一种基于双网络水凝胶制备即食型仿真素牛肚的方法与流程

1.本发明属于仿真人造肉技术领域，具体涉及一种基于琼脂糖和魔芋胶构建的双网络水凝胶制备即食型仿真素牛肚的方法。


背景技术：

2.随着经济和人口数量的快速发展，未来肉制品的供给难以满足需求，将严重威胁我国乃至全球的粮食和食品安全。同时，牲畜饲养过程中形成的温室气体、资源消耗等多种因素，导致我国养殖肉制品供求关系失衡。肉类消费需求与供给之间的矛盾成为亟待解决的问题，而人造肉技术的出现为转变传统肉类消费模式提供了一个新的选择，可解决传统肉类生产占用大量环境资源的问题，减少温室气体排放，在应对气候变化发挥积极作用，同时也可以解决日益紧张的肉类消费需求，确保粮食安全，符合低碳绿色、可持续发展的策略。人造牛肚以营养健康、节能减排、安全高效等优势受到关注，其技术研发和产品开发已成为热点。牛肚即牛胃，包括网胃、瘤胃、皱胃和瓣胃，因其具有一定的硬度、咀嚼度和韧性而受到消费者喜爱。目前，市售的各种素牛肚即食产品多是基于魔芋粉在碳酸钠溶液中脱乙酰基后经高温加热形成的水凝胶，或者利用淀粉/可得然胶和魔芋粉的协同作用制备形成的水凝胶来模拟牛肚中的瓣胃(又称牛百叶或千层肚)质构和口感。由于牛肚中网胃或瘤胃具有更强的韧性，为消费者带来丰富的感官体验，但模拟难度大，相关仿真食品的研究未见报道。
3.双网络水凝胶是一种同时具有高机械强度和韧性的凝胶，它由两层不同性质的独立的凝胶网络构成，第二层网络的聚合物含量远大于第一层网络的聚合物含量，构成第一层网络的聚合物是线性刚性分子，形成紧密交联的刚而脆的网络，构成第二层网络的聚合物分子是线性柔性分子，形成松散交联的柔而韧的网络，与相应的单一网络凝胶的强度或韧性相比，双网络水凝胶通常具有超强的机械强度或韧性；其增强和增韧机理为：当双网络水凝胶受到压缩或者拉伸时，刚而脆的第一层网络聚合物为双网络水凝胶提供了“牺牲键”，起到分散外界应力的作用，而柔且韧的第二层网络聚合物填补于刚性网络中，为双网络水凝胶提供了支架，起到保持水凝胶外形的作用。关于双网络水凝胶研究的构成组分大多基于化学合成高分子聚合物，难以在食品中应用；而且，目前并没有关于可食性天然聚合物的双网络水凝胶构成及其在人造肉方面的研究，因此，依据双网络水凝胶的强韧原理和凝胶特性，构造基于可食性天然聚合物的双网络水凝胶，通过结构调控以期达到模拟牛网胃或瘤胃的质构特性方面具有重要的意义。
4.琼脂糖是一种线性不带电的高分子聚合物，来源于红藻的多糖。琼脂糖在水中一般加热到90℃以上溶解，温度下降到35-40℃时形成透明且无异味的凝胶，是一种冷致水凝胶，广泛应用在果冻，果汁饮料，肉类罐头等食品中。魔芋胶是一种中性多糖，主要成分是葡甘露聚糖，一般魔芋胶通过加热形成凝胶，是一种热致水凝胶；魔芋食品具有低热能、低蛋白质、高膳食纤维的功能特性，对高血压、肥胖症、糖尿病、便秘有一定疗效。此外，魔芋胶还具有水溶、增稠、稳定、悬浮、凝胶、成膜、粘结等多种理化特性，所以它既可作为保健食品又
是理想的食品添加剂。单一网络的琼脂糖水凝胶是琼脂糖经过加热-冷却形成的硬而脆的凝胶，而单一网络的魔芋胶水凝胶一般情况下是魔芋粉在碳酸钠溶液中脱乙酰基后，在高温下加热形成柔而韧的水凝胶，二者的成胶方法完全相反的，且单一的水凝胶达不到模拟牛网胃或瘤胃质构的效果。因此，本发明首次提供一种基于成胶方法相反的、可食性天然聚合物构造出双网络水凝胶的方法，并且通过对双网络水凝胶的结构和机械特性进行调控，达到了模拟牛网胃或瘤胃质构特性的效果，工艺简单，成本较低，对丰富素牛肚产品的发展具有重要的意义。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种由琼脂糖和魔芋胶构造的即食的具有仿真度的天然聚合物基双网络水凝胶的制备方法，及其通过结构调控达到具有真实牛肚质构特性的技术方法，能够进一步为人造肉的探究提供技术支撑。一种即食型仿真素牛肚，是由琼脂糖、魔芋胶、碳酸钠和超纯水制备形成的凝胶基食品，所述即食型仿真素牛肚的制备步骤如下：
6.①
用琼脂糖、魔芋胶和超纯水配制成总的固形物含量为1～3wt％的混合溶液，其中琼脂糖和魔芋胶的质量比为1:2～1:4，分散均匀，得到混合溶液；
7.②
将混合溶液在加热温度为90～95℃，搅拌加热一定的时间，使其充分溶解；随后在4～6℃的条件下冷却形成凝胶；
8.③
将形成的凝胶浸泡在5～20wt％的碳酸钠溶液中，浸泡温度为25～30℃，浸泡时间为20～24h，得到即食型仿真素牛肚。
9.其中，所述步骤
①
中，分散均匀的具体方法为：搅拌转速为200-300rpm。
10.其中，所述步骤
②
中，搅拌加热的搅拌转速为200-300rpm。
11.其中，所述步骤
②
中，冷却时间为10-12h。
12.其中，所述步骤
②
中，搅拌加热的时间为20-30min。
13.有益效果
14.本发明基于琼脂糖和魔芋胶制备了同时具有较高机械强度和韧性的双网络水凝胶，根据双网络水凝胶原理，当双网络水凝胶受到压缩变形时，刚而脆的琼脂糖凝胶网络断裂形成“簇状结构”，起到耗散外界应力的作用，它们可以作为魔芋胶网络的物理交联剂，使得软化的水凝胶在变形过程中通过调节链滑动，从而改变交联点的分子量而表现出大变形，此时柔而韧的魔芋胶凝胶网络填补于刚性网络中，为双网络水凝胶提供了支架，起到保持水凝胶外形的作用。因此，该双网络水凝胶可承受远高于单一网络凝胶的断裂强度和韧性。与传统的利用单一魔芋胶在碱性条件下加热成胶方法相比，本发明创新性的把两种成胶方法相反的高分子聚合物通过碳酸钠浸泡交联法，脱去了kgm分子链上乙酰基基团，极大地减低了分子链间的空间位阻，制备出了同时具有高强度和高韧性的双网络水凝胶，显著的改善了素牛肚的咀嚼度。经相关指标测定发现，从微观结构和力学质构角度，该双网络凝胶可实现仿真模拟真实牛肚(即牛网胃和瘤胃)，从而突破现有人造素牛肚的局限。
附图说明
15.图1：琼脂糖和魔芋胶质量比为1:0、1:1、1:2、1:4、1:6和0:1的双网络水凝胶的压
缩断裂应力和断裂应变图；
16.图2：质量比为1:4的琼脂糖和魔芋胶双网络水凝胶与煮60min后四种牛胃的断裂应力和断裂应变对比图；
17.图3：质量比为1:4的琼脂糖和魔芋胶双网络水凝胶与煮60min后四种牛胃的硬度，弹性，咀嚼度和穿刺力对比图；
18.图4：质量比为1:4的琼脂糖和魔芋胶双网络水凝胶与煮60min后四种牛胃的微观结构图。
具体实施方式
19.下面结合具体实施例子进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域的技术人员对本发明各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所规定的范围。
20.实施例1
21.一种基于双网络水凝胶制备即食型仿真素牛肚的方法如下：
22.1)总固形物含量为2wt％，质量比为1:0琼脂糖和魔芋胶粉末室温下加入超纯水中，搅拌转速为200-300rpm下搅拌使其分散均匀；
23.2)混合溶液在加热温度为90-95℃，搅拌转速为200-300rpm的情况下，加热20-30min使其充分溶解，之后倒入模具中在4-6℃下冷却成凝胶，冷却时间为10-12h；
24.3)形成的凝胶浸泡在15wt％的碳酸钠溶液中，浸泡温度为25-30℃，浸泡时间为20-24h。
25.实施例2
26.一种基于双网络水凝胶制备即食型仿真素牛肚的方法如下：
27.1)总固形物含量为2wt％，质量比为1:1琼脂糖和魔芋胶粉末室温下加入超纯水中，搅拌转速为200-300rpm下搅拌使其分散均匀；
28.2)混合溶液在加热温度为90-95℃，搅拌转速为200-300rpm的情况下，加热20-30min使其充分溶解，之后倒入模具中在4-6℃下冷却成凝胶，冷却时间为10-12h；
29.3)形成的凝胶浸泡在15wt％的碳酸钠溶液中，浸泡温度为25-30℃，浸泡时间为20-24h。
30.实施例3
31.一种基于双网络水凝胶制备即食型仿真素牛肚的方法如下：
32.1)总固形物含量为2wt％，质量比为1:2琼脂糖和魔芋胶粉末室温下加入超纯水中，搅拌转速为200-300rpm下搅拌使其分散均匀；
33.2)混合溶液在加热温度为90-95℃，搅拌转速为200-300rpm的情况下，加热20-30min使其充分溶解，之后倒入模具中在4-6℃下冷却成凝胶，冷却时间为10-12h；
34.3)形成的凝胶浸泡在15wt％的碳酸钠溶液中，浸泡温度为25-30℃，浸泡时间为20-24h。
35.实施例4
36.一种基于双网络水凝胶制备即食型仿真素牛肚的方法如下：
37.1)总固形物含量为2wt％，质量比为1:4琼脂糖和魔芋胶粉末室温下加入超纯水
中，搅拌转速为200-300rpm下搅拌使其分散均匀；
38.2)混合溶液在加热温度为90-95℃，搅拌转速为200-300rpm的情况下，加热20-30min使其充分溶解，之后倒入模具中在4-6℃下冷却成凝胶，冷却时间为10-12h；
39.3)形成的凝胶浸泡在15wt％的碳酸钠溶液中，浸泡温度为25-30℃，浸泡时间为20-24h。
40.实施例5
41.一种基于双网络水凝胶制备即食型仿真素牛肚的方法如下：
42.1)总固形物含量为2wt％，质量比为1:6琼脂糖和魔芋胶粉末室温下加入超纯水中，搅拌转速为200-300rpm下搅拌使其分散均匀；
43.2)混合溶液在加热温度为90-95℃，搅拌转速为200-300rpm的情况下，加热20-30min使其充分溶解，之后倒入模具中在4-6℃下冷却成凝胶，冷却时间为10-12h；
44.3)形成的凝胶浸泡在15wt％的碳酸钠溶液中，浸泡温度为25-30℃，浸泡时间为20-24h。
45.实施例6
46.一种基于双网络水凝胶制备即食型仿真素牛肚的方法如下：
47.1)总固形物含量为2wt％，质量比为0:1琼脂糖和魔芋胶粉末室温下加入超纯水中，搅拌转速为200-300rpm下搅拌使其分散均匀；
48.2)混合溶液在加热温度为90-95℃，搅拌转速为200-300rpm的情况下，加热20-30min使其充分溶解，之后倒入模具中在4-6℃下冷却成凝胶，冷却时间为10-12h；
49.3)形成的凝胶浸泡在15wt％的碳酸钠溶液中，浸泡温度为25-30℃，浸泡时间为20-24h。
50.实施例检测
51.表1：琼脂糖和魔芋胶质量比为1:0,1:11:2,1:4,1:6和0:1的双网络水凝胶的压缩断裂应力和断裂应变
[0052][0053]
表2：质量比为1:4的琼脂糖和魔芋胶双网络水凝胶与煮60min后四种牛胃的断裂应力和断裂应变
[0054][0055]
表3：质量比为1:4的琼脂糖和魔芋胶双网络水凝胶与煮60min后四种牛胃的硬度，弹性，咀嚼度和穿刺力
[0056]