艾草对猪肉丸品质和抗氧化特性的影响

李树长，黄诗洋，方泽豪，吴丽红，石俊贤，陈滟灵，姚田莉，龙姣丽，曹媛媛，蒋爱民,

（1.华南农业大学食品学院，广东广州 510642；2.畜禽产品精准加工与安全控制技术国家地方联合工程研究中心，广东广州 510642）

肉丸是我国一种营养美味的传统肉糜制品，因食用方便深受消费者的喜爱[1-2]。肉丸加工的核心基础理论是肌肉凝胶形成机制，其生产中常加入淀粉等多糖类物质以提高其质构和保水特性[3-4]。艾草是我国药食两用的特色资源，广泛分布于我国的东北、华北、华东、华南和西南等各省区[5]。现代药理发现，艾草含有挥发油、多糖类、黄酮类和三萜类等物质[6-7]，其具有抗菌、抗氧化、消炎、抗过敏、抗溃疡、抗衰老、降血脂等多种生物活性[8-12]。张振环[13]的实验结果也表明，若将其应用于肉丸的生产中，将有利于改善肉糜的凝胶特性和肉丸的感官品质、代替肉丸生产中添加人工合成抗氧化剂等问题。

在食品加工的评价体系中，感官评价有至关重要的作用，但是一般的感官评价极易受主观因素的影响，评价结果误差较大[14]。为了弱化主观因素对食品感官评价的影响，得到较客观的评价结果，常将模糊数学感官评价法运用在食品加工领域[15]。模糊数学感官评价法能够模拟人判断问题的逻辑思维方式，可以用定量的数字来处理比较复杂、无法用数字定量描述的模糊概念[14,16]。国内外很多学者运用模糊数学评定法评价黄花菜粉牛肉丸[17]、蛋清糊[18]、复合茯砖茶饮料[19]、驴乳奶啤[20]、油茶汤[21]等产品的品质，优化红柚汁果冻[22]、毛霉型豆豉[23]、口水鸡调理食品[24]、太子参保健酒[25]、婴幼儿磨牙饼干[26]等产品的工艺。

艾草具有独特的草本香味，药食兼用，同时其功能成分具有抑菌、抗氧化等作用。目前，未有相关文章报道艾草运用于中式肉制品——肉丸，所以本研究选取潮汕地区的艾草，按其不同比例质量添加于猪肉丸的加工过程中，结合模糊数学法探讨艾草添加量与肉丸感官品质因素的关系，同时测定艾草肉糜的流变特性、艾草肉丸的质构特性和抗氧化性，拟开发一种具有良好品质的艾草猪肉丸，满足人们对营养、健康、美味的肉类消费需求。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

猪肉、食盐、味精、玉米淀粉、鸡粉、小苏打等配料 华南农业大学三角市场；艾草 潮汕普宁农贸市场；氯化钾、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、铁氰化钾、三氯乙酸、三氯化铁等试剂 天津富宇精细化工有限公司；DPPH 梯希爱（上海）化成工业发展有限公司；ABTS 合肥博美生物技术有限公司。

双晓22型高速肉丸打浆机 双晓食品机械厂；美的电磁炉 美的集团股份有限公司；中药粉碎机温岭市林大机械有限公司；VPJ-500TS真空包装机 中国艾博公司；TA.XT plus质构仪 英国Stable Micro Systems；SP62-162型色差仪 美国X-RITE公司；5804R冷冻高速离心机 德国艾本德仪器公司；RE-5203旋转蒸发器 上海亚荣生化仪器厂；UV-1800紫外可见分光光度计 日本岛津仪器有限公司；MCR101流变仪 奥地利安东帕有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 艾草的处理 参考张早行[27]的方法，将新鲜艾草洗净，在适量的沸水中添加3～5 g小苏打，100 ℃高温水漂烫1 min，捞起过水冷却、挤干、摊平装盘，置于烘箱中50 ℃条件下干燥8 h，使用中药粉碎机粉碎干燥后艾草5 min，并过50目筛，用自封袋装好后置于干燥处保存。

1.2.2 艾草提取液的制备 参考曹媛媛等[28]的方法，略作修改。取适量艾草粉按1:20（w/v）的比例与蒸馏水混合，浸泡30 min，煮沸后转文火煮制20 min，用200目滤布过滤，滤液于5000 r/min条件下离心20 min，收集上清液，真空浓缩至原体积的二分之一，所得即为艾草提取液。

1.2.3 艾草肉丸的加工工艺

1.2.3.1 工艺流程 参考栗俊广等[3]、程伟伟等[4]肉丸制作工艺，并稍作修改。工艺流程如下：选料→猪肉预处理→绞肉→加入艾草等辅料→打浆乳化→挤丸成型→煮丸→冷却→包装→成品。

1.2.3.2 操作要点 参考龙潭[29]的牛肉丸制作工艺，稍作修改。选料：选择屠宰后6 h内的新鲜猪肉后腿肉；原料肉预处理：猪肉剔除筋膜，然后切块通过直径为6 mm的绞肉机孔板绞制，经绞制后放在4 ℃的低温环境中备用；打浆乳化：将绞碎的肉糜倒入打浆机中，添加辅料后进行打浆乳化，其中不同组别添加不同比例质量的艾草；挤丸成型、煮制：乳化完成后手工挤丸，注意控制肉丸直径为3 cm左右，将肉丸浸入恒温水槽中成型，再继续煮制。

1.2.4 实验设计 肉丸基础配方：瘦肉1 kg，辅料以原料肉总量计，食盐1.4%，味精1.4%，玉米淀粉1.4%，鸡粉0.7%，冰10%。基础配方的基础上加入以下添加物，对照组（C）：冰10%；第1组（G1）：冰10%+艾草粉0.25%；第2组（G2）：冰10%+艾草粉0.5%；第3组（G3）：冰10%+艾草粉0.75%；第4组（G4）：冰10%+艾草粉1%；第5组（G5）：冰10%（艾草提取液冻结而成）；第6组（G6）：冰10%+ 0.02%2,6-二叔丁基对甲苯酚甲苯（Butylated Hydroxy Toluene, BHT），BHT仅作为评价肉丸抗氧化活性的阳性对照组，对感官、质构和流变结果并不产生影响，故G6组别实验结果仅在抗氧化性部分指出。除第5组外的冰成分均为饮用蒸馏水。

1.2.5 感官评价 猪肉丸经过二次热处理后用于感官评价。挑选食品学院10名食品专业的研究生（5名男性、5名女性）组成感官评定小组，经过培训的评审员评估猪肉丸的感官品质，以色泽、弹性、脆性、滋气味、总体可接受程度共5项作为肉丸感官评价指标，参考殷俊等[2]、程伟伟等[4]的方法制定感官评定标准表，评价标准采取5分制，具体评分标准参照表1肉丸感官评定标准。

1.2.6 模糊数学感官评价分析 参考朱由珍等[14]、孔祥佳等[15]、王哲铭等[30]方法，略作修改。

1.2.6.1 因素集的建立 评审员分别对肉丸样品的色泽（X1）、弹性（X2）、脆性（X3）、滋气味（X4）、总体可接受度（X5）这五个感官特性进行评分，得到样品的因素集为 X=（X1，X2，X3，X4，X5）。

1.2.6.2 评语集的建立 确定肉丸的评价等级为优秀（V1）、良好（V2）、较差（V3），得到评语集 V=（V1，V2，V3）。以5分为标准，感官评定得分4～5分为优秀，得分2～3分为良好，得分1分为较差。

1.2.6.3 权重集的确定 影响肉丸感官品质的指标主要包括色泽、弹性、脆性、滋气味、总体可接受度，采用强制决定法得到权重集 L=（0.2，0.2，0.2，0.2，0.2）对应的指标分别为色泽、弹性、脆性、滋气味、总体可接受度。

1.2.6.4 模糊矩阵的确立 请10位感官评定员根据评语集 V 对各个样品做出评判，统计各因素指标所得评语次数并绘制成表，再将表中各数除以R值（R=10），以获得5个因素对3项评语的隶属度A，按因素为行排列即得隶属度矩阵。依据模糊变换原理，得到模糊关系评价集Y=LA。为了将最终评判结果量化为分数，取每个感官评价指标的评分等级对应分值段的中间值构成评价集赋值向量D=（4.5，2.5，1），模糊关系评价集与评价集赋值向量的转置相乘即得到模糊综合评分，即H=YDT。

1.2.7 艾草肉丸色泽的测定 将肉丸切片置于表面皿中，用校正后色差仪测定猪肉丸L*值（亮度值）、a*值（红度值，正值表示颜色向红色靠近，负值表示偏向绿色）和b*值（黄度值，正值表示颜色偏向黄色，负值表示颜色靠近蓝色）。

1.2.8 艾草肉糜流变特性的测定 参考曹媛媛等[28]的方法，略作修改。将样品均匀涂抹在测试平台上，采用50 mm平板进行温度扫描测试，用液体石蜡密封平行板周围缝隙，防止水分蒸发影响实验结果。测试参数：应变为1%；频率为0.1 Hz；上下狭缝1 mm；温度以2 ℃/min从20 ℃升至80 ℃。

1.2.9 质构测定 肉丸质构的仪器分析采用TA.XT plus型质构仪的质构剖面分析法和穿刺试验法2种分析模式进行。

1.2.9.1 质构剖面分析法 测定条件参考殷俊等[1]、栗俊广等[3]、李丽娜等[31]，略作修改。质构剖面分析法（texture profile analysis，TPA）测定参数：选用P/50探头，样品为直径3 cm，厚度15 mm的鼓状，测定条件为：测前速率1.00 mm/s；测试速率5.00 mm/s；测后速率5.00 mm/s；压缩程度60%；2次压缩之间停留时间5 s；触发类型自动；触发力5.0 g。通过分析力量-时间曲线获得硬度（Hardness，HN）、弹性（Springiness，SN）和咀嚼性（Chewiness，CN）3个TPA参数。

1.2.9.2 穿刺测试法 测定条件参考殷俊等[1]，略作修改。穿刺模式测定参数：选用P/5探头，样品为直径3 cm，厚度25 mm的大割圆状，测定条件为：测前速率1.00 mm/s；测试速率1.00 mm/s；测后速率10.00 mm/s；测试距离为20.00 mm；触发类型自动；触发力5.0 g。通过分析力量-时间曲线获得破裂力（Breaking force，BF）参数。

1.2.10 艾草肉丸抗氧化性的测定

1.2.10.1 ABTS自由基清除活性的测定 根据文献[32]中的方法修改如下：准准确称取10 g样品，加入50 mL乙醇，均质2 min，于50 ℃恒温振荡1 h，过滤后取滤液。将样液稀释4倍后与ABTS溶液按1:4比例充分混合，黑暗中反应6 min，测定其在734 nm处的吸光度。

式中：R表示ABTS自由基清除率，%；A0表示ABTS溶液的吸光度；AS表示样液与ABTS混合溶液的吸光度。

1.2.10.2 DPPH自由基清除活性的测定 根据文献[33]中的方法修改如下：准确称取10 g样品，加入50 mL乙醇，均质2 min，于50 ℃恒温振荡器1 h，过滤后取滤液。取2 mL样液与2 mL 浓度为0.1 mmol/L 的DPPH溶液充分混合，黑暗中放置30 min，测定其在517 nm处的吸光度。

式中：R表示DPPH自由基清除率，%；A0表示2 mL DPPH溶液与2 mL蒸馏水的吸光度；Ai表示2 mL样液与2 mL DPPH溶液的吸光度；Aj表示2 mL样液与2 mL 无水乙醇的吸光度。

1.2.10.3 总还原力的测定 根据文献[28]中的方法修改如下：准确称取10 g样品，加入50 mL乙醇，均质2 min，于50 ℃恒温振荡器1 h，过滤后取滤液。取1 mL样液，加入2.5 mL pH为6.6的0.2 moL/L磷酸钠缓冲液和2.5 mL 0.1%铁氰化钾，混匀后于50 ℃放置20 min。加入2.5 mL质量分数为10%三氯乙酸溶液，充分混合后于5000 r/min条件下离心10 min。取2.5 mL上清液、2.5 mL蒸馏水和2.5 mL质量分数为 0.1%氯化铁混合，静置10 min，测定其在700 nm处的吸光度（A0）。吸光度（A0）越大表示还原力越强。

1.3 数据处理

所有实验均重复三次，使用Excel 2019进行数据计算及Origin 2021b作图，实验数据以平均值±标准差（Mean±SD） 表示，采用SPSS 20.0软件进行显著性差异分析，P＜0.05表示具有显著性差异，P＞0.05表示无显著性差异。

2 结果与分析

2.1 模糊数学综合感官评价分析

本研究选取了5项感官指标（色泽、弹性、脆性、滋气味、总体可接受度）对各组别进行评定，评定结果如图1所示。添加艾草组别中，艾草添加量为0.75%时，肉丸的总体可接受度得分最高，此时的肉丸具有良好的色泽、弹性，较好的脆性以及滋气味，这是由于艾草中含有天然色素和挥发油、黄酮类物质等天然成分，赋予了肉丸独特的艾草滋气味和植物绿色，中和了肉丸的油腻感和肉腥味，易于被消费者接受。艾草添加量为0.25%、0.5%、1%的肉丸组别总体可接受度得分较低，这主要是因为艾草的添加量过多或过少直接影响了肉丸整体的色泽和滋气味，对脆性也有产生了一定的影响。结果表明，随着艾草的添加量增加，肉丸的脆性是先降低后升高，添加艾草会一定程度降低肉丸的脆性，但弹性影响程度小。总体来说，添加适量的艾草能够改善猪肉丸的感官综合品质。

图1 艾草添加量对肉丸感官品质的影响Fig.1 Effect of adding amount of Artemisia argyi on sensory quality of meatballs

10名感官评定员对6组样品按肉丸的色泽、弹性、脆性、滋气味和总体可接受度5个因素进行逐一评价，对应的等级票数分布情况见表2。由表2可知，6组样品对应的模糊矩阵分别为：

表2 肉丸的感官评定票数分布Table 2 Vote distribution of sensory evaluation of meatballs

由此可知，添加艾草的组别中，组别G3有84%的感官评定员认为优秀，16%认为良好。同理可得，其他组别的综合评价结果见表3，并制作样品隶属频率分布图见图2，其中优秀隶属频率达最大的组别可认为样品感官品质最佳。

表3 综合评价的结果Table 3 Results of comprehensive evaluation

图2 肉丸的优秀、良好及较差隶属频率Fig.2 Outstanding, good and bad membership frequency of meatballs

由表3及图2可得，艾草添加量为0.75%的组别G3优秀隶属频率最高为84%，良好隶属频率为16%；组别G5、G2、G4、G1优秀隶属频率依次降低，分别为70%、68%、62%、60%，良好隶属频率分别为30%、32%、38%、40%。结果表明，大部分感官评价人员认为组别G3的肉丸品质优秀，总体可接受度高，其色泽好、弹性好、富有脆性、具有适宜的艾草滋气味。总体来说，组别G3的综合感官评价最佳，对应的艾草添加量为0.75%。

2.2 色泽

食品的感官色泽直接影响消费者的购买选择性。表4中L*值（亮度值）、a*值（红度值）和b*值（黄度值）结果表明，未添加艾草的肉丸L*、a*、b*值分别为76.85、0.56和12.26。随着艾草添加量的增加，L*值和a*值显著降低（P＜0.05），这是因为艾草中含有天然植物色素，特别是绿色系色素，使得肉丸的颜色变暗、红度值变为负值偏向绿色。b*值显著升高（P＜0.05），这可能是因为艾草在肉丸蒸煮过程中受热发生一定的褐变逐渐变黄。

表4 艾草对肉丸颜色的影响Table 4 Effect of Artemisia argyi on color of meatballs

2.3 艾草对肉糜动态流变特性的影响

动态流变特性可以表征加热过程中肌原纤维蛋白性质的变化。由图3可知，不同艾草添加量的肉糜体系其储能模量（G‘）在升温过程中具有相同的变化趋势图。升温过程：储能模量在20～32 ℃范围内小幅度上升，在32～56 ℃范围内下降，直至达到一个极小值，随后在56～80 ℃迅速上升，达到最大值。在20～32 ℃期间G‘值上升，此阶段肉糜蛋白质与蛋白质的交联开始，蛋白质会伴随着热能的变化而发生解聚折叠、二硫键的形成及疏水作用，储能模量G‘的增加说明结构的变化趋于有序聚集状结构的形成，凝胶强度持续增加，升温过程使具有黏性的肉糜溶胶转变成弹性凝胶。在32～56 ℃期间G‘值下降并在56 ℃达到区域最低点，这是由于肌球蛋白质尾部发生展开变性，造成临时的蛋白质网络结构破坏现象所导致的。56～80 ℃期间G‘值迅速增加并逐渐趋于稳定，表明乳化凝胶结构的形成，肉糜从粘稠的溶胶结构转变为富有弹性的有序的三维网络凝胶结构[34-36]。肉丸加工的核心基础理论是肌肉盐溶性蛋白的热诱导凝胶，添加少量艾草会抑制肌肉蛋白凝胶的形成，但随着艾草添加量的增加，肉糜凝胶的储能模量持续增加，促进肌肉蛋白凝胶的形成，说明了艾草对肌肉蛋白凝胶形成的作用具有两面性，添加适量的艾草时可以促进肉丸凝胶形成，提高凝胶强度。

图3 艾草添加量对对肉糜储能模量G‘的影响Fig.3 Effect of adding amount of Artemisia argyi on the storage modulus G‘ of minced meat

2.4 质构评价

硬度、咀嚼性、弹性和破裂力是衡量肉丸质构的重要指标。硬度定义为将样品放在臼齿间或舌头与上腭间并均匀咀嚼，评价压迫食品所需的力量；咀嚼性定义为将样品放口腔中咀嚼，评价当可将样品吞咽时所咀嚼次数或能量；弹性定义为将样品放在臼齿间并进行局部压迫，取消压迫并评价样品恢复变形的速度和程度；破裂力定义为样品被牙齿刺破时所需要的力量。由图4可知，添加艾草会显著影响肉丸的硬度、咀嚼性和破裂力（P＜0.05），随着艾草添加量的增加，肉丸的硬度、咀嚼性和破裂力呈先降低后升高趋势，对肉丸的弹性无显著性影响（P＞0.05）。当艾草添加量为1%时，样品的硬度和破裂力达到最大值，分别为16597.59和1736.46 g；当艾草添加量为0.75%时，样品的咀嚼性达到最大值11401.62 g。这与肉糜动态流变学特性的结果一致，说明艾草具有抑制和促进凝胶形成的两面性，表明实际生产可以通过添加适量的艾草来改善肉丸的质构特性，从而改善其口感。

图4 艾草添加量对肉丸质构特性的影响Fig.4 Effect of of adding amount of Artemisia argyi on texture properties of meatballs

2.5 抗氧化活性

如图5所示，随着艾草添加量的增加，肉丸的DPPH、ABTS自由基清除能力及总还原力均显著提高（P＜0.05），说明添加艾草能够显著提高肉丸的抗氧化能力。当艾草的添加量由0%增加至0.75%时，肉丸的DPPH自由基清除率从21.36%提高至90.49%，高于0.02% BHT阳性对照组的66.00%。当艾草的添加量由0%增加至1%时，肉丸的ABTS自由基清除率从28.37%提高至60.47%，0.02% BHT阳性对照组的ABTS自由基清除率为70.71%。抗氧化剂是通过自身的还原作用使自由基转变成稳定的分子，从而失去活性，总还原力越大，抗氧化性就越强。本文通过测定样品在700 nm处的吸光度来评价总抗氧化活性的强弱，吸光度越大表示样品的总还原力越强。由图5可知，当艾草添加量由0%增加至1%时，样品的吸光度值从0.28增加至0.40，最大总还原力与0.02% BHT阳性对照组一样，说明添加艾草不仅能有效改善肉糜的凝胶特性，而且增强了肉丸的抗氧化活性。

图5 艾草对猪肉丸抗氧化能力的影响Fig.5 Effect of Artemisia argyi on antioxidant capacity of meatballs

3 结论

探讨了不同艾草添加量对猪肉丸的质构、感官和抗氧化能力的影响。通过测定肉丸的理化和品质指标发现，当艾草添加量由0%提高至1%，肉丸的硬度、咀嚼性和破裂力先降低后升高且变化显著（P＜0.05），L*值和a*值显著降低、b*值显著升高（P＜0.05）；ABTS自由基清除率从28.37%显著提高至60.48%，总还原力从0.28显著提高至0.40（P＜0.05）；当艾草添加量提高至0.75%时，肉丸的DPPH自由基清除率从21.36%显著提高至90.49%（P＜0.05），说明添加适量的艾草能够改善肉丸的色泽、滋气味和质构特性，同时还能够显著提高肉丸的抗氧化特性，表明艾草作为一种天然抗氧化剂在肉制品保鲜方面也具有很大的应用前景。本文将为艾草肉丸新产品的开发提供一定的理论依据。