品質改良劑對淺發酵臘腸產品特性的影響及主成分分析

張佳敏，袁 波，王 衛, ，葉富云，唐 春，翁德暉

（1.成都大學肉類加工四川省重點實驗室，四川成都 610106；2.成都大學食品與生物工程學院，四川成都 610106；3.四川高金實業集團股份有限公司，四川遂寧 629000）

臘腸是中國傳統腌臘肉制品的典型代表之一，其傳統制作工藝是將肥瘦肉絞制后添加調料，灌入腸衣，經風干或快速干燥脫水即成[1]。四川臘腸在中國傳統臘腸中獨樹一幟，產品眾多，風味各異。其中采用傳統自然風干工藝制作的醬香型臘腸，在以內源酶為主導的風味形成中，也伴隨一定的微生物“淺發酵”作用進程[2]。對此張佳敏、王衛等進行了研究，并以此為依據，優化輔料中添加的豆瓣、米醪糟、豆腐乳等四川微生物釀造調味品[3]，富集乳酸菌、微球菌等有益微生物菌群[4?5]，創制全天候仿天然風干工藝，研發出一種“淺發酵香腸”[6?7]。在此產品中，內源酶與微生物發酵酶解共同作用[8]。在其加工中，隨著干燥進程水分活度aw值下降，微生物發酵得到及時抑制以阻止pH的過度下降，避免產品呈現西式發酵腸的酸味，此“淺發酵”狀態保證了產品獨特的腌臘、醬香和發酵風味[9?10]。

在淺發酵香腸等醬香類產品中，由于醬料粘接性不足，往往導致產品存在內部組織易松散，切片型不佳等問題，且風干脫水后的香腸肉質易變得干硬。為此，本研究進一步針對淺發酵香腸的品質改良工藝進行研究，以復合磷酸鹽（CP）、魔芋膠（KGM）、乙酰化雙淀粉己二酸酯（ADA）及玉米淀粉（CST）作為品質改良劑，探究對對香腸品質進行改良的效果。復合磷酸鹽和玉米淀粉是香腸加工中常用的品質改良劑，但多用于西式香腸，在中式香腸中應用較少[11]；乙酰化雙淀粉己二酸酯具有良好的增稠性、穩定性和凝固性，與原淀粉相比，其糊化溫度降低，糊的凝沉性弱，具有不易老化，低溫貯存和凍融穩定性提高等優點[12]；魔芋膠的主要成分是葡甘露聚糖，是一種低熱能、高膳食纖維的食品原料[13]，具有水溶、增稠、穩定、懸浮、凝膠、成膜、粘結等多種理化特性[14?15]，近年來在低脂肉制品及素肉制品開發中應用較多[16]。本研究分析了幾種品質改良劑對香腸質構、理化及微生物等方面特性的影響，并對各指標的檢測結果進行主成分分析，比較各品質改良劑的作用效果，為淺發酵香腸品質提升提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮豬前夾肉、豬背膘肉 四川高金實業集團股份有限公司；豬腸衣 四川欣康綠食品有限公司；“淺發酵香腸”輔料-2# 肉類加工四川省重點實驗室研發；MRS乳酸菌瓊脂培養基、PCA平板計數瓊脂培養基、虎紅培養基、PDA馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基、Chapman瓊脂培養基 均購自杭州百思生物技術有限公司。

定制型智能調控風干發酵裝置（加工能力約300~500 kg/批） 杭州艾博機械工程有限公司定制；SCIENTZ-09拍打式無菌均質器 寧波新芝生物科技股份有限公司；恒溫培養箱 上海一恒科學儀器有限公司；ZHJH-C1209B超凈工作臺 上海智城分析儀器制造有限公司；LDZX-75KBS立式壓力蒸汽滅菌鍋 上海申安醫療器械廠；HD-3A水分活度儀上海精密科學儀器有限公司；PHS-3C-01 pH計 上海三信儀表廠；HC-2518臺式冷凍高速離心機 安徽中科中佳科學儀器有限公司；KH5200DE數控超聲波清洗器 昆山禾創超聲儀器有限公司；HH-6數顯恒溫水浴鍋 常州奧華儀器有限公司；CR-400色差計 日本柯尼卡美能達公司；1600X數碼顯微鏡

深圳安東星科技有限公司；TA-XT plus物性測試儀 英國Stable Micro Systems有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程及操作要點

1.2.1.1 工藝流程 原料肉→切制→拌料→腌制→灌腸→結扎→掛晾風干→真空包裝

1.2.1.2 操作要點 參照張佳敏等[11]的方法，豬前夾肉與豬背膘按7:3搭配，瘦肉切成4 mm粗的肉絲，肥肉切4 mm丁；按照原料肉總質量9%的比例加入淺發酵香腸專用輔料[9]，拌勻后于4 ℃下腌制24 h；灌入直徑30 mm的豬小腸腸衣，以15 cm為一段結扎；整形后掛晾于風干發酵裝置內，調節工藝參數為溫度9.0 ℃、氣流速度1.0 m/s、濕度64%，在此條件下風干至減重30%；采用耐蒸煮透明真空包裝袋包裝后，于10 ℃條件下貯藏發酵，30 d后進行抽樣檢測。

1.2.2 品質改良劑對淺發酵香腸產品品質的影響研究 按照肉制品中常用品質改良劑的種類及用量范圍[17]及GB 2760-2014[18]，復合磷酸鹽和玉米淀粉在香腸中的用量分別為原料肉的0.1%~0.4%和2%~5%，而魔芋膠和乙酰化雙淀粉己二酸酯可在各類食品中按生產需求適量使用。在不影響產品口感的前提下，通過預實驗，確定實驗中各品質改良劑的添加比例分別為：復合磷酸鹽（CP）0.2%、魔芋膠（KGM）0.2%、乙酰化雙淀粉己二酸酯（ADA）0.2%及玉米淀粉（CST）2.0%，以不加品質改良劑的香腸作為空白對照組（CK），先將各品質改良劑與專用輔料混合均勻，再與原料肉進行混合，并按照1.2.1工藝制作淺發酵香腸，測定產品的質構特性、pH、蒸煮損失、微生物含量等特性指標，并與對照組（CK）進行對比。

1.2.3 測定指標

1.2.3.1 質構特性 取樣參考Kouzounis[19]的方法稍做修改，從各組香腸中段切取2.5 cm長的樣品，進行全質構分析（TPA），測定樣品的硬度、彈性、咀嚼性和回復力等，每個樣品重復試驗3次，取其平均值。測定參數為：探頭：P/36R—圓柱形探頭；測前速度：2 mm/s；測中速度：1 mm/s；測后速度：5 mm/s；觸發力：5 g；下壓距離：8 mm。1.2.3.2 蒸煮損失率 取香腸成品稱量其初始重量m1，g，后放入蒸鍋中于煮制20 min至香腸完全熟化，取出冷卻至常溫，擦凈腸體表面殘留的油滴和水分，記錄其終質量m2，g，按照式（1）計算蒸煮損失，每組樣品做3次重復試驗，取平均值。

1.2.3.3 色澤與組織結構 采用切片機將臘腸切成3 mm薄片，在數碼顯微鏡放大500倍后觀察斷面的組織特性。用聚乙烯薄膜將切面壓平，用CR-400色彩色差計進行色度值的客觀儀器分析其L*、a*和b*。每組樣品做3次重復試驗，取平均值。

1.2.3.4 pH 按照GB 5009.237-2016[20]規定的方法對樣品pH進行檢測。在香腸試樣中選取肥瘦不同、表皮和截面作為pH測試點，每個樣品重復試驗3次，取其平均值。

1.2.3.5 水分活度（aw） 按照GB 5009.238-2016[21]規定的方法對樣品進行測定。將真空包裝好的香腸樣品取出，剁成泥狀，取少許式樣泥均勻涂抹于水分活度測試儀的圓形測試玻璃器皿中，然后將待測樣器皿放入預熱標定好的水分活度儀中進行測定。每組樣品做3次重復試驗，取平均值。

1.2.3.6 微生物 菌落總數參照GB 4789.2-2016《食品微生物學檢驗菌落總數測定》[22]，在無菌條件下取25 g剪碎樣品，加入225 mL無菌生理鹽水，置于拍打式均質器中均質10 min，取1 mL樣液進行10倍稀釋至適當的濃度，使用平板計數瓊脂培養基測定。乳酸菌參照GB 4789.35-2016《食品微生物學檢驗乳酸菌檢驗》[23]，使用甘露醇培養基測定；微球菌參照Rocío Casquete等[24]的方法測定。每組樣品做3次重復試驗，取平均值。

1.3 數據處理

理化特性和微生物數量的檢測結果使用Microsoft Excel2016進行數據處理，并使用SPSS 19.0軟件（IBM公司）進行極值法標準化處理及顯著性分析，然后再進行主成分分析（PCA）。PCA基于相關性矩陣進行，采用回歸法求得因子得分函數，并以各因子所對應的方差貢獻率比例為權重計算綜合得分。

2 結果與分析

2.1 品質改良劑對香腸質構特性的影響

不同品質改良劑的淺發酵香腸質構特性指標TPA分析結果如表1所示，由表1可見，添加品質改良劑對香腸的彈性、內聚性和回復性影響不顯著（P>0.05），但對香腸的硬度和咀嚼性具有顯著的影響（P<0.01）。對于生香腸，各試驗組的硬度和咀嚼性大小順序一致，均為CK>CST>ADA>CP>KGM；熟香腸的硬度和咀嚼性大小順序也一致，依次為CK>CP>CST>ADA>KGM。結果顯示，與對照組香腸比較，添加了質構改良劑的香腸在生、熟兩種狀態下的硬度和咀嚼性都顯著降低，說明添加品質改良劑均能夠有效改善香腸質地。其中，CST組和ADA組的香腸在煮熟后的作用效果優于CP組，這是由于淀粉在濕潤狀態下，經加熱發生糊化作用，與肉類變性后的網眼結構中的水分緊密結合，淀粉粒糊化后變得柔軟有彈性，起到了黏著和保水的雙重作用[17]，從而改善硬度和咀嚼性；而KGM組在生、熟兩種狀態下硬度和咀嚼性均為最低，說明添加魔芋膠可有效降低香腸的硬度，改善產品質構品質。

表 1 品質改良劑對香腸質構特性的影響Table 1 Effect of quality improvers on the texture characteristics of sausages

2.2 品質改良劑對香腸蒸煮損失率的影響

蒸煮損失率可反映香腸在蒸煮熟化時的保水性，添加品質改良劑對香腸蒸煮損失的影響如圖1所示，由圖可見，未經貯藏發酵的香腸的蒸煮損失率由大到小依次為CK>KGM>ADA>CP>CST，玉米淀粉對于改善香腸保水性的作用效果最好，其次是復合磷酸鹽和乙酰化雙淀粉己二酸酯，這是由于玉米淀粉具有糊化性能，在煮制后淀粉糊起到了良好的保水作用；貯藏30 d貯藏發酵后，香腸的蒸煮損失率均增大，且各組之間差異顯著（P<0.01），依次為CK>KGM>CST>ADA>CP，玉米淀粉的保水作用顯著減弱，而復合磷酸鹽的保水作用最佳。這一方面是由于香腸中的鹽分與玉米淀粉作用，抑制了淀粉顆粒的膨脹，降低了淀粉的溶解度、膨脹度，從而使糊化溫度升高，增加了糊化時所需的能量[25]；另一方面，在貯藏過程中，玉米淀粉與香腸中的脂肪結合形成復合物，從而降低了玉米淀粉的保水性[26]。復合磷酸鹽的性質在貯藏過程中較其他幾種添加劑穩定，因此保水效果變化較小。幾種添加劑中，魔芋膠的保水效果最低。

圖 1 不同品質改良劑對香腸蒸煮損失率的影響Fig.1 Effect of different quality improvers on sausage cooking loss rate

2.3 品質改良劑對香腸色澤的影響

添加不同品質改良劑的淺發酵香腸色澤的影響如表2所示。由表2可見，除生香腸的b*值差異不顯著外（P>0.05），其余各試驗結果均具有極顯著的差異（P<0.01）。L*、a*、b*值分別代表香腸的明度、紅度及黃度。L*值越大顏色越鮮亮，a*值越大紅色越深，b*值越大則顏色偏黃，反之偏綠[27]。由L*值的測定結果可見，在生、熟兩種狀態下，CP組與CK組差別均不顯著，而KMG、ADA及CST組的L*值均比對照組有所提升，作用效果依次為KMG>ADA>CST，其中魔芋膠與乙酰化雙淀粉己二酸酯對熟香腸的亮度提升顯著。由a*值的測定結果可見，與對照組相比，添加復合磷酸鹽的CP組香腸在生、熟兩種狀態的a*值均有所降低，但影響不顯著；KMG與ADA對香腸a*值具有顯著的提升作用（P<0.01），而CST組雖對生香腸的紅度有一定的改善，但在香腸煮熟后效果不顯著。由b*值的變化趨勢可見，除ADA組在熟化后黃度有所提升外，其余各組差異均不顯著。各組香腸在生、熟兩種狀態下的切面效果如圖2所示，由圖2直觀可見KGM組和ADA組香腸更加明亮紅潤，與檢測結果相符，且香腸內部組織緊密，具有較好的感官品質，這是由于魔芋膠具有良好的成膜性、粘結性及阻隔性[28]，而乙酰化雙淀粉己二酸酯能以鑲嵌的形式填充在蛋白質變性形成的網絡結構空隙中，增加組織的致密性[29]。試驗結果表明，添加魔芋膠和乙酰化雙淀粉己二酸酯對香腸的色澤具有良好的改善作用。

圖 2 品質改良劑對香腸色澤的影響Fig.2 Effect of quality improvers on sausage color

表 2 品質改良劑對香腸色澤的影響Table 2 Effect of quality improvers on sausage color

2.4 品質改良劑對香腸pH的影響

添加品質改良劑對淺發酵香腸pH的影響如圖3所示，由圖3可見，添加了品質改良劑后，CP、KGM組與對照組之間的差異不顯著（P>0.05），pH在5.80~5.82之間；而ADA組和CST組在貯藏初期0 d時pH顯著高于其他試驗組（P<0.01），分別為5.93±0.04和5.94±0.08；經30 d的貯藏期后，各組香腸的pH均降低，這與王衛[9]等人的研究結果相符，主要是由于微生物的發酵作用，生成乳酸等產物使香腸的pH降至5.60~5.70左右[30]。結果顯示，除ADA組的pH較高，為5.68±0.02，其余各組香腸的pH差異均不顯著（P>0.05），在5.60~5.63之間。總體來看，添加品質改良劑對貯藏后期香腸的pH影響不顯著。

圖 3 品質改良劑對香腸pH的影響Fig.3 Effect of quality improvers on the pH of sausages

圖 4 品質改良劑對香腸aw的影響Fig.4 Effect of quality improvers on aw of sausages

2.5 品質改良劑對香腸aw的影響

添加品質改良劑對淺發酵香腸水分活度aw的影響如圖4所示，由圖4可見，貯藏0 d時的aw值大小依次為KGM>ADA>CST>CP>CK，與對照組相比，添加品質改良劑后產品的aw均升高，這是由于添加的品質改良劑均具有增加香腸保水性的作用，因此使產品aw上升，其中KGM、ADA和CST組aw顯著升高（P<0.01）。貯藏30 d后各組樣品的aw均有所降低，依次為CST>KGM>ADA>CP>CK。結果顯示，空白對照組和添加復合磷酸鹽組的aw均較低，而添加魔芋膠、乙酰化雙淀粉己二酸酯及玉米淀粉的實驗組aw較高。

2.6 品質改良劑對香腸微生物特性的影響

添加品質改良劑對淺發酵香腸微生物特性的影響如表3所示。根據康峻等[10]的研究顯示，乳酸菌和微球菌是淺發酵香腸中的主要微生物菌群，且其數量在加工和貯藏過程中呈穩定上升趨勢。由表3可見，各組乳酸菌數量在4.54~4.98 lg CFU/g之間，添加品質改良劑的實驗組均較CK組低，KGM組與CK組的差異達到顯著水平（P<0.05）；微球菌含量在3.16~4.22 lg CFU/g之間，且CP組和CST組顯著高于其他實驗組（P<0.05），分別為（4.04±0.24）和（4.22±0.22）lg CFU/g，KGM組最低，為（3.16±0.34）lg CFU/g，即添加復合磷酸鹽和玉米淀粉的樣品組微球菌含量較豐富，而添加魔芋膠的樣品組含量最低；菌落總數的檢測結果在3.56~4.25 lg CFU/g之間，CST組顯著高于其他各組（P<0.05），為（4.25±0.23）lg CFU/g，而KGM組最低，為（3.56±0.22）lg CFU/g。實驗結果顯示，添加魔芋膠的樣品組在微生物含量上均較低，而添加玉米淀粉的樣品組微生物含量較高，這可能是由于玉米淀粉本身即易成為微生物生長利用的底物，可促進微生物增殖。而魔芋膠是由是由D-葡萄糖和D-甘露聚糖連接而成的雜多糖[20]，吸水后形成高粘度的凝膠膜[31]可阻隔氧氣，具有抑制嗜氧性微生物的繁殖，延長肉品保鮮期的作用[32]。

2.7 PCA多元變量分析

為進一步分析品質改良劑與產品特性指標間的關系，對品質改良劑影響顯著的指標進行PCA多元變量統計分析，具體包括：生香腸硬度（Hr）、生香腸咀嚼性（CHr）、熟香腸硬度（Hc）、熟香腸咀嚼性（CHc）、蒸煮損失（CL）、生香腸色澤（Lr、ar、br）、熟香腸色澤（Lc、ac、bc）、pH、水分活度（aw）、乳酸菌含量（lactobacillus）、微球菌含量（micrococcus）、菌落總數（total）。

經過因子旋轉后，根據特征值大于1、累計貢獻率大于85%為標準共提取到3個主成分，包含38.773%的主成分1，36.799%的主成分2和18.808%的主成分3，累積方差貢獻率為94.38%，其中，主成分1和主成分2的累計貢獻率達到75.572%。由圖5（A）可見，添加不同品質改良劑的香腸樣品區分明顯。由旋轉后的因子載荷圖5（B、C）可知，主成分1在LAB、Hr、CHr和aw上的因子載荷>0.8，主成分2在bc、pH、ac和ar上的因子載荷>0.8，主成分3在CL和br上的因子載荷>0.8。載荷系數達到0.8以上代表變量與主成分之間相關性較高[33]。主成分1主要代表了香腸乳酸菌含量、質構和水分活度方面特性，主成分2主要代表了熟香腸的色澤、生香腸的紅度和pH特性，色澤與pH之間具有正相關關系，而主成分3反映了蒸煮損失和生香腸的黃度。主成分1和主成分3所代表的特性數值越大，香腸品質越不佳，因此香腸綜合得分Z的計算為：

表 3 品質改良劑對香腸微生物特性的影響Table 3 Effect of quality improvers on the microbial characteristics of sausages

圖 5 基于PCA解析不同品質改良劑的淺發酵香腸產品特性Fig.5 PCA analysis of the properties of shallow fermented sausage products with different quality improvers

通過計算得到各實驗組香腸得分為：ZCK=?0.98、ZCP=0.00、ZKGM=0.34、ZADA=0.61、ZCST=0.03，由結果可見各品質改良劑綜合評分排序為：ADA>KGM>CST>CP>CK，乙酰化雙淀粉己二酸酯和魔芋膠對改善香腸品質具有較好效果。

3 結論

研究添加復合磷酸鹽（CP）、魔芋膠（KGM）、乙酰化雙淀粉己二酸酯（ADA）及玉米淀粉（CST）等作為品質改良劑對淺發酵香腸產品特性的影響，結果表明，在產品質構特性方面，CP、CST、ADA及KGM均能顯著的降低產品硬度和咀嚼性（P<0.01），可改善香腸口感，其中KGM的作用最為明顯，其次是ADA和CP；玉米淀粉在貯藏初期作用效果較好，但其性質不穩定，經30 d的貯藏期后，作用大大降低；在色澤方面，KGM和ADA具有顯著的改善作用（P<0.01）；在pH方面，香腸在經過貯藏后，pH均降低，但整體受品質改良劑的影響不明顯。添加的品質改良劑顯現出對使香腸水分活度aw的升高作用，而aw又與香腸的可貯性有關，其中KGM、ADA和CST對aw的影響顯著（P<0.01），可能會影響產品的貯藏期。在香腸的微生物特性方面，CP和ADA對微生物數量影響不大，CST具有促進微生物增值的作用，特別是微球菌的量增加顯著，而KGM能抑制微生物繁殖。

主成分分析（PCA）結果顯示，由主成分1所表征的乳酸菌含量、硬度和咀嚼性之間有顯著的正相關關系，與aw之間呈顯著的負相關；主成分2主要表征了香腸色澤和pH方面的特性，二者具有正相關關系。通過綜合評分確定各品質改良劑綜合排序為：ADA>KGM>CST>CP>CK，乙酰化雙淀粉己二酸酯和魔芋膠對改善香腸品質具有較好效果。本研究結果添加品質改良劑對淺發酵香腸產品質構、色澤、保水性等具有顯著的改善作用，但單獨使用某一種質改劑難以實現各指標的全面提升，對其互作效應及其復配工藝和效果有待進一步研究。