發色劑對中式香腸營養、風味成分的影響

唐宏剛 朱培培 肖朝耿 楊慧娟 任發政 郭慧媛 陳黎洪

(1浙江省農業科學院食品科學研究所,浙江杭州 310021；2中國農業大學食品科學與營養工程學院,北京 100083)

中式香腸是將原料肉斬拌、加入輔料腌制后灌入動物腸衣,經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、香氣濃郁和耐儲藏等特點,深受消費者青睞[2]。在中式香腸的加工過程中,通常以亞硝酸鹽作為食品添加劑。亞硝酸鹽不僅能起到發色、抗氧化的作用,而且可以有效抑制微生物的生長繁殖,對其風味形成也具有顯著影響[3]。但亞硝酸鹽對人體具有較強的急性毒性,世界各國嚴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化為強致癌物——亞硝胺,食品中痕量的亞硝胺即可對人體產生毒害[4-5]。因此,發掘天然、安全的發色劑替代亞硝酸鹽并在肉制品生產加工中應用,降低肉制品亞硝酸鹽殘留量,提高產品的品質安全性,是當前肉制品加工領域的研究熱點。

目前,國內外學者在亞硝酸鹽替代方面開展了較多研究,如采用天然色素類著色劑[6]、果蔬汁/粉及提取物[7-10]、配體——血紅蛋白[11]、復配助色劑[12]等在肉制品加工過程中替代亞硝酸鹽,起到明顯的發色與提高色澤穩定性的作用,同時能抑制脂肪氧化。但將甜菜粉作為亞硝酸鹽替代物應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。浙江省農業科學院食品科學研究所畜產品加工課題組前期研究發現,將甜菜粉與亞硝酸鈉復合物、甜菜粉與糖基化?；t蛋白復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色效果,還不會影響香腸的質構特性[13-14]。而上述復合發色劑對中式香腸營養與風味品質的影響仍需作進一步探討?；诖?本研究對添加不同種類發色劑的香腸產品進行感官評定,測定比較氨基酸、脂肪酸等營養成分的差異,并采用固相微萃取-氣相色譜-質譜(solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,SPME-GC-MS)聯用技術分析揮發性風味物質的種類和含量,旨在為中式香腸加工過程亞硝酸鹽的有效替代,提高香腸產品的食用品質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,由浙江省農業科學院食品科學研究所畜產品加工實驗室自制；豬肉、腸衣,購于當地農貿市場；食鹽、蔗糖,購于當地食品市場。

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、無水乙醚、海砂、甲醇、三氟化硼、異辛烷、無水硫酸鈉、氯化鈉、濃鹽酸、苯酚、茚三酮溶液等,購自國藥集團化學試劑有限公司,所有試劑均為分析純。

1.2 主要儀器與設備

ALB-224型電子分析天平,賽多利斯科學儀器(北京)有限公司；DHG-9146A型電熱恒溫鼓風干燥箱,上海精宏實驗設備有限公司；龍科A定氮蒸餾裝置,上?；茖嶒炂鞑挠邢薰?；2300 kjeltec Analyser Unit自動凱氏定氮儀,瑞典FOSS公司；索氏提取器Soxtec 2055脂肪測定儀,丹麥 FOSS公司；Trace GC Ultra氣相色譜儀,美國熱電公司；SYKAM 433D氨基酸分析儀,德國賽卡姆公司；DZF-6050真空干燥箱,浙江賽德儀器公司；Agilent 7890-5975C氣相色譜-質譜聯用儀,美國安捷倫公司；SPME萃取頭,美國安捷倫公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 甜菜粉制備 市場上購買的甜菜清洗干凈,于55℃烘箱中烘干,粉碎機粉碎,過60目篩,4℃冰箱保存備用。

1.3.2 改性血紅蛋白制備 將經過抗凝處理的新鮮豬血用4～8層紗布過濾除去雜質,靜置4～8 h。4 000 r·min-1離心15 min濾去上清液,加等量蒸餾水充分攪拌3 h使血紅蛋白釋放。在血紅蛋白液中加入10 mg·mL-1甘油,充分攪拌,分別加入質量分數1%煙酰胺和1%D-異抗壞血酸鈉,攪拌均勻后調節pH值為7.3～7.5,于4℃避光反應24 h。將反應液與0.5%殼聚糖溶液按1∶1體積比混合,調節pH值為7.0左右,50℃水浴5 min,用4層紗布過濾去除未反應、變性蛋白質,所得濾液冷凍干燥(冷凍溫度-40℃,凍干時間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色劑,4℃腌制24 h,灌裝,然后于45～50℃烘烤48 h,4℃儲存。具體分組:對照組、試驗組1(0.5%甜菜粉+50 mg·kg-1亞硝酸鈉)、試驗組2(0.1%甜菜粉+0.06%改性血紅蛋白)、試驗組3(100 mg·kg-1亞硝酸鈉)。

1.3.4 感官評價 邀請8位身體健康的食品專業人員,分別對香腸的外觀、組織狀態、色澤、氣味、口感進行評分[15-16],采用10分制進行感官評價。樣品去皮后切成約3 cm厚,編號,分別放入相同的白盤中,每次呈送一個樣品。評價員獨立進行評價,相互之間不影響。樣品評定后用清水漱口,2個樣品評價間隔不少于5 min,以免影響評價員的判斷[17]。

表1 感官評價評分標準Table1 Criterion for sensory evaluation of Chinese sausages

1.3.5 蛋白質含量測定 參照GB 5009.5-2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》[18]。

1.3.6 粗脂肪含量測定 參照GB 5009.6-2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》[19]。

1.3.7 氨基酸和脂肪酸測定 氨基酸測定參照GB 5009.124-2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸的測定》[20]；脂肪酸測定參照GB 5009.168-2016《食品安全國家標準食品中脂肪酸的測定》[21]。

1.3.8 風味成分分析 參考 Sun等[22]和滕安國等[23]的方法,并作適當改動。稱取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進樣器解析20 min。GC-MS條件:色譜柱DB-17ms(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；進樣口溫度 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,不分流進樣；電子轟擊離子源 EI,電子能量70 eV；離子源溫度230℃,四級桿溫度為150℃；溶劑延遲時間1.5 min；全掃描(fμμ)方式 33～500 amu。

1.4 數據分析

試驗數據以平均值±標準偏差(±s)表示,采用SPSS 17.0進行顯著性分析(P＜0.05)。采用 Microsoft Excel 2010軟件繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 感官評價

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

2.2 發色劑對中式香腸蛋白質、脂肪含量的影響

由表3可知,4組香腸樣品的蛋白質含量依次為26.40%、29.21%、28.02%和26.61%,其中試驗組1的蛋白質含量最高,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%,試驗組2脂肪含量最低,且各組間差異顯著(P＜0.05)。

2.3 發色劑對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氨酸。試驗組1香腸樣品的氨基酸總含量最高,達26.00%,其次是試驗組2(23.59%),兩組間差異顯著(P＜0.05)。試驗組1、試驗組2的總氨基酸含量均顯著高于對照組和試驗組3(P＜0.05)。

表3 中式香腸蛋白質、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 發色劑對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,同時也是所檢出的脂肪酸中含量最高的。對照組十八碳烯酸含量顯著高于其他試驗組(P＜0.05)；十八碳二烯酸為多不飽和脂肪酸,試驗組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 發色劑對中式香腸風味成分的影響

香腸的揮發性風味成分GC-MS色譜圖如圖1所示,所得圖譜經NIST質譜數據庫進行檢索,對試驗樣品進行定性定量分析。按結構分類統計,揮發性風味物質種類和相對含量結果如表6所示。

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

表6 中式香腸的風味分析結果Table6 Results of flavor analysis of Chinese sausages

表6(續)

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色劑,對產品的色澤、風味起明顯改善作用[24-25]。這在本研究中也得到了證實,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合物、甜菜粉與改性血紅蛋白復合物具有與亞硝酸鈉相類似的效果,使中式香腸呈現均勻的鮮紅色,香氣濃郁,有韌性和嚼勁,有效提高感官評分,尤以甜菜粉與改性血紅蛋白復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色素,在光照條件下不穩定,易發生分解和褪色[26]。本研究采用的改性血紅蛋白將血紅蛋白進行了?；吞腔?提升了熱穩定性和分散性,對中式香腸的外觀同樣具有改善作用,產品能夠被消費者所接受。

蛋白質、脂肪含量對肉制品的食用品質和風味具有十分重要的影響。蛋白質在中式香腸加工過程中會通過內源酶、微生物和氧化三種途徑發生降解,對風味物質的形成有重要作用[27]。脂類物質在肉制品風味形成過程中既作為溶劑蓄積風味化合物,又通過水解、氧化或與其他化合物發生反應等過程形成各種風味化合物[28]。另一方面,中式香腸中蛋白質和脂肪易受空氣中的氧及自由基影響而發生氧化,產生不良風味和有害物質[29]。本研究中,與未添加發色劑的對照組相比,試驗組中式香腸蛋白質含量均提高。對照組蛋白質含量較低的原因可能是蛋白質部分降解為胺類化合物和多肽,而3個試驗組則是由于發色劑與肌紅蛋白相結合,使其更加穩定、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合物的香腸脂肪含量相對最高,但具體原因需作進一步分析。

氨基酸是蛋白質的主要組成成分,氨基酸種類及其含量是衡量肉類營養質量高低的一項重要指標[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的重要前體物質[31]。豐富的氨基酸有助于大腦蛋白和神經遞質的合成,對保護神經系統活動、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,顯示具有較好的風味和較高的營養價值。脂肪酸是影響食品感官特性和營養價值的最重要組分之一[32],多不飽和脂肪酸具有較強的調節血脂、降低膽固醇的作用,能促進肝中的膽固醇分解為膽酸排出體外；還具有促進蛋白質合成代謝、抑制分解代謝,增進食欲、增強體質,促進生長發育及組織再生的作用[33]。本研究發現,添加甜菜粉與改性血紅蛋白復合物提高了中式香腸中十八碳二烯酸含量。

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

4 結論

在中式香腸加工過程中,添加不同種類發色劑對產品的感官評分、營養成分及風味物質組成產生較大的影響。感官評價結果表明,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亞硝酸鈉對香腸外觀、組織狀態、色澤、氣味、口感的改善作用無顯著差別。復合發色劑組香腸的蛋白、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,復合發色劑使香腸的揮發性風味物質種類增多,醛類、酸類化合物含量相對較高。從改善產品感官特征、提高營養價值及風味品質的角度認為,復合發色劑可應用于中式香腸加工,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合物的作用效果更明顯。