唐宏剛 朱培培 肖朝耿 楊慧娟 任發(fā)政 郭慧媛 陳黎洪

(1浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品科學(xué)研究所,浙江杭州 310021；2中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院,北京 100083)

中式香腸是將原料肉斬拌、加入輔料腌制后灌入動(dòng)物腸衣,經(jīng)烘烤或自然晾曬而成的一種特色肉制品[1]。因其具有色澤鮮艷、香氣濃郁和耐儲(chǔ)藏等特點(diǎn),深受消費(fèi)者青睞[2]。在中式香腸的加工過(guò)程中,通常以亞硝酸鹽作為食品添加劑。亞硝酸鹽不僅能起到發(fā)色、抗氧化的作用,而且可以有效抑制微生物的生長(zhǎng)繁殖,對(duì)其風(fēng)味形成也具有顯著影響[3]。但亞硝酸鹽對(duì)人體具有較強(qiáng)的急性毒性,世界各國(guó)嚴(yán)格限制肉制品中亞硝酸鹽的添加量。此外,肉制品中的亞硝酸鹽可轉(zhuǎn)化為強(qiáng)致癌物——亞硝胺,食品中痕量的亞硝胺即可對(duì)人體產(chǎn)生毒害[4-5]。因此,發(fā)掘天然、安全的發(fā)色劑替代亞硝酸鹽并在肉制品生產(chǎn)加工中應(yīng)用,降低肉制品亞硝酸鹽殘留量,提高產(chǎn)品的品質(zhì)安全性,是當(dāng)前肉制品加工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者在亞硝酸鹽替代方面開(kāi)展了較多研究,如采用天然色素類(lèi)著色劑[6]、果蔬汁/粉及提取物[7-10]、配體——血紅蛋白[11]、復(fù)配助色劑[12]等在肉制品加工過(guò)程中替代亞硝酸鹽,起到明顯的發(fā)色與提高色澤穩(wěn)定性的作用,同時(shí)能抑制脂肪氧化。但將甜菜粉作為亞硝酸鹽替代物應(yīng)用于香腸加工的研究較少[13],而采用的配體——血紅蛋白多為亞硝基血紅蛋白(nitrosohemoglobin,HbNO)類(lèi)。浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品科學(xué)研究所畜產(chǎn)品加工課題組前期研究發(fā)現(xiàn),將甜菜粉與亞硝酸鈉復(fù)合物、甜菜粉與糖基化酰基血紅蛋白復(fù)合物分別添加于中式香腸,不僅可以起到降低亞硝酸鹽殘留的作用,而且還具有較好的發(fā)色效果,還不會(huì)影響香腸的質(zhì)構(gòu)特性[13-14]。而上述復(fù)合發(fā)色劑對(duì)中式香腸營(yíng)養(yǎng)與風(fēng)味品質(zhì)的影響仍需作進(jìn)一步探討。基于此,本研究對(duì)添加不同種類(lèi)發(fā)色劑的香腸產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)定,測(cè)定比較氨基酸、脂肪酸等營(yíng)養(yǎng)成分的差異,并采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜(solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,SPME-GC-MS)聯(lián)用技術(shù)分析揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類(lèi)和含量,旨在為中式香腸加工過(guò)程亞硝酸鹽的有效替代,提高香腸產(chǎn)品的食用品質(zhì)及安全性提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甜菜粉、改性血紅蛋白,由浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品科學(xué)研究所畜產(chǎn)品加工實(shí)驗(yàn)室自制；豬肉、腸衣,購(gòu)于當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng)；食鹽、蔗糖,購(gòu)于當(dāng)?shù)厥称肥袌?chǎng)。

檸檬酸三鈉、甘油、煙酰胺、D-異抗壞血酸鈉、殼聚糖、亞硝酸鈉、硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、硼酸、氫氧化鈉、95%乙醇、無(wú)水乙醚、海砂、甲醇、三氟化硼、異辛烷、無(wú)水硫酸鈉、氯化鈉、濃鹽酸、苯酚、茚三酮溶液等,購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,所有試劑均為分析純。

1.2 主要儀器與設(shè)備

ALB-224型電子分析天平,賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司；DHG-9146A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱,上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；龍科A定氮蒸餾裝置,上海化科實(shí)驗(yàn)器材有限公司；2300 kjeltec Analyser Unit自動(dòng)凱氏定氮儀,瑞典FOSS公司；索氏提取器Soxtec 2055脂肪測(cè)定儀,丹麥 FOSS公司；Trace GC Ultra氣相色譜儀,美國(guó)熱電公司；SYKAM 433D氨基酸分析儀,德國(guó)賽卡姆公司；DZF-6050真空干燥箱,浙江賽德儀器公司；Agilent 7890-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,美國(guó)安捷倫公司；SPME萃取頭,美國(guó)安捷倫公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 甜菜粉制備 市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)的甜菜清洗干凈,于55℃烘箱中烘干,粉碎機(jī)粉碎,過(guò)60目篩,4℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 改性血紅蛋白制備 將經(jīng)過(guò)抗凝處理的新鮮豬血用4～8層紗布過(guò)濾除去雜質(zhì),靜置4～8 h。4 000 r·min-1離心15 min濾去上清液,加等量蒸餾水充分?jǐn)嚢? h使血紅蛋白釋放。在血紅蛋白液中加入10 mg·mL-1甘油,充分?jǐn)嚢?分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%煙酰胺和1%D-異抗壞血酸鈉,攪拌均勻后調(diào)節(jié)pH值為7.3～7.5,于4℃避光反應(yīng)24 h。將反應(yīng)液與0.5%殼聚糖溶液按1∶1體積比混合,調(diào)節(jié)pH值為7.0左右,50℃水浴5 min,用4層紗布過(guò)濾去除未反應(yīng)、變性蛋白質(zhì),所得濾液冷凍干燥(冷凍溫度-40℃,凍干時(shí)間48 h)。

1.3.3 中式香腸樣品制備及分組 將新鮮豬肉(肥瘦比1∶4)切成丁狀,斬拌時(shí)加入3%食鹽、2%蔗糖、0.8%曲酒(52度)、10%冰水,分別加入定量不同發(fā)色劑,4℃腌制24 h,灌裝,然后于45～50℃烘烤48 h,4℃儲(chǔ)存。具體分組:對(duì)照組、試驗(yàn)組1(0.5%甜菜粉+50 mg·kg-1亞硝酸鈉)、試驗(yàn)組2(0.1%甜菜粉+0.06%改性血紅蛋白)、試驗(yàn)組3(100 mg·kg-1亞硝酸鈉)。

1.3.4 感官評(píng)價(jià) 邀請(qǐng)8位身體健康的食品專(zhuān)業(yè)人員,分別對(duì)香腸的外觀、組織狀態(tài)、色澤、氣味、口感進(jìn)行評(píng)分[15-16],采用10分制進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。樣品去皮后切成約3 cm厚,編號(hào),分別放入相同的白盤(pán)中,每次呈送一個(gè)樣品。評(píng)價(jià)員獨(dú)立進(jìn)行評(píng)價(jià),相互之間不影響。樣品評(píng)定后用清水漱口,2個(gè)樣品評(píng)價(jià)間隔不少于5 min,以免影響評(píng)價(jià)員的判斷[17]。

表1 感官評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table1 Criterion for sensory evaluation of Chinese sausages

1.3.5 蛋白質(zhì)含量測(cè)定 參照GB 5009.5-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》[18]。

1.3.6 粗脂肪含量測(cè)定 參照GB 5009.6-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測(cè)定》[19]。

1.3.7 氨基酸和脂肪酸測(cè)定 氨基酸測(cè)定參照GB 5009.124-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸的測(cè)定》[20]；脂肪酸測(cè)定參照GB 5009.168-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪酸的測(cè)定》[21]。

1.3.8 風(fēng)味成分分析 參考 Sun等[22]和滕安國(guó)等[23]的方法,并作適當(dāng)改動(dòng)。稱(chēng)取4 g粉碎后的香腸樣品,裝入頂空樣品瓶約2/3處,用硅膠隔墊密封。樣品置于50℃水浴保溫30 min。將SPME針管插入萃取瓶,使老化后的萃取頭伸至樣品上端,探頭置于頂空樣品瓶上部,吸附平衡30 min。將萃取頭插入GC-MS進(jìn)樣器解析20 min。GC-MS條件:色譜柱DB-17ms(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度 260℃,程序升溫:初始溫度40℃,10℃·min-1升至280℃,保持5 min,再 5℃·min-1升至 250℃,保持 10 min；載氣為高純度氦氣(99.999%),流速1 mL·min-1,不分流進(jìn)樣；電子轟擊離子源 EI,電子能量70 eV；離子源溫度230℃,四級(jí)桿溫度為150℃；溶劑延遲時(shí)間1.5 min；全掃描(fμμ)方式 33～500 amu。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差(±s)表示,采用SPSS 17.0進(jìn)行顯著性分析(P＜0.05)。采用 Microsoft Excel 2010軟件繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官評(píng)價(jià)

由表2可知,各試驗(yàn)組香腸的感官評(píng)分均高于對(duì)照組；其中試驗(yàn)組1、2樣品在外觀、色澤、口感方面的評(píng)分與對(duì)照組具有顯著差異(P＜0.05)；試驗(yàn)組2的氣味評(píng)分顯著高于對(duì)照組(P＜0.05)；試驗(yàn)組1、試驗(yàn)組2與添加亞硝酸鈉的試驗(yàn)組3間感官評(píng)分差異均不顯著。表明復(fù)合發(fā)色劑能夠顯著提高中式香腸的感官品質(zhì),其作用效果與單獨(dú)添加亞硝酸鈉無(wú)明顯差別。

2.2 發(fā)色劑對(duì)中式香腸蛋白質(zhì)、脂肪含量的影響

由表3可知,4組香腸樣品的蛋白質(zhì)含量依次為26.40%、29.21%、28.02%和26.61%,其中試驗(yàn)組1的蛋白質(zhì)含量最高,且顯著高于其他組(P＜0.05)。4組香腸樣品中脂肪含量依次為 18.80%、19.81%、18.20%和18.73%,試驗(yàn)組2脂肪含量最低,且各組間差異顯著(P＜0.05)。

2.3 發(fā)色劑對(duì)中式香腸氨基酸組成的影響

由表4可知,4組中式香腸均檢出16種氨基酸,其中谷氨酸含量最高,其次為天冬氨酸和賴(lài)氨酸。試驗(yàn)組1香腸樣品的氨基酸總含量最高,達(dá)26.00%,其次是試驗(yàn)組2(23.59%),兩組間差異顯著(P＜0.05)。試驗(yàn)組1、試驗(yàn)組2的總氨基酸含量均顯著高于對(duì)照組和試驗(yàn)組3(P＜0.05)。

表3 中式香腸蛋白質(zhì)、脂肪含量Table3 Protein and fat content of Chinese sausages/%

表4 中式香腸氨基酸含量與組成Table4 Amino acid content and composition of Chinese sausages /%

2.4 發(fā)色劑對(duì)中式香腸脂肪酸組成的影響

由表5可知,各組香腸中均檢出6種脂肪酸,包括直鏈飽和脂肪酸,如十四烷酸、十六烷酸和十八烷酸；其中十六烷酸含量最高,且各組之間差異均不顯著(P＞0.05)；不飽和脂肪酸,如十六碳烯酸、十八碳烯酸和十八碳二烯酸,其中十八碳烯酸的含量最高,同時(shí)也是所檢出的脂肪酸中含量最高的。對(duì)照組十八碳烯酸含量顯著高于其他試驗(yàn)組(P＜0.05)；十八碳二烯酸為多不飽和脂肪酸,試驗(yàn)組2的十八碳二烯酸含量顯著高于其他組(P＜0.05)。

表5 中式香腸的脂肪酸含量Table5 Fatty acids content of Chinese sausages /%

2.5 發(fā)色劑對(duì)中式香腸風(fēng)味成分的影響

香腸的揮發(fā)性風(fēng)味成分GC-MS色譜圖如圖1所示,所得圖譜經(jīng)NIST質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索,對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行定性定量分析。按結(jié)構(gòu)分類(lèi)統(tǒng)計(jì),揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類(lèi)和相對(duì)含量結(jié)果如表6所示。

研究發(fā)現(xiàn),中式香腸中的揮發(fā)性成分主要分為酯類(lèi)、酸類(lèi)、醛類(lèi)、醇類(lèi)、酮類(lèi)及烷烴類(lèi),各組的檢測(cè)結(jié)果具有明顯差別。試驗(yàn)組1共檢出27種風(fēng)味物質(zhì),試驗(yàn)組2共檢出26種風(fēng)味物質(zhì),試驗(yàn)組3未檢出酸類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)物質(zhì)。其中酯類(lèi)以己酸乙酯含量最高,試驗(yàn)組2己酸乙酯含量高于試驗(yàn)組1和3；酸類(lèi)包括乙酸、丁酸、戊酸和己酸,其中試驗(yàn)組1乙酸、丁酸含量較高；醛類(lèi)包括飽和醛、單烯醛和二烯醛,試驗(yàn)組1和2苯乙醛含量較高；醇類(lèi)中乙醇含量最高,試驗(yàn)組3乙醇含量明顯高于其他組；酮類(lèi)包括丙酮、2-庚酮,試驗(yàn)組2和3均未檢出。

表6 中式香腸的風(fēng)味分析結(jié)果Table6 Results of flavor analysis of Chinese sausages

表6(續(xù))

圖1 中式香腸香氣成分總離子圖Fig.1 Total ion chromatogram for aroma components of Chinese sausages

3 討論

亞硝酸鈉作為最常用的肉制品發(fā)色劑,對(duì)產(chǎn)品的色澤、風(fēng)味起明顯改善作用[24-25]。這在本研究中也得到了證實(shí),添加亞硝酸鈉的中式香腸在色澤、氣味、口感方面均得到顯著提升。甜菜粉與亞硝酸鈉復(fù)合物、甜菜粉與改性血紅蛋白復(fù)合物具有與亞硝酸鈉相類(lèi)似的效果,使中式香腸呈現(xiàn)均勻的鮮紅色,香氣濃郁,有韌性和嚼勁,有效提高感官評(píng)分,尤以甜菜粉與改性血紅蛋白復(fù)合物的作用效果更為突出。目前替代亞硝酸鹽的改性血紅蛋白多為亞硝基血紅蛋白類(lèi)色素,在光照條件下不穩(wěn)定,易發(fā)生分解和褪色[26]。本研究采用的改性血紅蛋白將血紅蛋白進(jìn)行了?；吞腔?提升了熱穩(wěn)定性和分散性,對(duì)中式香腸的外觀同樣具有改善作用,產(chǎn)品能夠被消費(fèi)者所接受。

蛋白質(zhì)、脂肪含量對(duì)肉制品的食用品質(zhì)和風(fēng)味具有十分重要的影響。蛋白質(zhì)在中式香腸加工過(guò)程中會(huì)通過(guò)內(nèi)源酶、微生物和氧化三種途徑發(fā)生降解,對(duì)風(fēng)味物質(zhì)的形成有重要作用[27]。脂類(lèi)物質(zhì)在肉制品風(fēng)味形成過(guò)程中既作為溶劑蓄積風(fēng)味化合物,又通過(guò)水解、氧化或與其他化合物發(fā)生反應(yīng)等過(guò)程形成各種風(fēng)味化合物[28]。另一方面,中式香腸中蛋白質(zhì)和脂肪易受空氣中的氧及自由基影響而發(fā)生氧化,產(chǎn)生不良風(fēng)味和有害物質(zhì)[29]。本研究中,與未添加發(fā)色劑的對(duì)照組相比,試驗(yàn)組中式香腸蛋白質(zhì)含量均提高。對(duì)照組蛋白質(zhì)含量較低的原因可能是蛋白質(zhì)部分降解為胺類(lèi)化合物和多肽,而3個(gè)試驗(yàn)組則是由于發(fā)色劑與肌紅蛋白相結(jié)合,使其更加穩(wěn)定、不易降解。中式香腸的脂肪含量范圍為18.20%～19.81%,添加甜菜粉與亞硝酸鈉復(fù)合物的香腸脂肪含量相對(duì)最高,但具體原因需作進(jìn)一步分析。

氨基酸是蛋白質(zhì)的主要組成成分,氨基酸種類(lèi)及其含量是衡量肉類(lèi)營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量高低的一項(xiàng)重要指標(biāo)[30]。谷氨酸、天冬氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、甘氨酸和酪氨酸均為可溶性呈味氨基酸,其中谷氨酸和天冬氨酸是形成鮮味物質(zhì)的重要前體物質(zhì)[31]。豐富的氨基酸有助于大腦蛋白和神經(jīng)遞質(zhì)的合成,對(duì)保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)、提高記憶力以及改善睡眠十分有利。本研究中,中式香腸呈味氨基酸的含量相對(duì)較高,添加不同量的甜菜粉能提高呈味氨基酸及總氨基酸含量,顯示具有較好的風(fēng)味和較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。脂肪酸是影響食品感官特性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的最重要組分之一[32],多不飽和脂肪酸具有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)血脂、降低膽固醇的作用,能促進(jìn)肝中的膽固醇分解為膽酸排出體外；還具有促進(jìn)蛋白質(zhì)合成代謝、抑制分解代謝,增進(jìn)食欲、增強(qiáng)體質(zhì),促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育及組織再生的作用[33]。本研究發(fā)現(xiàn),添加甜菜粉與改性血紅蛋白復(fù)合物提高了中式香腸中十八碳二烯酸含量。

SPME/GC-MS測(cè)定結(jié)果表明,揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中醇類(lèi)、酯類(lèi)、醛類(lèi)相對(duì)含量較高。各組香腸的乙醇含量均最高,其來(lái)源于加工原料中添加的曲酒,盡管醇類(lèi)物質(zhì)對(duì)肉制品風(fēng)味的貢獻(xiàn)被認(rèn)為不重要[34],但醇類(lèi)物質(zhì)在微生物作用下可以產(chǎn)生酯類(lèi)物質(zhì)[35]。已有研究表明,乙酯類(lèi)化合物是中式香腸的主要風(fēng)味物質(zhì),賦予香腸果香和奶油香味[36-37]。添加不同發(fā)色劑后,香腸的乙酯類(lèi)化合物含量有所降低,試驗(yàn)組間相差不大。醛類(lèi)和酮類(lèi)化合物是肉制品風(fēng)味成分中十分重要的風(fēng)味物質(zhì),主要來(lái)源于脂肪氧化,其風(fēng)味閾值較低,對(duì)肉制品的風(fēng)味貢獻(xiàn)較大[38]。本研究發(fā)現(xiàn),使用具有較強(qiáng)抗氧化作用的亞硝酸鈉作為發(fā)色劑,抑制了脂肪氧化,試驗(yàn)組3未檢出醛類(lèi)和酮類(lèi)化合物。添加2種復(fù)合發(fā)色劑使香腸的醛類(lèi)化合物含量明顯提高,利于風(fēng)味物質(zhì)的加速形成。含6～10個(gè)碳原子的醛類(lèi)化合物(己醛、庚醛、辛醛、2-庚烯醛、壬醛)具有特殊的熟肉風(fēng)味,對(duì)肉制品的香氣有重要貢獻(xiàn)[39]。其中己醛具有青草和蘋(píng)果香味,能夠起到明顯改善風(fēng)味的作用[40]。苯乙醛由苯丙氨酸降解生成,是氨基酸代謝的特征產(chǎn)物,具有玫瑰花香[41-42]。上述醛類(lèi)化合物在添加甜菜粉和改性血紅蛋白試驗(yàn)組中含量較高,表明中式香腸的風(fēng)味更好。酸類(lèi)化合物包括乙酸、丁酸、戊酸和己酸,閾值較低且具有強(qiáng)烈的奶酪香氣,對(duì)中式香腸的風(fēng)味有重要作用[43]。添加亞硝酸鈉的試驗(yàn)組未檢出酸類(lèi)物質(zhì),可能與原料的中性脂肪和磷脂降解受到抑制有關(guān)。試驗(yàn)組1檢出的酸類(lèi)物質(zhì)最高,這與甜菜粉的化學(xué)組分可能有一定關(guān)聯(lián),有待今后深入研究。

4 結(jié)論

在中式香腸加工過(guò)程中,添加不同種類(lèi)發(fā)色劑對(duì)產(chǎn)品的感官評(píng)分、營(yíng)養(yǎng)成分及風(fēng)味物質(zhì)組成產(chǎn)生較大的影響。感官評(píng)價(jià)結(jié)果表明,添加0.5%甜菜粉+50 mg·kg-1亞硝酸鈉、0.1%甜菜粉+0.06%改性血紅蛋白與100 mg·kg-1亞硝酸鈉對(duì)香腸外觀、組織狀態(tài)、色澤、氣味、口感的改善作用無(wú)顯著差別。復(fù)合發(fā)色劑組香腸的蛋白、氨基酸含量較其他組均顯著增加,甜菜粉與改性血紅蛋白復(fù)合物組的十八碳二烯酸含量較其他組顯著提高。與添加亞硝酸鈉相比,復(fù)合發(fā)色劑使香腸的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類(lèi)增多,醛類(lèi)、酸類(lèi)化合物含量相對(duì)較高。從改善產(chǎn)品感官特征、提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及風(fēng)味品質(zhì)的角度認(rèn)為,復(fù)合發(fā)色劑可應(yīng)用于中式香腸加工,有效減少或替代亞硝酸鹽的使用,且甜菜粉與改性血紅蛋白復(fù)合物的作用效果更明顯。