低钠复合盐对发酵香肠理化特性及风味的影响

王宁宁，冯美琴，孙 健,*

（1.南京农业大学食品科技学院，国家肉品质量安全控制工程技术研究中心，江苏 南京 210095；2.金陵科技学院动物科学与食品工程学院，江苏 南京 210038）

中式发酵香肠是我国传统的发酵肉制品，因其丰富的营养价值和独特的发酵风味深受消费者喜爱。氯化钠是发酵香肠中主要的调味品之一，具有提供咸味、增强风味、改善加工特点以及提高微生物安全性等作用[1]。然而，现代医学研究表明，钠盐摄入过多会导致高血压、心血管疾病等慢性疾病[2]。肉制品是日常膳食中食盐的重要来源，随着现代生活水平的提高，肉制品需求量增加，这导致食盐摄入量增加甚至摄入过量。发酵香肠在制作时通常加入2%～3%食盐，经过长时间发酵成熟，水分大量散失，最终成品的食盐质量分数达到6%[3]。

直接降低食盐添加量是最简单有效的减盐方式，但由于氯化钠在肉制品风味形成及感官品质中的重要作用，直接减盐会造成产品品质下降。目前减盐研究集中在使用替代盐上，常用的替代盐有钾盐、钙盐、镁盐[4]，氯化钾因其性质与氯化钠最为接近，且并未发现与高血压等疾病有直接关联[5]，是应用最广泛的替代盐。有研究表明，当氯化钾添加量超过40%时，会给产品带来苦味和金属味[6]，这导致氯化钾替代盐的使用具有局限性。风味增强剂可以弥补食盐减少带来的感官品质下降，甘氨酸是一种风味增强剂，常作为原料用于肉类调味品的加工[7]，不仅可以加速半胱氨酸和还原糖之间的美拉德反应形成肉味[8]，还具有掩盖苦味、促进风味形成、防腐功能[9]。甘氨酸在发酵香肠中作为风味增强剂的报道甚少，本研究前期已用氯化钾、氯化钙作为替代盐，以甘氨酸为风味增强剂，使用响应面法优化出最佳低钠复合盐配方为58%氯化钠、30%氯化钾、7%氯化钙、5%甘氨酸。发酵香肠在发酵成熟中经过一系列生化反应形成特殊发酵风味，减少食盐含量可能会对风味物质的产生以及感官品质造成影响，本实验以低钠复合盐（58%氯化钠、30%氯化钾、7%氯化钙、5%甘氨酸）为实验组，以100%氯化钠为对照组，将气相色谱-质谱与电子舌技术结合，应用于低钠复合发酵香肠的风味表征中，探究低钠复合盐对发酵香肠理化性质、感官品质及风味的影响，以期为低钠发酵香肠的加工提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

植物乳杆菌CD 101（NCBI编号MG798695）、模仿葡萄球菌NJ 201（NCBI编号MG798688）均为本实验室分离鉴定所得。

猪后腿肉、猪背膘、猪肠衣 江苏省苏食肉品有限公司；调味料 江苏南京苏果超市；氯化钾、氯化钙、甘氨酸 河南豫中生物科技有限公司；钠试剂盒南京建成生物科技有限公司。试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

TA-XT2i质构仪 英国Stable Micro Systems公司；Spectral Max M2e多功能酶标仪 美国伯腾仪器有限公司；KjeltecTM2300全自动凯氏定氮仪 瑞典FOSS公司；TS-5000Z电子舌 日本Insent公司；L-8900A氨基酸自动分析仪 日本Hitachi公司；Nano-RSLC液相系统、LTQ Orbitrap XL质谱仪 美国Thermo Fisher科技公司。

1.3 方法

1.3.1 发酵香肠的制作

参考曹辰辰等[10]的方法，制作发酵香肠。香肠原料：新鲜猪瘦肉与猪背膘（质量比为8∶2）；其他成分以肉质量为基础，添加食盐2%、蔗糖1%、葡萄糖1%、亚硝酸钠0.015%、异抗坏血酸钠0.05%、姜粉0.1%、五香粉0.1%、白胡椒粉0.1%，发酵剂为L. plantarumCD101、S. simulansNJ201，发酵剂浓度为107CFU/g。设置2 个处理组，以100%氯化钠为对照组，以58%氯化钠、30%氯化钾、7%氯化钙、5%甘氨酸为实验组。

工艺流程：原料肉的选择→漂洗→绞肉→低温腌制→接种→搅拌→灌肠→恒温发酵→干燥成熟。

工艺条件：30 ℃、相对湿度80%条件下发酵24 h，15 ℃、相对湿度75%条件下缓慢发酵3 d，最后以12 ℃、相对湿度72%进行干燥，在第21天得到发酵香肠成品。

1.3.2 pH值的测定

按照GB 5009.237—2016《食品pH值的测定》方法，使用pH计测定[11]。

1.3.3 水分含量的测定

按照GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》方法测定[12]。

1.3.4 钠含量的测定

使用钠试剂盒，采用比色法进行测定。

1.3.5 色泽的测定

参照Chung等[13]的方法略有改动。剥去肠衣，将香肠搅碎压成直径约为20 mm、厚度约为10 mm的薄片，选取6 个不同位置测定样品的亮度值（L*）、红度值（a*）、黄度值（b*）。色差仪使用标准版Y=94.0、X=0.315 6、y=0.332 1校正。由于b*会对红色产生较大的影响，为了减少误差使用E*评价香肠的色泽，其中

1.3.6 质构特性的测定

将发酵香肠切成高为10 mm，直径约为20 mm的圆柱，剥去肠衣，使用P 50A探头，测定参数：50 kg load cell，测前速率2 mm/s，测试速率5 mm/s，测后速率2 mm/s，50%压缩率。测定结果选取硬度、黏聚性、弹性和咀嚼性[15]。

1.3.7 感官评价

由10 名食品专业人员（5 男5 女）组成感官评价小组，小组成员按照GB/T 22210—2008《肉与肉制品感官评定规范》[16]进行培训。样品采用3 位数随机编号，小组成员要求对所有样品的颜色、气味、组织状态以及滋味进行评定，每组样品之间使用温水漱口以减少不同样品带来的影响，小组成员之间互不交流。颜色、气味、组织状态和滋味所占权重分别为20%、20%、30%、30%，感官评分标准见表1。

表1 发酵香肠感官评分标准Table 1 Criteria for sensory evaluation of fermented sausages

1.3.8 电子舌味觉特征分析

参考巩洋[17]的方法略有调整。称取（10.0±1.0）g发酵香肠肉糜与200 mL去离子水充分搅拌均匀，超声处理15 min。使用纱布及滤纸过滤后，取约80 mL滤液进行电子舌分析。使用TS-5000Z味觉分析系统，每个样品数据采集进行4 次，第1组数据舍去。

1.3.9 游离氨基酸测定

参照Qi Jun等[18]的方法略有改动。称取4 g搅碎的香肠肉糜，加入20 mL 0.03 g/mL的磺基水杨酸。冰浴条件下匀浆（10 000 r/min，3×20 s）。然后4 ℃、12 000×g离心15 min。取上清液与正己烷按照体积比2∶1混合均匀后，室温下静置，待分层后使用0.22 μm滤膜过滤至液相小瓶中。使用氨基酸自动分析仪测定游离氨基酸含量。

1.3.10 挥发性风味物质的测定

色谱条件：TR-5 MS毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升温程序：40 ℃保持3 min，以2 ℃/min升至70 ℃，保持0.5 min，再以4 ℃/min升温至180 ℃，保持0.5 min，最后以10 ℃/min升温至280 ℃，保持5 min。载气（He）流速为1 mL/min。

质谱条件：电子电离源，正离子模式；离子源温度200 ℃；电子能量70 eV，发射电流120 μA；质量扫描范围m/z30～550。使用峰面积归一法计算每种风味化合物的相对含量[19]。

1.4 数据处理

每个处理设置3 个重复，数据使用SAS 9.1软件中的Two-Samplet测验进行假设检验分析，用Duncan多重比较，P＜0.05，差异显著，P＜0.01，差异极显著。使用Origin 2018绘图。

2 结果与分析

2.1 低钠复合盐对pH值、水分含量、钠含量以及色泽的影响

如表2所示，经过21 d发酵成熟后，发酵香肠的水分质量分数与0 d组相比显著降低（P＜0.05），2 组发酵香肠水分质量分数分别从64.47%、64.85%下降到24.51%、28.07%，其中，第21天，实验组香肠由于较低的氯化钠含量，水分质量分数显著高于对照组（P＜0.05）。此外，添加氯化钾后，K+会与肌肉表面蛋白发生反应导致Na+的扩散速度减慢，因此实验组的水分散失速度减慢[20]。较低pH值对发酵香肠的微生物安全性有重要意义，2 组香肠的pH值分别从6.03、6.06下降到5.06、4.84（P＜0.05），并且第21天，实验组的pH值显著低于对照组（P＜0.05），主要是因为实验组的高水分含量更适合乳酸菌代谢碳水化合物积累乳酸[21]。2 组香肠的钠浓度在发酵香肠期间显著升高（P＜0.05），原因是发酵香肠大量失水，使氯化钠浓度升高。实验组的钠浓度始终显著低于对照组（P＜0.05），第21天的钠浓度与对照组相比降低了34.87%，说明减盐效果显著。由表2可知，2 组香肠的L*值在21 d内显著降低（P＜0.05），这可能与水分散失有关[22]，此外，脂肪添加量、pH值以及颜色分布也会影响L*值的变化[23]。经过21 d的发酵成熟，香肠的E*值显著升高（P＜0.05），这是因为随着发酵的进行，亚硝基肌红蛋白含量积累，香肠a*值逐渐增加形成稳定的鲜红色[24]，2 组香肠的E*值无显著差异（P＞0.05），说明低钠复合盐不会对香肠的色泽造成负面影响，并对发酵香肠的色泽有一定改善作用。

表2 低钠复合盐对发酵香肠理化性质的影响Table 2 Effect of low-sodium salt substitution on physicochemical properties of fermented sausages

2.2 质构特性

如表3所示，经过21 d的发酵成熟，2 组香肠的硬度和咀嚼性显著增加（P＜0.05），而弹性和内聚性显著降低（P＜0.05），这与前期研究一致[25]。第21天，实验组的硬度和咀嚼性显著高于对照组，主要是因为实验组较低的pH值使蛋白发生变性，蛋白质的三维网络结构发生变化。其次，硬度和内聚性是表征香肠切片性的重要特征[26]，根据质构分析结果可知，低钠盐对切片性有一定程度的改善作用。李鹏飞等[27]的研究同样发现使用复合盐可以弥补直接减盐引起的切片性缺陷，并且氯化钠降低对萨拉米的弹性没有显著影响。

表3 低钠复合盐对发酵香肠质构特性的影响Table 3 Effect of low-sodium salt substitution on textural properties of fermented sausages

2.3 感官评价

如表4所示，对照组的颜色、组织状态、滋味以及总分高于实验组，但无显著差异（P＞0.05），实验组的气味得分高于对照组，差异不显著（P＞0.05）。实验组较低的滋味得分可能是因为氯化钾带来的苦味，但2 组之间并无显著差异，说明氯化钾的影响在消费者可接受范围内。感官评价结果说明，本实验中风味增强剂的使用掩盖了减盐带来的感官缺陷，实验组在降低了42%食盐的基础上，保持与对照组相似的感官品质，可以应用到发酵香肠生产中。

表4 低钠复合盐对发酵香肠感官评分的影响Table 4 Effect of low-sodium salt substitution on sensory evaluation score of fermented sausages

2.4 电子舌味觉特征分析

如图1所示，电子舌能够对2 组香肠的咸味、酸味进行很好地区分，而对苦味、鲜味和丰富度区分度较小。由于实验组减少了42%食盐添加量，因此咸味显著低于对照组（P＜0.05）。实验组的酸味显著高于对照组，与pH值结果一致。由于氯化钾的添加会给肉制品带来苦味和金属味[28]，在本实验中，实验组的苦味显著高于对照组（P＜0.05），但结合感官评价结果可知，此差异并不易被人体器官感知。实验组的鲜味和丰富度均显著高于对照组（P＜0.05），这可能是使用风味增强剂的结果。电子舌结果说明低钠复合盐在一定程度上对香肠的滋味产生积极影响，并且电子舌基本可以对发酵香肠的味觉特征进行区分。

图1 不同处理组的味觉特征雷达图Fig. 1 Radar map for taste characteristics of fermented sausages with 100% sodium salt and low-sodium salt substitution

2.5 低钠复合盐对游离氨基酸组成的影响

发酵香肠在发酵成熟过程中，蛋白质在内源酶和微生物酶的作用下被分解成大量多肽和游离氨基酸[29]。必需氨基酸是指人体无法合成或合成速度不可满足人体需求的，必需从食物中获取的氨基酸，必需氨基酸含量代表了食物中蛋白质营养价值的高低[30]。如表5所示，实验组的总氨基酸含量是对照组的1.10 倍，显著高于对照组（P＜0.05），这与Wen Rongxin等[31]的研究结果一致。2 组香肠的必需氨基酸含量无显著差异（P＞0.05），这说明低钠盐不会破坏发酵香肠的蛋白质营养价值。2 组香肠中含量最多的氨基酸为谷氨酸，分别为101.82 mg/100 g和137.22 mg/100 g，其中实验组显著高于对照组（P＜0.05），谷氨酸和天冬氨酸有利于鲜味的表达[32]，实验组中谷氨酸和天冬氨酸总量显著高于对照组（P＜0.05），这与电子舌分析结果一致，一方面说明甘氨酸起到增强风味的作用，另一方面也说明低钠复合盐在一定程度上促进了谷氨酸、天冬氨酸等鲜味氨基酸的产生，也有报道称氯化钾和氯化钙在调节氨肽酶活性方面有重要作用，可以促进游离氨基酸的释放[33]。实验组中苯丙氨酸、异亮氨酸含量高于（P＜0.05）对照组，这2 种氨基酸可以通过Strecker降解生成苯甲醛、3-甲基丁醇、2-甲基丁醛及酯类等风味物质[34]。

表5 发酵香肠中游离氨基酸组成Table 5 Free amino acid compositions of fermented sausages with 100% sodium salt and low-sodium salt substitution

续表6

2.6 低钠复合盐对发酵香肠中挥发性风味物质的影响

如表6、7所示，香肠发酵成熟21 d，2 组香肠共检出挥发性风味物质72 种，其中包括8 种醛类、7 种醇类、8 种酸类、16 种酯类、5 种酮类、22 种碳氢化合物以及6 种其他种类。大部分检测出的化合物已在发酵香肠中报道过[31,35]。

表6 发酵香肠挥发性风味物质的组成及相对含量比较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

香肠的脂肪自动氧化和蛋白质氧化过程产生大量挥发性物质，这些物质由于阈值低，对发酵香肠的风味形成有很大作用[36]，醛类化合物就是这一类物质。在本实验中，2 组香肠检测出相对含量最多的醛类物质是己醛，分别为5.02%和5.08%，其次是壬醛，这与曹辰辰等[37]的研究结果一致。壬醛、己醛分别呈现青草味和油脂香味[34]，主要来自不饱和脂肪酸的过氧化过程，还可以将己酸、壬酸氧化产生其他风味物质[38]。此外，美拉德反应也会产生醛类物质，例如苯甲醛[39]。统计分析表明，实验组和对照组的醛类物质相对含量无显著差异（P＞0.05），但实验组的醛类物质种类多于对照组，这说明低钠盐对醛类的产生没有负面影响。

发酵香肠中的醇类物质是由微生物的糖代谢产生的，实验组的醇类物质含量显著高于对照组（P＜0.05），说明食盐替代物影响了微生物的糖代谢活动，这与相关研究[31]的研究结果一致。风味物质对香肠香气的贡献不仅取决相对含量，还取决于阈值的高低。有些醇类虽然含量较高，但是由于较高的阈值，导致对香肠风味的贡献并不大[40]。

酸类物质主要由碳水化合物的发酵过程产生[41]，2 组发酵香肠中共检出8 种酸类物质，对照组的酸类物质含量及种类均显著高于实验组（P＜0.05），酸味物质更加丰富。检出含量最多的酸类物质为乙酸，相对含量分别为0.41%、0.47%，二者无显著差异（P＞0.05），乙酸赋予了香肠醋酸味。此外，蝶呤-6-羧酸是由脂肪的自动氧化产生[40]，实验组并未检出，这说明减盐影响了脂肪氧化进程，这与先前研究一致[42]。

酯类由于阈值较低，是发酵香肠中重要的挥发性风味物质，为香肠独特风味的形成作出贡献，在微生物的作用下，短链酸和酯发生酯化反应产生酯类化合物[41]。在本实验中，对照组与实验组的酯类物质相对含量分别为18.47%、19.79%，在2 组香肠中均检测到丰富的辛酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯，这些物质呈现新鲜水果味道[43]，在Wen Rongxin等[31]研究中，发现使用氯化钾替代氯化钠会增强细菌酯酶的活性，产生更多的乙酸乙酯、乳酸乙酯等，在本研究中，实验组的大部分酯类物质含量高于对照组但差异并不显著（P＞0.05）。

酮类物质是由氨基酸的Strecker降解、脂肪氧化以及微生物分解代谢产生的，能够促进奶香味的形成[44]。本实验中对照组的酮类物质种类和含量均高于实验组。碳氢化合物主要来自长链脂肪酸的自动氧化或热均解过程[45]，是本次发酵香肠中检出种类和含量最多的化合物，但由于阈值较高，对发酵香肠风味贡献较小。此外，长叶蒎烯、松油烯、茴香脑等主要来自香料，实验组由于加入了甘氨酸，因此3-苯丙酰基-甘氨酸被检出。

表7 低钠复合盐对发酵香肠挥发性风味物质的影响Table 7 Effect of low-sodium salt substitution on volatile flavor compounds of fermented sausages

3 结 论

本实验探究了低钠复合盐对发酵香肠理化特性和风味的影响。结果表明，实验组水分含量显著高于对照组，pH值显著低于对照组，并对香肠的色泽和质构特性有一定程度的改善作用，在显著降低钠含量的基础上保持了与对照组相似的感官评分。根据电子舌味觉分析结果，低钠复合盐提高了发酵香肠的鲜味和丰富度。此外，低钠复合盐促进了游离氨基酸的释放，对挥发性风味的产生没有负面影响。因此，在降低42%食盐添加量条件下，该低钠盐（58%氯化钠、30%氯化钾、7%氯化钙、5%甘氨酸）可以应用于发酵香肠中，为低钠发酵香肠的开发提供新思路。