菊粉对低脂乳化肠质构及风味品质的影响

张玉梅 董 铭 邓绍林,2 韩敏义,2，* 徐幸莲 周光宏

(1 江苏省肉类生产与加工质量安全控制协同创新中心/肉品加工与质量控制教育部重点实验室/南京农业大学食品科技学院，江苏 南京 210095；2 广东温氏佳味食品有限公司，广东 云浮 527400)

传统乳化肠一般约含有20%～30%的脂肪[1]。脂肪在乳化类肉制品品质和营养方面起着重要作用[2]，它不仅能够赋予乳化肠良好的风味和质构，还含有人体必需的脂肪酸[3-4]。研究证明，过多摄入脂肪尤其是饱和脂肪对人体健康不利，长期摄入高脂肪，会导致人体肥胖进而引起各种心血管疾病的发生[5]。因此，控制总脂肪摄入量可以有效防止或延缓慢性疾病的发生或发展[5]。然而直接降低乳化肠的脂肪含量，必然会影响产品原有的风味与口感[6]。研究表明，脂肪替代物能够使肉制品在低脂条件下保持其原有口感，同时提高肉的持水性，降低蒸煮损失，改善质构和风味[7]。因此，用脂肪替代物来代替部分脂肪加入到肉制品中对于低脂肉制品的发展具有重要意义。

脂肪替代物种类较多，包括以蛋白质为基础的替代物，如大豆蛋白、花生蛋白、乳清蛋白等；以脂肪为基础的替代物，如大豆卵磷脂；以及以碳水化合物为基础的替代物，如各种胶体、淀粉类、纤维素类等[8]。但诸多研究表明，蛋白质类替代脂肪可能会与食品的某些风味物质发生反应，影响其风味品质；脂肪类的脂肪替代物可能会增加肉制品的氧化速率[9]；碳水化合物类的替代物与前两者相比具有优势，可代替脂肪并降低食品热量[10]，然而目前应用到乳化肠中的研究较少。

菊粉(inulin)，又称菊糖，作为一种碳水化合物，是由果糖单元通过β(2-1)链联接而成并以葡萄糖单元终止的天然非消化性多糖，广泛存在于自然界的多种植物中[11]，其中以菊芋和菊苣中含量最高。菊粉是一种被定义为益生元的水溶性膳食纤维[12]，可以被肠道菌群完全发酵，选择性地刺激有益菌的生长，进而被消化分解为大量有益短链脂肪酸[13-14]，达到促进矿物质吸收、改善肠道功能、降低血糖、控制血脂等功效[15]。菊粉作为脂肪替代物可以与水结合形成光滑细腻、奶油般结构的凝胶，从而产生与脂肪相似的熔融及流变性[16]，以此来改善食品质构[17]、凝胶结构及凝胶强度[18-19]，同时还可以降低热量[10]、平衡风味。因此，可用菊粉替代部分脂肪，增加产品致密及口感并能提高体系的乳化稳定性。孙彩玉等[20]研究了将菊粉加入低脂发酵香肠中对其质构和感官的影响，表明菊粉含量为12.5%时，可产生与传统发酵香肠类似的质构和感官特性；Tomaschunas等[[21]研究表明，将菊粉和柑橘纤维复合加入到香肠中可以提高低脂香肠的感官特性和消费者可接受度；Felisberto等[22]研究表明，菊粉可以提高低脂低钠肉糜的流变性能，使其结构更加致密，香肠硬度变小，更加柔软。目前，尚鲜见将菊粉加入到低脂乳化肠中的系统研究，尤其是对其食用品质、理化特性以及风味的研究。因此本试验研究不同添加量的菊粉对低脂乳化肠的理化成分、蒸煮损失、质构特性、微观结构、风味物质及感官品质的影响，以期为研制和开发富含膳食纤维的低脂乳化肠提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

猪后腿肉、猪背膘，三元猪，4～6月宰龄，经过24 h排酸成熟，食盐、味精、白胡椒粉购于南京苏果超市铁匠营店。

天然菊粉，比利时Orafti公司，菊苣中提取，以中链和长链为主；磷酸盐，江苏澄星生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

LSHZ-300型冷冻水浴恒温振器，常州诺基仪器有限公司；Beckman Avanti J-E离心机，美国贝克曼库尔特公司；Ultra Turrax T-25 Basic高速匀浆机，德国IKA公司；FE20 pH计，梅特勒-托利多仪器有限公司；DHG-90338S电热恒温鼓风干燥箱，上海亚荣生化仪器厂；IKA C-MAG HS7 磁力搅拌器，德国IKA公司；BZBJ-40斩拌机，杭州艾博科技工程有限公司；FOSS 2300凯氏定氮仪，瑞士FOSS公司；CR-400色差计，日本柯尼卡美能达公司；TA-XT plus质构仪，英国Stable Micro Systems公司；FlavourSpec®气相离子迁移谱仪，德国GAS公司；S-3000N扫描电镜，日本日立公司。

1.3 试验方法

1.3.1 乳化肠的制作 共制作7组乳化肠。对照组：猪后腿肉与猪背膘的质量比为7∶3；试验组：猪后腿肉与猪背膘的质量比为7∶1，菊粉添加量分别为0%、1%、2%、3%、4%、5%。冰水添加量为猪后腿肉与猪背膘总质量的30%，食盐添加量为物料总质量的1.4%，复合磷酸盐(三聚磷酸钠0.115%,六偏磷酸钠0.1%,焦磷酸钠0.175%)、鸡精和白胡椒粉的添加量均为物料总重的0.4%，配方如表1所示(注：物料总质量指的是猪后腿肉、猪背膘与冰水质量的总和)。

表1 乳化肠配方Table 1 Ingredients of emulsified sausages

乳化肠制备工艺流程：以猪后腿肉为原料，去除多余脂肪与结缔组织，将猪后腿肉和猪背膘分别放入绞肉机中绞碎两次。取猪后腿肉，食盐、复合磷酸盐、味精、白胡椒粉以及1/3冰水加入斩拌机中以3 000 r·min-1斩拌90 s，暂停2 min；再取猪肥膘和1/3冰水加入斩拌机中以3 000 r·min-1斩拌90 s，暂停2 min；最后加入1/3冰水以3 000 r·min-1斩拌90 s。整个斩拌过程中，混合肉糜的温度不超过12℃。最后将肉糜灌入25 mm胶原蛋白肠衣中，80℃煮制30 min使其中心温度达到72℃，冷却至室温后放入4℃备用。

1.3.2 蒸煮损失率测定 产品制作熟制之前测定质量为m1，熟制后在4℃冷库中冷却过夜，擦干表面水分并测定质量为m2，每次测定设5组平行，取平均值。

(1)。

1.3.3 乳化肠基本成分测定 水分含量测定参照GB 5009.3-2016[23]； 蛋白质含量测定采用全自动凯氏定氮法测定[24]；脂肪含量采用索氏提取法测定[25]。

1.3.4 色差测定 将乳化肠样品用2 cm厚双面切刀制样，每组样品选取6段作为平行，用色差计测定其L*、a*、b*值，记录数据，色差计使用前通过白板校正。

1.3.5 质构测定 将乳化肠样品用2 cm厚双面切刀制样成高2 cm、直径2.5 cm的圆柱体，使用 TA-XT plus 质构仪测定乳化肠的硬度(g)、弹性(mm)、凝聚力和咀嚼性(g×mm)等指标。参数如下[21]：质构剖面分析(texture profile analysis,TPA)测定模式和选项：测定前探头速度: 2.00 mm·s-1，测定后探头速度: 5.00 mm·s-1，两次测定时间间隔: 3.00 s，触发类型: 自动，测定压缩比: 50%，触发力: 5.0 g，探头型号: P50，数据攫取速度: 200.00×10-6。

1.3.6 微观结构的观察 参考Bian等[26]的方法并稍作改动。将样品制成约2 mm薄片放入2.5%戊二醛缓冲液中固定制样，将处理后的样品放入超临界点干燥仪中干燥、喷金后用扫描电镜观察并拍照，加速电压为3 kV，分别放大30、100、500、1 000倍。

1.3.7 风味物质分析 采用气相-离子迁移谱(gas phase-ion mobility spectroscopy，GC-IMS)对乳化肠进行挥发性风味物质的检测[27]。取5 g样品于20 mL顶空进样瓶中，60℃孵化10 min，经顶空进样FlavourSpec®气相离子迁移谱仪进行测试，经GAS开发的功能软件分析可得到样品中挥发性有机物的差异谱图；用软件内置的NIST数据库和IMS数据库可对物质进行定性分析。

1.3.8 感官评价 感官评定采用九点标度法[28]。将样品剥去肠衣，切成厚薄均匀的片状，分给10位事先经过培训的人员(男女比例为1∶1)进行评分。样品评分为9个梯度(表2)，用 1～ 9 表示，满分为9分，9=极好，8=良好，7=好，6=次好， 5=一般，4=一般以下，3=差， 2=很差， 1=极差。选取颜色、质地、风味、多汁性和口感5项指标，试验结果用总评分表示。

1.4 数据统计分析

数据处理采用SPSS 16.0.0软件进行单因素方差分析(One-way ANOVA)，数据的表示形式为平均值±标准差，多重比较采用 Duncan 法，显著性水平设置为P<0.05；使用R软件3.6.0版本 (R Core Team, 2019)[29]的程序包进行主成分分析，主成分分析(principal component analysis, PCA)使用FactoMineR分析包[30]和factoextra可视化包[31]。

2 结果与分析

2.1 不同菊粉添加量对乳化肠蒸煮损失的影响

由图1可知，试验组乳化肠随着菊粉添加量的增加，其蒸煮损失先显著下降后略有升高。当菊粉添加量为4%时乳化肠蒸煮损失达到最低，比对照组下降了55.46%，当菊粉添加量达到1%以上时乳化肠蒸煮损失均低于对照组。说明菊粉的加入能够降低低脂乳化肠的蒸煮损失，提高出品率。

2.2 不同菊粉添加量对乳化肠化学成分的影响

由表3可知，随着菊粉添加量的增加，乳化肠水分含量和蛋白质含量均呈先升高后下降的趋势。乳化肠中加入菊粉降低了蒸煮损失，使其水分含量升高，当菊粉添加量为3%时，水分含量达到最大，比对照组增加了2.24个百分点，之后随着菊粉的增加，蒸煮损失开始上升，水分含量也随之降低；各试验组乳化肠脂肪含量差异不显著，但均显著低于对照组脂肪含量。试验组乳化肠水分含量与蛋白质含量在菊粉添加量为0%时均高于对照组，这是由于试验组乳化肠脂肪含量降低之后相比较整个肉糜体系来说瘦肉含量比对照组升高了，试验组比对照组约高出10%左右的瘦肉含量。预实验结果测得，本试验所用瘦肉中约含有76%的水分和13.2%的蛋白质，而猪肥膘中的水分含量只有11.5%左右，故本试验出现此结果。

表2 乳化肠感官评价表Table 2 Criteria for sensory evaluation of emulsified sausages

注：不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。Note: Different lowercase letters in the figure indicate significant difference at 0.05 level.图1 不同菊粉添加量对乳化肠蒸煮损失的影响Fig.1 Effect of different inulin additions on emulsified sausage cooking loss

表3 不同菊粉添加量对乳化肠基本组分的影响Table 3 Effect of various inulin addition on chemical composition of emulsified sausage

2.3 不同菊粉添加量对乳化肠色泽的影响

由表4可知，随着菊粉添加量的增加，试验组乳化肠的L*值呈下降趋势，且试验组乳化肠的L*值均显著低于对照组，这可能是由于试验组乳化肠脂肪含量降低，且菊粉的亮度不及脂肪。试验组乳化肠a*值无显著差异，但均显著高于对照组，这是由于试验组乳化肠脂肪含量降低后，瘦肉比例相应上升，瘦肉的a*值要高于肥膘。乳化肠的b*值随着菊粉添加量的增加整体呈下降趋势，且均低于对照组。表明菊粉的加入对于低脂乳化肠的色泽有一定程度的影响。

表4 不同菊粉添加量对乳化肠色泽的影响Table 4 Effect of different inulin additions on emulsified intestinal color

2.4 不同菊粉添加量对乳化肠质构的影响

由表5可知，试验组中菊粉添加量为1%～2%时，低脂乳化肠的硬度和咀嚼性随着菊粉添加量的增加而显著增加，当菊粉添加量添加量超过2%后其硬度和咀嚼性不再显著变化；试验组乳化肠的弹性与对照组相比均无显著差异；试验组乳化肠的凝聚力随着菊粉添加量的增加呈上升趋势，但均显著低于对照组。说明，乳化肠中加入一定量的菊粉在一定程度上可以改善其质构特性。

2.5 不同菊粉添加量对乳化肠微观结构的影响

由图2可知，对照组和试验组乳化肠微观结构有明显区别。当菊粉添加量为0%时，其微观结构有较多无序的孔洞，表面粗糙，网状结构连续性差；随着菊粉添加量的增加，乳化肠的表面网状结构越来越致密，孔洞变小且均匀分布，结构紧凑连续性强。当菊粉添加量大于1%时，试验组乳化肠的微观结构明显优于对照组。菊粉添加量为4%时，其微观结构较佳，但当菊粉添加量达到5%时，乳化肠的孔洞又开始变大，表面再次粗糙。

2.6 不同菊粉添加量对乳化肠感官评价的影响

由表6可知，在颜色和风味评分上试验组和对照组均无显著差异，说明脂肪的减少及菊粉的加入均未引起人们对乳化肠视觉效果和风味感官评价的变化；在质地上，试验组评分随着菊粉添加量的增加显著升高，然后趋于稳定，说明菊粉的加入使乳化肠结构更加致密，弥补脂肪减少带来的粗糙感；试验组随着菊粉添加量的增加，多汁性评分也显著升高，当菊粉添加量达到3%及以上时，评分趋于稳定，说明适量的菊粉提高了乳化肠的保水性，降低了脂肪减少带来的木柴感，使口感更接近于对照组；总分表明，菊粉的加入有利于弥补脂肪降低带来的不足，且菊粉添加量超过3%后各组的感官评价总分无显著差异，且与对照组接近。

表5 不同菊粉添加量对乳化肠质构的影响Table 5 Effect of different inulin additions on the texture of emulsified sausage

2.7 不同菊粉添加量对乳化肠风味物质的分析

由图3挥发性风味物质的指纹图谱可以看出，红框区域内代表的的几种醛类物质，如壬醛、E-2-辛烯醛、辛醛、庚醛、E-2-庚烯醛、己醛、苯甲醛、戊醛、3-甲基丁醛、丁醛等，均在菊粉添加量为5%时含量最高；绿框区域代表醇类物质中，1-辛烯-3-醇、2-辛醇、1-己醇、2-己烯-1-醇、1-戊醇等在菊粉添加量为5%时含量较高，另外芳樟醇、1-辛醇在对照组乳化肠中含量较高，主要是由于对照组中的脂肪含量高；橙框区域的物质为酮类，包括2-庚酮、环己酮、2-戊酮、2-丁酮、丙酮、3-羟基-2-丁酮等，各组别中含量相似；紫框区域的物质在菊粉添加量为0%时含量稍低，为一些酯类，如乙酸丁酯、乙酸丙酯、乙酸乙酯等。表明，菊粉添加量的增加有利于部分醛类和醇类等挥发性风味物质的释放，进而提高低脂乳化肠的风味特性。

2.8 主成分分析结果

2.8.1 主成分的提取 对对照组与试验组不同样品的各挥发性风味物质之间可能存在的线性相关性进行处理，在尽量保留多的原始数据前提下进行主成分分析，由图4挥发性风味物质主成分(principal component, PC) 的特征值方差分布情况可知，前两个主成分能够解释总体方差变异的68.80%，说明原始数据之间存在着很强的相关性，因此选用PC1和PC2进行后续分析；对对照组与试验组不同样品的蒸煮损失、基本营养成分、质构特性以及色差等各理化指标数据之间可能存在的线性相关性进行处理，同样在尽量保留多的原始数据前提下进行主成分分析，由图5理化和质构指标 PC的特征值方差分布情况可知，前两个主成分能够解释总体方差变异的72.89%，说明原始数据之间存在着很强的相关性，因此选用PC1和PC2进行后续分析。

图4 挥发性风味物质主成分特征值方差分布Fig.4 Distribution of explained variance percentage of principal components of volatile flavorants

图5 理化和质构指标主成分特征值方差分布Fig.5 Distribution of explained variance percentage of principal components of various physical and chemical indicators

2.8.2 各挥发性风味物质变量评分及主成分分析 由图6可知，对第1主成分来说，各种醛类(壬醛、辛醛、E-2-庚烯醛、庚醛、己醛、戊醛、3-甲基丁醛单体、丁醛)和醇类(1-辛醇、1-辛烯-3-醇、2-辛醇、1-己醇二聚体、1-戊醇单体)以及酮类(2-庚酮、丙酮、羟基丁酮)、酯类(醋酸丁酯单体、醋酸丙酯、乙酸乙酯)与其呈正相关，图中其余变量与之呈负相关；对第2主成分来说，各种醛类(壬醛、E-2-辛烯醛、E-2-庚烯醛、3-甲基丁醛)、醇类(1-辛醇、芳樟醇、1-辛烯-3-醇、2-辛醇、1-己醇二聚体、1-戊醇单体)、酮类(2-庚酮、丙酮、羟基丁酮二聚体)和酯类(醋酸丁酯单体、醋酸丙酯二聚体、乙酸乙酯)与其呈正相关，其余变量与之呈负相关。

由图7可知，对照组分布在第2主成分的上方和第1主成分的左侧，说明对照组具有高含量E-2-辛烯醛、芳樟醇、醋酸丁酯(二聚体)、3-甲基丁醛(二聚体)和2-戊基呋喃；菊粉添加量为0%时，主要位于第1主成分左侧和第2主成分下方；菊粉添加量为1%～4%时，样品分布比较集中，挥发性物质类似；菊粉添加量为5%时样品位于最右上方，表征出高含量的醛类(壬醛、E-2-辛烯醛、辛醛、庚醛、E-2-庚烯醛、己醛、苯甲醛、戊醛、3-甲基丁醛、丁醛)和醇类(1-辛烯-3-醇、2-辛醇、1-己醇、2-己烯-1-醇、1-戊醇1-辛烯-3-醇、2-辛醇、1-己醇、2-己烯-1-醇、1-戊醇)。总体来看，与对照组相比，试验组菊粉添加量为0%～5%时均与对照组风味差异明显，菊粉添加量为0%～4%时风味较为相似，尤其是菊粉添加量为1%和2%时风味基本一致，但当菊粉添加量为5%时，与其他样品之间差异较大，从挥发性风味物质的指纹图谱也可得出此结果。

2.8.3 各理化指标变量评分及主成分分析 由图8可知，蛋白质、水分、a*值、凝聚力、弹性、咀嚼性、黏性和硬度均与第1主成分呈正相关，其余变量与第1主成分呈负相关；L*值、b*值、凝聚力、弹性、咀嚼性和黏性与第2主成分呈正相关，其余变量与第2主成分呈负相关。

图8 各理化指标变量评分Fig.8 Physical and chemical index variable score

由图9可知，对照组分布于第2主成分的上方和第1主成分的左侧，表明对照组的样品有较高的蒸煮损失率、L*值和b*值，有较低的蛋白质含量、a*值、水分含量和硬度；试验组菊粉添加量为0%和1%的两组样品位于第1主成分的左侧和第2主成分下方，当菊粉添加量超过1%时，样品分布向右上方移动，表明随着菊粉的增加，低脂乳化肠的蛋白质含量、a*值、水分含量和硬度增加，L*值、b*值和蒸煮损失率减小。

图9 不同处理样品第1、第2主成分评分Fig.9 Principal component scores in principal components 1 and 2 of various treatment samples

3 讨论

本研究结果表明，菊粉的加入对乳化肠的各项品质均有一定改善。基本营养成分结果表明，试验组乳化肠的蛋白质含量均高于对照组，脂肪含量均低于对照组，膳食纤维的加入使乳化肠营养更加全面，有利于消费者食入均衡营养的肉制品。在色泽方面，低脂乳化肠的亮度和黄度不及对照组，这与武延辉[32]的研究结果相似，乳化肠红度增加，这与武延辉[32]的研究结果不同，这是由于试验组乳化肠的瘦肉含量比对照组多10%左右，瘦肉的红度要高于脂肪和菊粉。本研究发现，加入菊粉可以适当降低乳化肠的蒸煮损失，提高出品率和保水性，并显著增加水分含量，这与武延辉[32]的研究结果相一致。蒸煮损失反映了乳化肠在高温熟制过程中的系水能力，影响着产品的出品率、保水性及营养流失，水分含量反映了整个乳化肠体系的水分含量，二者与乳化肠的嫩度、多汁性都密切相关[33-34]。本研究还发现，加入菊粉增加了低脂乳化肠的硬度，改善了其咀嚼性，这与Tomaschunas等[21]和Keenan等[35]的研究结果相似，本研究所有试验组乳化肠的凝聚力均显著低于对照组，这与罗登林等[36]的研究结果类似，可能是由于脂肪含量降低后，各组分间相互作用力降低，导致其凝聚力降低。从乳化肠的微观结构来看，适量加入菊粉有利于乳化肠形成更致密的结构，这可能是由于菊粉是一种可溶性膳食纤维，化学结构中含有较多亲水基团，在斩拌肉糜及加热熟制过程中，充分溶解于水中，与蛋白质和水形成致密的三维网络结构，缩小水分通道的空隙[37-38]，因此使乳化肠结构更加紧密，保水性得以提高，蒸煮损失也相应降低，微观结构的结果与蒸煮损失及水分含量的结果得出的结论一致。然而当菊粉添加量达到5%时，乳化肠的微观结构再次变差，蒸煮损失也略有升高，可能是由于过量的菊粉与蛋白质分子相互作用，使得凝胶三维网络结构改变，降低了乳化肠的保水性，导致其结构变差[34]。

风味指标在一定程度上影响着消费者对产品的接受度。本研究结果表明，当菊粉添加量为5%时醛类和醇类物质最多，提高了其风味特性。感官评分是最能直观反映消费者对产品接受程度的指标。试验组中，菊粉的加入使低脂乳化肠结构更加致密，质地、多汁性和口感评分上升，但各组的颜色和风味评分无显著差异，菊粉添加量增加至3%及以上时感官评价总分与对照组相比无明显差异，说明菊粉能够作为脂肪替代物加入到低脂乳化肠中被消费者所接受。

4 结论

本研究结果表明，将菊粉(0%～5%)作为脂肪替代物加入到低脂乳化肠可以降低低脂乳化肠的蒸煮损失，提高出品率和保水性；菊粉的加入增加了乳化肠产品的膳食纤维含量，丰富了产品的基本营养成分；随着菊粉的增加，乳化肠L*值和b*值呈下降趋势，但对a*值无显著影响；与对照组相比，菊粉的加入改善了低脂乳化肠质构特性和微观结构，增加了部分挥发性风味物质醛类和醇类的含量，试验组随着菊粉的增加，感官评分逐渐升高，提高了消费者对低脂乳化肠的接受度。本试验系统研究了菊粉对低脂乳化肠的各项理化指标、质构特性、风味和感官品质的影响，填补了菊粉作为脂肪替代物对低脂肉制品风味影响的研究空白，为低脂肉制品的开发提供了一定的理论指导，但关于菊粉对低脂乳化肠风味作用的机理还需进一步研究。