菊粉在香腸中的應用現狀及展望

羅登林，武延輝，徐寶成

（河南科技大學食品與生物工程學院，河南洛陽 471023）

菊粉在香腸中的應用現狀及展望

羅登林，武延輝，徐寶成

（河南科技大學食品與生物工程學院，河南洛陽 471023）

與普通膳食纖維相比，菊粉是一種生理功能和食品加工性能更為突出的可溶性膳食纖維，具有良好的水溶性和色澤，適宜的分子量，在國外已被應用于乳制品、面制品和肉制品等食品中。介紹了菊粉的理化特性、安全性及優異的生理功能，重點介紹了近年來國內外關于菊粉對香腸質構特性（硬度、彈性、咀嚼性等）、感官指標（氣味、口感和色澤）、理化指標（營養成分、pH值、水分含量、水分活度、香腸品質穩定性等）、微生物指標（大腸菌群、沙門氏菌等）的影響方面所取得的研究成果，并對今后的發展方向進行了展望。

菊粉；膳食纖維；香腸；品質

隨著人們生活水平的提高，香腸類肉制品的消費量逐年快速增加。但是由于該類產品高熱量、高脂肪及低膳食纖維的特性，使得攝入量過多會引起一系列現代文明病。越來越多的研究表明，膳食纖維的攝入量與腸道疾病、肥胖病、糖尿病和心血管病等慢性疾病之間存在密切的關系［1］?，F在人們開始考慮在香腸中加入谷物類、豆類、果蔬類膳食纖維來改善香腸的營養構成，但這些膳食纖維一般口感粗糙，食品加工性能差，即使添加量很少也令消費者難以接受，從而使其應用受到限制。因此，如何在保持或改善香腸傳統優良品質的同時，又能賦予其合理的膳食纖維含量和提高其營養價值是目前香腸研究的一個重要方向。

目前，國內外學者對于菊粉在食品中的應用進行了廣泛研究，并且已成功應用于乳制品、保健食品、飲料、面制品、糖果等產品中，但是在應用于香腸生產方面還處于研究階段。菊粉，在自然界中分布很廣，某些真菌和細菌中含有菊粉，但其主要來源是植物。全世界超過3.6萬種植物，包括雙子葉植物中的菊科、桔?？?、龍膽科等11個科以及單子葉植物的百合科、禾本科，都含有豐富的菊粉，其中以菊芋和菊苣中含量最高，占其塊莖干重的70%以上。菊粉的提取，歐洲普遍采用菊苣根為原料，我國則基本以菊芋塊莖為原料。菊芋適應能力強，可在貧瘠土地上生長，耐寒、耐旱、種植簡易，一次播種多次收獲，畝產達1 000～2 000 kg，是我國廣泛種植的重要農副產品［2-5］。市場上含量為90%的菊粉零售價約為20～30元/kg，一般建議在食品中的添加量約為5%～10%，對產品成本影響很小，若在工業化生產的大批量進貨條件下，則更具成本優勢。菊粉產業是我國的一個新興的產業，具有廣闊的發展前景。隨著人們低糖、低脂肪、高膳食纖維的飲食觀念的形成以及衛生部批準菊粉為新資源食品，加之菊粉的結構特征、包含益生元特性在內的豐富生理功能、廣泛低廉的原料來源、簡單的生產工藝，決定了我國菊粉產業擁有巨大發展潛力。菊粉優異的加工特性、突出的生理功能以及能形成類似脂肪的細膩凝膠結構的能力使其非常適合應用于香腸制品中。本文重點介紹了近年來菊粉在香腸應用中所取得的一些研究成果，并對今后的發展方向進行了展望。

1 菊粉的理化性質、安全性及生理功能

1.1 菊粉的理化性質

菊粉，又稱菊糖，是由D-果糖經β（1→2）糖苷鍵連接而成的線性直鏈多糖，末端常帶一個葡萄糖殘基，平均分子質量為5 500左右，聚合度（DP）為2～60，其中平均聚合度≤10的菊粉稱為短鏈菊粉，平均聚合度≥23的菊粉稱為長鏈菊粉。從天然植物（菊芋、菊苣）中提取的菊粉同時含有短鏈、中鏈和長鏈，稱為天然菊粉［6］。

菊粉為白色、無味、無定形、易吸濕的粉末，比重為1.35。菊粉在水中的溶解度隨溫度的變化而不同，短鏈菊粉比長鏈菊粉更易溶于水。天然菊粉在10℃時的溶解度約為6 g/（100 mL H2O），而在90℃時約為33 g/（100 mL H2O）。菊粉在自然界中主要存在于菊科植物中，以菊芋（我國俗稱“洋姜”，14%～19%）和菊苣（歐洲，15%～20%）中含量最高。菊粉具有結合自由水的能力，吸濕性較強，可以降低食品的水分活度值，從而延長其保質期。短鏈菊粉含有較多單糖和雙糖，甜度大約相當于蔗糖30%～50%，甜味純正且較蔗糖清爽；長鏈菊粉基本沒有甜味。菊粉可形成光滑細膩、奶油般結構的凝膠，從而產生與脂肪相似的熔融及流變性，這使得它在替代食品中的糖類或脂肪時可提供理想的口感與質地。菊粉水溶液的黏度隨其含量增加而增大，當質量百分數為1%～10%時其黏度逐漸增加，達10%～30%時開始形成凝膠，而在40%～50%時形成十分堅實的凝膠，并且其黏度隨溫度升高而降低。菊粉溶液在pH值為4.0和溫度90℃以上或在pH值為3.0和溫度70℃以上的條件下保持一定時間時會發生水解，但須有可供利用的“自由水”。因此，凝膠狀態的菊粉即使在酸性環境或高溫下，如果沒有可供利用的水仍是十分穩定的［4，7-10］。

1.2 菊粉的安全性

人體在過量攝入菊粉后，其在腸道內被發酵所產生的氣體會引起人體腹部不適，從而導致脹氣和腹瀉。菊粉分子鏈的長度對其安全性影響較大，長鏈菊粉通常在結腸后部被發酵，引起脹氣的可能性較??；短鏈菊粉如果一次性攝食過多還可引起腹瀉，如果連續進食多次，人體可以產生耐受性［11］。關于菊粉的ADI（每日允許攝入量）并沒有一個官方標準，FDA認為菊粉屬于GRAS（generally recognized as safe）類可以按正常需要使用。Coussement［12］認為菊粉的適宜攝入量為3～8 g/d，Gibson［13］和Rao［14］認為菊粉攝入量可以達到15 g/d，我國衛生部公告2009年第5號規定菊粉的攝入量不超過15 g/d。

1.3 菊粉的生理功能

菊粉具有益生元作用，能雙向調節腸道菌群，既可顯著促進人大腸中雙歧桿菌、乳酸桿菌等的生長，又可抑制梭狀芽孢桿菌、沙門氏菌和大腸桿菌等病原菌的增殖，從而改善腸道環境及功能，防止便秘和腹瀉。菊粉是一種可溶性膳食纖維，能量較低，可以預防肥胖和心腦血管疾病，還可以降血脂和調節血糖。菊粉能抑制有毒發酵產物，保護肝臟，預防結腸癌。菊粉的代謝產物可促進維生素B1、B2、B3、B6、B12及葉酸的自然形成，還能促進鈣、鎂、鐵等礦物質吸收［15］。菊粉具有潛在的預防癌癥作用，這源于發酵后產生的短鏈脂肪酸（如丁酸）和高濃度鈣、鎂離子對細胞增殖的抑制作用［4］，另外菊粉還有非齲齒性和非胰島素依賴性等功能［8，16］。

2 菊粉對香腸品質的影響

2.1 對香腸質構特性的影響

目前，國內外一些研究表明，菊粉的加入能引起香腸質構特性的改變，主要是硬度、彈性、咀嚼性等方面，但在一定的添加量范圍內，菊粉對香腸感官品質影響有限。

硬度和彈性是香腸質構特性的重要指標。Mendoza等［17］研究表明，與低脂香腸（豬背膘加入量6.3%）相比，菊粉的加入對其硬度無影響，但使香腸的彈性增加，說明菊粉的加入改善了香腸的質構特性；但多數研究認為在香腸中加入菊粉會使香腸的硬度增加，彈性降低［18-24］。這可能是因為:1）脂肪的減少，因為脂肪比菊粉晶體更軟，脂肪含量的減少通常與發酵香腸的硬度和咀嚼性增加有關［17，22-23］。2）蛋白質、脂肪與水比例的變化，香腸化學成分的不同導致蛋白質、脂肪與水比例的變化，而這一比例與肉制品的質構特性有必然聯系［24］。3）菊粉成為香腸的一部分后，所形成的凝膠使香腸各組分間的作用力增強［25］。不同研究成果之間的矛盾可能由于菊粉的鏈長、類型以及菊粉的加入形式均會影響菊粉凝膠的形成及強度［21］。García等［26］認為當菊粉以粉末狀加入肉制品中時會使產品的硬度增加，而當以凝膠狀加入時會使產品質地更加柔軟，當菊粉的加入量低于7.5%時，無論以任何形式加入都不影響產品的整體可接受性。另外，Selgas等［24］認為菊粉的溶解度越大對香腸的質構特性影響越小，短鏈菊粉要比長鏈菊粉更易溶于水，所以短鏈菊粉對香腸質構特性的影響更小。但是與普通膳食纖維相比，菊粉的加入對肉制品硬度的增加并不明顯，這使得菊粉與能使香腸硬度顯著增加的谷物膳食纖維相比更具優越性［27］。

香腸的膠著性和咀嚼性是基于硬度的二次特性，經常與硬度有相似的變化規律［24］。黏著性和內聚性是香腸處理過程中的重要參數，尤其與香腸的切片性密切相關。兩者的值過高會使香腸難以切割且使香腸具有不討人喜歡的黏性［28］。有研究表明菊粉不影響香腸的黏著性和內聚性［18］。

2.2 對香腸感官評價指標的影響

在色澤方面，一些研究表明菊粉的加入使香腸的亮度降低，這可能歸因于脂肪的減少，導致其提供的光澤度降低［21，28-29］。但有研究表明菊粉對香腸的色澤并無顯著影響，因為菊粉具有和脂肪類似的光澤度［17-18］。Keenan等［21］研究表明用天然或長鏈菊粉取代香腸中脂肪后紅色幾乎無變化，但黃色變淺。有研究認為這是由于菊粉可形成發白的透明凝膠［29］。但Menegas等［18］研究結果表明香腸中加入菊粉后，會使其紅色加深。這樣的矛盾應該和兩個實驗中的配方差異有關，Menegas的實驗配方中菊粉香腸的瘦肉比例高于不含菊粉的香腸。

在氣味和口感方面，Mendoza等［17］認為菊粉的加入對香腸的氣味無影響，菊粉的添加量為11.5%時香腸的綜合感官特性與高脂香腸最為接近。有研究表明，在香腸中加入菊粉后，香腸的嫩度降低［21，24］。菊粉與低聚果糖有著許多相似特性，Cáceres等［29］對低聚果糖（FOS）在應用于香腸的研究中也得到同樣結果。有研究表明菊粉取代脂肪后會使香腸的粗糙度增加，這是由于脂肪減少導致所提供的潤滑作用降低［21，30-32］。菊粉取代脂肪后香腸的多汁性和蒸煮損失均降低［21，24］，香腸蒸煮損失降低的主要原因是香腸持水性的增加，而多汁性的降低是因為香腸的多汁性和脂肪含量呈良好的正相關性，脂肪特有的質感和口感有助于香腸潤滑感的形成，加入的菊粉限制了水分與其他組分的結合［32-34］。另外，菊粉取代脂肪后會降低香腸的咸性，這可能歸因于香腸的脂肪含量和咸性呈正相關，且菊粉能緩沖咸味和辛辣味［17，21，35-36］。另一些研究發現，天然菊粉的加入能增加香腸的甜味而長鏈菊粉沒有這種效果，這是因為天然菊粉中含有較多的葡萄糖、果糖和蔗糖。脂肪含量多的香腸更油膩，但其可接受性更好，香腸的整體接受性和其嫩度、口感、多汁性和咸性呈正相關，與甜度呈負相關，具有較低甜度的香腸更受歡迎［21，24］。一些研究認為菊粉的加入對香腸的整體可接受性無影響，這應該與加入的菊粉類型和加入量有關系［17-18，26，37］。

2.3 對香腸其他理化指標的影響

在營養成分和能量值方面，菊粉部分取代油脂后能增加香腸的碳水化合物含量，降低其水分、蛋白質、脂肪含量和能量值［17-18，21，38］。這是由于菊粉是一種含有單雙糖的碳水化合物，膳食纖維的加入減少了其他成分的比例［30，39］。

在水分含量、pH值及水分活度方面，菊粉的加入能增加香腸中的水分含量，降低香腸的蒸煮損失，但不影響香腸的pH值［17-18，21，23］。這可能是因為菊粉能形成聚集在一起的相互作用的微晶網絡結構，該結構吸附了大量的水分，而在中性條件菊粉對熱的穩定性很好［40］。菊粉的強吸濕性使其能夠結合食品中的自由水，從而降低產品的水分活度，延緩水分蒸發，延長保質期。而另一些研究則認為菊粉的加入不影響發酵香腸和蒸煮香腸的水分活度。各研究結果間的矛盾或許是因為部分研究所用腸衣阻止了水分的散失，或者由制作工藝、儲存條件等因素的不同引起的，這方面還待深入研究［17-18，29，41-42］。

關于菊粉對香腸品質穩定性的影響方面，有研究發現在香腸的加工和熱處理過程中菊粉的水解作用很小，而菊粉的益生元功能與其分子的穩定性直接相關，這對于香腸中的菊粉經過加工處理后是否能發揮其應有作用至關重要［21，28］。在香腸加工過程中，雖然原料肉呈酸性，但其pH值不能引起菊粉大量的水解。菊粉可以抑制香腸中油脂氧化，延長香腸的保持期。研究表明，菊粉取代香腸中油脂后其硫代巴比羧酸反應物含量保持穩定，說明加入菊粉后油脂中不飽和脂肪酸的氧化狀況保持穩定［18，43-44］。菊粉是羥基自由基和超氧化物自由基的良好清除劑，其抗氧化效果隨著菊粉添加量的增大而增強［45-46］，Keenan等［21］對生香腸和加熱后的香腸進行的離心結果表明，菊粉的加入還可以提高香腸的穩定性。

在吸附亞硝酸鹽和膽固醇方面，湯鋒等［47］對胃腸消化吸收環境中菊粉的吸附作用進行了模擬，結果表明，菊粉對亞硝酸根離子具有良好的吸附作用，且隨著反應時間的延長而增大，菊粉中含有的大量還原性醇羥基能與亞硝酸根離子結合，從而阻斷胃液中亞硝酸根離子合成亞硝胺類物質的過程。菊粉對膽固醇也有一定吸附作用，菊粉表面有很多活性基團，可以通過分子間的吸引力螯合吸附膽固醇等有機分子，但該過程屬物理吸附，結合力較弱，是一種可逆過程。在pH值為2（正常胃液的pH值）時，吸附量為7.16 mg/g。該研究雖然不是直接用香腸進行相關研究，但具有參考價值。

在增加香腸中膳食纖維含量方面，有研究發現菊粉的適宜添加量為12%左右，常見的谷物、水果及其他植物膳食纖維的適宜添加量約為5%～7%［17，19，48］。因此在保持香腸優異品質的同時菊粉可以賦予香腸更高的膳食纖維含量。

2.4 對香腸微生物指標的影響

Menegas等［18］通過對含菊粉的雞肉香腸進行凝固酶陽性葡萄球菌、大腸桿菌、亞硫酸鹽還原性梭菌、沙門氏菌的檢測表明，玉米油的減少和菊粉的加入不影響干發酵雞肉香腸的微生物指標的穩定性。還有研究表明，油脂的減少和菊粉的加入不影響發酵香腸中菌落總數以及乳酸菌，高鹽甘露醇瓊脂平板上的球菌等微生物的增殖［17］。這些研究說明菊粉對香腸的常規微生物指標基本無影響。

3 展 望

雖然近些年來國內外關于菊粉對不同類型香腸品質的影響方面進行了相關研究，但研究范圍相對較窄，某些研究領域還處于空白，相關研究內容也有待深入，建議今后可在幾個方面加強研究。

1）不同聚合度的菊粉對香腸品質的影響。菊粉聚合度不同，彼此間的物化特性就存在很大的差異，對香腸品質的影響也會有所不同。需深入研究不同聚合度菊粉對香腸的機械學特性、流變學特性和內部微觀結構影響，探討不同鏈長的菊粉與香腸中水分、蛋白質、淀粉、脂肪等組分間的相互作用關系，揭示菊粉對香腸品質改良的作用機制。

2）菊粉在香腸加工中的穩定性。由于香腸在加工過程中需要加熱，而發酵類香腸還要經過微生物發酵過程，這些加工方法均會影響到菊粉的降解程度。若在加工過程中菊粉發生一定程度的水解而生成大量還原糖，其產品的功能特性必然受到影響。因此，需分析香腸不同加工工藝對菊粉水解程度的影響，為科學制訂富含菊粉類香腸的生產方法及工藝參數提供依據。

3）菊粉與其他食品原料的相互作用關系。目前關于菊粉對食品品質影響方面的研究仍然局限于產品的宏觀方面，如:食品的流變學特性、感觀品質和顯微圖像等方面，在菊粉與常見的一些食品配料，如其他膳食纖維、甜味劑、咸味劑、無機鹽和乳化劑等之間的相互作用及協同效果方面的研究很少。只有弄清這些基礎理論，才能真正指導實際相關產品的開發和工業化生產，不再只是依靠通過大量試驗和經驗的積累來獲得。

4）菊粉對香腸生產成本方面的影響。將菊粉加入到香腸中，可以改善香腸品質，增加香腸中的膳食纖維含量。含量為90%菊粉的銷售價格約為每公斤20～30元，與豬肉價格差不多，但低于制作香腸的羊肉和牛肉等原料肉的價格。隨著國內菊粉生產行業的興起及菊粉生產工藝的改善，加之工業化生產的大批量進貨，菊粉的進貨價格將會更低。雖然相關研究表明菊粉在香腸中的適宜添加量為12%左右，這個添加量可以部分甚至全部取代香腸中的脂肪，在工業化生產中也可以一定程度上降低生產成本。如果開發出含菊粉的功能型香腸，其售價可以高于傳統香腸，則更具備成本優勢。將菊粉應用于香腸生產可以使香腸品質符合人們日益提高的飲食觀念和健康需求，為香腸未來的發展創造更大的市場空間。

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Applications and Prospects of Inulin in Sausage

LUO Denglin，WU Yanhui，XU Baocheng
（College of Food and Bioengineering，Henan University of Science and Technology，Luoyang 471023，China）

Compared with common dietary fiber，inulin is soluble fiber with more advantages in physiological functions and food processing performance，which has suitable molecular weight，good color，and favorable water solubility.In Europe and America，inulin has been widely applied in dairy，flour，and meat products.In this paper，physicochemical properties，safety，and excellent physiological function of inulin were introduced.The influence of inulin on texture profile（hardness，springiness，chewiness，etc.），sensory characteristics（odor，mouthfeel，and color），physicochemical and microbiological parameters（nutrients，pH-value，moisture content，water activity quality stability of sausage，total coliforms，and salmonella etc.）of sausage in recent years were reviewed.The future trends were also proposed.

inulin；dietary fiber；sausage；quality

葉紅波）

TS251.6

A

10.3969/j.issn.2095-6002.2015.04.011

2095-6002（2015）04-0057-06

羅登林，武延輝，徐寶成.菊粉在香腸中的應用現狀及展望［J］.食品科學技術學報，2015，33（4）:57-62.

LUO Denglin，WU Yanhui，XU Baocheng.Applications and prospects of inulin in sausage［J］.Journal of Food Science and Technology，2015，33（4）:57-62.

2014-06-09

國家自然科學基金資助項目（31371832）；河南省高等學校青年骨干教師資助計劃項目（2012GGJS-076）。

羅登林，男，副教授，博士，主要從事農產品深加工與超聲技術方面的研究。