新鮮蔬菜的添加對發酵香腸成熟過程中理化指標變化的影響

樊曉盼,尚鑫茹,馬儷珍,2,*,任小青,2,張乃琳

(1.天津農學院食品科學與生物工程學院,天津 300384;2.天津市農副產品深加工技術工程中心,天津 300384;3.天津市寬達水產食品有限公司,魚糜高值轉化及品質控制技術企業重點實驗室,天津 300304)

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新鮮蔬菜的添加對發酵香腸成熟過程中理化指標變化的影響

樊曉盼1,尚鑫茹1,馬儷珍1,2,*,任小青1,2,張乃琳3

(1.天津農學院食品科學與生物工程學院,天津 300384;2.天津市農副產品深加工技術工程中心,天津 300384;3.天津市寬達水產食品有限公司,魚糜高值轉化及品質控制技術企業重點實驗室,天津 300304)

將新鮮蔬菜(芹菜、洋白菜、菠菜)添加到發酵香腸的加工中,以期替代化學合成硝酸鹽的作用,生產出更加安全的肉制品。本實驗以冷卻豬通脊肉和背膘肉(8∶2)為原料,添加薩科WBL-45復合菌株和各種輔料制作發酵香腸,分為5組:陰性對照CK組,不添加硝酸鹽;陽性對照SN組,添加0.3 g/kg的硝酸鹽;芹菜QC組,添加6.3%芹菜漿;菠菜BC組,添加8.1%菠菜漿;洋白菜YBC組,添加9.0%洋白菜(使得硝酸鹽含量均為0.3 g/kg)。研究3種新鮮蔬菜替代化學合成硝酸鹽對發酵香腸理化性質的影響。實驗結果表明:3組蔬菜發酵香腸(QC、BC和YBC組)在干燥成熟期間,色澤(菠菜發酵香腸呈現鮮亮綠色除外)、TBARS值、TVB-N值和亞硝酸鹽殘留量變化表明蔬菜發酵香腸的品質顯著優于CK組(p<0.05),亞硝酸鹽殘留量僅在3.63～5.46 mg/kg范圍,遠遠低于國家限量標準(30 mg/kg),產品安全性高。添加蔬菜后的發酵香腸在成熟期間,產品的pH、水分含量和Aw的變化與對照組(CK和SN組)相比差異不顯著(p>0.05),表現為pH先升后降的變化趨勢,水分降低至21.07%～26.84%,Aw值降低至0.849～0.881,表明蔬菜的添加不會影響到產品的成熟過程。

發酵香腸,新鮮蔬菜,硝酸鹽,亞硝酸鹽,理化性質

表1　發酵香腸配方及分組Table 1　Formulation and grouping of fermented sausage

注:芹菜漿、菠菜漿和洋白菜漿的添加比例是依據其含有的硝酸鹽量而折算出來的,即使4組發酵香腸中的硝酸鹽添加量均保持在0.3 g/kg水平。

蔬菜中含有豐富的硝酸鹽,人體攝入的硝酸鹽中有81.2%來源于蔬菜,硝酸鹽通常會在硝酸鹽還原菌的作用下會轉化為亞硝酸鹽[5]。而微生物發酵法替代肉制品中的亞硝酸鹽是一個全新的研究領域,目前的研究主要集中在替代亞硝酸鹽呈色方面[6]。某些乳酸菌和其他微生物可在不添加亞硝酸鹽的條件下,在模擬肉體系中將高鐵肌紅蛋白(Met-Mb)轉化,生成具有鮮紅色澤的肌紅蛋白衍生物——氧合肌紅蛋白(MbO2)或亞硝基肌紅蛋白(NO-Mb)等,替代亞硝酸鹽起呈色作用[7]。Terns等人[8]將未發酵的芹菜粉直接添加到原料肉中進行發酵,與直接添加亞硝酸鹽的對照組相比,發酵腸在感官品質、色差、脂肪氧化等品質方面均無顯著差異。

本研究以豬肉為主要原料,將新鮮打漿后的芹菜漿、洋白菜漿和菠菜漿分別添加到發酵香腸的加工中,同時以加入或未加入硝酸鹽作為陽性對照組和陰性對照組,對蔬菜發酵香腸的各項理化性質進行分析,為實際生產提供理論及數據支持。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

新鮮豬通脊肉、豬背膘肉、新鮮菠菜、新鮮芹菜、新鮮洋白菜、羊腸衣、料酒、食鹽等購于天津市紅旗農貿市場;薩科WBL-45菌株(木糖葡萄球菌+肉葡萄球菌+清酒乳桿菌)意大利SACCO公司;7.5% TCA溶液(其中含有0.1% BHA和0.1% EDTA)、0.02 mol/L 2-硫代巴比妥酸、氯仿、1%氧化鎂混懸液、2%硼酸吸收液、0.01 mol/L鹽酸、甲基紅與次甲基藍混合指示劑、飽和硼砂溶液、0.4%對氨基苯磺酸溶液、0.2%鹽酸萘乙二胺溶液等國藥集團化學試劑有限公司。

KDF-2513組織搗碎機天津達康電器有限公司;TV-5L不銹鋼灌腸機廣東樂王實業有限公司;ZXL(B)-250半自動蒸熏爐沈陽東方食品機械制造廠;Friocell 22恒溫恒濕培養箱艾力特國際貿易有限公司;PB-10酸度計德國賽多利斯科學儀器有限公司;CM-5色差儀日本KONICA MINOLTA公司;AW-1智能水分活度儀無錫市碧波電子設備廠;TU-1800紫外分光光度計日本HMADZU公司。

1.2實驗方法

1.2.1新鮮蔬菜漿的制備將新鮮蔬菜(芹菜、菠菜和洋白菜)去根、清洗、瀝水、切碎后,用組織搗碎機打碎成漿,迅速測定硝酸鹽含量。芹菜漿、菠菜漿和洋白菜漿的硝酸鹽含量分別為2383、1850、1674 mg/kg。

1.2.2實驗方案設計發酵香腸的配方及分組見表1所示。

1.2.2.1工藝流程原料選擇(瘦肉絞碎、肥肉切丁)→加入輔料→接種→真空攪拌→低溫腌制→灌制→結扎、針刺排氣→發酵→干燥成熟→真空包裝→干制發酵香腸[9]

1.2.2.2工藝操作要點發酵液制備:將1 g薩科WBL-45菌株(木糖葡萄球菌+肉葡萄球菌+清酒乳桿菌),溶解在5 g奶粉、0.75 g葡萄糖和50 mL蒸餾水的奶液中,混合均勻后常溫放置2 h活化,備用。

原輔料的添加、接種和真空攪拌:將絞碎瘦肉和肥膘丁倒入真空攪拌機中,按上述配方添加發酵液、各種輔料,密封后抽真空,隨即開動真空攪拌機攪拌3 min。

發酵:在溫度為30 ℃、相對濕度為85%的培養箱進行發酵,每隔2 h測定一次pH,當pH降到4.8～5.1范圍時,發酵結束,5組發酵香腸的發酵時間大約均在24 h左右。

干燥成熟:干燥成熟時間為2周,期間設置干燥溫度和相對濕度的變化情況如下:干燥成熟前10 h,設置溫度為15 ℃,相對濕度為85%;干燥10 h～4 d期間,溫度13 ℃,濕度75%;干燥第5～6 d,溫度15 ℃,濕度75%;干燥第7～9 d,溫度15 ℃,濕度65%;干燥10～14 d,溫度15 ℃,濕度80%。當成品的含水量達到21.70%～26.84%范圍時,干燥成熟結束,真空包裝即為成品。

按照表1的分組設計和工藝操作要點制作出5組發酵香腸,在干燥成熟期間每隔2 d測定各組發酵香腸的pH、水分含量、水分活度(Aw值)、紅度a*值,每隔5 d測定硫代巴比妥酸值(TBARS)、揮發性鹽基氮值(TVB-N)以及亞硝酸鹽殘留量。

1.3指標測定方法

1.3.1pH的測定稱取5 g絞碎均勻樣品,加入15 mL蒸餾水,勻漿30 s,將pH計探頭插入其中進行測定,直接讀取數值。

1.3.2水分含量的測定按照GB/T5009.3-2003《食品中水分的測定》[10]中直接干燥法測定。

1.3.3水分活度的測定采用水分活度儀進行測定,先將水分活度儀用飽和氯化鉀校準。測定時取均勻攪碎樣品,平鋪在玻璃平皿底部,將玻璃平皿放入檢測盒后旋緊旋鈕進行檢測。

1.3.4紅度a*值的測定制備均勻樣品,平鋪在色差平皿底部,將色差儀進行白板校正后檢測其紅度a*值。

1.3.5亞硝酸鹽殘留量的測定按照GB/T 500933-2010《食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》[11]中分光光度法測定。

1.3.6TBARS值的測定參考Lisa John等的方法[12],取5.0 g切碎的樣品,加15 mL 7.5%的TCA溶液,勻漿,過濾,取濾液2.5 mL,加入等體積的0.02 mol/L 2-硫代巴比妥酸,沸水浴40 min,迅速冷卻,加入3 mL氯仿,混勻,2 ℃、2000×g條件下離心10 min,取上清液,532 nm波長處測吸光度,按照以下公式計算:

式中:A為吸光度;V為樣品體積(mL);M為丙二醛的相對分子質量72.063;ε為摩爾吸光系數156000;L為光程1(cm);m為肉樣質量(g)。

1.3.7TVB-N值的測定按照GB/T 5009.44-2003《肉與肉制品衛生標準的分析方法》[13]中半微量定氮法測定。

1.4數據處理

用Microsoft Excel 2003計算各個指標的平均值和標準差,Statistix 8.1進行數據分析,顯著性差異(p<0.05)通過Turkey test程序進行,Sigmaplot 10.0作圖。實驗重復進行三次。

2　結果與討論

2.1發酵香腸成熟過程中紅度a*值的變化

5組發酵香腸成熟過程中紅度a*值的變化情況見圖1所示。

圖1　5組發酵香腸成熟過程中紅度a*值的變化Fig.1　Changes of a* value in 5 groups fermented sausages during ripening

由圖1可以看出,除菠菜(BC)組的a*呈現負值以外,其余4組發酵香腸的紅度a*值在成熟開始時約為2左右之后隨著成熟時間延長而逐漸增大,這是因為隨著成熟時間延長,發酵香腸脫水后色素濃度相應增大。15 d時，4組之間的紅度a*值由高到低的順序依次為SN組〉QC組=YBC組〉CK組,SN組的發酵香腸色澤最紅,這是因為原料肉腌制過程中添加了硝酸鹽(0.3 g/kg),硝酸鹽在硝酸鹽還原酶(可由發酵過程中葡萄球菌分泌產生)的作用下轉化為亞硝酸鹽,亞硝酸鹽進而再分解產生一氧化氮(NO),NO與肌紅蛋白(Mb)結合在熱的作用下形成亞硝基血色原,使肉制品呈現穩定的紅色[14]。添加了芹菜的QC組和洋白菜的YBC組發酵香腸盡管紅色略差于SN組,但明顯比CK組色澤美觀,這是因為原料肉中所添加的新鮮芹菜和洋白菜中含有天然來源的硝酸鹽,實驗說明蔬菜中的硝酸鹽仍然可以起到發色的作用。CK組盡管沒有添加任何形式的硝酸鹽,但CK組發酵香腸仍顯紅色(紅度a*值在2～7范圍),分析其原因可能是WBL-45復合菌株(木糖葡萄球菌、肉葡萄球菌和清酒乳桿菌)作用的結果,這與M?ller等[15]的研究結果一致,將兩株發酵乳桿菌菌株L.fermentumJCM1173和L.fermentumIFO 956應用于煙熏發酵香腸中,實驗發現這兩種菌株均可轉化產生紅色的NO-Mb。除發酵乳桿菌外,植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)和腸膜樣明串珠菌(Leuconostocmesenteroides)也相繼報道出具有轉化Met-Mb能力[16]。添加菠菜的BC組,盡管菠菜漿中的硝酸鹽亦可以在微生物作用下轉化為亞硝酸鹽起到發色作用,但由于菠菜葉片中葉綠素、葉黃素及胡蘿卜素等天然色素含量較高,掩蓋了肉制品的紅色,使得產品呈現鮮亮的綠色。

2.25組發酵香腸成熟過程中亞硝酸鹽殘留量的變化

5組發酵香腸成熟過程中亞硝酸鹽殘留量的變化情況見表2。

表2　5組發酵香腸成熟過程中 亞硝酸鹽殘留量的變化(mg/kg)Table 2　Changes of nitrite residue contents in 5 groups fermented sausages during ripening(mg/kg)

注:“-”代表未檢出,不同小寫字母代表各處理組間差異顯著(p<0.05);表3同。

由表2可以看出,在發酵香腸成熟的0～10 d范圍內,5組發酵香腸中均為檢出亞硝酸鹽殘留,直到第15 d才有亞硝酸鹽檢出,且QC組和BC組與SN組差異不顯著(p>0.05),YBC組雖顯著高于SN組,含量最高,為5.46 mg/kg,但也遠遠低于國家限量標準(30 mg/kg),這是因為本實驗添加的WBL-45復合菌株具有轉化作用,可將加入的硝酸鹽轉化為亞硝酸鹽[17-18],直接用于發色作用,因此產品中亞硝酸鹽的殘留量很低。實驗中發現,CK組雖未添加硝酸鹽,但也能檢測到少量亞硝酸鹽(2.74 mg/kg),原因可能是原料肉或輔料中含有微量亞硝酸鹽的緣故。實驗說明在發酵香腸中添加新鮮蔬菜,除起到發色的作用外,產品中亞硝酸鹽的殘留量很低,產品安全。

2.35組發酵香腸成熟過程中TBARS值的變化

5組發酵香腸成熟過程中TBARS值的變化情況見圖2所示。

圖2　五組發酵香腸成熟過程中TBARS值的變化Fig.2　Changes of TBARS in 5 groups fermented sausages during ripening

TBARS值是肉類脂質氧化腐敗程度的標志,TBARS值越低,表明發酵香腸中脂肪氧化的程度越低。由圖2可以看出,5組發酵香腸的TBARS值均隨成熟時間延長而明顯增大。5組發酵香腸之間相比,TBARS值由高到低的順序依次為CK組>YBC組>BC組>QC組>SN組。TBARS值變化最為緩慢、值最低的是SN組,這是添加化學合成硝酸鹽所起到的抗氧化作用。添加了芹菜(QC)、菠菜(BC)和洋白菜(YBC)的三組發酵香腸,并沒有添加化學合成硝酸鹽,說明在一定程度上蔬菜中的硝酸鹽已經轉化為亞硝酸鹽,起到了化學合成亞硝酸鹽的抗氧化作用。此外,蔬菜漿中含有的黃酮類物質能夠清除肉制品中的自由基,從而阻斷自由基發生鏈式反應,延緩肉類氧化。三組發酵香腸的TBARS值,在成熟過程中始終明顯低于CK組,而三組之間以芹菜的抗氧化效果最好。CK組,因為沒有添加任何形式的硝酸鹽,其TBARS值始終處于最高值,成熟15 d時已經達到0.22 mg/kg的高值。

2.45組發酵香腸成熟過程中TVB-N值的變化

5組發酵香腸成熟過程中TVB-N值的變化情況見圖3所示。

圖3　5組發酵香腸成熟過程中TVB-N的變化Fig.3　Changes of TVB-N in 5 groups fermented sausages during ripening

TVB-N值常用來評判鮮肉在貯藏過程中新鮮度的變化,由于酶和細菌的共同作用,使蛋白質分解產生氨及胺類等堿性含氮物質,是評定肉類新鮮度的一個重要指標。由圖3可看出,5組發酵香腸在成熟過程中TVB-N值的變化情況與TBARS值變化基本一致,5組發酵香腸之間相比,在成熟初期(0～5 d)TVB-N值由高到低的順序依次為CK組>YBC組>BC組>QC組>SN組,整個成熟期過程,3個蔬菜組的TVB-N值始終低于陰性對照CK組,說明蔬菜在一定程度上能夠提高發酵香腸的新鮮度。結合發酵香腸的色澤(圖1)、亞硝酸鹽殘留(表2)和抗氧化情況(圖2)各項指標的變化,可以充分顯示,芹菜和洋白菜發酵香腸在發色、抑菌、抗氧化以及亞硝酸鹽殘留等方面均可以達到添加化學合成硝酸鹽的效果,芹菜和洋白菜完全可以替代化學合成硝酸鹽的作用,產品更加安全可靠。

2.55組發酵香腸成熟過程中pH、Aw和水分含量的變化

5組發酵香腸成熟過程中pH、Aw和水分含量的變化情況分別見圖4和表3所示。

表3　發酵香腸成熟過程中水分含量的變化(%)Table 3　Changes of moisture content in 5 groups fermented sausages during ripening(%)

圖4　5組發酵香腸成熟過程中pH和Aw的變化Fig.4　pH and Aw changes of 5 groups fermented sausages during ripening

由圖4(A)可看出,5組發酵香腸在成熟過程中的pH均呈先上升后下降的趨勢,且5組之間變化趨勢幾乎保持一致。在成熟的前7 d,pH從發酵期末的4.8～5.1一直處于上升階段,與Baka等[19]對發酵香腸的研究結果報道相一致,這是因為在成熟過程中,蛋白質逐漸降解產生一些堿性氨基酸[20]或堿性物質,所以導致發酵香腸的pH有升高趨勢。然而在成熟7 d以后,pH開始下降,這一變化有可能與成熟過程中脂質的水解有關,因為脂質水解會產生游離脂肪酸(Free Fatty Acid,FFA)[21],隨著干燥過程的進行,發酵香腸中水分含量逐漸降低(見表3),酸性物質相對被濃縮,所以pH降為5.34～5.67之間。

水分活度Aw在一定程度上保障了產品的安全性能。由圖4(B)可看出,發酵結束后,5組發酵香腸的Aw均為0.999,隨后在干燥過程中的5～9 d下降迅速,之后便緩慢下降直至趨于穩定,最終Aw在0.849～0.881之間,保證了產品的貯藏穩定性。這一變化與成熟過程中的溫度、濕度及pH變化密切相關。本實驗中,發酵香腸在成熟期間,按照1.2.2中加工工藝流程對溫度和濕度進行控制,即先設置低濕條件(70%左右)和低溫條件(15 ℃左右),防止香腸表面霉菌產生。待成熟1～2 d,產品表面略顯干燥后,為了防止表面過于干燥而內部水分未能遷移到表面,可將濕度調高至90%,之后再逐漸降低濕度完成發酵香腸的成熟過程,從而控制產品的Aw。此外,pH的下降(見圖4)導致肌肉保水性能降低,自由水遷移活躍,向外擴散速度加快,從而引起產品水分含量及Aw下降[22-23]。

由表3可以看出,5組發酵香腸的水分含量均呈下降趨勢。0～5 d內水分含量下降速度較慢(5組平均下降速率為24.72%),5～9 d下降速度最快(5組平均下降速率達到35.49%),9 d之后下降速度減慢并逐漸趨于穩定,最終CK組、SN組、QC組、BC組和YBC組的含水量分別為24.89%、24.00%、26.84%、22.51%和21.70%。發酵香腸水分含量在此范圍內,切片性好,韌性強,感官性狀好。

3　結論

3.1在干燥成熟過程中,5組發酵香腸的pH、水分含量和Aw變化呈現相同的變化趨勢,pH先升高后降低,水分含量和Aw呈下降趨勢。從色澤來看,芹菜(QC)和洋白菜(YBC)發酵香腸的紅度值明顯高于CK組,略低于SN組,菠菜發酵香腸則呈一種鮮亮的綠色。蔬菜的添加并未影響到產品的成熟過程。

3.2芹菜(QC)、菠菜(BC)和洋白菜(YBC)發酵香腸的TBARS值和TVB-N值在干燥成熟期間均呈上升趨勢,但值相對較低,說明3組蔬菜發酵香腸的抗氧化和抑菌效果較明顯。

3.3在干燥成熟過程中,3組蔬菜發酵香腸的亞硝酸鹽殘留量在成熟第15 d時才被檢測出來,且含量遠遠低于國標對亞硝酸鹽殘留量的最大限定值(30 mg/kg)。實驗說明蔬菜發酵香腸的安全性高。

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Effect of 3 kinds of fresh vegetables on the physical and chemical properties of fermented sausage

FAN Xiao-pan1,SHANG Xin-ru1,MA Li-zhen1,2,*,REN Xiao-qing1,2,ZHANG Nai-lin3

(1.College of Food Engineering and Biotechnology,Tianjin Agriculture College,Tianjin 300384,China;2.Tianjin Engineering and Technology Research Center of Agricultural Products Processing,Tianjin 300384,China;3.Enterprise Key Laboratory of High Value Transformation and Quality Control Technology of Surimi,Tianjin Kuanda Aquatic Food Co.,Ltd.,Tianjin 300304,China)

The fresh vegetables(celery,cabbage,spinach)were added to fermented sausage instead of the chemical synthesis of nitrate in order to produce the safety of meat products.This study was designed to evaluate the effects of three kinds of fresh vegetables in substitution of nitrites on the physical-chemical quality of fermented sausage. The five groups of sausage were made with pork loin and back fat(W/W 8∶2),fermented with starter culture WBL-45 strains(includingStaphylococcusxylose,StaphylococcuscarnosusandLactobacillussake)and several other additional accessories.The sausages were divided into five groups,the control group(CK)with no nitrate,the positive control group(SN)with 0.3 g/kg nitrate,celery group(QC)with 6.3% celery pulp,spinach group(BC)with 8.1% spinach pulp and cabbage group(YBC)with 9.0% cabbage pulp(nitrate content of 0.3 g/kg). The research results showed that the quality of the vegetables fermented sausages(QC,BC and YBC)including the red color(in addition to the spinach fermented sausage showed bright green),TVB-N content,TBARS value and nitrite residues during the ripen time was better than CK group(p<0.05).The nitrite residue contents were detected within only a range of 3.63～5.46 mg/kg,that were far below the national limits(30 mg/kg),suggesting that the addition of fresh vegetables could significantly improve the sensory quality of fermented sausage,had a pleasant color,control the oxidative rancidity and improve the safety of products.In addition,the pH,water content and Aw were similar to control group(CK and SN group)(p>0.05),which the pH value first raised then decreased,the water content decreased to 21.07%～26.84%,and the Aw decreased to 0.849～0.881.The results showed that the addition of fresh vegetables won’t affect the product's mature process.

fermented sausage;vegetable juice;nitrate;nitrite;physicochemical properties

2015-12-28

樊曉盼(1993-)，女，碩士研究生，研究方向：動物源性食品安全與營養學，E-mail:308925471@qq.com。

馬儷珍(1963-)，女，博士，教授，研究方向：肉品科學與技術，E-mail:malizhen-6329@163.com。

天津市科技型中小企業技術創新資金計劃(13ZXCXNC02700)；天津市市級大學生創新創業訓練計劃項目(201410061100)。

TS251.1

A

1002-0306(2016)14-0112-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.14.014