燕麥膳食纖維發(fā)酵香腸的研制

伍勇，唐瑤，王任媛，高美杰，徐坤，劉松青*，劉紅玲

(1.成都師范學(xué)院 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，成都 611130；2.特色園藝生物資源開發(fā)與利用四川省高校重點實驗室，成都 611130)

川味香腸由于其獨特的風(fēng)味、營養(yǎng)及良好的貯存性而深受人們的喜愛[1]。但由于傳統(tǒng)加工工藝存在不足，暴露出一些如脂肪含量過高、亞硝酸鹽殘留量較高等營養(yǎng)健康問題。進(jìn)入21世紀(jì)，人們對食品的追求越來越講究功能性，通過添加膳食纖維素成分，降低食品中脂肪含量，增加食品營養(yǎng)成分，滿足人們對功能性食品的需要。

周亞軍等[2]的研究表明，膳食纖維可增加食品營養(yǎng)素，使硝酸鹽增加，改良香腸的質(zhì)地與彈性。膳食纖維可以改善肉制品的感官品質(zhì)，如色澤、質(zhì)地、口感[3]。現(xiàn)代食品為滿足營養(yǎng)健康的需求，特別是在如今肥胖高發(fā)的社會形勢下，應(yīng)逐步推進(jìn)低脂肪含量、低添加劑食品。例如，王凱凱等[4]制得的新型燕麥香腸，膳食纖維的加入可顯著降低肉制品脂肪含量。尤麗新等[5]添加20%蕎麥制作出的新型營養(yǎng)香腸，起到了主食和副食互補(bǔ)的作用。因此，為降低香腸中的熱量物質(zhì)脂肪含量，可一定程度上通過膳食纖維替代。但粗糧膳食纖維的增加也給肉制品帶來了口感粗糙、風(fēng)味欠佳[6]、亞硝酸鹽含量增加等問題。亞硝酸鹽作為評價食品感官質(zhì)量的指標(biāo)，本文在單因素實驗中以感官為指標(biāo)進(jìn)行品質(zhì)的判定。為解決發(fā)酵香腸中亞硝酸鹽可能超標(biāo)的問題、提高香腸的食用安全性[7]，品質(zhì)改良劑的添加十分必要。因此，為滿足當(dāng)代人群對健康食品的需要，降低傳統(tǒng)香腸脂肪含量及人體消化吸收攝入等問題迫切需要解決。

研究發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)可在一定程度上降解亞硝酸鹽，保證肉品的安全性[8]，延長其保質(zhì)期。楊晶等[9]以從泡菜中篩選出的植物乳桿菌5-7-3為研究對象，發(fā)現(xiàn)該菌產(chǎn)生的有機(jī)酸對亞硝酸鹽有降解作用；陳桂柳等[10]將兩種植物乳桿菌(LactobacillusplantarumH1和LactobacillusplantarumL1)添加到廣式香腸中，降低了香腸亞硝酸鹽含量。曲冬梅等[11]研究表明，植物乳桿菌不僅可以提高產(chǎn)品營養(yǎng)價值，抑制有害細(xì)菌的生長繁殖，而且很大程度上可以提高產(chǎn)品品質(zhì)，降低亞硝酸鹽的殘留量。植物乳桿菌理論上可降低亞硝酸鹽殘留量，但不同微生物在香腸中對亞硝酸鹽的抑制作用也存在差異，因此根據(jù)實際的香腸類型選擇合適的菌種也是關(guān)鍵[12]。

本實驗以植物乳桿菌(菌株JYLP-002)添加量、燕麥膳食纖維添加量、發(fā)酵溫度為單因素，探究不同條件下發(fā)酵香腸的亞硝酸鹽殘留量、質(zhì)構(gòu)參數(shù)以及感官品質(zhì)的變化。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器設(shè)備

1.1.1 材料

豬肉、精鹽、味精、白糖、醬油、黃酒、香辛料、腸衣、繩結(jié)：均購于成都市紅旗連鎖超市；亞硝酸鈉(食品級)、植物乳酸桿菌JYLP-002(植物乳桿菌Biogreen 300)：丹尼斯克(中國)有限公司。

1.1.2 儀器設(shè)備

721紫外可見分光光度計 上海菁華科技儀器有限公司；600Y粉碎機(jī) 北京中興偉業(yè)儀器有限公司；NH310質(zhì)構(gòu)儀 深圳三恩時科技有限公司；GT SNIC-L3超聲清洗機(jī) 廣東固特超聲股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 基本配方

原料肉(以100 g豬肉為例計算，80 g瘦肉、20 g肥膘)，2.5 g精鹽，0.2 g味精，3 g白糖，0.08 g辣椒面，1 mL醬油，2 mL黃酒，0.01 g亞硝酸鹽，0.3 g五香粉，0.15 g花椒粉，0.3 g胡椒粉，腸衣適量。

1.2.2 工藝流程

參考香腸的一般工藝流程：原料預(yù)處理→菌種活化→攪拌腌制→灌腸打結(jié)→漂洗→烘烤發(fā)酵→成熟→蒸煮冷卻→質(zhì)量檢驗[13]。

1.2.3 操作要點

將原料進(jìn)行預(yù)處理，將干腸衣放入溫水中浸泡后對植物乳桿菌JYLP-002進(jìn)行活化。將肥瘦比為2∶8的豬肉放入容器中，加入配料、添加劑進(jìn)行攪拌腌制，然后進(jìn)行灌腸與烘烤處理，最后進(jìn)行感官檢驗。

1.2.4 基本工藝的預(yù)實驗

按照“1.2.1”中的配方及用量，參照“1.2.2”的工藝流程，制作預(yù)實驗的產(chǎn)品。成品切面光澤，肉色黑紅，腸衣基本干燥完整，有肉制品獨有的香味，確定了實驗的可行性。

1.2.5 單因素實驗

按照發(fā)酵香腸生產(chǎn)工藝的要求,通過單因素實驗，分別確定對發(fā)酵香腸的感官品質(zhì)起關(guān)鍵作用的植物乳桿菌JYLP-002凍干粉添加量、燕麥膳食纖維粉添加量、發(fā)酵溫度3個關(guān)鍵參數(shù)的最優(yōu)值。

1.2.5.1 植物乳桿菌JYLP-002凍干粉添加量對發(fā)酵香腸的影響

固定原料肉和調(diào)味料的用量，以原料肉為比例基準(zhǔn)，在添加3.5%燕麥膳食纖維粉、36 ℃的條件下，考察不同植物乳桿菌JYLP-002凍干粉添加量(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)對成品品質(zhì)的影響(加入到適量含糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%的糖水溶液中，活化后一并加入攪拌混勻)，檢測指標(biāo)為質(zhì)構(gòu)、亞硝酸鹽含量及感官評分。

1.2.5.2 燕麥膳食纖維粉添加量對發(fā)酵香腸的影響

固定原料肉和調(diào)味料的用量，以原料肉為比例基準(zhǔn)，在添加0.3%植物乳桿菌JYLP-002凍干粉、36 ℃的條件下，考察不同燕麥膳食纖維粉添加量(1.5%、2.5%、3.5%、4.5%、5.5%)對成品品質(zhì)的影響，檢測指標(biāo)同“1.2.5.1”。

1.2.5.3 發(fā)酵溫度對發(fā)酵香腸的影響

發(fā)酵溫度不僅能通過改變酶活性而對脂肪氧化和蛋白質(zhì)水解造成影響，而且能對美拉德反應(yīng)起到促進(jìn)作用。固定原料肉和調(diào)味料的用量，以原料肉為比例基準(zhǔn)，在添加0.3%植物乳桿菌JYLP-002凍干粉、3.5%燕麥膳食纖維粉的條件下，考察不同溫度(34，35，36，37，38 ℃)對成品品質(zhì)的影響，檢測指標(biāo)同“1.2.5.1”。

1.2.6 響應(yīng)面優(yōu)化實驗

根據(jù)Box-Behnken實驗設(shè)計的原理，采用Design-Expert 8.0.6軟件，進(jìn)行三因素三水平共20個實驗點的響應(yīng)面中心組合實驗，優(yōu)化燕麥膳食纖維發(fā)酵香腸的工藝參數(shù)。以感官評分為響應(yīng)值，選取燕麥膳食纖維粉添加量、植物乳桿菌凍干粉添加量、發(fā)酵溫度為實驗因素進(jìn)行優(yōu)化選擇，以-1，0，1分別代表變量的3個水平。中心組合的因素和水平見表1。

表1 響應(yīng)面實驗因素和水平Table 1 Factors and levels of response surface experiment

1.2.7 感官評分

選擇12名品評員(6名男生，6名女生)組成感官評定小組，分別以色澤20%、質(zhì)地30%、外觀20%、風(fēng)味30%的標(biāo)準(zhǔn)[14]對發(fā)酵香腸進(jìn)行感官評分。香腸樣品切制厚度為5 mm，使用隨機(jī)數(shù)字編碼，并隨機(jī)分發(fā)給品評員。最終以12名品評員評分結(jié)果的平均值作為實驗結(jié)果，具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表2，將每組樣品評分3次計算平均值。

表2 發(fā)酵香腸感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The sensory scoring criteria of fermented sausage

1.2.8 亞硝酸鹽測定

參照GB 5009.33—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》中的分光光度法。試樣經(jīng)沉淀蛋白質(zhì)、除去脂肪后，在弱酸條件下，亞硝酸鹽與對氨基苯磺酸重氮化后，再與鹽酸萘乙二胺耦合形成紫紅色染料，于波長 538 nm處測吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

主要步驟：稱量5 g試樣勻漿，加入飽和硼砂溶液和70 ℃水混勻，沸水水浴15 min，定量轉(zhuǎn)移后加入亞鐵氰化鉀和乙酸鋅溶液，沉淀蛋白后過濾，制備標(biāo)液和樣液，加入對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺混勻，靜置后測定。

亞硝酸鹽含量計算公式為：

式中：X1為試樣中亞硝酸鹽含量，mg/kg；m2為測試用樣液中亞硝酸鹽質(zhì)量，μg；1 000為轉(zhuǎn)換系數(shù)；m3為試樣質(zhì)量，g；v1為測定用樣液體積，mL；v0為試樣處理液總體積,mL。

1.2.9 質(zhì)構(gòu)測定

剝?nèi)ハ隳c腸衣，用雙面刀切成 2 mm厚的圓柱體，用質(zhì)構(gòu)儀測定香腸的硬度、咀嚼性、黏性指標(biāo)。

具體方法：用質(zhì)構(gòu)儀P50測試探頭運(yùn)行 TPA 模式，測前速度為2 mm/s，測試速度為10 mm/s，兩次壓縮時間間隔為5 s，測試距離為8 mm(樣品厚度的40%)。每組樣品平行測定3次[15]。

1.2.10 數(shù)據(jù)分析

通過控制影響香腸感官品質(zhì)的因素，對植物乳桿菌JYLP-002凍干粉添加量、燕麥膳食纖維粉添加量、發(fā)酵溫度進(jìn)行單因素實驗。在單因素實驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken進(jìn)行實驗設(shè)計，采用Design-Expert 8.0.6軟件處理數(shù)據(jù)，采用回歸模型方差分析的方法進(jìn)行分析，對提取工藝進(jìn)一步優(yōu)化。

2 結(jié)果分析

2.1 植物乳桿菌JYLP-002凍干粉添加量對發(fā)酵香腸品質(zhì)的影響

植物乳桿菌JYLP-002凍干粉添加量對發(fā)酵香腸品質(zhì)的影響結(jié)果見圖1。

圖1 植物乳桿菌JYLP-002凍干粉添加量對發(fā)酵香腸品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of Lactobacillus plantarum JYLP-002 lyophilized powder addition amount on the quality of fermented sausage

由圖1可知，植物乳桿菌添加量顯著影響香腸的咀嚼性、硬度(P<0.05)，添加量為0.4%的實驗組咀嚼性、硬度顯著高于其他組；添加植物乳桿菌的各實驗組黏度差異不顯著(P>0.05)；植物乳桿菌添加量超過0.3%可極顯著地降低香腸的亞硝酸鹽含量，感官評分未因添加植物乳桿菌而表現(xiàn)出較顯著的差異。因此，綜合分析可知，植物乳桿菌添加量在響應(yīng)面優(yōu)化分析中最小值可取0.3%，最大值可取0.5%。

2.2 燕麥膳食纖維添加量對發(fā)酵香腸品質(zhì)的影響

燕麥膳食纖維添加量對發(fā)酵香腸品質(zhì)的影響結(jié)果見圖2。

圖2 燕麥膳食纖維添加量對發(fā)酵香腸品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of oat dietary fiber addition amount on the quality of fermented sausage

由圖2可知，燕麥膳食纖維添加量對硬度和黏度的影響不顯著，而顯著影響咀嚼性；隨著燕麥膳食纖維添加量的增加，亞硝酸鹽含量呈上升的趨勢，添加高劑量纖維素影響乳桿菌對亞硝酸鹽的降解作用，為保持較低的亞硝酸鹽含量，其添加量應(yīng)控制在4.5%以下；在感官方面，劑量超過3.5%則感官評分顯著降低。因此，綜合分析可知，可選1.5%～3.5%燕麥膳食纖維添加量作為響應(yīng)面優(yōu)化的范圍。

2.3 發(fā)酵溫度對發(fā)酵香腸品質(zhì)的影響

發(fā)酵溫度對發(fā)酵香腸品質(zhì)的影響結(jié)果見圖3。

由圖3可知，發(fā)酵溫度顯著影響香腸的亞硝酸鹽含量和感官評分，而對其他幾個參數(shù)沒有顯著影響。在一定范圍內(nèi)升高溫度可提高咀嚼性，但溫度過高則導(dǎo)致香腸的水分含量降低，產(chǎn)品的硬度增加，感官評分降低。在36 ℃條件下發(fā)酵，可極顯著地降低亞硝酸鹽含量(P<0.01)。因此，綜合分析可知，可選35～38 ℃為響應(yīng)面優(yōu)化的范圍。

圖3 發(fā)酵溫度對發(fā)酵香腸品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of fermentation temperature on the quality of fermented sausage

2.4 響應(yīng)面優(yōu)化

2.4.1 響應(yīng)面實驗設(shè)計及結(jié)果

響應(yīng)面實驗設(shè)計及結(jié)果見表3，質(zhì)構(gòu)咀嚼度回歸模型方差分析見表4，亞硝酸鹽含量回歸模型方差分析見表5。

表3 響應(yīng)面實驗設(shè)計及結(jié)果Table 3 Design and results of response surface experiment

表4 質(zhì)構(gòu)咀嚼度回歸模型方差分析Table 4 Analysis of variance of regression model of texture chewiness

續(xù) 表

表5 亞硝酸鹽含量回歸模型方差分析Table 5 Analysis of variance of regression model of nitrite content

通過響應(yīng)面方差分析得到質(zhì)構(gòu)咀嚼度響應(yīng)值的二元多次回歸方程式：Y=535.62-6.77A-17.71B+8.29C+7.33AB-24.56AC+7.23BC-35.10A2-61.83B2-11.87C2。模型確定系數(shù)R2=0.953 3，模型調(diào)整確定系數(shù)RAdj2=0.911 2，表明響應(yīng)面值95.33%的變化能用該模型來解釋，模型變異系數(shù)為0.98%，表明該模型的擬合程度較好。通過直接比較回歸方程一次項系數(shù)的絕對值大小，可以判定各項因素的主次。各因素的主次順序為B(燕麥膳食纖維添加量)>C(發(fā)酵溫度)>A(植物乳桿菌添加量)。由表4可知，該二次回歸方程的模型為極顯著性回歸模型(P<0.01)，且失擬項不顯著(P>0.05)，說明建立的模型與實際有較好的擬合。

而亞硝酸鹽含量響應(yīng)值的二元多次回歸方程式為Y=0.62-0.12A-0.02B-0.039C+0.019AB+0.041AC-0.011BC-0.062A2-2.391E-003B2-0.12C2。通過直接比較回歸方程一次項系數(shù)的絕對值大小，可以判定各項因素的主次。各因素的主次順序為A(植物乳桿菌添加量)>C(發(fā)酵溫度)>B(燕麥膳食纖維添加量)。

2.4.2 因素交互作用影響分析

可通過降維分析的方法對某兩個因素交互作用對質(zhì)構(gòu)咀嚼度的影響進(jìn)行分析。如果響應(yīng)面具有比較平緩的曲面坡度，則表明因素的變化對質(zhì)構(gòu)咀嚼度的影響不大。如果響應(yīng)面具有比較陡峭的曲面坡度，則表明因素的變化對質(zhì)構(gòu)咀嚼度的影響較大，隨著因素的變化，響應(yīng)值會作出相應(yīng)的敏感反應(yīng)。

根據(jù)回歸方程建立響應(yīng)面圖。由圖4～圖6可知，AC之間響應(yīng)曲面坡度平緩，AB、BC之間響應(yīng)曲面坡度陡峭，根據(jù)本研究所建立的質(zhì)構(gòu)咀嚼度回歸模型，AC之間存在極顯著的交互作用(P<0.01)，AB、BC之間的交互作用不顯著(P>0.05)。

圖4 植物乳桿菌添加量和燕麥膳食纖維添加量對香腸質(zhì)構(gòu)的影響Fig.4 Effect of Lactobacillus plantarum addition amount and oat dietary fiber addition amount on the texture of sausage

圖5 植物乳桿菌添加量和發(fā)酵溫度對香腸質(zhì)構(gòu)的影響Fig.5 Effect of Lactobacillus plantarum addition amount and fermentation temperature on the texture of sausage

圖6 燕麥膳食纖維添加量和發(fā)酵溫度對香腸質(zhì)構(gòu)的影響Fig.6 Effect of oat dietary fiber addition amount and fermentation temperature on the texture of sausage

通過各因素的真實值以及編碼轉(zhuǎn)換公式，最后得到植物乳桿菌JYLP-002凍干粉添加量、燕麥膳食纖維添加量、發(fā)酵溫度的最佳水平值，即通過回歸模擬預(yù)測和再次實驗驗證，燕麥膳食纖維發(fā)酵香腸的最佳條件為植物乳桿菌JYLP-002凍干粉添加量0.5%、燕麥膳食纖維粉添加量2.33%、發(fā)酵溫度35 ℃。

3 結(jié)論

植物乳桿菌添加量和發(fā)酵溫度顯著影響香腸的咀嚼性和亞硝酸鹽含量，經(jīng)工藝優(yōu)化后，發(fā)酵燕麥香腸的最佳工藝條件為植物乳桿菌JYLP-002凍干粉添加量0.5%、燕麥膳食纖維粉添加量2.33%、發(fā)酵溫度35 ℃，新型香腸在一定程度上增加了膳食成分，降低了食品脂肪含量。