蔓越莓粉與維生素E對(duì)羊肉香腸品質(zhì)的影響

郭駿飛，張?chǎng)瑮铥悩s，張艷妮，趙欣，段艷

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010018）

香腸制品是指以畜禽肉為主要原料，通過(guò)腌制、絞切、斬拌、乳化等單元操作制成肉餡（肉丁、肉糜或其混合物），填充入天然或人造腸衣中，根據(jù)產(chǎn)品的品質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行烘烤、蒸煮、煙熏、發(fā)酵、干燥等加工處理制成的一類肉制品[1]。目前，香腸的主要原料有豬肉、牛肉和羊肉。其中，羊肉具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，其肉質(zhì)細(xì)膩易消化，脂肪含量低，必需氨基酸種類齊全且含量高，富含多種礦物質(zhì)，膽固醇含量約為29 mg/100 g，遠(yuǎn)低于豬、牛肉中的膽固醇含量[2]。另外羊肉香腸因其色澤美觀，便于貯藏和攜帶，成品清香味美，具有特殊風(fēng)味，久食不膩等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為香腸中的又一主流產(chǎn)品[3]。目前，大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)的香腸都以亞硝酸鹽作為生產(chǎn)的添加劑，亞硝酸鹽具有發(fā)色、增香、抑菌、抗氧化的作用。但是，超過(guò)國(guó)家限定使用標(biāo)準(zhǔn)150 mg/kg的亞硝酸鈉會(huì)產(chǎn)生一定的危害。當(dāng)人體一次性攝入量達(dá)0.2 g～0.5 g時(shí)，就可引起中毒，3 g以上可致成人死亡[4]。另外，亞硝酸鹽與蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物中的胺類物質(zhì)在特定條件下生成亞硝胺，亞硝胺在人體中長(zhǎng)期積累引起慢性中毒，從而對(duì)人體產(chǎn)生致癌、致畸、致突變等危害[5]。所以，如何控制亞硝酸鹽的危害成為研究熱點(diǎn)。

香腸食用品質(zhì)的重要指標(biāo)包括色澤、氣味、滋味等，其中，色澤可以直觀反映產(chǎn)品的優(yōu)劣，而脂肪氧化程度影響產(chǎn)品氣味與滋味。目前，降低亞硝酸鹽殘留量的主要途徑就是通過(guò)添加果蔬粉和抗氧化劑部分替換肉制品中的亞硝酸鹽。蔬菜中硝酸鹽含量較高，如：胡蘿卜、芹菜、菠菜、紅甜菜和歐芹粉末或提取物等，可在肉制品中間接轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽[6-11]；還有研究發(fā)現(xiàn)在肉制品中添加賴氨酸（Lys）、L-精氨酸（Arg）和其他外源性氨基酸可以改善肉制品風(fēng)味[12]，抑制脂肪氧化[13]，提高肉制品的保水性[14-15]，增強(qiáng)肉制品的組織結(jié)構(gòu)[16]，改善產(chǎn)品色澤[17-18]；大多數(shù)水果中富含多種生物活性化合物，可以減緩脂肪氧化程度[19]、抑制致病菌生長(zhǎng)[20]，并且可以降低肉制品的pH值，使亞硝酸鹽分解，減少亞硝酸鹽殘留量，分解產(chǎn)物與肉制品中的肌紅蛋白結(jié)合，改善產(chǎn)品色澤，還可阻斷亞硝胺類物質(zhì)的合成[21-22]。

蔓越莓富含蔓越莓花色苷等活性成分[23]、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高[24-25]，具有抗氧化能力及基于抗氧化活性的其他生理功能[26]。維生素E可以延緩脂質(zhì)氧化程度[27-29]、阻斷亞硝胺物質(zhì)合成[30-31]、改善肉制品色澤[32-34]、提高肉中多不飽和脂肪酸含量[35-36]，從而改善肉制品的氣味、風(fēng)味、質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

本試驗(yàn)擬通過(guò)蔓越莓粉、維生素E、亞硝酸鈉復(fù)合使用，在保證羊肉香腸品質(zhì)的同時(shí)減少亞硝酸鈉使用量，為低硝、無(wú)硝肉制品的研究提供試驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生鮮羊后腿肉、豬里脊肉、豬肥膘：農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)；食鹽、白砂糖、無(wú)色醬油、白酒（牛欄山）、味精、花椒粉、白胡椒粉、姜粉：市售；亞硝酸鈉（食品級(jí)）：四川金山制藥有限公司；維生素E粉（食品級(jí)）：石家莊寧諾商貿(mào)有限公司；蔓越莓粉（食品級(jí)）：西安瑞林生物科技有限公司。

三氯乙酸（分析純）：天津市光復(fù)精細(xì)化工有限公司；2-硫代巴比妥酸、三氯甲烷、鹽酸奈乙二胺、無(wú)水對(duì)氨基苯磺酸（分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；乙二胺四乙酸、亞鐵氰化鉀（分析純）：天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；乙酸鋅（分析純）：天津市紅巖化學(xué)試劑廠；四硼酸鈉、亞硝酸鈉（分析純）：天津市化學(xué)試劑三廠。

1.2 儀器

DHG-9075A型恒溫鼓風(fēng)干燥箱、BPS-50CH型電熱恒溫水浴箱：上海一恒科技有限公司；TG16-WS臺(tái)式離心機(jī)：湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司；TJ-12型絞肉機(jī)、TCP2全自動(dòng)色差計(jì)：南京依貝儀器設(shè)備有限公司；DHZ-D型恒溫鼓風(fēng)振蕩器：上海世平實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；FC型酶標(biāo)儀：美國(guó)賽默飛世爾科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 羊肉香腸配方

本試驗(yàn)的羊肉香腸原料與調(diào)料配比：羊瘦肉60%、豬瘦肉20%、豬脂肪20%、食鹽2.3%、白砂糖2%、無(wú)色醬油2%、白酒1%、味精0.25%、花椒粉0.2%、白胡椒粉0.2%、姜粉0.2%、冰水5%。

1.3.2 工藝流程

原料肉解凍→修整→腌制（0℃～4℃、24 h）→絞制→斬拌（4℃～8℃）→灌制→熟制[55℃干燥30 min、（80±1）℃煮30 min]→冷卻→貯藏（4℃、真空包裝）

1.4 單因素試驗(yàn)

1.4.1 蔓越莓粉添加量對(duì)綜合評(píng)分的影響

亞硝酸鈉（以瘦肉計(jì)，下同）添加量為60 mg/kg，維生素E添加量為400 mg/kg，蔓越莓粉添加量分別為1、2、3、4、5、6 g/kg，測(cè)量羊肉香腸的紅度值、硫代巴比妥酸值（thiobarbituric acid value，TBARS值）、亞硝酸鹽殘留量，通過(guò)隸屬度函數(shù)得到綜合評(píng)分，最終確定蔓越莓粉添加量對(duì)綜合評(píng)分的影響。

1.4.2 維生素E添加量對(duì)綜合評(píng)分的影響

亞硝酸鈉添加量為60 mg/kg，蔓越莓粉添加量為5 g/kg，維生素 E 添加量分別為 100、200、300、400、500、600 mg/kg，測(cè)量羊肉香腸的紅度值、TBARS 值、亞硝酸鹽殘留量，通過(guò)隸屬度函數(shù)得到綜合評(píng)分，最終確定維生素E添加量對(duì)綜合評(píng)分的影響。

1.4.3 亞硝酸鈉添加量對(duì)綜合評(píng)分的影響

蔓越莓粉添加量為5 g/kg，維生素E添加量為200 mg/kg，亞硝酸鈉添加量分別為 0、20、40、60、80、100 mg/kg，測(cè)量羊肉香腸的紅度值、TBARS值、亞硝酸鹽殘留量，通過(guò)隸屬度函數(shù)得到綜合評(píng)分，最終確定亞硝酸鈉添加量對(duì)綜合評(píng)分的影響。

1.5 羊肉香腸的綜合評(píng)分

本試驗(yàn)采用多指標(biāo)綜合評(píng)分法[37]選擇品質(zhì)優(yōu)良的羊肉香腸，以羊肉香腸紅度值、TBARS值、亞硝酸鹽殘留量為評(píng)價(jià)指標(biāo)。紅度值越高越好，在數(shù)據(jù)處理時(shí)引用綜合指標(biāo)“隸屬度”，即指標(biāo)隸屬度=（指標(biāo)值-指標(biāo)最小值）/（指標(biāo)最大值-指標(biāo)最小值）；TBARS值與亞硝酸鹽殘留量都是越低越好，在數(shù)據(jù)處理時(shí)引用綜合指標(biāo)“隸屬度”，即指標(biāo)隸屬度=（指標(biāo)最大值-指標(biāo)值）/（指標(biāo)最大值-指標(biāo)最小值）；根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)在羊肉香腸的重要性，紅度值占40%、TBARS值與亞硝酸鹽殘留量各占30%的權(quán)重。綜合分?jǐn)?shù)=紅度值隸屬度×40%+TBARS值隸屬度×30%+亞硝酸鹽殘留量隸屬度×30%，滿分為1.00，計(jì)算各樣品的綜合評(píng)分值。

1.6 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

將單因素試驗(yàn)選出的最佳蔓越莓粉、維生素E及亞硝酸鈉添加量進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)，測(cè)定各試驗(yàn)組的紅度值、TBARS值以及亞硝酸鹽殘留量，通過(guò)隸屬度函數(shù)得出綜合評(píng)分，以綜合評(píng)分作為響應(yīng)值，確定出最佳配比。響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平Table 1 Response surface experimental factor level

1.7 指標(biāo)測(cè)定

1.7.1 香腸色澤測(cè)定

羊肉香腸冷卻至室溫（20℃），取香腸不同位置切碎后，用TCP2全自動(dòng)色差計(jì)對(duì)各樣品進(jìn)行測(cè)定，重復(fù)測(cè)定3次取平均值，其結(jié)果用a*（紅度值）表示。

1.7.2 硫代巴比妥酸值（TBARS值）的測(cè)定

參照段艷[38]測(cè)量硫代巴比妥酸值的方法，重復(fù)測(cè)定3次取平均值，其結(jié)果用TBARS值表示。

1.7.3 亞硝酸鹽殘留量的測(cè)定

按照GB 5009.33-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測(cè)定》中分光光度法進(jìn)行測(cè)定，重復(fù)測(cè)定3次取平均值，其結(jié)果用亞硝酸鹽殘留量表示。

1.8 數(shù)據(jù)處理

使用Design-expert 10.0.7進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 蔓越莓粉添加量對(duì)綜合評(píng)分的影響

不同蔓越莓粉添加量對(duì)羊肉香腸綜合評(píng)分的影響見(jiàn)表2。

由表2可知，蔓越莓粉中含有天然紅色素，蔓越莓粉可以明顯改善羊肉香腸的紅度值，紅度值隨著蔓越莓粉添加量增加而增加。當(dāng)蔓越莓粉添加量為6 g/kg時(shí)，香腸的紅度值顯著高于其他組（P<0.05），但是此時(shí)的香腸色澤會(huì)影響產(chǎn)品感官特性，這一結(jié)果同Sebranek等[39]的報(bào)道一致。亞硝酸鹽殘留量先升高后降低，說(shuō)明蔓越莓粉在一定的范圍內(nèi)，可以減少羊肉香腸中亞硝酸鹽殘留量，使香腸有更高的安全性，這可能是由于蔓越莓粉中含有大量的酸性物質(zhì)，從而使得亞硝酸鹽分解。TBARS值同樣呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)蔓越莓粉添加量為1 g/kg時(shí)，顯著低于其他組（P<0.05），說(shuō)明蔓越莓粉可以減緩脂肪氧化程度。

表2 蔓越莓粉添加量對(duì)綜合評(píng)分的影響Table 2 Effect of cranberry powder addition on comprehensive score

綜合評(píng)分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)蔓越莓粉添加量為5 g/kg時(shí)，此時(shí)的紅度值、TBARS值、亞硝酸鹽殘留量隸屬度相對(duì)較高，對(duì)應(yīng)的紅度值高、脂肪氧化程度低、亞硝酸鹽殘留量低，故綜合評(píng)分達(dá)到最大值，最終選擇5 g/kg的蔓越莓粉為最優(yōu)添加量。

2.1.2 維生素E添加量對(duì)綜合評(píng)分的影響

不同維生素E添加量對(duì)綜合評(píng)分的影響見(jiàn)表3。

由表3可知，維生素E可以改善肉的紅度值，當(dāng)添加量為100 mg/kg時(shí)，羊肉香腸的紅度值顯著低于其他組（P<0.05），當(dāng)添加量超過(guò)200 mg/kg時(shí)紅度值開(kāi)始降低，但是組間無(wú)顯著差異（P>0.05），這與周存六等[40]的研究結(jié)果一致。亞硝酸鹽殘留量在維生素E添加量為200mg/kg時(shí)，顯著低于其他組（P<0.05）。TBARS值隨著維生素E添加量的增加呈現(xiàn)先降低后升高趨勢(shì)，說(shuō)明維生素E可以減緩脂肪氧化程度[27]，當(dāng)維生素E添加量為400 mg/kg時(shí)，此時(shí)的TBARS值顯著低于其他組（P＜0.05）。

表3 維生素E添加量對(duì)綜合評(píng)分的影響Table 3 Effect of vitamin E addition on comprehensive score

綜合評(píng)分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)維生素E添加量為200 mg/kg時(shí)，此時(shí)的紅度值、TBARS值、亞硝酸鹽殘留量隸屬度相對(duì)較高，對(duì)應(yīng)的紅度值高、脂肪氧化程度低、亞硝酸鹽殘留量低，故綜合評(píng)分達(dá)到最大值，最終選擇200 mg/kg的維生素E為最優(yōu)添加量。

2.1.3 亞硝酸鈉添加量對(duì)綜合評(píng)分的影響

不同亞硝酸鈉添加量對(duì)綜合評(píng)分的影響見(jiàn)表4。

表4 亞硝酸鈉添加量對(duì)綜合評(píng)分的影響Table 4 Effect of sodium nitrite addition on comprehensive score

由表4可知，亞硝酸鈉添加量小于20 mg/kg時(shí)，不能起到發(fā)色作用，有研究表明[39]，亞硝酸鈉添加量約在25 mg/kg～50 mg/kg時(shí)，才會(huì)起到發(fā)色作用，此時(shí)紅度值顯著低于其他組（P＜0.05）。亞硝酸鹽殘留量會(huì)隨著亞硝酸鈉添加量的增加而顯著增加，TBARS值顯著降低，當(dāng)亞硝酸鈉添加量為80 mg/kg或100 mg/kg時(shí)，TBARS值顯著低于其他組（P＜0.05）。

綜合評(píng)分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)亞硝酸鈉添加量為20 mg/kg時(shí)，此時(shí)的紅度值、TBARS值、亞硝酸鹽殘留量隸屬度相對(duì)較高，對(duì)應(yīng)的紅度值高、脂肪氧化程度低、亞硝酸鹽殘留量低，故綜合評(píng)分達(dá)到最大值，最終選擇20 mg/kg的亞硝酸鈉為最優(yōu)添加量。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

由表2～表4可知，在不同蔓越莓粉添加量、維生素E添加量及亞硝酸鈉添加量下，羊肉香腸的綜合評(píng)分均呈先增高后降低趨勢(shì)，故而在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken設(shè)計(jì)原理，選取蔓越莓粉添加量（A）、維生素E添加量（B）、亞硝酸鈉添加量（C）作為三因素，并以具有差異的綜合評(píng)分（Y）作為響應(yīng)值，試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 5 Experimental design and results for response surface analysis

運(yùn)用Design-Expert 10.0.7軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸擬合，得到的回歸方程如下：Y=0.77+0.028 A+1.687×10－3B+0.14C-5.098×10-3AB+0.019AC-4.494×10－3BC-0.060A2-0.024B2-0.24C2。

為檢驗(yàn)上述方程的有效性，運(yùn)用Design-Expert 10.0.7軟件對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可信度分析見(jiàn)表6，方差分析結(jié)果見(jiàn)表7。

表6 模型的可信度分析Table 6 Reliability analysis of models

表7 綜合評(píng)分回歸方程的方差分析Table 7 Analysis of variance（ANOVA）of regression equations with comprehensive score

響應(yīng)值的可信度分析的模型相關(guān)系數(shù)R2為0.99，響應(yīng)值的模型相關(guān)系數(shù)接近于1，說(shuō)明Y模型相關(guān)度很好；變異系數(shù)為4.50%，數(shù)值越小表明置信度越好，說(shuō)明該數(shù)學(xué)模型對(duì)Y的置信度很高，該模型可以較好地反映試驗(yàn)的真實(shí)值[41]。由表7可知，對(duì)于綜合評(píng)分響應(yīng)值，該模型的F值為62.15，P值小于0.01，可以判斷該模型是極顯著的；同時(shí)響應(yīng)值的模型失擬項(xiàng)P值大于0.05，說(shuō)明模型失擬項(xiàng)不顯著。綜上所述，該回歸模型對(duì)響應(yīng)值的擬合程度良好，試驗(yàn)誤差小。

利用此模型可擬合出對(duì)響應(yīng)值相應(yīng)的響應(yīng)面分析圖，其三維圖形是響應(yīng)值對(duì)試驗(yàn)因素（單因素變量）所構(gòu)成的三維空間曲面圖，當(dāng)因素交互作用時(shí)，三維曲面圖可直觀看出響應(yīng)值的變化趨勢(shì)。二維等高線圖則進(jìn)一步總結(jié)出各個(gè)變量間的交互作用并確定最優(yōu)點(diǎn)。蔓越莓粉添加量與維生素E添加量交互作用對(duì)綜合評(píng)分的影響見(jiàn)圖1，蔓越莓粉添加量與亞硝酸鈉添加量交互作用對(duì)綜合評(píng)分的影響見(jiàn)圖2，維生素E添加量與亞硝酸鈉添加量交互作用對(duì)綜合評(píng)分的影響見(jiàn)圖3。

圖1中，隨著蔓越莓粉添加量和維生素E添加量的增加綜合評(píng)分呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，且其二維等高線圖偏圓形，判斷兩個(gè)因素之間的交互作用不顯著；圖2中，隨著蔓越莓粉添加量和亞硝酸鈉添加量的增加，綜合評(píng)分呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，等高線圖偏橢圓形，說(shuō)明兩因素之間的交互作用不顯著；圖3中，隨著維生素E添加量和亞硝酸鈉添加量的增加，綜合評(píng)分先增加后降低，其等高線圖偏橢圓形，表明兩個(gè)因素之間的交互作用不顯著。結(jié)合表7可知，三因素對(duì)綜合評(píng)分影響力為：亞硝酸鈉添加量＞蔓越莓粉添加量＞維生素E添加量。

圖1 蔓越莓粉添加量與維生素E添加量交互作用對(duì)綜合評(píng)分的影響Fig.1 Effect of interaction between cranberry powder addition and vitamin E addition on comprehensive score

圖2 蔓越莓粉添加量與亞硝酸鈉添加量交互作用對(duì)綜合評(píng)分的影響Fig.2 Effect of interaction between cranberry powder addition and sodium nitrite addition on comprehensive score

圖3 維生素E添加量與亞硝酸鈉添加量交互作用對(duì)綜合評(píng)分的影響Fig.3 Effect of interaction between vitamin E addition and sodium nitrite addition on comprehensive score

經(jīng)Design-Expert10.0.7軟件分析可得最佳配方為蔓越莓粉添加量5.28g/kg、維生素E添加量197.51mg/kg、亞硝酸鈉添加量26.28 mg/kg，相應(yīng)的響應(yīng)面二次模型預(yù)測(cè)綜合評(píng)分為0.799。為驗(yàn)證該響應(yīng)面法的可行性，考慮到實(shí)際操作問(wèn)題，選取最佳配方為蔓越莓粉添加量5.5 g/kg、維生素E添加量200 mg/kg、亞硝酸鈉添加量30 mg/kg，重復(fù)3次試驗(yàn)，結(jié)果取平均值。驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果：羊肉香腸綜合評(píng)分為0.804，與回歸方程預(yù)測(cè)值相差0.626%，說(shuō)明羊肉香腸綜合評(píng)分二次模型真實(shí)可靠，可以用于生產(chǎn)實(shí)踐。

3 結(jié)論

通過(guò)響應(yīng)面法建立3種影響因素蔓越莓粉添加量、維生素E添加量及亞硝酸鈉添加量與響應(yīng)值綜合評(píng)分相互作用的模型，得出羊肉香腸的最優(yōu)工藝為蔓越莓粉添加量5.5 g/kg，維生素E添加量為200 mg/kg，亞硝酸鈉添加量30 mg/kg，即可得到綜合評(píng)分最高的羊肉香腸，此時(shí)的羊肉香腸紅度值高，脂肪氧化程度低，亞硝酸鈉使用量少，亞硝酸鹽殘留量低。本研究為降低肉制品中亞硝酸鈉使用量提供了理論依據(jù)，降低亞硝酸鹽殘留量，使肉制品安全性得到提升，蔓越莓粉與維生素E在色澤與抗氧化方面，可以起到有效作用。但是從對(duì)綜合評(píng)分影響力可以看出，亞硝酸鈉在本研究中的不可替代作用。所以，著色物質(zhì)與抗氧化劑復(fù)合無(wú)法完全替代亞硝酸鹽的作用，運(yùn)用柵欄技術(shù)，通過(guò)與其他抑菌劑、螯合劑、多種天然物質(zhì)以及食品添加劑的復(fù)配使用是尋找亞硝酸鹽替代物的重要研究方向。