低鈉復合鹽對發酵香腸理化特性及風味的影響

王寧寧，馮美琴，孫 健,*

（1.南京農業大學食品科技學院，國家肉品質量安全控制工程技術研究中心，江蘇 南京 210095；2.金陵科技學院動物科學與食品工程學院，江蘇 南京 210038）

中式發酵香腸是我國傳統的發酵肉制品，因其豐富的營養價值和獨特的發酵風味深受消費者喜愛。氯化鈉是發酵香腸中主要的調味品之一，具有提供咸味、增強風味、改善加工特點以及提高微生物安全性等作用[1]。然而，現代醫學研究表明，鈉鹽攝入過多會導致高血壓、心血管疾病等慢性疾病[2]。肉制品是日常膳食中食鹽的重要來源，隨著現代生活水平的提高，肉制品需求量增加，這導致食鹽攝入量增加甚至攝入過量。發酵香腸在制作時通常加入2%～3%食鹽，經過長時間發酵成熟，水分大量散失，最終成品的食鹽質量分數達到6%[3]。

直接降低食鹽添加量是最簡單有效的減鹽方式，但由于氯化鈉在肉制品風味形成及感官品質中的重要作用，直接減鹽會造成產品品質下降。目前減鹽研究集中在使用替代鹽上，常用的替代鹽有鉀鹽、鈣鹽、鎂鹽[4]，氯化鉀因其性質與氯化鈉最為接近，且并未發現與高血壓等疾病有直接關聯[5]，是應用最廣泛的替代鹽。有研究表明，當氯化鉀添加量超過40%時，會給產品帶來苦味和金屬味[6]，這導致氯化鉀替代鹽的使用具有局限性。風味增強劑可以彌補食鹽減少帶來的感官品質下降，甘氨酸是一種風味增強劑，常作為原料用于肉類調味品的加工[7]，不僅可以加速半胱氨酸和還原糖之間的美拉德反應形成肉味[8]，還具有掩蓋苦味、促進風味形成、防腐功能[9]。甘氨酸在發酵香腸中作為風味增強劑的報道甚少，本研究前期已用氯化鉀、氯化鈣作為替代鹽，以甘氨酸為風味增強劑，使用響應面法優化出最佳低鈉復合鹽配方為58%氯化鈉、30%氯化鉀、7%氯化鈣、5%甘氨酸。發酵香腸在發酵成熟中經過一系列生化反應形成特殊發酵風味，減少食鹽含量可能會對風味物質的產生以及感官品質造成影響，本實驗以低鈉復合鹽（58%氯化鈉、30%氯化鉀、7%氯化鈣、5%甘氨酸）為實驗組，以100%氯化鈉為對照組，將氣相色譜-質譜與電子舌技術結合，應用于低鈉復合發酵香腸的風味表征中，探究低鈉復合鹽對發酵香腸理化性質、感官品質及風味的影響，以期為低鈉發酵香腸的加工提供一定理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

植物乳桿菌CD 101（NCBI編號MG798695）、模仿葡萄球菌NJ 201（NCBI編號MG798688）均為本實驗室分離鑒定所得。

豬后腿肉、豬背膘、豬腸衣 江蘇省蘇食肉品有限公司；調味料 江蘇南京蘇果超市；氯化鉀、氯化鈣、甘氨酸 河南豫中生物科技有限公司；鈉試劑盒南京建成生物科技有限公司。試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

TA-XT2i質構儀 英國Stable Micro Systems公司；Spectral Max M2e多功能酶標儀 美國伯騰儀器有限公司；KjeltecTM2300全自動凱氏定氮儀 瑞典FOSS公司；TS-5000Z電子舌 日本Insent公司；L-8900A氨基酸自動分析儀 日本Hitachi公司；Nano-RSLC液相系統、LTQ Orbitrap XL質譜儀 美國Thermo Fisher科技公司。

1.3 方法

1.3.1 發酵香腸的制作

參考曹辰辰等[10]的方法，制作發酵香腸。香腸原料：新鮮豬瘦肉與豬背膘（質量比為8∶2）；其他成分以肉質量為基礎，添加食鹽2%、蔗糖1%、葡萄糖1%、亞硝酸鈉0.015%、異抗壞血酸鈉0.05%、姜粉0.1%、五香粉0.1%、白胡椒粉0.1%，發酵劑為L. plantarumCD101、S. simulansNJ201，發酵劑濃度為107CFU/g。設置2 個處理組，以100%氯化鈉為對照組，以58%氯化鈉、30%氯化鉀、7%氯化鈣、5%甘氨酸為實驗組。

工藝流程：原料肉的選擇→漂洗→絞肉→低溫腌制→接種→攪拌→灌腸→恒溫發酵→干燥成熟。

工藝條件：30 ℃、相對濕度80%條件下發酵24 h，15 ℃、相對濕度75%條件下緩慢發酵3 d，最后以12 ℃、相對濕度72%進行干燥，在第21天得到發酵香腸成品。

1.3.2 pH值的測定

按照GB 5009.237—2016《食品pH值的測定》方法，使用pH計測定[11]。

1.3.3 水分含量的測定

按照GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》方法測定[12]。

1.3.4 鈉含量的測定

使用鈉試劑盒，采用比色法進行測定。

1.3.5 色澤的測定

參照Chung等[13]的方法略有改動。剝去腸衣，將香腸攪碎壓成直徑約為20 mm、厚度約為10 mm的薄片，選取6 個不同位置測定樣品的亮度值（L*）、紅度值（a*）、黃度值（b*）。色差儀使用標準版Y=94.0、X=0.315 6、y=0.332 1校正。由于b*會對紅色產生較大的影響，為了減少誤差使用E*評價香腸的色澤，其中

1.3.6 質構特性的測定

將發酵香腸切成高為10 mm，直徑約為20 mm的圓柱，剝去腸衣，使用P 50A探頭，測定參數：50 kg load cell，測前速率2 mm/s，測試速率5 mm/s，測后速率2 mm/s，50%壓縮率。測定結果選取硬度、黏聚性、彈性和咀嚼性[15]。

1.3.7 感官評價

由10 名食品專業人員（5 男5 女）組成感官評價小組，小組成員按照GB/T 22210—2008《肉與肉制品感官評定規范》[16]進行培訓。樣品采用3 位數隨機編號，小組成員要求對所有樣品的顏色、氣味、組織狀態以及滋味進行評定，每組樣品之間使用溫水漱口以減少不同樣品帶來的影響，小組成員之間互不交流。顏色、氣味、組織狀態和滋味所占權重分別為20%、20%、30%、30%，感官評分標準見表1。

表1 發酵香腸感官評分標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of fermented sausages

1.3.8 電子舌味覺特征分析

參考鞏洋[17]的方法略有調整。稱取（10.0±1.0）g發酵香腸肉糜與200 mL去離子水充分攪拌均勻，超聲處理15 min。使用紗布及濾紙過濾后，取約80 mL濾液進行電子舌分析。使用TS-5000Z味覺分析系統，每個樣品數據采集進行4 次，第1組數據舍去。

1.3.9 游離氨基酸測定

參照Qi Jun等[18]的方法略有改動。稱取4 g攪碎的香腸肉糜，加入20 mL 0.03 g/mL的磺基水楊酸。冰浴條件下勻漿（10 000 r/min，3×20 s）。然后4 ℃、12 000×g離心15 min。取上清液與正己烷按照體積比2∶1混合均勻后，室溫下靜置，待分層后使用0.22 μm濾膜過濾至液相小瓶中。使用氨基酸自動分析儀測定游離氨基酸含量。

1.3.10 揮發性風味物質的測定

色譜條件：TR-5 MS毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：40 ℃保持3 min，以2 ℃/min升至70 ℃，保持0.5 min，再以4 ℃/min升溫至180 ℃，保持0.5 min，最后以10 ℃/min升溫至280 ℃，保持5 min。載氣（He）流速為1 mL/min。

質譜條件：電子電離源，正離子模式；離子源溫度200 ℃；電子能量70 eV，發射電流120 μA；質量掃描范圍m/z30～550。使用峰面積歸一法計算每種風味化合物的相對含量[19]。

1.4 數據處理

每個處理設置3 個重復，數據使用SAS 9.1軟件中的Two-Samplet測驗進行假設檢驗分析，用Duncan多重比較，P＜0.05，差異顯著，P＜0.01，差異極顯著。使用Origin 2018繪圖。

2 結果與分析

2.1 低鈉復合鹽對pH值、水分含量、鈉含量以及色澤的影響

如表2所示，經過21 d發酵成熟后，發酵香腸的水分質量分數與0 d組相比顯著降低（P＜0.05），2 組發酵香腸水分質量分數分別從64.47%、64.85%下降到24.51%、28.07%，其中，第21天，實驗組香腸由于較低的氯化鈉含量，水分質量分數顯著高于對照組（P＜0.05）。此外，添加氯化鉀后，K+會與肌肉表面蛋白發生反應導致Na+的擴散速度減慢，因此實驗組的水分散失速度減慢[20]。較低pH值對發酵香腸的微生物安全性有重要意義，2 組香腸的pH值分別從6.03、6.06下降到5.06、4.84（P＜0.05），并且第21天，實驗組的pH值顯著低于對照組（P＜0.05），主要是因為實驗組的高水分含量更適合乳酸菌代謝碳水化合物積累乳酸[21]。2 組香腸的鈉濃度在發酵香腸期間顯著升高（P＜0.05），原因是發酵香腸大量失水，使氯化鈉濃度升高。實驗組的鈉濃度始終顯著低于對照組（P＜0.05），第21天的鈉濃度與對照組相比降低了34.87%，說明減鹽效果顯著。由表2可知，2 組香腸的L*值在21 d內顯著降低（P＜0.05），這可能與水分散失有關[22]，此外，脂肪添加量、pH值以及顏色分布也會影響L*值的變化[23]。經過21 d的發酵成熟，香腸的E*值顯著升高（P＜0.05），這是因為隨著發酵的進行，亞硝基肌紅蛋白含量積累，香腸a*值逐漸增加形成穩定的鮮紅色[24]，2 組香腸的E*值無顯著差異（P＞0.05），說明低鈉復合鹽不會對香腸的色澤造成負面影響，并對發酵香腸的色澤有一定改善作用。

表2 低鈉復合鹽對發酵香腸理化性質的影響Table 2 Effect of low-sodium salt substitution on physicochemical properties of fermented sausages

2.2 質構特性

如表3所示，經過21 d的發酵成熟，2 組香腸的硬度和咀嚼性顯著增加（P＜0.05），而彈性和內聚性顯著降低（P＜0.05），這與前期研究一致[25]。第21天，實驗組的硬度和咀嚼性顯著高于對照組，主要是因為實驗組較低的pH值使蛋白發生變性，蛋白質的三維網絡結構發生變化。其次，硬度和內聚性是表征香腸切片性的重要特征[26]，根據質構分析結果可知，低鈉鹽對切片性有一定程度的改善作用。李鵬飛等[27]的研究同樣發現使用復合鹽可以彌補直接減鹽引起的切片性缺陷，并且氯化鈉降低對薩拉米的彈性沒有顯著影響。

表3 低鈉復合鹽對發酵香腸質構特性的影響Table 3 Effect of low-sodium salt substitution on textural properties of fermented sausages

2.3 感官評價

如表4所示，對照組的顏色、組織狀態、滋味以及總分高于實驗組，但無顯著差異（P＞0.05），實驗組的氣味得分高于對照組，差異不顯著（P＞0.05）。實驗組較低的滋味得分可能是因為氯化鉀帶來的苦味，但2 組之間并無顯著差異，說明氯化鉀的影響在消費者可接受范圍內。感官評價結果說明，本實驗中風味增強劑的使用掩蓋了減鹽帶來的感官缺陷，實驗組在降低了42%食鹽的基礎上，保持與對照組相似的感官品質，可以應用到發酵香腸生產中。

表4 低鈉復合鹽對發酵香腸感官評分的影響Table 4 Effect of low-sodium salt substitution on sensory evaluation score of fermented sausages

2.4 電子舌味覺特征分析

如圖1所示，電子舌能夠對2 組香腸的咸味、酸味進行很好地區分，而對苦味、鮮味和豐富度區分度較小。由于實驗組減少了42%食鹽添加量，因此咸味顯著低于對照組（P＜0.05）。實驗組的酸味顯著高于對照組，與pH值結果一致。由于氯化鉀的添加會給肉制品帶來苦味和金屬味[28]，在本實驗中，實驗組的苦味顯著高于對照組（P＜0.05），但結合感官評價結果可知，此差異并不易被人體器官感知。實驗組的鮮味和豐富度均顯著高于對照組（P＜0.05），這可能是使用風味增強劑的結果。電子舌結果說明低鈉復合鹽在一定程度上對香腸的滋味產生積極影響，并且電子舌基本可以對發酵香腸的味覺特征進行區分。

圖1 不同處理組的味覺特征雷達圖Fig. 1 Radar map for taste characteristics of fermented sausages with 100% sodium salt and low-sodium salt substitution

2.5 低鈉復合鹽對游離氨基酸組成的影響

發酵香腸在發酵成熟過程中，蛋白質在內源酶和微生物酶的作用下被分解成大量多肽和游離氨基酸[29]。必需氨基酸是指人體無法合成或合成速度不可滿足人體需求的，必需從食物中獲取的氨基酸，必需氨基酸含量代表了食物中蛋白質營養價值的高低[30]。如表5所示，實驗組的總氨基酸含量是對照組的1.10 倍，顯著高于對照組（P＜0.05），這與Wen Rongxin等[31]的研究結果一致。2 組香腸的必需氨基酸含量無顯著差異（P＞0.05），這說明低鈉鹽不會破壞發酵香腸的蛋白質營養價值。2 組香腸中含量最多的氨基酸為谷氨酸，分別為101.82 mg/100 g和137.22 mg/100 g，其中實驗組顯著高于對照組（P＜0.05），谷氨酸和天冬氨酸有利于鮮味的表達[32]，實驗組中谷氨酸和天冬氨酸總量顯著高于對照組（P＜0.05），這與電子舌分析結果一致，一方面說明甘氨酸起到增強風味的作用，另一方面也說明低鈉復合鹽在一定程度上促進了谷氨酸、天冬氨酸等鮮味氨基酸的產生，也有報道稱氯化鉀和氯化鈣在調節氨肽酶活性方面有重要作用，可以促進游離氨基酸的釋放[33]。實驗組中苯丙氨酸、異亮氨酸含量高于（P＜0.05）對照組，這2 種氨基酸可以通過Strecker降解生成苯甲醛、3-甲基丁醇、2-甲基丁醛及酯類等風味物質[34]。

表5 發酵香腸中游離氨基酸組成Table 5 Free amino acid compositions of fermented sausages with 100% sodium salt and low-sodium salt substitution

續表6

2.6 低鈉復合鹽對發酵香腸中揮發性風味物質的影響

如表6、7所示，香腸發酵成熟21 d，2 組香腸共檢出揮發性風味物質72 種，其中包括8 種醛類、7 種醇類、8 種酸類、16 種酯類、5 種酮類、22 種碳氫化合物以及6 種其他種類。大部分檢測出的化合物已在發酵香腸中報道過[31,35]。

表6 發酵香腸揮發性風味物質的組成及相對含量比較Table 6 Comparison of the composition and relative contents of volatile flavor compounds in fermented sausages with 100% sodium salt and low-sodium salt substitution

香腸的脂肪自動氧化和蛋白質氧化過程產生大量揮發性物質，這些物質由于閾值低，對發酵香腸的風味形成有很大作用[36]，醛類化合物就是這一類物質。在本實驗中，2 組香腸檢測出相對含量最多的醛類物質是己醛，分別為5.02%和5.08%，其次是壬醛，這與曹辰辰等[37]的研究結果一致。壬醛、己醛分別呈現青草味和油脂香味[34]，主要來自不飽和脂肪酸的過氧化過程，還可以將己酸、壬酸氧化產生其他風味物質[38]。此外，美拉德反應也會產生醛類物質，例如苯甲醛[39]。統計分析表明，實驗組和對照組的醛類物質相對含量無顯著差異（P＞0.05），但實驗組的醛類物質種類多于對照組，這說明低鈉鹽對醛類的產生沒有負面影響。

發酵香腸中的醇類物質是由微生物的糖代謝產生的，實驗組的醇類物質含量顯著高于對照組（P＜0.05），說明食鹽替代物影響了微生物的糖代謝活動，這與相關研究[31]的研究結果一致。風味物質對香腸香氣的貢獻不僅取決相對含量，還取決于閾值的高低。有些醇類雖然含量較高，但是由于較高的閾值，導致對香腸風味的貢獻并不大[40]。

酸類物質主要由碳水化合物的發酵過程產生[41]，2 組發酵香腸中共檢出8 種酸類物質，對照組的酸類物質含量及種類均顯著高于實驗組（P＜0.05），酸味物質更加豐富。檢出含量最多的酸類物質為乙酸，相對含量分別為0.41%、0.47%，二者無顯著差異（P＞0.05），乙酸賦予了香腸醋酸味。此外，蝶呤-6-羧酸是由脂肪的自動氧化產生[40]，實驗組并未檢出，這說明減鹽影響了脂肪氧化進程，這與先前研究一致[42]。

酯類由于閾值較低，是發酵香腸中重要的揮發性風味物質，為香腸獨特風味的形成作出貢獻，在微生物的作用下，短鏈酸和酯發生酯化反應產生酯類化合物[41]。在本實驗中，對照組與實驗組的酯類物質相對含量分別為18.47%、19.79%，在2 組香腸中均檢測到豐富的辛酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯，這些物質呈現新鮮水果味道[43]，在Wen Rongxin等[31]研究中，發現使用氯化鉀替代氯化鈉會增強細菌酯酶的活性，產生更多的乙酸乙酯、乳酸乙酯等，在本研究中，實驗組的大部分酯類物質含量高于對照組但差異并不顯著（P＞0.05）。

酮類物質是由氨基酸的Strecker降解、脂肪氧化以及微生物分解代謝產生的，能夠促進奶香味的形成[44]。本實驗中對照組的酮類物質種類和含量均高于實驗組。碳氫化合物主要來自長鏈脂肪酸的自動氧化或熱均解過程[45]，是本次發酵香腸中檢出種類和含量最多的化合物，但由于閾值較高，對發酵香腸風味貢獻較小。此外，長葉蒎烯、松油烯、茴香腦等主要來自香料，實驗組由于加入了甘氨酸，因此3-苯丙酰基-甘氨酸被檢出。

表7 低鈉復合鹽對發酵香腸揮發性風味物質的影響Table 7 Effect of low-sodium salt substitution on volatile flavor compounds of fermented sausages

3 結 論

本實驗探究了低鈉復合鹽對發酵香腸理化特性和風味的影響。結果表明，實驗組水分含量顯著高于對照組，pH值顯著低于對照組，并對香腸的色澤和質構特性有一定程度的改善作用，在顯著降低鈉含量的基礎上保持了與對照組相似的感官評分。根據電子舌味覺分析結果，低鈉復合鹽提高了發酵香腸的鮮味和豐富度。此外，低鈉復合鹽促進了游離氨基酸的釋放，對揮發性風味的產生沒有負面影響。因此，在降低42%食鹽添加量條件下，該低鈉鹽（58%氯化鈉、30%氯化鉀、7%氯化鈣、5%甘氨酸）可以應用于發酵香腸中，為低鈉發酵香腸的開發提供新思路。