新鲜蔬菜的添加对发酵香肠成熟过程中理化指标变化的影响

樊晓盼,尚鑫茹,马俪珍,2,*,任小青,2,张乃琳

(1.天津农学院食品科学与生物工程学院,天津 300384;2.天津市农副产品深加工技术工程中心,天津 300384;3.天津市宽达水产食品有限公司,鱼糜高值转化及品质控制技术企业重点实验室,天津 300304)



新鲜蔬菜的添加对发酵香肠成熟过程中理化指标变化的影响

樊晓盼1,尚鑫茹1,马俪珍1,2,*,任小青1,2,张乃琳3

(1.天津农学院食品科学与生物工程学院,天津 300384;2.天津市农副产品深加工技术工程中心,天津 300384;3.天津市宽达水产食品有限公司,鱼糜高值转化及品质控制技术企业重点实验室,天津 300304)

将新鲜蔬菜(芹菜、洋白菜、菠菜)添加到发酵香肠的加工中,以期替代化学合成硝酸盐的作用,生产出更加安全的肉制品。本实验以冷却猪通脊肉和背膘肉(8∶2)为原料,添加萨科WBL-45复合菌株和各种辅料制作发酵香肠,分为5组:阴性对照CK组,不添加硝酸盐;阳性对照SN组,添加0.3 g/kg的硝酸盐;芹菜QC组,添加6.3%芹菜浆;菠菜BC组,添加8.1%菠菜浆;洋白菜YBC组,添加9.0%洋白菜(使得硝酸盐含量均为0.3 g/kg)。研究3种新鲜蔬菜替代化学合成硝酸盐对发酵香肠理化性质的影响。实验结果表明:3组蔬菜发酵香肠(QC、BC和YBC组)在干燥成熟期间,色泽(菠菜发酵香肠呈现鲜亮绿色除外)、TBARS值、TVB-N值和亚硝酸盐残留量变化表明蔬菜发酵香肠的品质显著优于CK组(p<0.05),亚硝酸盐残留量仅在3.63～5.46 mg/kg范围,远远低于国家限量标准(30 mg/kg),产品安全性高。添加蔬菜后的发酵香肠在成熟期间,产品的pH、水分含量和Aw的变化与对照组(CK和SN组)相比差异不显著(p>0.05),表现为pH先升后降的变化趋势,水分降低至21.07%～26.84%,Aw值降低至0.849～0.881,表明蔬菜的添加不会影响到产品的成熟过程。

发酵香肠,新鲜蔬菜,硝酸盐,亚硝酸盐,理化性质

表1　发酵香肠配方及分组Table 1　Formulation and grouping of fermented sausage

注:芹菜浆、菠菜浆和洋白菜浆的添加比例是依据其含有的硝酸盐量而折算出来的,即使4组发酵香肠中的硝酸盐添加量均保持在0.3 g/kg水平。

蔬菜中含有丰富的硝酸盐,人体摄入的硝酸盐中有81.2%来源于蔬菜,硝酸盐通常会在硝酸盐还原菌的作用下会转化为亚硝酸盐[5]。而微生物发酵法替代肉制品中的亚硝酸盐是一个全新的研究领域,目前的研究主要集中在替代亚硝酸盐呈色方面[6]。某些乳酸菌和其他微生物可在不添加亚硝酸盐的条件下,在模拟肉体系中将高铁肌红蛋白(Met-Mb)转化,生成具有鲜红色泽的肌红蛋白衍生物——氧合肌红蛋白(MbO2)或亚硝基肌红蛋白(NO-Mb)等,替代亚硝酸盐起呈色作用[7]。Terns等人[8]将未发酵的芹菜粉直接添加到原料肉中进行发酵,与直接添加亚硝酸盐的对照组相比,发酵肠在感官品质、色差、脂肪氧化等品质方面均无显著差异。

本研究以猪肉为主要原料,将新鲜打浆后的芹菜浆、洋白菜浆和菠菜浆分别添加到发酵香肠的加工中,同时以加入或未加入硝酸盐作为阳性对照组和阴性对照组,对蔬菜发酵香肠的各项理化性质进行分析,为实际生产提供理论及数据支持。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

新鲜猪通脊肉、猪背膘肉、新鲜菠菜、新鲜芹菜、新鲜洋白菜、羊肠衣、料酒、食盐等购于天津市红旗农贸市场;萨科WBL-45菌株(木糖葡萄球菌+肉葡萄球菌+清酒乳杆菌)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%氧化镁混悬液、2%硼酸吸收液、0.01 mol/L盐酸、甲基红与次甲基蓝混合指示剂、饱和硼砂溶液、0.4%对氨基苯磺酸溶液、0.2%盐酸萘乙二胺溶液等国药集团化学试剂有限公司。

KDF-2513组织捣碎机天津达康电器有限公司;TV-5L不锈钢灌肠机广东乐王实业有限公司;ZXL(B)-250半自动蒸熏炉沈阳东方食品机械制造厂;Friocell 22恒温恒湿培养箱艾力特国际贸易有限公司;PB-10酸度计德国赛多利斯科学仪器有限公司;CM-5色差仪日本KONICA MINOLTA公司;AW-1智能水分活度仪无锡市碧波电子设备厂;TU-1800紫外分光光度计日本HMADZU公司。

1.2实验方法

1.2.1新鲜蔬菜浆的制备将新鲜蔬菜(芹菜、菠菜和洋白菜)去根、清洗、沥水、切碎后,用组织捣碎机打碎成浆,迅速测定硝酸盐含量。芹菜浆、菠菜浆和洋白菜浆的硝酸盐含量分别为2383、1850、1674 mg/kg。

1.2.2实验方案设计发酵香肠的配方及分组见表1所示。

1.2.2.1工艺流程原料选择(瘦肉绞碎、肥肉切丁)→加入辅料→接种→真空搅拌→低温腌制→灌制→结扎、针刺排气→发酵→干燥成熟→真空包装→干制发酵香肠[9]

1.2.2.2工艺操作要点发酵液制备:将1 g萨科WBL-45菌株(木糖葡萄球菌+肉葡萄球菌+清酒乳杆菌),溶解在5 g奶粉、0.75 g葡萄糖和50 mL蒸馏水的奶液中,混合均匀后常温放置2 h活化,备用。

原辅料的添加、接种和真空搅拌:将绞碎瘦肉和肥膘丁倒入真空搅拌机中,按上述配方添加发酵液、各种辅料,密封后抽真空,随即开动真空搅拌机搅拌3 min。

发酵:在温度为30 ℃、相对湿度为85%的培养箱进行发酵,每隔2 h测定一次pH,当pH降到4.8～5.1范围时,发酵结束,5组发酵香肠的发酵时间大约均在24 h左右。

干燥成熟:干燥成熟时间为2周,期间设置干燥温度和相对湿度的变化情况如下:干燥成熟前10 h,设置温度为15 ℃,相对湿度为85%;干燥10 h～4 d期间,温度13 ℃,湿度75%;干燥第5～6 d,温度15 ℃,湿度75%;干燥第7～9 d,温度15 ℃,湿度65%;干燥10～14 d,温度15 ℃,湿度80%。当成品的含水量达到21.70%～26.84%范围时,干燥成熟结束,真空包装即为成品。

按照表1的分组设计和工艺操作要点制作出5组发酵香肠,在干燥成熟期间每隔2 d测定各组发酵香肠的pH、水分含量、水分活度(Aw值)、红度a*值,每隔5 d测定硫代巴比妥酸值(TBARS)、挥发性盐基氮值(TVB-N)以及亚硝酸盐残留量。

1.3指标测定方法

1.3.1pH的测定称取5 g绞碎均匀样品,加入15 mL蒸馏水,匀浆30 s,将pH计探头插入其中进行测定,直接读取数值。

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

1.3.3水分活度的测定采用水分活度仪进行测定,先将水分活度仪用饱和氯化钾校准。测定时取均匀搅碎样品,平铺在玻璃平皿底部,将玻璃平皿放入检测盒后旋紧旋钮进行检测。

1.3.4红度a*值的测定制备均匀样品,平铺在色差平皿底部,将色差仪进行白板校正后检测其红度a*值。

1.3.5亚硝酸盐残留量的测定按照GB/T 500933-2010《食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》[11]中分光光度法测定。

1.3.6TBARS值的测定参考Lisa John等的方法[12],取5.0 g切碎的样品,加15 mL 7.5%的TCA溶液,匀浆,过滤,取滤液2.5 mL,加入等体积的0.02 mol/L 2-硫代巴比妥酸,沸水浴40 min,迅速冷却,加入3 mL氯仿,混匀,2 ℃、2000×g条件下离心10 min,取上清液,532 nm波长处测吸光度,按照以下公式计算:

式中:A为吸光度;V为样品体积(mL);M为丙二醛的相对分子质量72.063;ε为摩尔吸光系数156000;L为光程1(cm);m为肉样质量(g)。

1.3.7TVB-N值的测定按照GB/T 5009.44-2003《肉与肉制品卫生标准的分析方法》[13]中半微量定氮法测定。

1.4数据处理

用Microsoft Excel 2003计算各个指标的平均值和标准差,Statistix 8.1进行数据分析,显著性差异(p<0.05)通过Turkey test程序进行,Sigmaplot 10.0作图。实验重复进行三次。

2　结果与讨论

2.1发酵香肠成熟过程中红度a*值的变化

5组发酵香肠成熟过程中红度a*值的变化情况见图1所示。

图1　5组发酵香肠成熟过程中红度a*值的变化Fig.1　Changes of a* value in 5 groups fermented sausages during ripening

由图1可以看出,除菠菜(BC)组的a*呈现负值以外,其余4组发酵香肠的红度a*值在成熟开始时约为2左右之后随着成熟时间延长而逐渐增大,这是因为随着成熟时间延长,发酵香肠脱水后色素浓度相应增大。15 d时，4组之间的红度a*值由高到低的顺序依次为SN组〉QC组=YBC组〉CK组,SN组的发酵香肠色泽最红,这是因为原料肉腌制过程中添加了硝酸盐(0.3 g/kg),硝酸盐在硝酸盐还原酶(可由发酵过程中葡萄球菌分泌产生)的作用下转化为亚硝酸盐,亚硝酸盐进而再分解产生一氧化氮(NO),NO与肌红蛋白(Mb)结合在热的作用下形成亚硝基血色原,使肉制品呈现稳定的红色[14]。添加了芹菜的QC组和洋白菜的YBC组发酵香肠尽管红色略差于SN组,但明显比CK组色泽美观,这是因为原料肉中所添加的新鲜芹菜和洋白菜中含有天然来源的硝酸盐,实验说明蔬菜中的硝酸盐仍然可以起到发色的作用。CK组尽管没有添加任何形式的硝酸盐,但CK组发酵香肠仍显红色(红度a*值在2～7范围),分析其原因可能是WBL-45复合菌株(木糖葡萄球菌、肉葡萄球菌和清酒乳杆菌)作用的结果,这与Møller等[15]的研究结果一致,将两株发酵乳杆菌菌株L.fermentumJCM1173和L.fermentumIFO 956应用于烟熏发酵香肠中,实验发现这两种菌株均可转化产生红色的NO-Mb。除发酵乳杆菌外,植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)和肠膜样明串珠菌(Leuconostocmesenteroides)也相继报道出具有转化Met-Mb能力[16]。添加菠菜的BC组,尽管菠菜浆中的硝酸盐亦可以在微生物作用下转化为亚硝酸盐起到发色作用,但由于菠菜叶片中叶绿素、叶黄素及胡萝卜素等天然色素含量较高,掩盖了肉制品的红色,使得产品呈现鲜亮的绿色。

2.25组发酵香肠成熟过程中亚硝酸盐残留量的变化

5组发酵香肠成熟过程中亚硝酸盐残留量的变化情况见表2。

表2　5组发酵香肠成熟过程中 亚硝酸盐残留量的变化(mg/kg)Table 2　Changes of nitrite residue contents in 5 groups fermented sausages during ripening(mg/kg)

注:“-”代表未检出,不同小写字母代表各处理组间差异显著(p<0.05);表3同。

由表2可以看出,在发酵香肠成熟的0～10 d范围内,5组发酵香肠中均为检出亚硝酸盐残留,直到第15 d才有亚硝酸盐检出,且QC组和BC组与SN组差异不显著(p>0.05),YBC组虽显著高于SN组,含量最高,为5.46 mg/kg,但也远远低于国家限量标准(30 mg/kg),这是因为本实验添加的WBL-45复合菌株具有转化作用,可将加入的硝酸盐转化为亚硝酸盐[17-18],直接用于发色作用,因此产品中亚硝酸盐的残留量很低。实验中发现,CK组虽未添加硝酸盐,但也能检测到少量亚硝酸盐(2.74 mg/kg),原因可能是原料肉或辅料中含有微量亚硝酸盐的缘故。实验说明在发酵香肠中添加新鲜蔬菜,除起到发色的作用外,产品中亚硝酸盐的残留量很低,产品安全。

2.35组发酵香肠成熟过程中TBARS值的变化

5组发酵香肠成熟过程中TBARS值的变化情况见图2所示。

图2　五组发酵香肠成熟过程中TBARS值的变化Fig.2　Changes of TBARS in 5 groups fermented sausages during ripening

TBARS值是肉类脂质氧化腐败程度的标志,TBARS值越低,表明发酵香肠中脂肪氧化的程度越低。由图2可以看出,5组发酵香肠的TBARS值均随成熟时间延长而明显增大。5组发酵香肠之间相比,TBARS值由高到低的顺序依次为CK组>YBC组>BC组>QC组>SN组。TBARS值变化最为缓慢、值最低的是SN组,这是添加化学合成硝酸盐所起到的抗氧化作用。添加了芹菜(QC)、菠菜(BC)和洋白菜(YBC)的三组发酵香肠,并没有添加化学合成硝酸盐,说明在一定程度上蔬菜中的硝酸盐已经转化为亚硝酸盐,起到了化学合成亚硝酸盐的抗氧化作用。此外,蔬菜浆中含有的黄酮类物质能够清除肉制品中的自由基,从而阻断自由基发生链式反应,延缓肉类氧化。三组发酵香肠的TBARS值,在成熟过程中始终明显低于CK组,而三组之间以芹菜的抗氧化效果最好。CK组,因为没有添加任何形式的硝酸盐,其TBARS值始终处于最高值,成熟15 d时已经达到0.22 mg/kg的高值。

2.45组发酵香肠成熟过程中TVB-N值的变化

5组发酵香肠成熟过程中TVB-N值的变化情况见图3所示。

图3　5组发酵香肠成熟过程中TVB-N的变化Fig.3　Changes of TVB-N in 5 groups fermented sausages during ripening

TVB-N值常用来评判鲜肉在贮藏过程中新鲜度的变化,由于酶和细菌的共同作用,使蛋白质分解产生氨及胺类等碱性含氮物质,是评定肉类新鲜度的一个重要指标。由图3可看出,5组发酵香肠在成熟过程中TVB-N值的变化情况与TBARS值变化基本一致,5组发酵香肠之间相比,在成熟初期(0～5 d)TVB-N值由高到低的顺序依次为CK组>YBC组>BC组>QC组>SN组,整个成熟期过程,3个蔬菜组的TVB-N值始终低于阴性对照CK组,说明蔬菜在一定程度上能够提高发酵香肠的新鲜度。结合发酵香肠的色泽(图1)、亚硝酸盐残留(表2)和抗氧化情况(图2)各项指标的变化,可以充分显示,芹菜和洋白菜发酵香肠在发色、抑菌、抗氧化以及亚硝酸盐残留等方面均可以达到添加化学合成硝酸盐的效果,芹菜和洋白菜完全可以替代化学合成硝酸盐的作用,产品更加安全可靠。

2.55组发酵香肠成熟过程中pH、Aw和水分含量的变化

5组发酵香肠成熟过程中pH、Aw和水分含量的变化情况分别见图4和表3所示。

表3　发酵香肠成熟过程中水分含量的变化(%)Table 3　Changes of moisture content in 5 groups fermented sausages during ripening(%)

图4　5组发酵香肠成熟过程中pH和Aw的变化Fig.4　pH and Aw changes of 5 groups fermented sausages during ripening

由图4(A)可看出,5组发酵香肠在成熟过程中的pH均呈先上升后下降的趋势,且5组之间变化趋势几乎保持一致。在成熟的前7 d,pH从发酵期末的4.8～5.1一直处于上升阶段,与Baka等[19]对发酵香肠的研究结果报道相一致,这是因为在成熟过程中,蛋白质逐渐降解产生一些碱性氨基酸[20]或碱性物质,所以导致发酵香肠的pH有升高趋势。然而在成熟7 d以后,pH开始下降,这一变化有可能与成熟过程中脂质的水解有关,因为脂质水解会产生游离脂肪酸(Free Fatty Acid,FFA)[21],随着干燥过程的进行,发酵香肠中水分含量逐渐降低(见表3),酸性物质相对被浓缩,所以pH降为5.34～5.67之间。

水分活度Aw在一定程度上保障了产品的安全性能。由图4(B)可看出,发酵结束后,5组发酵香肠的Aw均为0.999,随后在干燥过程中的5～9 d下降迅速,之后便缓慢下降直至趋于稳定,最终Aw在0.849～0.881之间,保证了产品的贮藏稳定性。这一变化与成熟过程中的温度、湿度及pH变化密切相关。本实验中,发酵香肠在成熟期间,按照1.2.2中加工工艺流程对温度和湿度进行控制,即先设置低湿条件(70%左右)和低温条件(15 ℃左右),防止香肠表面霉菌产生。待成熟1～2 d,产品表面略显干燥后,为了防止表面过于干燥而内部水分未能迁移到表面,可将湿度调高至90%,之后再逐渐降低湿度完成发酵香肠的成熟过程,从而控制产品的Aw。此外,pH的下降(见图4)导致肌肉保水性能降低,自由水迁移活跃,向外扩散速度加快,从而引起产品水分含量及Aw下降[22-23]。

由表3可以看出,5组发酵香肠的水分含量均呈下降趋势。0～5 d内水分含量下降速度较慢(5组平均下降速率为24.72%),5～9 d下降速度最快(5组平均下降速率达到35.49%),9 d之后下降速度减慢并逐渐趋于稳定,最终CK组、SN组、QC组、BC组和YBC组的含水量分别为24.89%、24.00%、26.84%、22.51%和21.70%。发酵香肠水分含量在此范围内,切片性好,韧性强,感官性状好。

3　结论

3.1在干燥成熟过程中,5组发酵香肠的pH、水分含量和Aw变化呈现相同的变化趋势,pH先升高后降低,水分含量和Aw呈下降趋势。从色泽来看,芹菜(QC)和洋白菜(YBC)发酵香肠的红度值明显高于CK组,略低于SN组,菠菜发酵香肠则呈一种鲜亮的绿色。蔬菜的添加并未影响到产品的成熟过程。

3.2芹菜(QC)、菠菜(BC)和洋白菜(YBC)发酵香肠的TBARS值和TVB-N值在干燥成熟期间均呈上升趋势,但值相对较低,说明3组蔬菜发酵香肠的抗氧化和抑菌效果较明显。

3.3在干燥成熟过程中,3组蔬菜发酵香肠的亚硝酸盐残留量在成熟第15 d时才被检测出来,且含量远远低于国标对亚硝酸盐残留量的最大限定值(30 mg/kg)。实验说明蔬菜发酵香肠的安全性高。

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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

樊晓盼(1993-)，女，硕士研究生，研究方向：动物源性食品安全与营养学，E-mail:308925471@qq.com。

马俪珍(1963-)，女，博士，教授，研究方向：肉品科学与技术，E-mail:malizhen-6329@163.com。

天津市科技型中小企业技术创新资金计划(13ZXCXNC02700)；天津市市级大学生创新创业训练计划项目(201410061100)。

TS251.1

A

1002-0306(2016)14-0112-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.14.014