米紅波，李毅，鄧婷月，儀淑敏，李學(xué)鵬，陳敬鑫，勵(lì)建榮

（渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，國(guó)家魚(yú)糜及魚(yú)糜制品加工技術(shù)研發(fā)分中心，遼寧錦州 121013）

纖維素是自然界中分布最廣、含量最豐富的碳水化合物，每年全球植物可生產(chǎn)超過(guò)數(shù)百億噸的纖維素，使這種多糖成為最大的有機(jī)碳庫(kù)[1]。在各種可持續(xù)資源中，纖維素因具有取之不盡、用之不竭的物質(zhì)基礎(chǔ)，作為唯一的碳可再生資源，被普遍認(rèn)為可以補(bǔ)充或部分取代不可再生資源，成為人類(lèi)未來(lái)發(fā)展所依賴(lài)的重要資源。

纖維素是由D-吡喃葡萄糖環(huán)通過(guò)β-1,4-糖苷鍵以C1椅式構(gòu)象連接而成的線型高分子化合物，化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示，分子式為(C6H10O5)n。纖維素是由結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)交錯(cuò)構(gòu)成的，其中非結(jié)晶區(qū)中的大部分羥基在葡萄糖環(huán)上處于游離狀態(tài)，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；而結(jié)晶區(qū)的羥基基團(tuán)龐大，在分子內(nèi)和分子間形成了大量氫鍵，嚴(yán)重阻礙了纖維素表面與化學(xué)試劑或生物酶等的有效接觸和相互作用[2]，這對(duì)其成型、加工和應(yīng)用都極為不利。因此采用物理、化學(xué)或生物方法改變纖維素固有的特性，形成具有其它功能性質(zhì)的纖維素衍生物并開(kāi)拓改性纖維素在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，已成為目前研究的熱點(diǎn)。目前，纖維素衍生技術(shù)已很成熟，然而，改性纖維素來(lái)源廣泛、種類(lèi)和制備技術(shù)繁多，用于食品工業(yè)的改性纖維素還具有一定的局限性，雖然一些纖維素衍生物無(wú)法直接加入食品進(jìn)行食用，如氧化、酯化、交聯(lián)纖維素，但依舊可作為功能性包裝薄膜應(yīng)用于食品加工中發(fā)揮作用，因此了解不同技術(shù)方法下制備的各類(lèi)改性纖維素在食品包裝中發(fā)揮的作用，可以為纖維素的高值化利用及今后在食品領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用提供一定的參考。同時(shí)，不同改性纖維素對(duì)肉制品的作用不同，如微晶纖維素，羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素等醚化纖維素，以及利用特殊工藝制備的細(xì)菌纖維素（BC），納米纖維素等，作為配料適量的添加在肉制品中均能不同程度的改善肉制品的品質(zhì)，對(duì)提高凝膠特性、降低蒸煮損失、減少脂肪含量、延長(zhǎng)肉制品的貨架期等方面均有影響，因此，了解改性纖維素的特性及其與肉類(lèi)蛋白質(zhì)間的相互作用機(jī)制，對(duì)不同的肉制品選擇適當(dāng)?shù)母男岳w維素種類(lèi)和用量是極其必要的。本文主要介紹常見(jiàn)的改性纖維素的制備，闡述改性纖維素與肉類(lèi)蛋白質(zhì)之間的相互作用及其在肉制品加工和包裝中的應(yīng)用，旨在為改性纖維素的深入研究及新型高質(zhì)量食品的開(kāi)發(fā)提供參考。

圖1 纖維素結(jié)構(gòu)Fig.1 Cellulose structure

1 改性纖維素

改性是通過(guò)纖維素表面的羥基引入官能團(tuán)或其他的元素，改變纖維素的部分化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能，最終成為一種具有特殊功能的大分子物質(zhì)[3]。纖維素的改性主要有化學(xué)改性、物理改性和生物改性三種方法，其中化學(xué)改性的應(yīng)用和研究較為廣泛。

1.1 化學(xué)改性纖維素

天然纖維素分子中的每個(gè)葡萄糖單元環(huán)上均有3個(gè)羥基，可發(fā)生與羥基有關(guān)的一系列化學(xué)反應(yīng)，如氧化、酯化、醚化、交聯(lián)、接枝共聚等。

1.1.1 氧化纖維素

目前，纖維素的氧化反應(yīng)分為非選擇性氧化和選擇性氧化。非選擇性氧化的發(fā)生是隨機(jī)的，發(fā)生的位置不固定，生成的產(chǎn)物多樣，結(jié)果較為復(fù)雜；而選擇性氧化能有效抑制纖維素氧化過(guò)程中的過(guò)度降解，保證其具有一定的機(jī)械性能。如高碘酸鹽只針對(duì)纖維素的兩個(gè)仲羥基進(jìn)行選擇性氧化。利用高碘酸鈉為氧化劑，在48 ℃的條件下反應(yīng)19 h制得氧化程度較高，且溶于熱水的二醛纖維素，將其與納米微晶纖維素混合制備出的薄膜具有較高的透明度、拉伸強(qiáng)度、彈性模量和氧氣隔離性能[4]。2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化體系(TEMPO/NaBr/NaClO)可選擇性地氧化伯羥基，而對(duì)仲羥基無(wú)作用，其氧化纖維素C6伯羥基的機(jī)理見(jiàn)圖2。Hai等[5]制備了一種無(wú)需化學(xué)溶解的幾丁質(zhì)納米纖維和竹纖維素納米纖維混合而成的綠色納米復(fù)合材料，其中竹纖維素納米纖維的分離采用TEMPO氧化和水反碰撞法。隨著竹纖維素納米纖維濃度的增加，納米復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和彈性模量分別增加了3倍和1.3倍且該納米復(fù)合材料可在一周內(nèi)完全生物降解，有望在食品包裝中得到應(yīng)用。采用不同比例的殼聚糖、TEMPO纖維素納米纖維和山梨醇制備的生物復(fù)合膜在40 ℃的烤箱中烘烤2～4 d，隨著殼聚糖比例的增加，膜表面的沙門(mén)氏菌、大腸桿菌O157:H7和單核增生李斯特菌的生長(zhǎng)明顯降低，還能顯著提高膜的抗氧化活性，可以成功地用于多種食品的包裝材料[6]。

圖2 TEMPO體系氧化纖維素機(jī)理[7]Fig.2 The mechanism of TEMPO-mediated oxidation of cellulose[7]

1.1.2 酯化纖維素

纖維素分子鏈上活潑的羥基與酸性介質(zhì)（酸、酸酐、酰鹵）等發(fā)生酯化反應(yīng)得到的產(chǎn)物為纖維素酯類(lèi)[8]，可分為纖維素?zé)o機(jī)酸酯和有機(jī)酸酯。Fotie等[9]制備了三種類(lèi)型的纖維素納米晶體（CNCs）：通過(guò)硫酸從木漿中提取的CNCSO3H，通過(guò)硫酸銨從棉短絨中提取的CNCCOOH和通過(guò)對(duì)前兩種CNCCOOH和CNCSO3H進(jìn)行酯化獲得的CNCCOOR，在不同類(lèi)型的塑料薄膜上使用三種類(lèi)型的CNCs進(jìn)行涂覆，最后用溶劑型聚氨酯粘合劑進(jìn)行了層壓。酯化在不改變結(jié)晶度或不損害晶體完整性的情況下，創(chuàng)造出對(duì)水不太敏感的結(jié)構(gòu)，與未改性的CNCs相比顯著地改善了氣體阻隔性，覆有酯化纖維素納米晶體的聚合物層壓后可實(shí)現(xiàn)90%～100%的氧氣阻隔性，即使在較高的相對(duì)濕度（80%）情況下透氧率也顯示出非常低的值，選擇用于層壓的可密封塑料將使CNCs迅速應(yīng)用于食品包裝中，從而取代現(xiàn)在使用的油基材料。

1.1.3 醚化纖維素

醚化纖維素是指在堿性介質(zhì)中，纖維素分子每個(gè)葡萄糖單元的C2、C3和C6羥基全部或部分被其他基團(tuán)取代[10]。根據(jù)其取代基的不同分為混合醚類(lèi)和單一醚類(lèi)。也可根據(jù)其改性后離子性不同分為：陰離子纖維素醚、陽(yáng)離子纖維素醚、分子鏈上既有陰離子基團(tuán)又有陽(yáng)離子基團(tuán)的兩性離子纖維素醚和非離子纖維素醚[11]。以羧甲基纖維素（CMC）、羥乙基纖維素（HEC）、羥丙基纖維素（HPC）、羥丙基甲基纖維素（HPMC）等為代表的纖維素醚產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)商品化[12]。對(duì)微晶纖維素（MCC）進(jìn)行陽(yáng)離子醚化得到改性MCC，因其在淀粉膜基質(zhì)中具有更好的分散性和相容性，淀粉復(fù)合薄膜的拉伸能力、水蒸氣阻隔能力等得到提高[13]。陳妮娜等[14]制備的藕粉-CMC-茶樹(shù)油可食膜具有熱水速溶性，可直接把食品和包裝膜一起用熱水沖泡后食用，還可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持良好的阻濕、阻氧、阻油性，有望替代傳統(tǒng)塑料膜應(yīng)用在方便面、速溶固體飲料、豆奶粉等食品的內(nèi)包裝袋。

圖3 纖維素醚結(jié)構(gòu)式Fig.3 Cellulose ether structure

1.1.4 交聯(lián)纖維素

纖維素高分子與雙官能團(tuán)化合物在交聯(lián)劑的作用下生成交聯(lián)鍵（即橋鍵）而呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的反應(yīng)，稱(chēng)為纖維素的交聯(lián)。以小麥蛋白質(zhì)、甲基纖維素為原料，乙醇/水溶液為溶劑，采用流延法制備的交聯(lián)型可食性復(fù)合膜材料，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，透明，可食用，可降解，無(wú)任何污染，可防止氣體、水蒸氣和溶質(zhì)等在食品、肉制品內(nèi)部遷移，避免風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)成分等在貯運(yùn)過(guò)程發(fā)生變化，延長(zhǎng)食品貨架期。以CMC為基材，添加藕粉、甘油、茶多酚、蜂蠟制備復(fù)合膜，用氯化鈣對(duì)復(fù)合膜進(jìn)行交聯(lián)改性制備了可食用的交聯(lián)CMC-藕粉復(fù)合膜能直接接觸豬肉表面，用復(fù)合膜和PE膜雙層保鮮膜包裝冷鮮豬肉，可阻止高水分豬肉中水分的遷移和散失，起到了良好的持水和抗菌、抗氧化作用[15]。

1.1.5 接枝共聚纖維素

以纖維素表面活性羥基作為接枝點(diǎn)，一種（或多種）單體在纖維素高分子主鏈上，通過(guò)引發(fā)在羥基處生成支鏈的反應(yīng)，稱(chēng)為纖維素的接枝。這種改性方法能保持纖維素的原有主鏈和結(jié)晶結(jié)構(gòu)，同時(shí)賦予新的性能。經(jīng)接枝胺化反應(yīng)制備的MCC結(jié)晶度降低、熱穩(wěn)定性提高，對(duì)水體中二價(jià)銅離子的絡(luò)合能力和吸附能力大大提高[16]。以造紙中的木漿為原料，過(guò)硫酸鉀為引發(fā)劑，將木漿中的纖維素與殼聚糖進(jìn)行接枝共聚，可合成具有抗菌性能的纖維素材料[17]。

1.2 物理改性纖維素

纖維素的物理改性方法包括蒸汽爆破、機(jī)械研磨、微波輔助提取法等，主要用于去除一些對(duì)纖維素起保護(hù)作用的成分。Chen等[18]采用機(jī)械高壓蒸汽分離稻稈中的纖維素，并將其填充到聚丙烯中作改性劑。Cherian等[19]利用蒸汽爆破技術(shù)處理菠蘿葉纖維，首次成功提取其纖維素納米纖維。由纖維素經(jīng)漂白處理和機(jī)械分散后精制而成的纖維素粉以及利用無(wú)機(jī)酸搗成漿狀，解聚后除去非結(jié)晶部分并提純而得的MCC等均是通過(guò)物理改性制得。

1.3 生物改性纖維素

生物改性主要是利用果膠酶、半纖維素酶、纖維素酶等生物酶來(lái)處理纖維素。采用的方法主要有生物拋光、生物酶退漿、改善聚合物表面的物理結(jié)構(gòu)、微生物合成等[20]。這種方法可以對(duì)纖維進(jìn)行局部的氧化、水解和吸附且不損傷纖維素強(qiáng)度，具有環(huán)保、專(zhuān)一、作用溫和等優(yōu)點(diǎn)[21]。但纖維素酶價(jià)格昂貴、加工時(shí)間較長(zhǎng)，且此方法主要應(yīng)用于造紙行業(yè)，因此應(yīng)用范圍較窄[22]。

2 改性纖維素在肉制品中的應(yīng)用

肉類(lèi)是高質(zhì)量蛋白質(zhì)和許多微量營(yíng)養(yǎng)素的重要來(lái)源，具有很高的生物學(xué)價(jià)值。改性纖維素可作為增稠劑、穩(wěn)定劑、保水劑、乳化劑等應(yīng)用在肉制品加工過(guò)程中，可與肉制品中的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)相互作用形成乳化小液滴，以共聚物或填充物的形式被束縛在蛋白質(zhì)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，從而減小了乳化肉糜凝膠的空隙，提高蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性和體系的凝膠強(qiáng)度[23]。同時(shí)，改性纖維素可調(diào)節(jié)分散體系中連續(xù)相的流變性及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，延遲相分離和由重力引起的乳狀液分層[24]，還可吸附在油-水界面上，在乳化液滴周?chē)纬煽臻g屏障，降低界面張力并防止液滴聚結(jié)[25]。研究改性纖維素對(duì)肉制品品質(zhì)的影響及其與肉類(lèi)蛋白質(zhì)在加工過(guò)程中的相互作用機(jī)制，將為生產(chǎn)出更加健康、符合新時(shí)代消費(fèi)理念的食品提供參考，具有深遠(yuǎn)意義。

2.1 改性纖維素與肉類(lèi)蛋白質(zhì)的相互作用機(jī)理

表1 蛋白質(zhì)與纖維素間氫鍵的形成[26]Table 1 H-Bond formation between protein and cellulose[26]

肉類(lèi)蛋白質(zhì)包括肌原纖維蛋白、肌漿蛋白及以膠原蛋白為主的結(jié)締組織蛋白。在肉制品加工過(guò)程中，肌原纖維蛋白在油滴周?chē)奂?，并參與形成三維網(wǎng)狀凝膠，有助于提高乳狀液的穩(wěn)定性、持水能力和肉制品的質(zhì)地。如表1所示，添加纖維素后，肌動(dòng)蛋白通過(guò)肉中20個(gè)氨基酸殘基（Asp11，Asn12，Gly13，Ser14，Gly15，Leu16，Lys18，Ser155，Gly156，Asp157，Gly182，Arg210，Lys213，Glu214，Gly301，Gly302，Thr303，Tyr306，Lys336，Tyr337）和七個(gè)不同的氫鍵與纖維素發(fā)生相互作用；膠原蛋白通過(guò)11個(gè)氨基酸殘基（His43，Gly44，Gln45，Asp46，Thr49，Val144，Gly153，Ser154，Gly155，Gln156，Ala157）和6個(gè)氫鍵與纖維素發(fā)生相互作用；肌球蛋白分子具有兩個(gè)球狀頭部和桿狀尾部的不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)尾對(duì)尾靜電相互作用與不溶性纖維素結(jié)合，有25個(gè)氨基酸殘基（Glu179，Ser180，Gly181，Lys184，Thr185，Asn238，Asn240，Ser241，Ser242，Arg243，Phe244，Gly245，Tyr266，Leu267，Glu269，Asp461，Ile462，Ala463，Gly464，Phe465，Glu466，Phe468，Glu474，Ile478，Asn479）和14個(gè)氫鍵與纖維素發(fā)生相互作用[26]。纖維和肉蛋白之間的氫鍵越多，產(chǎn)品就越堅(jiān)固，Yadav等[27]觀察到加入蘋(píng)果渣和玉米麩皮后，雞肉香腸硬度增加，而加入番茄渣后硬度降低。纖維素經(jīng)改性后，引入一些活性基團(tuán)，結(jié)晶度和聚集度降低，可及度提高，與肉類(lèi)蛋白質(zhì)之間相互作用發(fā)生改變，必然會(huì)導(dǎo)致肉制品感官上的變化。

纖維素與蛋白質(zhì)之間的相互作用主要是非共價(jià)作用力，包括靜電相互作用（相互吸引或排斥）、疏水相互作用、氫鍵、范德華力等。蛋白質(zhì)含有大量的氨基和羧基殘基，使其帶有正電荷或負(fù)電荷，在等電點(diǎn)（pI）時(shí)，蛋白質(zhì)的靜電荷為零，肌球蛋白溶解性最低，持水能力最弱。由于體系的復(fù)雜性和外界條件的多變性使改性纖維素與蛋白質(zhì)之間的相互作用具有不確定性。靜電相互作用形成的復(fù)合物具有可逆性，可通過(guò)調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度和pH值來(lái)改變纖維素和蛋白質(zhì)之間的靜電相互作用性質(zhì)和強(qiáng)度[28]。離子強(qiáng)度能夠影響肌原纖維蛋白的溶解能力，低離子強(qiáng)度下，能夠形成很好的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，高離子強(qiáng)度下，凝膠結(jié)構(gòu)隨機(jī)且無(wú)序[29]。肌球蛋白的凝膠特性依賴(lài)于pH值，熱凝膠形成過(guò)程中，肌球蛋白會(huì)發(fā)生變性聚集，隨后相互交聯(lián)形成有序的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并把水包裹其中，當(dāng)pH值高于pI時(shí)，增加的負(fù)電荷會(huì)導(dǎo)致凝膠網(wǎng)絡(luò)中肌球蛋白分子間產(chǎn)生靜電斥力并為周?chē)肿犹峁┝烁嗟臍滏I結(jié)合位點(diǎn)，增大了水合作用表面積，最終表現(xiàn)為凝膠的保水性提高。肉類(lèi)蛋白質(zhì)在受熱變性后形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，添加的改性纖維素以其特殊結(jié)構(gòu)能夠及時(shí)吸收并結(jié)合蛋白質(zhì)在熱變性過(guò)程中失去的水分，從而提高肉制品的感官特性。

改性纖維素添加到肉制品中后，可能會(huì)導(dǎo)致三種微觀現(xiàn)象的發(fā)生：產(chǎn)生復(fù)合物、共溶和相分離[30]，這種相互作用對(duì)于肉制品加工過(guò)程中的質(zhì)地和微觀結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。蛋白質(zhì)和纖維素之間的吸引相互作用可導(dǎo)致可溶性或不溶性復(fù)合物的形成，存在于單相體系中。當(dāng)樣品濃度和體系離子強(qiáng)度較低、蛋白質(zhì)與纖維素帶有相反電荷時(shí)，兩者之間存在強(qiáng)烈的相互作用，發(fā)生聚集形成不溶性復(fù)合物，特別是當(dāng)pH值在蛋白質(zhì)等電點(diǎn)和多糖解離常數(shù)之間最易發(fā)生復(fù)合凝聚（締合型相分離），又稱(chēng)熱力學(xué)相容性。共溶往往是在樣品濃度較低時(shí)，形成穩(wěn)定的單一均相體系，在這一體系中蛋白質(zhì)與纖維素之間不發(fā)生相互作用或以可溶性復(fù)合物的形式存在。當(dāng)樣品濃度和體系離子強(qiáng)度足夠高并在一定pH條件下，蛋白質(zhì)與纖維素之間的相互排斥作用較強(qiáng)，進(jìn)而在體系中發(fā)生遷移，聚集成兩個(gè)不相容的體系，一個(gè)纖維素富集相，一個(gè)蛋白質(zhì)富集相（離散型相分離），也稱(chēng)為熱力學(xué)不相容[31]。

2.2 改性纖維素對(duì)肉制品凝膠特性、乳化特性和保水性的影響

重組肉制品在加工過(guò)程中蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間的鍵合或相互作用決定了肉糜的流變特性和熱誘導(dǎo)凝膠的物理性質(zhì)，改性纖維素能在重組蛋白凝膠中提供凝聚力，其對(duì)肉制品凝膠特性、乳化特性和保水性的影響如表2所示。

表2 改性纖維素對(duì)肉制品凝膠特性、乳化特性和保水性的影響Table 2 Effect of modified cellulose on gelation, emulsification and water retention of meat products

羧化納米纖維素（cNFC）可改善雞肉鹽溶性蛋白的凝膠強(qiáng)度和持水性，且在谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶的存在下網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密，因此，可應(yīng)用于重組肉制品中[32]。與對(duì)照組（全脂香腸）相比，添加纖維素納米纖維的香腸脂肪含量降低，蒸煮損失減少，且具有更高的彈性和感官接受度[33]。HPMC的分子鏈上含有羥丙基和甲基，具有獨(dú)特的加熱凝膠和冷卻熔融能力。HPMC的加入可穩(wěn)定魚(yú)糜凝膠結(jié)構(gòu)，改善其流變性能，且添加HPMC粉體比添加HPMC溶膠更有效地穩(wěn)定魚(yú)糜蛋白網(wǎng)絡(luò)，更好地承受魚(yú)糜在應(yīng)力作用下的變形和流動(dòng)[34]。Zhao等[35]研究了再生纖維素（RC）對(duì)豬肉肌原纖維蛋白-豬油乳化液穩(wěn)定性和微觀結(jié)構(gòu)的影響，當(dāng)RC濃度高于0.4%時(shí)，乳化液具有良好的增稠性和較強(qiáng)的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，濃度達(dá)到0.8%時(shí)，在連續(xù)的水相中形成了三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提供了更高的粘度和空間屏障來(lái)固定油滴，有效抑制乳化液分層現(xiàn)象。同時(shí)，RC可吸附在油-水界面上形成皮克林乳液，減小油滴尺寸，防止其聚集和絮凝。

Lin等[36]研究了四種具有不同分子量和取代度的CMC對(duì)低脂法蘭克福香腸的影響，分子量的降低導(dǎo)致乳狀液穩(wěn)定性的下降，而法蘭克福香腸的理化組成和加工產(chǎn)率保持不變。BC因其纖維網(wǎng)絡(luò)細(xì)、生物相容性好、保水性強(qiáng)、抗張強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用作食品配料。堿處理產(chǎn)生的BC網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不僅能有效地約束水分子，增強(qiáng)保水性，而且在一定外力作用下還能進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，防止蠕變引起的水滲出，添加BC的魚(yú)糜具有纖維素-蛋白質(zhì)相分離網(wǎng)絡(luò)混合凝膠的特性，5%的BC可改善海豚魚(yú)糜的凝膠強(qiáng)度[37]。另外，BC可作為潛在的功能性成分應(yīng)用于中式乳化肉制品中，與對(duì)照組相比，添加10%的BC可使中式肉丸獲得較好的多汁性和咀嚼性，且不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的凝膠特性和貯藏穩(wěn)定性造成不利影響[38]。郭艷[39]探究了BC對(duì)雞肉餅保水性和質(zhì)地的影響，發(fā)現(xiàn)添加BC的雞肉餅微觀結(jié)構(gòu)更加密致，BC與蛋白質(zhì)可良好兼容。當(dāng)BC添加量為0.6%時(shí)，對(duì)雞肉餅品質(zhì)的改善效果最佳，但過(guò)量的BC將使雞肉餅的咀嚼度下降。同時(shí)，BC可以在較低添加量（0.5%）下降低乳化香腸的蒸煮損失，改善其質(zhì)構(gòu)特性及脂肪分布，使乳化香腸結(jié)構(gòu)均勻，同時(shí)不會(huì)對(duì)樣品顏色造成影響[40]。

2.3 改性纖維素在低脂肉制品中的應(yīng)用

脂肪含量與肉制品的口感、風(fēng)味有著密不可分的關(guān)系，主要起乳化、減少蒸煮損失、改善持水性、提高產(chǎn)品風(fēng)味、多汁性及嫩度等作用[41]。隨著人們消費(fèi)水平的提高，過(guò)量脂肪的攝入會(huì)引發(fā)肥胖、高血壓、高血脂等潛在危害，減少肉制品中的脂肪含量，選擇合適的脂肪替代物已經(jīng)引起眾多學(xué)者的關(guān)注。

Gibis等[42]發(fā)現(xiàn)CMC和MCC可作為肉制品潛在的脂肪替代物，當(dāng)CMC濃度超過(guò)0.5%時(shí)，會(huì)使牛肉餅的微觀結(jié)構(gòu)、感官和質(zhì)構(gòu)特性出現(xiàn)差異，MCC的添加濃度為2%時(shí)，油炸牛肉餅柔軟多汁，感官評(píng)分最佳且口感為脂肪樣。這是因?yàn)镃MC濃度較高時(shí)，熱處理后形成的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度下降，而MCC與牛肉蛋白質(zhì)基質(zhì)高度相容，加熱油炸后可形成含有肉粒和脂肪顆粒的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，使得產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)得到改善。CMC可以降低高蛋白低脂香腸配方的質(zhì)地硬度，MCC可以改善蛋白質(zhì)凝膠網(wǎng)絡(luò)的完整性，這種組合可用于生產(chǎn)脂肪含量較低的健康的肉制品[28]。同時(shí)，CMC和MCC可提高牛肉餅在加熱過(guò)程中的水分結(jié)合能力，降低脂肪含量，同時(shí)抑制極性雜環(huán)胺的形成。隨著CMC或MCC含量的增加，肉餅中的雜環(huán)胺含量明顯降低，這可能是由于前體物質(zhì)葡萄糖和肌酸向肉餅表面的質(zhì)量遷移減少或與葡萄糖單體的額外抑制反應(yīng)所致[43]。將HPMC與菜籽油相結(jié)合構(gòu)建成固體狀的油凝膠替代動(dòng)物脂肪(牛脂)以降低肉餅中飽和脂肪的水平，HPMC的硬度和剪切力明顯高于牛脂，在50%的替換水平時(shí)肉餅的蒸煮損失明顯降低，質(zhì)地也變得更加柔軟，整體可接受性最高，可顯著降低飽和脂肪與不飽和脂肪的比例，從而生產(chǎn)出更具營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的肉餅[44]。用RC乳化液代替50%豬背脂肪可在不影響乳化香腸感官品質(zhì)的條件下有效地改善其脂肪酸組成和氧化穩(wěn)定性[45]。

無(wú)定形纖維素也是一種低熱量，不易消化的無(wú)味纖維，通常從谷物來(lái)源獲得，具有良好的保水能力，可增加粘度并提供與脂肪相同的多汁和質(zhì)地等感官特性，摻入無(wú)定形纖維素可降低乳化熟香腸的脂肪和膽固醇水平。用無(wú)定形纖維素完全取代豬肉脂肪會(huì)導(dǎo)致n-6/n-3比的含量降低，共軛亞油酸和異油酸含量增加[46]。而半量(50%)替代豬肉脂肪，可使發(fā)酵香腸中的脂肪和膽固醇含量分別降低45%和15%[47]。

薛璐等[48]利用BC不能被人體消化吸收利用這一優(yōu)良特點(diǎn)，制得了添加大豆乳清BC的低脂肉腸，15%的BC和0.5%的卡拉膠結(jié)合使用可使肉腸的組織狀態(tài)、風(fēng)味、顏色等與對(duì)照組相比無(wú)明顯差別，同時(shí)，肉腸熱量降低了56.07%。將納米微晶纖維素作為脂肪替代品添加到兔肉糜凝膠中，與豬肉脂肪相比，納米微晶纖維素體積小且羥基可與蛋白質(zhì)及水分子形成氫鍵，從而形成了致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此降低了肉糜凝膠的蒸煮損失，提高了凝膠的保水性、硬度、黏結(jié)性和咀嚼性[49]。另外，0.5%的納米纖化纖維素(NFC)可以成功地取代乳化香腸傳統(tǒng)配方中0.5%的聚磷酸鹽和1%的淀粉，對(duì)生面團(tuán)或熟香腸的脂肪和持水性均未產(chǎn)生負(fù)面影響，不含磷酸鹽和淀粉的NFC香腸與對(duì)照香腸具有相似的組成和質(zhì)量特性[50]。

2.4 改性纖維素在肉制品包裝中的應(yīng)用

天然纖維素經(jīng)過(guò)改性后具有良好的成膜性、優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，可作為包裝膜用于食品工業(yè)?？咕b膜作為新一代食品包裝材料，能夠提高或保持包裝食品的微生物安全性、質(zhì)量和感官特性而受到廣泛關(guān)注[51]。抗菌膜通常是利用抗菌劑與多糖、蛋白質(zhì)和脂類(lèi)等高分子聚合物混合制備而成[52]。將抗菌效果好、能力強(qiáng)的聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽接枝于纖維素分子鏈上，制得接枝改性抑菌纖維素薄膜，用于鮮豬肉的包裝，發(fā)現(xiàn)對(duì)照組在常溫和低溫下的變質(zhì)時(shí)間分別為48 h和96 h，而接枝改性抑菌纖維素膜裹包的鮮豬肉保質(zhì)期分別為96 h和192 h，貨架壽命延長(zhǎng)一倍[53]。Khezrian等[54]以納米蒙脫土-殼聚糖和納米蒙脫土-CMC為基料，分別加入不同濃度的山楂精油和無(wú)花果提取物制備了新型薄膜，作為駱駝肉碎的活性包裝材料，包裝在抗菌膜中的樣品的微生物種群（嗜冷菌、假單胞菌、大腸桿菌、乳酸菌、單核細(xì)胞增生李斯特菌等）明顯低于對(duì)照組，薄膜的氧氣阻隔性抑制了需氧菌的生長(zhǎng)，有效防止了微生物腐敗，脂肪和蛋白質(zhì)在冷藏過(guò)程中的氧化，提高了肉糜貨架期。加入迷迭香提取物的CMC食用薄膜可有效地抑制牛肉的腐敗，降低牛肉的化學(xué)變性程度，延緩脂肪氧化[55]。Soni等[56]將牛至精油和百里香精油作為抗菌物質(zhì)添加入CMC中制備了可食用薄膜來(lái)包裹雞肉，與不含精油的可食性薄膜相比，混合加入0.02%的牛至精油和0.03%的百里香精油具有最強(qiáng)的抗菌作用，最適合作為涂覆食用膜。羔羊肉在4±1 ℃下的貨架期是6 d，而利用混入1.0%的二氧化鈦和2.0%的迷迭香精油的CNF納米復(fù)合薄膜包裝后，保質(zhì)期可延長(zhǎng)至15 d，有效地保持羔羊肉的微生物和感官品質(zhì)，且其對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌的抑制作用大于對(duì)革蘭氏陰性菌的[57]。

肉類(lèi)及其衍生產(chǎn)品是極易腐敗的食品，在不適當(dāng)?shù)膬?chǔ)存條件下會(huì)迅速變質(zhì)?？墒秤帽∧せ蛲磕ぬ峁┝艘环N有效的方法來(lái)保存和包裝這些食品，通過(guò)防止水分流失和抑制微生物生長(zhǎng)，可提高肉制品的貨架期，尤其是納米纖維素膜具有機(jī)械強(qiáng)度高、粒徑小、可完全降解等特點(diǎn)，以瓜果皮殼核籽、稻草秸稈、豆渣甘蔗渣等為代表的農(nóng)副產(chǎn)品中富含的纖維素已被很多研究者用作制備來(lái)源。目前，消費(fèi)者的主要關(guān)注點(diǎn)是安全性問(wèn)題，而成本和大規(guī)模制備工作則是食品專(zhuān)業(yè)人士的主要研究?jī)?nèi)容。隨著傳統(tǒng)薄膜逐步退出市場(chǎng)，功能性包裝膜和涂膜材料將有著廣闊的前景。

3 結(jié)論

植物纖維素是一種來(lái)源豐富的天然產(chǎn)物，利用各種方法將其進(jìn)行改性并應(yīng)用于肉制品中，不僅實(shí)現(xiàn)了纖維素基材的高值化利用、減少不可再生能源的消耗，還可滿足消費(fèi)者對(duì)天然食品添加劑、低熱量、低脂肪肉制品的訴求，同時(shí)，改性纖維素可簡(jiǎn)化加工過(guò)程、降低產(chǎn)品成本、賦予產(chǎn)品良好的感官品質(zhì)、表現(xiàn)出良好的食品加工特性，因此在各個(gè)領(lǐng)域都受到了廣泛的關(guān)注。而了解纖維素改性后結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化，肉類(lèi)蛋白質(zhì)與纖維素的相互作用機(jī)制，分析改性纖維素對(duì)食品品質(zhì)的影響顯得尤為重要。下一步如何開(kāi)發(fā)出纖維素改性過(guò)程中健康無(wú)毒害的引發(fā)體系、如何從富含纖維素的副產(chǎn)物中提取并制備出環(huán)保、經(jīng)濟(jì)且高性能的改性纖維素、如何找到更多可作為配料的綠色、安全、可降低脂肪含量、提高食用品質(zhì)的改性纖維素將成為亟待解決的問(wèn)題。目前，納米技術(shù)已發(fā)展到一定高度，納米纖維素的制備及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用將有著不容小覷的發(fā)展趨勢(shì)。因此，將改性纖維素作為食品添加劑、脂肪替代物、功能性食品原料和新型包裝材料等應(yīng)用到肉制品中將是未來(lái)的重要研究方向。