食用菌具有高蛋白、低糖、低脂肪和低胆固醇的特点,富含膳食纤维,还含有类固醇、多酚等多种生物活性物质,备受消费者喜爱 [1]。金针菇(Flammulina velutipes)营养丰富,是中国食用菌工厂化生产中规模最大、产量最高、发展最快、技术最成熟的食用菌栽培品种[2]。目前,鲜品销售是金针菇产能消化的主要途径,但鲜品保鲜期短,储运成本高,这给产业持续健康发展带来一定制约。因此,开发金针菇干制加工品在肉制品中的应用场景,对于提高金针菇产业附加值和扩大市场需求具有重要现实意义。

香肠、肉丸等是深受消费者欢迎的传统肉糜食品。近年来,随着消费观念和饮食潮流的变化,蔬菜、食用菌等素食原料被加入肉糜制品中,以获得不同的感官指标和品质特性。金针菇富含鲜味物质[3],经干燥粉碎处理后,其风味物质的释放得到有效强化,添加到肉糜制品中可显著降低肉制品的腥味。同时,金针菇粉色泽金黄,能够改善肉糜色泽与外观[4],提高产品鲜味及整体感官品质。金针菇粉的保水性强,研究表明,其加入山羊肉糜中可提高持水性,减少蒸煮损失,并降低脂质氧化速度[3]。添加金针菇粉可显著降低广式腊肠的脂肪含量,有效抑制脂质和蛋白质的氧化,提升香肠的品质和感官特性,添加质量分数为2.5%的金针菇粉时效果最佳[5]。然而,目前尚缺乏通过模糊数学感官评价法,并结合水分迁移机制和微观结构分析,系统阐释金针菇粉对猪肉丸等猪肉糜制品综合品质影响的相关研究报道。

本研究拟测定金针菇粉对猪肉丸保水性、蒸煮损失率、色泽、质构、微观结构和水分分布的影响,并采用电子舌结合模糊数学感官评价法判断金针菇粉对猪肉丸感官品质的作用,旨在探究金针菇粉添加对猪肉丸综合品质的影响,为金针菇粉在肉糜制品中的应用提供参考,为功能性肉制品的开发提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

猪里脊肉,博鸿达食品有限公司;金针菇,上海雪榕生物科技股份有限公司;六偏磷酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐(食品级),福建湖北兴发化工集团股份有限公司;福建原盐(食品级),福建福盐集团;1×PBS缓冲液(0.01 mol/L,pH=7.2)(分析纯)、戊二醛固定液(含有质量分数为2.5%的戊二醛,0.1 mol/L,pH=7.2)(分析纯),北京兰杰柯科技有限公司;无水乙醇(分析纯),国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

DHG型电热恒温鼓风干燥箱、DK-8D型恒温水槽,上海一恒科学仪器有限公司;800A型万能粉碎机,东莞市房太电器有限公司;X-30R型离心机,美国Beckman Coulter公司;IM-25型制冰机,常熟市雪科电器有限责任公司;TA-XT Plus型质构仪,英国Syable Micro Systems公司;ADCI型全自动色差仪,北京辰泰克仪器技术有限公司;SA402B型电子舌味觉分析系统,日本 Insent公司;ZB-20型斩拌机,诸城市新得利食品机械有限公司;MesoMR20-0660H-Ⅰ型核磁共振仪,苏州纽迈分析仪器股份有限公司;S18-LA170型碎肉机,九阳股份有限公司;-86 ℃超低温冰箱,中科美菱低温科技股份有限公司;FDU-1200型冷冻干燥机,上海爱朗仪器有限公司;Hitachi Regulus 8100型冷场扫描电镜,日本日立公司。

1.3 实验方法

1.3.1 金针菇粉的制备

参考Wang等[6]的方法并稍加修改。金针菇子实体用清水洗净表面杂质,擦干后均匀放置于干燥盘中送入烘箱,烘箱温度50 ℃,干燥时间4 h,干制后金针菇中水质量分数低于12%。使用粉碎机粉碎干制金针菇后过100目筛,得到金针菇粉。

1.3.2 添加金针菇粉的猪肉丸制备

参考韩毅等[7]的方法并稍加修改。猪肉选取新鲜猪里脊肉,去除筋膜,切成长条。使用低速利刀斩拌,每斩拌2 min后停机,刮下斩拌机壁上黏附的肉糜,与料盘内的肉糜混合后继续斩拌,重复斩拌3次,共6 min。以猪肉质量计添加辅料(质量分数):冰水5%、盐2%、复合磷酸盐0.4%,根据预实验结果,添加质量分数为0、1%、3%、5%的金针菇粉,分别记为CK组、J1组、J3组、J5组。再次斩拌2 min后4 ℃冷藏8 h,然后制成每颗质量(25.0±0.2)g的肉丸,90 ℃蒸煮15 min;自然冷却至室温后用于后续实验。

1.3.3 添加金针菇粉的猪肉丸加工特性测定

1.3.3.1 蒸煮损失率测定

参考周扬等[8]的方法,按式(1)计算蒸煮损失率。

蒸煮损失率

(1)

式(1)中,m1为样品蒸煮前质量,g;m2为样品水浴加热(90 ℃、15 min)并冷却至室温后,沥干表面水分后的质量,g。

1.3.3.2 保水性测定

参考李应兰等[9]的方法,将猪肉丸制成长 2 cm、宽1 cm、厚1 cm的肉块,然后用相同厚度的吸水纸包裹后放入离心管中,置于离心机中离心 10 min(4 ℃、3 000 r/min),按式(2)计算保水性。

保水性

(2)

式(2)中,ma为肉块离心前质量,g;mb为肉块离心后去除吸水纸的质量,g。

1.3.4 添加金针菇粉的猪肉丸质构特性测定

根据罗登林等[10]的方法并稍加修改。猪肉丸制成长2 cm、宽2 cm、厚1 cm的肉块;质构仪采用TPA模式,探头选用P/36R,触发力0.05 N,测前速度2 mm/s,测中速度1 mm/s,测后速度2 mm/s,压缩程度40%,2次下压间隔时间10 s。

1.3.5 添加金针菇粉的猪肉丸色泽特性测定

将猪肉丸对半切开,选取无孔洞的一面进行色差测定。色差仪校正完成后,测量肉丸的L*值(亮/暗)、a*值(红/绿)和b*值(黄/蓝)。

1.3.6 添加金针菇粉的猪肉丸滋味特性测定

根据Xu等[11]的方法并稍加修改。将肉糜搅碎成碎末,按肉水质量比1∶10加入超纯水,水浴加热(50 ℃、20 min)后过滤,得到澄清液体,使用SA402B味觉分析系统测定样品的酸、苦、鲜、咸味和丰富性。

1.3.7 基于模糊数学的猪肉丸感官评价

1.3.7.1感官评分表的设置

参考李树长等[12]和Lu等[13]的方法,10人(5男、5女)组成感官评定小组,培训后进行感官评定。从色泽、弹性、脆性、气味、滋味和总体可接受度6个方面进行感官评定,感官评分标准见表1。

1.3.7.2 模糊综合评分的计算

参考Xue等[14]的方法,感官评定以5分为标准,优秀(V1)4～5分,良好(V2)2～3分,较差(V3)1分,得分取整数。以此建立评语集V=(V1,V2,V3)。感官评定员对肉糜的色泽(X1)、弹性(X2)、脆性(X3)、气味(X4)、滋味(X5)和总体可接受度(X6)6个方面进行评分,得到样品因素集X=(X1,X2,X3,X4,X5,X6)。猪肉丸制品的综合感官品质主要是滋味、气味和口感,权重集定为L=(0.15,0.15,0.15,0.20,0.20,0.15),对应的指标为色泽、弹性、脆性、气味、滋味和总体可接受度。

由10位感官评定员根据评语集V对各个样品做出评判,统计各评测项目所得评语次数并绘制成表,再将表中各数除以R值(R=10),以获得5个因素对3项评语的隶属度A,按因素为行排列即得隶属度矩阵。依据模糊变换原理,得到模糊关系评价集Y=L×A。为了将最终评判结果量化为分数,取每个感官评价指标的评分等级对应分值段的中间值构成评价集赋值向量D=(4.5,2.5,1.0),模糊关系评价集与评价集赋值向量的转置相乘即得到模糊综合评分H,即H=Y×DT。

1.3.8 添加金针菇粉的猪肉丸微观结构测定

参考Zhang等[15]的方法并稍加修改。猪肉丸制成长、宽、厚均为1 cm的肉块,在含质量分数为2.5%戊二醛的磷酸盐缓冲液(0.01 mol/L,pH=7.2)中固定12 h;固定后使用磷酸盐缓冲液(0.01 mol/L,pH=7.2)洗涤3次,每次15 min。最后,样品在不同体积分数(50%、60%、70%、80%、90%、100%)的乙醇中分别脱水20 min。样品脱水后放入-80 ℃冰箱中冷冻1 h,冻干。将样品液氮脆断后喷金,使用扫描电镜观察样品的微观结构。

1.3.9 添加金针菇粉的猪肉丸水分分布测定

参考姜昕等[16]的方法并稍加修改,将猪肉丸表面水分擦干后放入仪器中,测定程序为CPMG,采样频率200 kHz,等待时间2 000 ms,回波时间0.2 ms,回波个数12 000,波峰偏移0.01 ms,累加次数8。

1.4 数据处理

所有实验重复进行3次,使用Excel软件进行数据整理计算,使用SPSS 26.0软件进行邓肯显著性分析,使用Origin 2022b绘图。

2 结果与分析

2.1 不同金针菇粉添加量对猪肉丸蒸煮损失率与保水性的影响

金针菇粉添加量对猪肉丸蒸煮损失率和保水性的影响见图1。由图1可知,与对照组相比,猪肉丸蒸煮损失率随金针菇粉添加量的增大呈显著下降趋势,保水性则显著增强。当金针菇粉添加质量分数为3%和5%时,猪肉丸蒸煮损失率分别降至5.81%和3.68%,保水性则分别提高到96.45%和96.98%。这可能是由于金针菇粉中丰富的膳食纤维含有较多亲水基团,能够有效增加肉糜体系对水分的束缚与保持能力[17-18]。同时,金针菇粉在蒸煮过程中吸水膨胀,挤压肉糜,使肉丸内部形成更加致密的凝胶网络结构,从而有效减少蒸煮过程中的汁液损失[19]。这一结果与Park等[20]和王春晓等[21]的相关研究结论一致。

2.2 不同金针菇粉添加量对猪肉丸质构特性的影响

金针菇粉添加量对猪肉丸质构特性的影响见表2。 由表2可知,金针菇粉的添加对猪肉丸的内聚性、弹性和回复性没有显著影响,但硬度和咀嚼性随着添加量的增加而呈现显著降低趋势,其中以J5组的硬度和咀嚼性最低。适度降低的硬度和咀嚼性能使猪肉丸质地更加嫩滑,更易于咀嚼,从而更好地释放产品内部滋味;然而,过低的硬度可能会导致口感变差。相较于CK组和J5组,J1组和J3组的硬度差异显著,且J3组的咀嚼性显著低于J1组,表明J3组能带来更好的咀嚼体验。金针菇粉导致猪肉丸硬度与咀嚼性降低的原因可能有两方面,由于金针菇粉中丰富的膳食纤维提高了肉糜的保水性,肉糜体系内水分增多,进而导致产品质地趋于松软[22-23];也可能是在肉糜凝胶结构形成过程中,金针菇粉复水膨胀后形成腔室,一定程度上破坏了原有的凝胶网络结构[24]。同时,金针菇粉质地更柔软,对凝胶结构的支撑作用较弱,这也在一定程度上影响了猪肉丸的整体质构特性[23]。Banerjee等[3]在研究中也指出,添加金针菇菇脚粉会降低山羊肉糜的硬度和咀嚼性,但Kurt等[25]发现添加双孢菇(Agaricus bisporus)粉能够提高牛肉糜的硬度和咀嚼性。这些差异可能是由于金针菇粉的质地比双孢菇更加柔软,无法为猪肉丸凝胶网络提供足够的结构支撑。

2.3 不同金针菇粉添加量对猪肉丸色泽特性的影响

金针菇粉添加量对猪肉丸色泽的影响见表3。由表3可知,随着金针菇粉添加量的增加,猪肉丸L*值显著下降,a*值和b*值均有上升趋势,但差异不显著。当金针菇的添加量为质量分数5%时,L*值降至最低,b*值升到最高,外观显著变化,L*值下降和b*值上升,猪肉丸颜色明显变深。然而,Choe等[26]研究发现金针菇粉的添加可显著提高乳化香肠的L*值和a*值,对b*值的影响较小。这一差异可能是金针菇粉制备过程中干燥方式不同导致。经冻干处理后制得的金针菇粉通常呈白色,而经热风烘干后制得的金针菇粉则呈现出典型的黄褐色。因为热风干燥过程中金针菇发生了色素降解和美拉德反应,从而导致干燥后产品的颜色明显加深[27]。本研究中,当金针菇粉添加量为质量分数3%时,猪肉丸的颜色与CK组相比L*值下降,b*值升高,但总体色泽适宜(淡褐色)。

2.4 不同金针菇粉添加量对猪肉丸滋味特性的影响

金针菇粉添加量对猪肉丸滋味特性的影响见图2。咸味的无味点位为-6,酸味的无味点为-13,样品测得在无味点以下的数据可认为是猪肉丸中不含有的味道。由图2可知,所有的猪肉丸都不含酸味;随着金针菇粉添加量的增加,猪肉丸的鲜味和丰富性提高,J3组中金针菇对咸味、苦味和鲜味的贡献较为突出,这可能是由于金针菇粉的加入提高了总游离氨基酸的含量,增加了核苷酸的含量,从而提高了肉糜的丰富性和鲜味[28]。Kim等[29]也发现,总游离氨基酸含量的增多可以提高丰富性和鲜味,这一结果和本研究结果一致。由丰富性指标可知,随金针菇粉添加量的增大,总体滋味相差较大。结果表明,金针菇粉添加量为质量分数3%时,对猪肉丸鲜味的提升最大。

2.5 不同金针菇粉添加量对猪肉丸感官品质的影响

10位感官评定员对4组样品进行感官评定后,将感官指标按评分分为优秀、良好和较差3个等级,4组样品的感官指标在3个等级(优秀、良好、较差)所得票数见表4。 由表4可知,CK组色泽指标得到优秀的票数为8,良好为2,较差为0,相对应的模糊矩阵ACK第一行的值为(0.8,0.2,0.0),弹性指标的票数分布对应第二行,以此类推,即可得到CK组对应的模糊矩阵。

根据公式Y=L×A计算得到4组样品的模糊关系评价集:(优秀隶属率,良好隶属率,较差隶属率)。

依次计算YJ1、YJ3、YJ5,再根据公式H=Y×DT计算每组样品的综合得分,最终计算结果见表5。

每组样品的等级隶属频率见图3。由表5和图3可知,根据最大隶属原则,4组样品的评级都为良好,其中J3组的优秀隶属率和综合得分最高,分别为48.0%和3.415分。结果表明,4组样品中J3组所获优秀评价票数最多,大部分的感官评定人员认为J3组的猪肉丸品质更好,总体可接受度高,弹性好,富有脆性,具有金针菇的香气风味。这可能是因为金针菇粉的加入改变了原有猪肉丸的凝胶结构[30],虽然凝胶强度下降,但更符合感官评价人员的口感要求,且金针菇在干燥后释放了本身具有的呈味氨基酸和鲜味核苷酸等鲜味物质[6,31],赋予了猪肉丸鲜味和独特风味[32],并中和了肉腥味,改善了香味和滋味。金针菇粉添加量为质量分数3%时,感官品质较佳。

2.6 不同金针菇粉添加量对猪肉丸微观结构的影响

金针菇粉添加量对猪肉丸微观结构的影响见图4。 由图4可知,随着金针菇粉添加量的增加,猪肉丸凝胶表面由粗糙变得平滑,凝胶结构更加致密,但孔洞增多。猪肉丸凝胶结构更加致密紧实可提高猪肉丸束缚水的能力,从而提高保水性,这可能是由于金针菇粉在肉糜凝胶中复水膨胀,挤压了周边的肉糜凝胶网络[19,33]。其中,J3组的微观结构最致密平滑,且孔隙较少。图4中观察到的孔洞可能是金针菇粉所在的腔室,孔洞增多的原因可能是金针菇粉添加量的增加导致腔室增多。结果与保水性及蒸煮损失率的实验结果一致,说明金针菇粉的添加可以提高肉糜的保水性,降低蒸煮损失,改善了猪肉丸制品的品质。

2.7 不同金针菇粉添加量对猪肉丸水分分布的影响

肉糜中水分分布主要为3种状态:大分子结合水(T2b,0.1～10 ms)、不易流动水(T21,10～100 ms)和自由流动水(T22,100～1 000 ms)[34-35]。金针菇粉添加量对猪肉丸水分分布的影响见图5。由图5(a)可知,随着金针菇粉添加量的增加,猪肉丸凝胶中水分子的弛豫时间均向长弛豫方向移动,说明金针菇粉的添加强化了水分子与肉糜基质之间的结合能力,从而提高猪肉丸的保水性。其中,J3组的弛豫时间右移幅度最大,表明该组猪肉丸对水分的束缚能力最强。由图5(b)可知,随着金针菇粉添加量的增加,T2b和T21的峰面积占比呈先下降后上升的趋势,在J3组峰面积占比达到最低;而T22峰面积占比则呈现相反趋势,即先升高后降低,并在J3组达到最大。这种变化可能与金针菇粉对肉糜凝胶微观结构的影响有关[36]。结合图4扫描电镜结果可知,金针菇粉颗粒蒸煮过程吸水膨胀,挤压并支撑周围的肉糜凝胶网络[19],但金针菇粉质地较软,其在凝胶网络中形成的腔室可能破坏了凝胶网络的连续性[37],导致肉糜与金针菇粉产生微小空隙,进而截留部分自由流动水,使自由流动水的占比升高,而大分子结合水和不易流动水的占比相应降低。然而,当金针菇粉添加量继续增大时,自由流动水占比反而下降,大分子结合水和不易流动水占比上升。这可能是由较高添加量下更多的自由水与金针菇粉膳食纤维紧密结合导致 [38]。金针菇粉的适量添加(质量分数3%)显著增强了猪肉丸内部水分与肉基质之间的相互作用,从而提高保水性。

3 结 论

本研究系统探讨了不同添加水平(0、1%、3%、5%)的金针菇粉对猪肉丸综合品质的影响,从蒸煮损失、保水性、色泽、质构特性、滋味特性、感官评价、微观结构及水分分布等多维度进行了深入分析。研究表明,适量添加金针菇粉能够显著改善猪肉丸的综合品质,具体体现为保水性增强、蒸煮损失降低、色泽改善、风味丰富性提升和质构优化。其中,以质量分数为3%的添加水平效果较佳,该组猪肉丸表现出较低的蒸煮损失率(5.81%)、较高的保水性(96.45%)以及较高的感官综合评分(3.415分);鲜味强度显著增强,口感风味更加丰富;硬度与咀嚼性则适度降低,使质地更为嫩滑多汁,显著提升了消费者的感官接受性。微观机制分析进一步揭示品质提升的内在原因。核磁共振分析表明,3%添加量显著提高了束缚水的比例,增强了水分子与肉基质之间的相互作用;扫描电子显微镜观察结果显示,3%添加水平下肉丸凝胶网络结构更加致密且平滑,这些结构特征有利于提高保水性并优化产品质构。本研究通过结合模糊数学感官评价和微观机制分析,明确了金针菇粉适宜添加量(3%)对猪肉丸品质提升的综合效应及其潜在机理,可为金针菇粉在肉糜制品中的实际应用提供参考和技术指导。未来研究可进一步探索金针菇粉粒径变化、加工工艺优化及产品长期储藏过程中的品质稳定性,以深入发掘金针菇粉作为功能性食品配料的应用潜力。

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Effects of Flammulina velutipes Powder on Comprehensive Quality of Pork Meatballs Based on Fuzzy Mathematical Sensory Evaluation

ZENG Yiyang1, CHEN Lin1, WANG Qingxin2, WANG Jipeng1, LIU Shilong1, ZHANG Longtao1,*, ZHENG Baodong1

(1.Engineering Research Center of Fujian and Taiwan Characteristic Marine Food Processing and Nutrition and Health, Ministry of Education/College of Food Science, Fujian Agriculture and Forestry University/China-Ireland International Cooperation Centre for Food Material Science and Structural Design, Fuzhou 350002, China; 2.Quanzhou Customs Integrated Technical Service Center, Quanzhou 362000, China)

Abstract： Flammulina velutipes is rich in nutrients and its appropriate addition to minced meat products is expected to improve their texture and flavor, although excessive addition may have negative effects. Pork meatballs with varying addition levels (0, 1%, 3%, and 5%) of Flammulina velutipes powder were evaluated. A fuzzy mathematical sensory evaluation method combined with electronic tongue analysis was employed to assess sensory attributes, and physicochemical parameters such as water-holding capacity (WHC), cooking loss rate, color, texture, and taste characteristics were determined. Additionally, microstructural changes and moisture distribution were investigated to clarify the underlying mechanisms. The results demonstrated that the incorporation of Flammulina velutipes powder significantly enhanced the WHC and reduced cooking loss of pork meatballs. The optimal improvement occurred at the 3% addition level, yielding a WHC of 96.45%, a cooking loss of 5.81%, and the highest comprehensive sensory score of 3.415. Compared to the control, pork meatballs with 3% Flammulina velutipes powder exhibited moderately reduced hardness and chewiness, providing a more tender and juicier texture. Umami taste was significantly enhanced, the color showed a suitable pale-brown, and flavor profile was richer. Low-field nuclear magnetic resonance analysis indicated that the 3% group exhibited the highest proportion of bound water, reflecting the strongest water-matrix interactions. Scanning electron microscopy further revealed a denser and smoother gel network structure with fewer voids at the 3% level. In conclusion, the addition of 3% Flammulina velutipes powder significantly improved the comprehensive quality of pork meatballs. This study provided a theoretical foundation and practical reference for applying Flammulina velutipes powder in minced meat products.

Keywords： Flammulina velutipes powder; pork meatballs; fuzzy mathematical sensory evaluation; textural characteristics; microstructure; moisture distribution

doi：10.12301/spxb202400700

文章编号：2095-6002(2025)04-0173-10

引用格式：曾毅洋, 陈琳, 王庆新, 等. 基于模糊数学感官评价方法的金针菇粉对猪肉丸综合品质的影响[J]. 食品科学技术学报,2025,43(4):173-182.

ZENG Yiyang, CHEN Lin, WANG Qingxin, et al. Effects of Flammulina velutipes powder on comprehensive quality of pork meatballs based on fuzzy mathematical sensory evaluation[J]. Journal of Food Science and Technology, 2025,43(4):173-182.

中图分类号： TS251.5

文献标志码： A

收稿日期： 2024-10-29

基金项目： 国家重点研发计划项目(2022YFD2101305)。

Foundation: National Key R&D Program of China (2022YFD2101305).

第一作者： 曾毅洋,男,硕士研究生,研究方向为现代食品加工理论与技术。

*通信作者： 张龙涛,男,教授,博士,主要从事食品材料与结构设计、水产畜产食品加工方面的研究。

(责任编辑：张逸群)