摘要：脂肪替代物是当前肉制品低脂化加工的研究热点之一，脂肪替代物不仅能有效降低肉制品中的脂肪含量，还可以保持或改善肉制品的感官品质。本文主要介绍了脂肪对肉制品质构和风味品质的影响及机理，并进一步综述了脂肪替代物的分类及其在肉制品中的应用研究，重点阐述了固形脂肪替代物及其未来发展所面临的挑战，以期为固形脂肪替代物的研究及应用提供参考。
减少肉制品中脂肪含量的方法主要有：直接降低脂肪含量和采用脂肪替代物。直接降低脂肪含量是指在肉制品加工过程中直接减少脂肪使用量，并在肉制品中加入水分来恢复产品的嫩度和口感，生产出具有低胆固醇、低热量等特点的新型营养乳化型肉制品。然而，现有研究显示，如果单纯地降低脂肪，则会使肉制品变得干硬、粗糙且难以咀嚼，同时与水分的结合能力也会降低。Choi等[5]研究发现，将乳化肠中的脂肪含量由30%降低至10%时会显著增加蒸煮损失和出油率，体系稳定性能随之变差；LuYinyin等[6]研究表明，减少香肠中脂肪的添加只会导致香肠的乳化稳定性变差，造成香肠保水性下降、蒸煮损失升高，最终导致香肠产品品质降低。添加脂肪替代物，可以使肉制品在低脂条件下仍能保持其原本口感，与此同时还能提升肉制品的持水性、减少蒸煮损失、提升切片特性和风味，有助于改善肉制品因低脂带来的感官和质构劣变等不良影响，已成为低脂肉制品开发的主要方式。
1脂肪对肉制品品质的影响及机理
1.1脂肪对肉制品质构的影响及机理
质构是肉制品质量和消费者可接受度的重要评价标准之一，包括硬度、弹性、黏聚性以及多汁性等指标，其反映了肉制品从入口到接触、咀嚼、吞咽过程中的感官变化[7]。在乳化型肉制品生产过程中，动物脂肪被斩拌为微小的脂肪颗粒，可被盐溶性肌原纤维蛋白膜层所包覆[8]，经加热后这些不连续的脂肪颗粒进一步由蛋白网络所稳定，对脂肪稳定起着重要的作用。在结构层面上，乳化的脂肪颗粒在蛋白凝胶网状结构中作为“共聚物”或者“填充物”占据蛋白质凝胶基质的网络空隙，降低了肉类产品的胶体孔隙度[9]。因此，在水相中，乳化的脂肪球与蛋白间相互作用影响肌原纤维蛋白的凝胶特性，从而影响乳化型肉制品的质构。
1.1.1脂肪对肉制品硬度的影响
硬度反映食物变形或穿透食物所需的力，是食物保持其形状的内部结合力[10]，脂肪是影响肉制品硬度的重要因素。周佳滢等[11]研究发现，随着油脂含量提高，鱼糜凝胶强度呈现出先上升后下降的趋势。这是因为油脂含量较低时，油脂颗粒充分填充于鱼糜蛋白的三维空间结构中，增强了鱼糜的凝胶强度；然而，油脂含量过高时，油脂颗粒阻碍了蛋白质之间形成凝胶的相互作用力，从而降低鱼糜的凝胶强度。而凝胶强度的增加会增加其压缩性能，进而提高产品硬度。
1.1.2脂肪对肉制品弹性的影响
弹性是表示样品在外力作用下发生形变，撤去外力后试图恢复其初始状态时所施加的力的量度[12]。熊凤娇等[13]研究发现，随着乳化猪背膘和乳化鸡皮2种脂肪添加量的上升，鱼豆腐的弹性表现出先上升后下降的趋势。其弹性增加的主要原因可能是因为鱼豆腐在斩拌乳化过程中脂肪颗粒逐渐变小，且加盐斩拌可以使盐溶性的肌原纤维蛋白析出，进而将微小的脂肪颗粒包裹，从而形成稳定的凝胶结构。然而，当脂肪过量时，溶出的蛋白质不能将脂肪完全包裹，受热时脂肪外溢，三维网络中的蛋白膜破裂，从而使鱼豆腐失去弹力[14]。
1.1.3脂肪对肉制品多汁性的影响
多汁性也是肉制品的一项重要品质，指肉在被咀嚼的过程中赋予口腔的润滑感。肉制品中保持水分和脂肪的能力主要取决于凝胶强度，凝胶的交联密度越高，持水力越高[15]，产品的多汁性也会相应的提高。吴强等[16]研究发现，香肠的多汁性评分随着脂肪添加量的增加而显著上升，但又非持续升高。这是因为脂肪本身不仅具有润滑作用，还能刺激口腔释放唾液；此外油脂与凝胶形成了致密的凝胶结构，锁水能力也得到提升[17]。然而随着脂肪添加量增加，脂肪竞争性填充了蛋白质与水的结合位点，导致蛋白质变性时需水量降低[18]。另一方面，脂肪颗粒增多，使蛋白质无法完全包裹油脂颗粒，导致加热后过剩的水和脂肪会一同析出[12]。
1.1.4脂肪对肉制品黏聚性的影响
黏聚性主要关乎食品的口感和可塑性。周天硕等[19]研究了脂肪添加量对发酵风干肠的影响，与未添加脂肪组和脂肪添加量30%组相比，当添加量为20%时，香肠黏聚性达到最优，这表明适量的脂肪可以改善肉制品的黏聚性，但是脂肪添加量过高会发生氧化，导致蛋白质的网状结构被破坏，从而导致凝胶黏聚性下降。
1.2脂肪对肉制品风味的影响及机理
风味是消费者选择和评价肉制品的一项重要标准。对肉制品风味的研究主要包括滋味和气味[20-21]，滋味的呈味物质不具有挥发性；气味是由肉类经高温处理后产生的挥发性风味物质所产生[22]，肉制品风味形成的途径有脂肪氧化、美拉德反应、脂肪热分解和脂肪水解。脂肪产生风味的机理如图1所示[23]。脂肪主要通过脂肪氧化降解和脂肪氧化与美拉德反应互作这2种方式影响肉制品风味[24]。
图1脂肪产生风味的机理
1.2.1脂肪氧化途径
脂肪氧化是一个复杂的反应过程，可分为酶氧化和自动氧化，而不饱和脂肪酸的氧化过程一般被看作是一种由自由基链式反应所引发的非酶自动催化反应，其主要步骤包括：链引发、链传递和链终止[25]。在链引发阶段，脂肪酸（RH）受金属或光、热的影响，被氧攻击后丧失一个活性氢原子，生成烷基自由基（R·）；在链传递阶段，R·与氧分子进行加成生成过氧自由基（ROO·），而ROO·又从其他RH分子获得一个活性氢原子，生成氢过氧化物（ROOH）和新的R·；链终止阶段，这些自由基彼此结合形成稳定的非自由基产物。脂质氧化一般被看作是一种由自由基链式反应所引发的非酶自动催化反应。
1.2.2美拉德反应途径
许多肉制品的加工过程都伴随着美拉德反应，它是由羰基与氨基化合物通过脱水缩合、裂解再聚合等反应而生成具有肉香味物质的一系列反应，生成的风味物质包括噻吩、吡咯、吡啶、呋喃酮等[30]。根据美拉德反应发展的阶段可以将反应分为初始阶段、中间阶段和最终阶段。目前对于前2个阶段的机理已基本明确，但最终阶段机理还不是很明确[31]。在初级阶段，还原糖的羰基与含有氨基的化合物之间发生缩合反应生成氮取代的糖基胺，因其不稳定，容易发生重排产生中间产物（Amadori或Heyns）。初级阶段反应产物不会引起食品风味变化，但其产物是不挥发性香味物质的前体物质。在中间阶段，重排产物开始降解，风味物质在此产生。pH≤7时，重排产物进行1,2-烯醇化反应，再经脱水、脱氨最后生成糠醛或羟甲基糠醛；pH＞7时，重排产物进行2,3-烯醇化反应，经脱氨后生成还原酮类和二羰基化合物。在此基础上，脱氧糖酮和二羰基化合物进一步参与氨基酸的Strecker降解，氨基酸降解为醛类，氨基转移至其他化合物，生成如醛类和吡嗪等风味物质。最终阶段时，2个阶段形成的活性中间体发生醇醛缩合、醛氨聚合、杂环化等反应，形成蛋白黑素和末端风味化合物。
1.2.3脂肪热分解途径
脂肪热分解会产生多种风味化合物，虽然大多数风味物质的气味阈值较高，但因其含量较高依然可以对肉的风味产生影响。脂质在受热过程中，饱和与不饱和酰基酯上的全部碳氢链的位置都可能会被自由基攻击，生成具有挥发性的化合物，如烃、酮、酸、内酯和酯等。其中，部分1-烯烃、1-炔烃及一些二烯烃为适宜的香气组分，2,4-癸二烯醛是深度油炸食品中最关键的香味物质之一，在高温下降解生成乙醛、戊醛、丁醛等；某些不饱和内酯，如γ-内酯可产生令人愉快的油炸香气，这些内酯大部分都是由亚油酸热降解生成，因此含亚油酸的油脂在高温油炸时具有更佳的香味[35]。LiuHuan等[36]在研究北京烤鸭关键香气化合物时发现，醇类、醛类和含硫化合物等9种关键香气化合物含量在北京烤鸭烤制过程中显著增加，其中醛和醇可能是由于脂肪热分解产生不饱和脂肪酸，不饱和脂肪酸进一步分解而形成。XieQiusheng等[37]研究不同热处理温度对水煮盐水鸭挥发性风味的影响，发现饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸含量均呈现波动下降趋势，这表明热处理促进了鸭腿肌肉游离脂肪酸的氧化分解，单不饱和脂肪酸可能在醛和酮的形成中起关键作用。
1.2.4脂肪水解途径
2脂肪替代物的种类及其在肉制品中的应用
脂肪替代物，是指具有与脂肪相似结构特性和感官特性，可以用来替代食品中部分或全部脂肪，且摄入后可以被消化吸收但产生热量相对较少的物质。用脂肪替代物替代脂肪的前提是：1）脂肪替代物应与天然脂肪具有相似的口感；2）有较好的稳定性，不与食品中其他成分发生反应；3）无色无味，易被人体消化吸收且不影响其他营养物质的代谢吸收；4）在最大程度保证原品质特征的条件下，减少热量；5）必须符合食品安全和营养标准[42]。
2.1非固形脂肪替代物
2.1.1脂肪基脂肪替代物
脂肪基脂肪替代物也称为脂肪类似物，此类物质多以动、植物油脂或合成脂肪酸酯通过酯化得到具有与脂肪相近的物理或化学性质，其酯键能够抗体内脂肪酶的催化水解而不参与能量代谢，几乎不产生热量。脂肪基替代物能够在不影响产品的食用及外观品质的情况下降低热量，但有研究发现某些脂肪基质替代物较难被脂肪酶水解，因而不能被代谢吸收，对消化道产生潜在的不利影响[7]。目前，在实际生产中，主要通过将各种植物或者动物油脂与乳化剂进行预乳化作用来制备脂肪基脂肪替代物[43]。目前应用于肉制品中的脂肪基脂肪替代物主要有共轭亚油酸和植物油等。
Martin等[44]将共轭亚油酸和橄榄油一起添加到肉制品中替代猪背膘，发现产品的饱和脂肪酸含量减少，不饱和脂肪酸含量增加，由于添加的物质具有抗氧化作用，因此油脂的氧化并没有造成产品保质期的缩短；然而，与传统肉制品相比，使用脂肪替代物产品的稠度和乳液稳定性较差。Herrero等[45]将乳化后的橄榄油代替法兰克福香肠中的脂肪制得的低脂腊肠具有较好的质构特性。Muguerza等[46]用橄榄油替代猪肉脂肪制作出一种低脂西班牙香肠，其油脂水平较低，并且有较高的营养价值。尽管如此，也有研究表明以植物油代替动物脂肪可降低饱和脂肪酸的摄入量，但因其富含不饱和脂肪酸，常温下会影响油脂结构形成，导致植物油直接替代动物脂肪会对产品质量产生负面影响。Marquez等[47]用花生油替代牛脂肪生产法兰克福香肠发现，随着法兰克福香肠最终脂肪含量降低至12%，乳液稳定性变差，熏制产量较低，感官评分较低。Dzudie等[48]采用含有20%植物油（花生油和玉米油）代替脂肪制备牛肉饼，发现含有植物油肉饼的持水量降低，蒸煮损失增加，质地变软。因此，采用植物油替代脂肪会导致肉类产品硬度、黏性等食用品质下降。
2.1.2蛋白质基脂肪替代物
蛋白质基的脂肪替代物，主要是由天然高分子蛋白质（乳清蛋白、大豆蛋白及胶原蛋白等）作为原材料，通过热处理、酶解等方式，使其形成一种紧密且连续的基质，从而提高它的持水性和乳化性，最终得到与脂肪结构相似、具有良好功能特性的脂肪模拟品[49]。
2.1.3碳水化合物基脂肪替代物
以碳水化合物为基质的脂肪替代物，是被公认的无副作用替代物，具有能被机体消化、安全性高以及使用广泛等特点。碳水化合物基脂肪替代物通过原材料的吸水性和保水特性形成凝胶结构从而模拟脂肪，同时具有奶油状的润滑感和黏稠度。常见的碳水化合物基脂肪替代物有淀粉类、膳食纤维类、胶体类等。
膳食纤维因具有良好的乳化性、持水性、持油性、持泡性等性质，可增加食品黏度、模拟脂肪感、减少热量摄入[63]，广泛应用于肉制品加工中。Choi等[64]将通过物理粉碎或者化学分解等方法制备的米糠纤维加入到肉制品后，其硬度、黏度升高，蒸煮损失以及肉的乳化能力都得到提高。Choe等[54]用PSFM作为脂肪替代物添加到香肠中，由于小麦纤维的水结合能力和猪皮中所含的蛋白质，PSFM提高了香肠中的水分和蛋白质含量；高PSFM含量可使肉糜更加稳定，并提高香肠的硬度、内聚性、黏性和咀嚼性，与对照组相比，PSFM香肠样品在颜色、风味、嫩度、多汁性、热味和整体可接受性方面不存在显著差异。
胶体由于其自身的增稠和凝胶特性等，可提升食品品质，也是常用的脂肪替代物。目前世界范围内允许使用的亲水胶体品种有60余种，我国允许使用的约有40种，通常所用的食用胶多为天然产物如卡拉胶、果胶、魔芋胶、黄原胶、瓜尔胶、刺瑰豆胶或海藻酸钠等[7]。Kang等[65]用不同含量的猪背膘和海藻酸钠制备法兰克福香肠，评估发现随着海藻酸钠溶质的增加，脂肪和能量显著降低，而蒸煮损失、乳液稳定性与对照组没有显著差异。Candogan等[66]通过在配方中加入20%的果胶成功生产出低脂法兰克福香肠，发现其功能特性更优异，具有乳化稳定性，香肠硬度下降。
2.2固形脂肪替代物
2.2.1凝胶类脂肪替代物
凝胶的形成，是指一定浓度的高分子溶液或溶胶，在适宜条件下黏度逐渐增大，直至失去流动性，最后整个体系变成一种外观均匀并保持一定形态的弹性半固体[67]。按照液体相极性的不同，凝胶可分为水凝胶、乳液凝胶和油性或有机凝胶。以水为凝胶液相时，得到的凝胶为水凝胶；若将乳化液制成凝胶，则可获得乳液凝胶；以植物油、矿物油或有机溶剂作为分散相，用有机凝胶剂将其结构化，可制得油凝胶或有机凝胶。其中，乳液凝胶和油凝胶分别通过乳化和结构化2种方式调控脂质体系，使之具有类似于饱和脂肪的流变等性质。乳化凝胶是指具有与黏弹性固体相似的胶状网络结构和力学性质的乳液[68-69]，制备乳液凝胶主要分2步：一是以蛋白质等为乳化剂制成乳液；二是通过乳液液滴的聚集或连续相的胶凝作用形成凝胶，通过加热、酸化或酶处理等加工步骤，乳状液从液态转化到软固态。油凝胶（又称为结构化植物油），它是由三维交联网络中的液态有机相（凝胶剂）构成的凝胶，当前可以用于食用油凝胶的食品级结构剂主要包括乙基纤维素、天然蜡（动植物）和树脂、植物甾醇和谷维素、脂肪酸衍生物和卵磷脂[70]。
近年来，凝胶类脂肪替代物的研究与应用逐渐被重视，表1中概述了凝胶类脂肪替代物在肉制品中的研究与应用。此外，孙红光等[88]利用可控性固形原理，以天然海藻胶为主要原材料，通过硫酸钙、羧甲基纤维素钠等的协同作用，形成一种具有良好室温乳化效果和可控固型的天然复合乳化剂。再将液态食用植物油作为原材料，利用天然复合乳化剂对其进行乳化、固型，制备得到颜色外观、手感和口感都与天然猪脂肪十分接近的替代脂肪。王稳航等[89]利用胶原蛋白基制得人造食用固体脂肪，该方法为：1）将胶原纤维溶液与油相混合并乳化，制得Pickering乳液，其中胶原蛋白纤维充当稳定剂，改善了高内相乳液的稳定性；2）将油相连续逐滴添加到该Pickering乳液中，直至油相体积分数增加到40%以上，然后超声乳化形成中高内相乳液；3）高内相乳液经水浴加热后，将pH值调至5.0～7.0；4）将谷氨酰胺转氨酶添加到乳液中，混合均匀后进行交联固化反应，得到固体脂肪。Jiménez-Colmenero等[90]以魔芋粉和卡拉胶为主要原料，采用碱性辅助添加预凝胶化淀粉制备出块状脂肪模拟物，但因未采用热处理技术，导致该产品硬度低于猪背脂。
2.2.2其他类固形脂肪替代物
除了凝胶类脂肪替代物之外，研究者针对肉制品可用的其它固形脂肪替代物也开展了一些研究。Triki等[91]将稳定在魔芋基质中的更健康的油组合（橄榄油、亚麻籽油和鱼油）用作猪肉脂肪替代物，以重新配制富含n-3多不饱和脂肪酸的低脂干发酵香肠，在冷藏期间干香肠的pH值不受香肠配方和贮藏期的影响，并且对质量损失的影响很小。胡铁军等[92]采用单硬脂酸甘油酯、变性淀粉、谷氨酰胺转氨酶、精炼牛脂肪和水等，制备出复合型脂肪替代物，并将复合型脂肪替代物与低脂牛肉混合，获得了比较理想的人造牛肉大理石花纹，制得的重组雪花牛肉在熟化后的感官可接受度更高。Tan等[93]用山药代替猪背脂肪以研究其作为脂肪模拟物对中式香肠理化性质和感官品质的影响，研究发现中式香肠贮藏期间持水力上升，色泽、风味、硬度和感官评分无显著差异，并确定山药可以代替5%猪背脂。此外，添加更多山药香肠的硫代巴比妥酸反应物值较低，表明脂肪氧化较少。
3、结语
本文综述了脂肪对肉制品质构和风味的影响及机理，以及脂肪替代物的分类及其在肉制品中的应用研究进展。过去几十年里，肉制品中的脂肪替代物研究与应用取得了巨大进展，脂肪替代物的种类也在不断丰富。
然而，肉制品中的固形脂肪替代物，除了需要降低饱和脂肪含量的要求之外，还需要模拟真实脂肪相似的外形、风味和爽滑多汁的口感等感官特性，使目前的研究与应用面临巨大的挑战。尽管目前的研究也有考虑到固型脂肪替代物的口腔流变、摩擦以及与唾液的交互作用，通过解析其口腔处理行为，以实现模拟真实脂肪[94]。但由于肉制品加工过程的复杂性，导致其稳定性还无法很好地满足肉制品加工，比如：油凝胶体在制备及应用过程中，受冷却速率及剪切作用的影响，在凝胶化后进行剪切，易导致油凝胶出现破裂和漏油，因而在应用过程中其质构强度、耐剪切性能等亟待进一步提高[95]。此外，其风味和外观也亟待进一步提高。研究发现，脂肪替代物与肉制品组分之间的相互作用会掩盖产品的某些风味[42]，导致风味不足；另外，由于肉制品加工过程大多会经过高温处理，而蛋白质或碳水化合物类脂肪替代物存在不耐高温等缺点[96]，在最终产品中难以形成稳定的视觉感官颗粒脂肪。因此，开发同时满足质构、风味、视觉效果的脂肪替代物将是未来研究的重点和难点，也是固形脂肪替代物在肉制品中应用的必由之路。
参考文献：略
作者：王杨1，李贝贝1，陈森高1，杨超越1，朱秋劲1,2，周颖1,2,*（1.贵州大学酿酒与食品工程学院，贵州贵阳550025；2.贵州大学贵州省农畜产品贮藏与加工重点实验室，贵州贵阳550025）