《食品科學》：東北農業大學孔保華教授：無磷保水劑對乳化肉糜流動性、流變特性及乳化腸品質的影響

乳化腸具有獨特的風味、細膩的口感以及便于攜帶等特點，在肉制品市場中廣受消費者青睞。為了維持其柔嫩多汁的口感，提升產品保水性和品質，在加工工藝中通常會添加磷酸鹽作為品質改良劑。然而，磷酸鹽攝入過多可能會危害消費者的身體健康。研究表明，以天然物質為基質復配的無磷保水劑在乳化肉制品中展現出良好的應用前景，有望成為磷酸鹽的理想替代品

目前，我國肉制品領先企業已采用全自動化的灌腸生產線。在乳化腸配方研發過程中，除傳統品質指標外，應特別關注肉糜的流動性及其流變特性，通過優化配方使其滿足工業化生產的輸送要求。

本實驗室前期開發了3 種無磷保水劑配方，包括碳酸鈉基無磷保水劑、海藻酸鈉基無磷保水劑和碳酸鉀基無磷保水劑，這些保水劑均具有良好的保水性能。在前期研究的基礎上，東北農業大學食品學院的聶鵬霏、李悅欣、孔保華*等以乳化腸為研究對象，研究復合無磷保水劑對乳化肉糜的流動性、流變特性及乳化腸品質的影響，以滿足現代工業化生產輸送對乳化肉糜流動性的需求。本實驗分為5 組，包括對照組、磷酸鹽組和分別添加碳酸鈉基、海藻酸鈉基或碳酸鉀基無磷保水劑組。通過研究篩選出兼具加工適應性與產品品質提升效果的最優配方，既可確保高黏度乳化肉糜在連續化生產設備管道中輸送的流變穩定性與效率，又可以改善無磷配方體系下乳化腸的品質，以期為健康乳化肉制品工業化生產提供理論依據和技術支持。

1 添加無磷保水劑對乳化肉糜流動性的影響

乳化肉糜流動性是可以反映乳化肉糜流動能力的綜合性指標，可以通過質構儀測定下壓所需的力（簡稱下壓力）、黏聚性、濃稠度和黏性的大小進行綜合判斷，其中下壓力可以更直接地反映乳化肉糜的流動性。下壓力為乳化肉糜在探頭在下壓物料過程中每秒所需要的力，該值越小代表其流動性越好，而越大代表其流動性越差。由表2可知，與對照組相比，添加磷酸鹽組可將下壓力由107.23 g下降至68.26 g（

P

＜0.05），同時顯著降低了乳化肉糜的黏聚性（

P

＜0.05），濃稠度和黏性也降低，但是和對照組相比差異不顯著（

P

＞0.05），綜合這幾個指標說明添加磷酸鹽顯著的改善了乳化肉糜的流動性。添加無磷保水劑的3 個實驗組的下壓力均顯著低于對照組（

P

＜0.05），說明對乳化肉糜的流動性也有改進的作用。在3 組無磷保水劑配方中海藻酸鈉基無磷保水劑組下壓力最小（49.73 g），且顯著低于磷酸鹽組（

P

＜0.05），其具有較低的黏聚性、濃稠度和黏性，說明添加海藻酸鈉基無磷保水劑的乳化肉糜具有較好的流動性。綜上，對照組乳化肉糜流動性最差，海藻酸鈉基無磷保水劑組的乳化肉糜流動性最好。與對照組相比，磷酸鹽組和無磷保水劑組的流動性改善的原因可能是磷酸鹽或者無磷保水劑添加導致肌原纖維蛋白的pH值偏離等電點，增加了肌原纖維蛋白質分子間的靜電斥力，使肌原纖維蛋白質結構膨脹，蛋白質的溶解性提高，同時蛋白質的持水能力上升。添加海藻酸鈉基無磷保水劑組的乳化肉糜流動性最好的部分原因可能是海藻酸鈉具有天然的長鏈分子結構，能通過毛細管力滲透到肌肉中，與肌原纖維蛋白相互作用，使肌原纖維蛋白結構疏松，增加肌原纖維蛋白空間結構，使水分更容易進入，導致肌原纖維蛋白結構中水分較多，乳化肉糜流動性變好。此外，在海藻酸鈉基無磷保水劑中復配了一定量黃原膠，黃原膠因其復雜的結構，尤其是其支鏈具有保水的能力。兩者協同使海藻酸鈉基無磷保水劑具有較強的持水能力，因此使乳化肉糜中的水分較多，使流動性變好。

2 添加無磷保水劑對乳化肉糜流變學特性的影響

乳化腸制備中，肉糜經過斬拌會增加肉糜的黏稠度，賦予乳化肉制品更好的組織結構和保水性。在現代化灌制類肉制品的生產中采用的是全自動化的生產設備，為了使原料肉糜順利從管道運輸和泵出，并灌制到腸衣中，需要肉糜的黏度不能過大以保持良好的流動性。如圖1a所示，5 組乳化肉糜的表觀黏度均隨著剪切速率的增加而逐漸降低，表現出剪切稀化行為。磷酸鹽組的初始表觀黏度高于對照組，而添加無磷保水劑的3 組低于對照組，其中添加了海藻酸鈉基無磷保水劑組的初始表觀黏度最低，表明其流動性最好，此結論與前面提到的添加海藻酸鈉基無磷保水劑的乳化肉糜流動性最好結果一致。

在外界因素（如剪切速率、頻率、溫度等）發生變化時樣品產生的相應形變叫做流變特性，

G

’和

G

”是衡量樣品流變特性的主要指標，可用于反映乳化肉糜的流變特性。其中

G

’用于描述在溫度變化過程中乳化肉糜彈性的變化。由圖1b觀察到，在20 ℃升溫至60 ℃的過程中，各組樣品的

G

’均下降，表明各組乳化肉糜的凝膠彈性呈下降趨勢，可能是因為升溫導致肌球蛋白發生部分解聚，使得蛋白質結構松弛；在60 ℃升溫至80 ℃時為凝膠形成過程，各組樣品的

G

’表現出不同程度顯著升高，這表明各組乳化肉糜的凝膠彈性均增強，其原因可能是肌球蛋白頭部互相交聯形成弱凝膠基質同時其尾部也在逐漸退化，而這種變性蛋白增強了凝膠基質，最終形成了強凝膠基質，因此構成了具有穩定性的肌原纖維蛋白網狀結構。相比于對照組，海藻酸鈉基無磷保水劑組的

G

’終值最高且增量最大，說明海藻酸鈉基無磷保水劑與蛋白質相互作用能力強，形成的凝膠基質結構穩固且肌原纖維蛋白網狀結構穩定。除此之外，碳酸鈉基無磷保水劑組的

G

’一直處于較低的狀態，可能是與其對蛋白質交聯的促進作用有限有關。

G

”用于描述在溫度變化過程中乳化肉糜黏性的變化。由圖1c觀察到，在溫度變化過程中各組樣品的

G

”均表現出與

G

’相似的變化趨勢。在80 ℃時，與對照組相比，海藻酸鈉基、碳酸鉀無磷保水劑組

G

”值均增加，這表明海藻酸鈉基無磷保水劑、碳酸鈉基無磷保水劑的添加均能改善乳化肉糜的黏度特性。

tan

G

”與

G

’的比值，主要用來反映樣品的黏彈性。tan

＜1表明其主要具有彈性，tan

＞1表明其主要具有黏性。對于乳化腸來說，乳化肉糜應主要具有彈性，才能使乳化腸具有更好的質構與結構穩定性。由圖1d觀察到，在升溫過程中，各組樣品的tan

曲線均表現為先升高再降低，且始終小于1，這表明乳化肉糜是具有彈性的半固體物質。tan

曲線初始增加，其原因可能是溫度升高導致肌球蛋白變性，蛋白質結構被破壞；隨后，tan

曲線在50～60 ℃的溫度范圍內開始下降，這表明各組乳化肉糜的黏性降低、彈性升高，其原因可能是隨著溫度的持續升高，變性的肌球蛋白發生聚集并且相互交聯形成了具有穩定性的網狀結構。在80 ℃時，與對照組相比，無磷保水劑的添加均可以降低乳化肉糜的tan

，說明無磷保水劑的添加可以提高乳化腸的品質。其原因可能是海藻酸鈉是一種天然的親水膠體，當在乳化肉糜中加入海藻酸鈉時，肌原纖維蛋白與親水膠體可以通過相互作用形成微孔狀的蛋白質-親水膠體復合凝膠網絡結構；而碳酸鉀、碳酸鈉均為共軛堿，適當的堿性環境可促進肌原纖維蛋白結構舒展且有利于在加熱時形成穩定的凝膠結構。

3 加無磷保水劑對乳化腸理化性質的影響

表3為添加無磷保水劑對乳化腸理化性質的影響。添加磷酸鹽組和無磷保水劑組的pH值顯著高于對照組（

P

＜0.05），這可能是由于復合磷酸鹽是具有緩沖作用的堿性添加劑，在肉制品中添加會適當提高其pH值；而碳酸鈉和碳酸鉀均為一種弱酸的共軛堿，可有效提高肉制品的pH值。然而，海藻酸鈉基無磷保水劑組的pH值顯著低于其他兩個無磷保水劑組（

P

＜0.05），但是與對照組相比略有提高，這可能是因為海藻酸鈉是一種天然弱堿性物質。

蒸煮損失是反映乳化腸品質的一個關鍵指標，蒸煮損失越大說明在熟制過程中產品更容易析水析油，從而導致乳化腸品質下降。如表3所示，對照組的蒸煮損失為7.17%，而磷酸鹽組和3 個無磷保水劑組蒸煮損失均顯著降低（1.46%～2.62%）（

P

＜0.05），表明對照組的樣品在加工過程中析出更多的水分。Resconi等研究發現在乳化肉制品中添加磷酸鹽可促進肌原纖維蛋白形成更強的凝膠網絡，從而提高乳化肉制品的持水能力并減少其蒸煮損失。碳酸鈉基無磷保水劑組蒸煮損失與磷酸鹽組無顯著差異（

P

＞0.05）。海藻酸鈉基無磷保水劑組蒸煮損失最低，可能是因為海藻酸鈉作為一種親水膠體被應用于乳化肉糜中使其在斬拌過程中能形成致密且更具有穩定性的肌原纖維蛋白網狀結構，從而提高其持水力，減少蒸煮損失。

質構儀能夠檢測食物的力學特質，能更加客觀的對肉制品品質做出評價。如表3所示，與對照組相比，添加磷酸鹽組會顯著增加產品的硬度（

P

＜0.05），海藻酸鈉基、碳酸鉀基無磷保水劑會略微改善產品的硬度，而碳酸鈉基無磷保水劑會顯著降低產品硬度（

P

＜0.05）；除此之外，添加了磷酸鹽組和海藻酸鈉基無磷保水劑的樣品具有較好的彈性、膠著性和咀嚼性。其原因是磷酸鹽能夠促進肌原纖維蛋白溶出并提高其溶解度，使其在烹飪期間形成更穩定的凝膠結構，從而提高肉品的硬度和彈性等。Pinton等研究發現乳化肉糜制品中磷酸鹽降低會導致乳化肉糜制品的質構品質變差。添加海藻酸鈉基和碳酸鉀基無磷保水劑組的質構有所改善，其原因可能是海藻酸鈉可以協同肉類蛋白增強其凝膠特性，而碳酸鉀可以使乳化腸pH值偏離等電點，增加了肉類蛋白的溶解度，從而使其在加熱時具有更強的凝膠特性。

肉與肉制品的顏色是消費者判斷其品質好壞的一項重要因素，直接影響著消費者的購買欲望。由表3可知，與對照組相比，磷酸鹽組

L

*值無顯著性差異（

P

＞0.05），但是

a

*值和

b

*值均發生顯著性變化（

P

＜0.05），其原因可能是復合磷酸鹽是具有緩沖作用的堿性添加劑，在肉制品中添加會適當提高其pH值，會導致乳化腸顏色發生改變；碳酸鈉與碳酸鉀基無磷保水劑組的

L

*值、

a

*值和

b

*值均有所降低，其原因可能是碳酸鈉和碳酸鉀均為一種弱酸的共軛堿，在堿性環境下，不利于亞硝基肌紅蛋白的形成，從而使乳化腸顏色發生改變；海藻酸鈉基無磷保水劑組的

L

*值和

a

*值無顯著差異（

P

＞0.05），但是

b

*值顯著升高（

P

＜0.05），可能是因為海藻酸鈉是一種天然多糖，其本身顏色為淡黃色，除此之外，海藻酸鈉基無磷保水劑中復配的黃原膠其本身顏色也為淡黃色，所以導致乳化腸

b

*值升高。

4 添加無磷保水劑對乳化腸水分分布的影響

低場核磁共振技術測定樣品可以反映肌原纖維蛋白熱凝膠化中水遷移率的變化，

T

2b （1～10 ms）代表結合水，表示與大分子物質緊密結合的水；由圖2可知，

T

21 （50～100 ms）代表不易流動水，反映了位于乳化腸凝膠網絡結構中的水；

T

22 （300～500 ms）代表游離水，是位于肌原纖維蛋白構成的蛋白質網絡間隙中的水。質子自旋-自旋弛豫時間（

T

2 ）及其對應的峰相對面積（

A

）用于分析各種狀態水分的相對比例及不同狀態水分間的轉移變化情況。

由表4可知，與對照組相比，磷酸鹽組和3 組無磷保水劑組的

T

21 和

T

22 均向弛豫時間短的方向移動（

P

＜0.05），說明肉中對不易流動水和自由水的束縛力顯著增加；而海藻酸鈉基無磷保水劑和對照組的

T

2b 差異不顯著（

P

＞0.05），但是顯著高于其他3 組（

P

＜0.05），說明其對結合水的束縛能力弱于其他3 組。此外海藻酸鈉基無磷保水劑和磷酸鹽組之間的

A

21 和

A

22 差異不顯著，說明海藻酸鈉基無磷保水劑具有和磷酸鹽相似的水分分布效果。海藻酸鈉基無磷保水劑是具有天然長分子鏈的親水膠體，在加熱過程中能促進肌原纖維蛋白形成致密穩定的三維網絡空間，對水有很強的束縛能力，仍然具有較強的保水性，使得結合水、不易流動水含量百分比增加，且游離水

A

22 為5 組最低。游離水在乳化腸熟制過程中的蒸發是蒸煮損失的重要原因，這與實驗中發現的海藻酸鈉基無磷保水劑組蒸煮損失最低的結果一致。

與對照組相比，碳酸鈉和碳酸鉀基無磷保水劑組均向弛豫時間短方向移動，尤其

T

2b 與

T

21 移動更顯著（

P

＜0.05），說明其肌原纖維蛋白與水結合能力更強。其原因可能是碳酸鈉、碳酸鉀的加入會提高乳化腸的pH值，增加了肌原纖維蛋白的凈負電荷，從而增強了與水結合的強度，但是與磷酸組相比，碳酸鈉基無磷保水劑組

A

2b 有所降低，碳酸鉀基無磷保水劑組

A

2b 顯著降低（

P

＜0.05），且兩組

A

22 均顯著提升（

P

＜0.05），這說明結合水有所流失，轉變成了不易流動水和自由水。原因可能是碳酸鈉、碳酸鉀的加入會提高乳化腸的pH值，增強肌原纖維蛋白之間的靜電排斥促進了肌絲之間的間隙變大，導致水分更易流動。

5 添加無磷保水劑對乳化腸可視圖像及微觀結構的影響

圖3A為添加不同配方的無磷保水劑乳化腸的橫切面，可以看出對照組切面粗糙、出現明顯的大孔隙；磷酸鹽組乳化腸切面表面光滑、致密無大孔隙；碳酸鈉基無磷保水劑組乳化腸切面較平整、無明顯的大孔隙；碳酸鉀基無磷保水劑組乳化腸切面較平整、無明顯的大孔隙；海藻酸鈉基無磷保水劑組乳化腸橫面接近磷酸鹽組的光滑度、濕潤度高且表面無大孔隙。

由圖3B可以看出，對照組的肌原纖維松散不規則，肉眼可見有很多大小不一疏松多孔的孔洞，易導致水分流失，可能是由于缺乏離子交聯，熱誘導蛋白凝膠形成過程中肌原纖維蛋白結構坍塌；磷酸鹽組乳化腸微觀結構可見連續均勻的蛋白纖維網絡，孔隙細小且分布均勻，是因為磷酸鹽與肌原纖維蛋白協同形成了穩定的三維立體結構；碳酸鈉基無磷保水劑組肌原纖維較粗，相比于磷酸鹽組有些許孔隙，但是優于對照組；碳酸鉀基無磷保水劑組形成了較為致密的立體網絡結構，但是肉眼可見有個別大孔隙；從海藻酸鈉基無磷保水劑組微觀結構可以看出，海藻酸鈉協同肌原纖維蛋白形成了致密的三維立體網絡結構，提升持水能力。

6 添加無磷保水劑對乳化腸感官品質的影響

如表5所示，與對照組相比，磷酸鹽組與3 組無磷保水劑組的各項感官評分均顯著提高（

P

＜0.05），說明磷酸鹽組和3 組無磷保水劑可以改善乳化腸的感官品質。其中磷酸鹽組具有最高的色澤、彈性、風味、整體可接受性評分，這一結果與Rowe等研究得出的磷酸鹽的添加可以改善肉制品感官特性結果一致；海藻酸鈉基無磷保水劑組具有最高的質地、風味、多汁性與整體可接受性評分，但是色澤評分略低于磷酸鹽組和碳酸基無磷保水劑組，其原因可能是海藻酸鈉為天然的親水膠體具有很強的吸水性，從而使乳化腸質地、彈性和多汁性提高，但是因為其本身具有淡黃色所以會導致乳化腸色澤發生變化；除此之外，碳酸鈉、碳酸鉀基無磷保水劑組的乳化腸風味、整體可接受性評分都略低于磷酸鹽組和海藻酸鈉無磷保水劑組，其原因可能是碳酸鈉和碳酸鉀的添加使乳化腸pH值升高，導致乳化腸略微澀口，尤其碳酸鉀的添加會使乳化腸具有金屬味，從而導致碳酸鈉、碳酸鉀基無磷保水劑組風味、整體可接受性評分低于磷酸鹽組和海藻酸鈉基無磷保水劑組。綜上所述，海藻酸鈉基無磷保水劑的添加使乳化腸具有較高的感官品質。

結論

海藻酸鈉基無磷保水劑組乳化肉糜具有最佳的流動性（下壓力49.73 g）。流變特性結果表明，海藻酸鈉基無磷保水劑組乳化肉糜初始表觀黏度最低，在加熱過程中其

G

G

”終值最高且

G

’增量最大，同時tan

終值較低，說明其乳化肉糜的凝膠形成能力最好。乳化腸品質結果表明，隨著海藻酸鈉基無磷保水劑的添加，乳化腸的

A

2b 、

A

21 增加，

A

22 降低，說明其提高了乳化腸的保水能力，顯著降低了乳化腸的蒸煮損失，在微觀結構中海藻酸鈉協同肌原纖維蛋白形成了致密的三維立體網絡，改善了無磷乳化腸的質構品質的同時使其具有較高的感官品質。綜上所述，海藻酸鈉基無磷保水劑使乳化肉糜具有最佳的流動性和最低的表觀黏度，同時可改善無磷配方體系下乳化腸的品質，可以作為磷酸鹽替代物應用于工業化生產。本研究為無磷乳化肉制品的工業化生產提供了理論依據和技術支持。

作者簡介

通信作者：

孔保華，二級教授, 國務院特殊津貼獲得者。獲黑龍江省"龍江學者"和"龍江科技英才"稱號，為省級教學名師，省杰出青年基金獲得者。任中國畜產品加工學會常務理事，中國農業機械學會農副產品分會副理事長，主要研究方向為肉品加工和蛋白質的功能特性。主持和參加的科研項目60余項，包括國家十二五科技支撐，國家836課題，國家自然科學基金，國家“十三五”和“十四五”重點研發，省重大項目，省重點基金等。獲國家科技進步二等獎1 項，黑龍江省科學技術一等獎3 項、二等獎3 項、三等獎3 項，國家教育部高?？萍歼M步二等獎1 項，中國輕工業聯合會科技進步一等獎，中國商業總會科技進步一等獎1 項。為愛思唯爾高被引學者，科睿唯安“全球高被引科學家，2025.1入選食品科學與技術領域ScholarGPS全球前0.05%頂尖科學家榜單，斯坦福大學發布的全球前2%科學家，H-index為71。獲中國肉品加工業“十大杰出科技人物”，獲為中國食品產業產學研創新發展中做出突出貢獻的“杰出科研人才獎”，獲“中國肉類科技30 年功勛獎-科技工作者獎”榮譽稱號，獲“中國肉類產業科技領軍人物”稱號。發表學術論文620余篇，其中發表SCI論文376 篇，EI論文105 篇, 28 篇SCI為ESI高引論文 (top 1%)。編寫教材和專著25 部。獲得授權專利60余項。指導博士研究生50 人，碩士研究生148 人。

第一作者：

聶鵬霏，中共黨員，東北農業大學食品學院碩士研究生，研究方向為畜產品加工，參與“十四五”國家重點研發計劃項目。曾帶領團隊參加“盼盼杯”食品烘焙大賽獲得最佳造型獎；多次參與三下鄉活動并進入總決賽取得良好成績；在校擔任學生干部并多次獲得校級學業獎學金。本人科研態度積極，善于溝通，深受團隊信賴。在科研工作中，不僅能與同門融洽協作，更常主動協助導師推進項目進程，承擔部分科研協調與管理工作，保障團隊高效運行。我尤為擅長科研成果的可視化表達，精通專業繪圖軟件（如Origin）與學術PPT的精致化制作，能顯著提升論文插圖質量與學術匯報的呈現效果，致力于讓復雜的科研數據與思想得到更清晰的展現。

引文格式：

聶鵬霏, 李悅欣, 劉昊天, 等. 無磷保水劑對乳化肉糜流動性、流變特性及乳化腸品質的影響[J]. 食品科學, 2025, 46(21): 80-89. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250609-044.

NIE Pengfei, LI Yuexin, LIU Haotian, et al. Effects of non-phosphate water-retaining agents on the fluidity and rheological properties of emulsified meat batters and the quality of emulsified sausages[J]. Food Science, 2025, 46(21): 80-89.(in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250609-044.

實習編輯：王奕辰；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

為匯聚全球智慧共探產業變革方向，搭建跨學科、跨國界的協同創新平臺，由北京食品科學研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監督管理總局技術創新中心（動物替代蛋白）、中國食品雜志社《食品科學》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，西南大學、 重慶市農業科學院、 重慶市農產品加工業技術創新聯盟、重慶工商大學、重慶三峽學院、西華大學、成都大學、四川旅游學院、西昌學院、北京聯合大學協辦的“ 第三屆大食物觀·未來食品科技創新國際研討會 ”， 將于2026年4月25-26日 （4月24日全天報到） 在中國 重慶召開。

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