I. S. Arvanitoyannis. 2000. Optimization of salt, olive oil and pectin level for low-fat frankfurters produced by replacing pork backfat with olive oil. Meat Sci. 56:81-88. Remig, V., B. Franklin, S. Margolis, G. Kostas, T. Nece, and J. C. Street. 2010. Trans fats in America: a review of their use, consumption, health implications, and regulation. J Am Diet Assoc. 110:585-92. SAS. 1988. SAS User s Guide: Statistics. SAS Inst. Inc. Cary, NC. Tinbergen, B. J., and W. J. Olsman. 1979. Fat cell rupture in a comminuted meat batter as a determinative factor of heat stability. J. Food Sci. 44:693-695. Wu, F. Y., and H. W. Ockerman. 1982. Effect of mechanical treatment, fat level and chopping time on the texture of comminuted meatballs. J. Food Prot. 45:729-732. Yen, G. C., and L. J. Tsai. 2006. Cholesterol removal from a lard-water mixture with β-cyclodextrin. J. Food Sci. 60:561-564.
J. Chin. Soc. Anim. Sci. 39(2):139~146, 2010 Effect of types of lipids on the emulsion and texture of meat batter Yi-Chuan Lee, Fang-Chun Kuo, Wuei-ji Chen, Hsiang-Jung Wang and Fu-Yu Wu (2) ABSTACT Animal fats contain cholesterol and high percent of saturated fatty acids. Considering human health and for the purpose of creating varieties of products, we investigated the feasibility of meat batter emulsification with vegetable oil or lard. Emulsifying with 25% of pork backfat, vegetable oil and lard resulted in cooking loss of 3.4%, 19.6% and 34.3% respectively. The meatballs made from the latter two groups did not have good cohesion. By observation, the failure of emulsification with vegetable oil was mainly due to the formation of water-in-oil emulsion in some area of meat batter. Pre-emulsification of vegetable oil with egg yolks could solve this problem. With incremental addition of 5% vegetable oil, the cooking loss maintained in 5% up to 30% added vegetable oil. All meatballs had good cohesion texture, however, toughness decreased after adding 20% vegetable oil (P < 0.05). With incremental addition of 5% lard, the cooking loss was 5.1% with 20% addition; however, the cooking loss surged to 20% with 25% addition of lard resulting in poor cohesion of the meatball. This study showed that 30% vegetable oil can be added if water-in-oil emulsion was prevented. Lard could only be added to 20%, which also indicated the importance of fat cells integrity. The temperature of meat batter played an important role when lard or shortening were emulsified. (Key Words: Backfat, Emulsification, Lard, Meat batter, Vegetable oil) Department of Animal Science, National Ilan University, No. 1, Sec. 1, Shen Nong Road, Ilan city, Ilan 260, Taiwan, R.O.C. (2) Corresponding author, E-mail: fuywu@niu.edu.tw