基于营养与智能感官分析市售川味香肠蒸制前后品质差异

蔡雪梅，白 婷，张 婧，乔明锋,，王永江，赵 静，范文教,

（1.四川旅游学院 烹饪科学四川省高等学校重点实验室，四川 成都 610100；2.成都大学 肉类加工四川省重点实验室，四川 成都 610106；3.舟曲绿脉农业科技有限责任公司，甘肃 陇南 746300）

我国香肠历史悠久、种类繁多，一般被分为广味和川味2 种，其中四川香肠作为我国传统自然发酵香肠的典型代表，因其麻辣咸香的风味广受各地消费者青睐[1-2]。随着现代科技的发展，各种川味香肠品牌逐步建立，一般市售川味香肠由猪瘦肉和肥肉以7∶3的比例混合、切分后与各种香辛料和食品添加剂斩拌，经腌制、灌制及自然发酵而成，其能量主要由蛋白质、脂肪、碳水化合物等提供[1,3]。

现阶段国内外对川味香肠的研究主要集中在香肠发酵方式和发酵剂的选择[4]，添加、减少或者替换某种食品添加剂对其品质的影响[5-6]，以及香肠成熟、贮藏过程中品质的变化等方面[6-8]。同时由于近年来的食品安全问题，较多研究转入对香肠亚硝酸盐、生物胺等方向[9-10]，且通常是对生香肠进行研究[11]，关于市售川味香肠的研究较少。香肠作为我国传统特色发酵肉制品之一，其品质优劣直接影响到消费者喜好和市场需求，对市售川味香肠品质差异研究的缺乏，不仅限制消费者对香肠品质的准确认知，也制约了生产商进一步提升产品质量。此外，传统人为感官评价方法虽然可以对食品品质进行全面评价，但主观性强、易感官疲劳、结果一致性差。随着人工智能技术的发展，智能感官技术逐渐成为食品品质评价的新方向，能实现对不同样品感官品质的数字化差异分析[12-13]。然而此方法在川味香肠品质差异分析中的应用尚不充分。

因此，本研究旨在纵横向立体化深入探究不同市售川味香肠蒸制前后的品质差异，通过对常见市售川味香肠的色泽、质构、游离氨基酸、营养及能量进行多维分析，并结合智能感官仪器对香肠进行判别分析，以期为消费者提供更多关于香肠品质的信息，满足他们的不同需求，同时也为厂家优化生产工艺、提升产品质量提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

根据网上销量分析，选择销量前6 名的品牌川味香肠作为实验材料，均购于京东自营店，所选购的香肠生产时间相差范围在15 d内，于4 ℃贮藏备用。每种香肠配方信息如表1所示，对应的生香肠编号为R1、R2、R3、R4、R5、R6，蒸制后的熟香肠编号为C1、C2、C3、C4、C5、C6。

表1 市售川味香肠配料表Table 1 Ingredients of commercial Sichuan-style sausages

乙醇、氢氧化钠、磺基水杨酸、茚三酮、锂盐体系缓冲液等（均为分析纯） 成都市科隆化学品有限公司；甲醇（色谱级） 美国Merck KGaA公司；游离氨基酸标准品 德国赛卡姆公司。

1.2 仪器与设备

CQCS3色差仪 深圳市三恩时科技有限公司；TMS-Pro食品物性分析仪 美国FTC公司；CAHM食品热量检测仪 北京盈盛恒泰科技责任有限公司；XHF-D高速分散器 宁波新芝生物科技股份有限公司；TGL-16高速冷冻离心机 四川蜀科仪器有限公司；S-433D氨基酸自动分析仪 德国赛卡姆公司；AUW220电子分析天平 日本岛津公司；FOX 400电子鼻、Astree电子舌法国Alpha MOS有限公司；KX30-Z901蒸烤一体机九阳股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

将贮藏于4 ℃冰箱内的香肠取出，于室温平衡1 h后置于蒸箱中蒸制20 min。将蒸制好的香肠取出、冷却至室温。每种生、熟香肠样品取500 g剁碎至肉糜状，备用。

1.3.2 香肠能量及营养物质测定

取100 g香肠肉糜样品置于测样盘中，利用食品热量成分检测仪，选择Meats SCREENING程序测定样品的能量，蛋白质、脂肪、碳水化合物和水分含量。每组样品平行测定5 次。

1.3.3 香肠中游离氨基酸测定

参考文献[14]的方法，略作改动。取2.00 g香肠肉糜于烧杯中，加入10 mL质量分数7%磺基水杨酸溶液，于30 ℃超声40 min，调整pH值至2.20，然后于10 000 r/min离心5 min。取上清液用0.22 μm滤膜过滤，待上机，使用氨基酸全自动分析仪测定。每组样品平行测定3 次。

色谱条件：色谱柱：LCA K07/Li磺酸基强酸性阳离子交换树脂分离柱（150 mm×4.6 mm）；进样量50 μL、检测波长570 nm和440 nm、反应器温度130 ℃、色谱柱温度38～74 ℃、茚三酮流速0.25 mL/min、分析时长108 min。

1.3.4 电子舌分析方法

参考文献[14]中的方法进行分析。取6.00 g香肠肉糜，加入120 mL蒸馏水，利用XHF-D高速分散器均质3 min，于30 ℃超声40 min，使用0.45 μm定性滤纸过滤，取80 mL滤液上机。电子舌分析条件：采集120 s、清洗180 s。每个样品重复8 次，保留3 组稳定数据。

1.3.5 电子鼻分析方法

参考Chen Qian等[15]的分析方法。称取3.00 g香肠肉糜于5 mL顶空瓶中，压盖密封。电子鼻分析条件：孵化温度60 ℃、加热时间5 min、进样量1 500 µL、数据采集时间2 min。每组样品重复8 次，保留3 组稳定数据。

1.3.6 质构分析方法

参考Cao Chuanai等[16]的分析方法，并略作改动。将香肠均匀切分为1 cm长的小段，利用TPA挤压程序，采用12.7 mm圆柱挤压探头进行测试。测试条件：测试速率1 mm/s、形变量50%、触发力0.375 N、停顿时间2 s。每组样品平行测定5 次。

1.3.7 香肠色泽分析方法

采用自动色差仪测定香肠横切面的亮度值（L*）、红度值（a*）和黄度值（b*）。每组样品平行测定5 次。

1.4 数据处理

采用SPSS Statistics 22（美国IBM公司）对数据进行差异分析，用Duncan’s法检验，结果以平均值±标准差表示，P＜0.05为差异显著，P＜0.01为差异极显著；采用SIMCA 14.1（瑞典Umetrics公司）进行偏最小二乘判别分析（partial least squares discriminant analysis，PLS-DA）；利用线上Genes Cloud平台（https://www.genescloud.cn）进行主成分分析和相关性分析，并绘制聚类条形图；利用Origin 2021（美国OriginLab公司）绘制雷达图、变量投影重要性（variable importance in projection，VIP）点图和箱线图。

2 结果与分析

2.1 川味香肠蒸制前后营养物质变化

对不同品牌川味香肠蒸制前后基本营养成分进行对比分析，根据箱体大小反应数据的分散情况，箱体越大表明数据越离散。由图1可知，不同品牌生香肠的能量在1 912.78～2 468.94 kJ/100 g之间，蛋白质含量在17.76%～25.58%之间，其中3号香肠能量最高，4号香肠蛋白质含量最高。脂肪是香肠中主要的营养成分之一，生香肠的脂肪数据较为离散，在39.91%～51.51%之间，说明不同品牌的香肠中脂肪含量存在明显差异，其中2号香肠最高，5号香肠最低。不同生香肠中碳水化合物含量差异较小，在10.11%～14.39%之间。与德国市售猪肉香肠相比，川味香肠蛋白质和碳水化合物含量较高、能量相当，德国香肠中蛋白质含量为13%左右、碳水化合物含量为1.7%左右、能量为1 825 kJ/100 g左右[17]。3号和4号生香肠的水分含量明显低于其他样品，为13.11%和12.47%，1号香肠的水分含量最高，为26.95%，与湘西香肠[18]一致。新鲜猪五花的蛋白质含量为13.2%～18%、脂肪含量为28.4%～51.3%、水分含量为34.2～52.3 g/100 g[19]，在香肠成熟过程中，肉中水分大量流失，水分损失造成的物质浓缩有利于香肠特征风味的形成[20]。

图1 香肠蒸制前后营养的变化Fig. 1 Nutritional changes of Sichuan-style sausage before and after steaming

与生香肠相比，蒸制后香肠水分含量极显著增加到20.14%～35.83%（P＜0.01）。有研究表明，鲜肉在烹饪过程中由于肌纤维结合更加紧密、空间距离变小，导致水分流失[21]；干肉制品则相反[22-23]。蒸制后香肠的能量（1 554.56～2 595.01 kJ/100 g）和蛋白质（11.79%～42.83%）、脂肪（36.14%～45.48%）、碳水化合物（4.01%～12.76%）含量均下降，其中能量和碳水化合物含量下降极显著（P＜0.01），分别降低0.27%～23.32%、5.10%～57.82%。造成此现象的原因一方面是由于水分增加导致物质稀释，另一方面与烹饪过程中发生的系列反应有关，比如脂质的热降解反应、还原糖与氨基酸、蛋白质的美拉德反应等[24]。

2.2 川味香肠蒸制前后色泽和质构的变化

由图2可知，生香肠的色泽和质构数据较为离散，说明不同品牌的川味香肠色泽和质构差异较大。香肠的颜色是刺激人们食欲的重要属性，生香肠中2号样品L*最大，1号样品a*最大，较为红艳。蒸制后，香肠的L*无显著变化，但a*和b*均显著下降（P＜0.01），下降幅度分别为7.71%～52.43%、10.54%～92.58%。有研究表明肉在热处理过程中色泽的变化与色素降解、抗坏血酸氧化、酶促褐变和非酶促褐变等反应有关[25]；此外肉中蛋白质的变性也会引起颜色的变化，即变性蛋白更容易反射白光从而导致肉的颜色变浅[21]，香肠在蒸制过程中色泽变化可能与此有关。

图2 香肠蒸制前后色泽和质构的变化Fig. 2 Changes in color and texture of Sichuan-style sausage before and after steaming

质地是影响香肠口感的重要指标，生香肠中5号样品的硬度最大、4号最小。蒸制后肉中结缔组织胶原蛋白克服分子间束缚，逐渐溶解并形成凝胶，使肉质地变软[21]。此外，水分是影响肉制品质地的主要因素之一[20]，香肠蒸熟后水分含量增加，促使香肠硬度显著下降29.36%～46.51%（P＜0.0 1）、咀嚼性显著下降1 6.3 4%～5 5.6 8%（P＜0.05）、弹性显著增加7.01%～33.49%（P＜0.05）。结果显示4号熟香肠的弹性、硬度和咀嚼性均小于其他香肠，5号熟香肠的硬度较大。

2.3 川味香肠蒸制前后游离氨基酸的变化

2.3.1 游离氨基酸的种类与含量

游离氨基酸是香肠重要的滋味物质，同时也是一些风味物质的前体物质[26-27]。由图3A可知，6 种川味香肠中均检测到16 种游离氨基酸，其中以谷氨酸为主。生香肠中谷氨酸含量在2.75～4.51 mg/g之间，均值为3.47 mg/g，占总游离氨基酸含量的35%～69%。谷氨酸是新鲜猪肉中主要氨基酸之一，约占总氨基酸含量的20%[28]，在香肠发酵过程中，肉中蛋白质在内源性蛋白酶和微生物蛋白酶的作用下分解为多肽，多肽在肽酶和氨基肽酶的作用下进一步分解为氨基酸和小分子肽[28-29]，从而导致发酵香肠中氨基酸含量远高于原料肉，这也是香肠鲜味更浓郁的原因之一[20,30]。除谷氨酸外，生香肠中精氨酸（（1.52±0.60）mg/g）、丙氨酸（（0.80±0.35）mg/g）和赖氨酸（（0.78±0.61）mg/g）含量也相对较高，与Du Sha等[18]的研究结果一致。西班牙、意大利和比利时香肠中主要氨基酸也是谷氨酸、丙氨酸和赖氨酸，其中比利时香肠的谷氨酸含量高达4.03 mg/g[31]。蒸制后，香肠中谷氨酸、丙氨酸和赖氨酸含量明显增加，分别为（5.94±2.27）、（0.95±0.40）、（0.90±0.70 ）mg/g，精氨酸含量略下降，为（1.36±0.50）mg/g。采用Jaccard相似系数根据游离氨基酸种类和含量对样品进行聚类分析，整体上生香肠和熟香肠分为2 大类，说明香肠经烹饪处理后游离氨基酸含量差异明显。

图3 香肠中游离氨基酸含量Fig. 3 Contents of free amino acids in Sichuan-style sausage

由图3B1可知，不同品牌生香肠中总游离氨基酸含量上下限分别为6.86、10.46 mg/g，均值为8.47 mg/g，中位数为8.95 mg/g，均值与中值接近，说明数据呈正态分布[32]，变异系数为22.21%，表明不同品牌香肠之间总游离氨基酸含量差异较大，其中4号香肠的最高，这与原料肉、发酵微生物、发酵参数（温度、湿度、时间）以及产品配方（盐、糖、香辛料等）等因素有关[30]。蒸制后，蛋白质受热降解产生多肽和氨基酸[33]，香肠中总游离氨基酸含量极显著增加30.57%～88.10%（P＜0.01），含量在9.11～15.45 mg/g之间、均值为12.68 mg/g、上四分位为14.01 mg/g、下四分位为11.71 mg/g，无异常值，变异系数23.78%，与生香肠样品相比更加分散，说明不同品牌香肠蒸制后总游离氨基酸含量增幅存在差异。

必需氨基酸是人体自身无法合成的氨基酸，也是评价产品质量的重要指标。川味香肠中除色氨酸外，其余8 种必需氨基酸（苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、组氨酸和赖氨酸）均被检测到，其中以赖氨酸为主。由图3B2可知，生香肠中必需氨基酸含量为1.90～3.25 mg/g，中位数为2.64 mg/g；熟香肠中必需氨基酸含量增加，在1.80～3.42 mg/g之间，中位数为8.47 mg/g，其中2号样品的必需氨基酸含量明显低于其他样品。

2.3.2 游离氨基酸的滋味贡献分析

根据氨基酸的呈味特点，分析不同香肠之间滋味氨基酸的含量差异。由图4A可知，川味香肠中含有鲜味、甜味和苦味氨基酸，生香肠中其含量分别为2.84～4.52、0.74～2.19 mg/g和2.05～4.19 mg/g，鲜味和苦味氨基较甜味氨基酸丰富。猪肉滋味特征中，鲜味是最显著的味觉感知特征，甜味与鲜味相辅相成并且与咸味相互映衬[34]。蒸制后，鲜味氨基酸明显增加，为4.91～9.18 mg/g，占绝对主导地位，6 号香肠的鲜味氨基酸含量明显高于其他香肠。甜味和苦味氨基酸整体显著增加（P＜0.0 1），含 量 分 别 为0.8 4 ～2.5 0 m g/g 和1.96～4.68 mg/g，其中5号香肠的甜味氨基酸以及1号和4号的苦味氨基酸明显高于其他香肠。

图4 香肠蒸制前后不同滋味氨基酸的变化Fig. 4 Changes in taste-active amino acids in Sichuan-style sausage before and after steaming

游离氨基酸对食品的滋味贡献不仅与含量相关，还与其味觉感知阈值有关[32]，因此根据各游离氨基酸的含量和阈值计算滋味活度值（taste activity value，TAV），以此来评价香肠中的滋味氨基酸。TAV的大小与氨基酸的呈味效果呈正相关，TAV大于1则表示该氨基酸对整体滋味有贡献，TAV小于1则表示对整体滋味贡献较小，作用不显著[35]。由表2可知，在所有样品中均以谷氨酸的TAV最大，谷氨酸能提供香肠强烈的鲜味，对香肠整体滋味贡献最大，生香肠中谷氨酸的TAV为3.45～14.96，熟香肠为8.3 5 ～3 0.3 5。猪肉中谷氨酸的TAV 约为0.258[33]，香肠中谷氨酸的高TAV与香肠制作过程添加的鲜味物质（味精、鸡精等）以及微生物发酵有关[36]。除谷氨酸外，TAV大于1的氨基酸还有精氨酸、丙氨酸和赖氨酸，丙氨酸增加了香肠的甜味，精氨酸和赖氨酸呈苦味，虽然赋予了香肠不美好的滋味，但增加了香肠滋味的复杂性，并在一定程度上可以辅助提升香肠的鲜度[34]。由图4B可知，熟香肠中鲜味、甜味和苦味氨基酸的TAV分别为15.81～30.60、0.80～2.69和3.74～9.10，说明鲜味氨基酸在香肠的滋味呈现中贡献较大，其次是苦味氨基酸；此外，熟香肠的鲜味和甜味氨基酸TAV极显著高于生香肠（P＜0.01），说明烹饪处理能促进鲜味和甜味物质进一步释放。

表2 香肠中游离氨基酸的TAVTable 2 TAV of free amino acids in Sichuan-style sausage

2.4 香肠电子鼻和电子舌分析结果

为比较不同川味香肠的整体风味差异，利用智能感官分析仪器电子鼻和电子舌进行分析。对电子鼻和电子舌的数据进行主成分分析，PC1和PC2的累计贡献率分别为97.5%和95.6%，能反映样品整体信息。由图5A、B可知，不同品牌香肠可以明显区分开，且生香肠和熟香肠区分明显，说明不同市售川味香肠在整体气味和滋味上差异明显，烹饪处理能使香肠风味发生变化。由图5C可知，在气味上，传感器P30/1、PA/2、T30/1对香肠气味敏感，响应值较高，这3 个传感器对有机化合物和极性化合物敏感，尤其是乙醇、丙醇等化合物[37]，说明香肠中相关物质较丰富，造成此现象的原因，一方面是因为香肠制作时添加有白酒，另一方面与香肠在发酵过程中酵母菌发酵产生醇类物质有关。由图5D可知，在滋味上，电子舌SCS传感器对香肠上响应值较高，在酸性特敏传感器AHS上响应值较低。蒸制后，香肠多汁、滋味更柔和，整体响应值降低，但咸味特敏传感器CTS上响应值增加、鲜味传感器NMS上变化不明显。鲜味不仅受到氨基酸影响，还与有机酸、核苷酸等滋味物质有关。

图5 香肠电子鼻和电子舌分析结果Fig. 5 PCA plots and radar plots of Sichuan-style sausage based on E-nose and E-tongue analysis

2.5 数据融合PLS-DA分析

根据香肠的质构、色泽、能量和游离氨基酸，采用SIMCA14.1软件对样品进行PLS-DA。模型参数数值R2X、R2Y及预测能力参数Q2分别为0.804、0.971、0.948，均高于0.5，且接近1，说明所建PLS-DA模型稳定性良好[37]。由图6A可知，蒸制前后的香肠明显被分为2 类，生香肠分布在第2、3象限，熟香肠分布在第1、4象限。在生香肠中，1号和3号样品、4号和6号样品距离较近，说明其色泽、质构和营养较为相似；但在熟香肠中，不同样品之间的距离缩小，甚至部分重叠，说明不同品牌香肠蒸制后相互之间的品质差异缩小。采用置换检验（n＝200）对当前模型进行验证，验证参数R2＝（0.0，0.189），Q2＝（0.0，-0.598）。由图6B可知，左侧随机排列产生的R2和Q2值均小于右侧的原始值，表明所建立的PLS-DA模型拟合良好[37]。在此基础之上，利用VIP将每个变量指标对分类的贡献进行量化，由图6C可知，VIP值大于1的指标有硬度、碳水化合物含量、水分含量、总游离氨基酸含量和a*，说明这5 个指标对蒸制前后的川味香肠区分贡献较大。

图6 蒸制前后的香肠PLS-DA分析Fig. 6 PLS-DA analysis of Sichuan-style sausage before and after steaming

对香肠指标进行相关性分析。由图7可知，碳水化合物与能量、水分含量与弹性、咀嚼性与硬度、a*与b*分别呈显著正相关（P＜0.05）。水分含量与能量、弹性和碳水化合物含量、蛋白质含量与L*和脂肪含量、总游离氨基酸含量与a*、b*和脂肪呈负相关。有研究表明，在香肠制作过程中，氨基酸具有一定的抗氧化、清除自由基以及铁螯合能力，能够抑制肌红蛋白的氧化，在一定程度上能改善香肠色泽[38]。在本研究中香肠的总游离氨基酸含量与a*、b*呈负相关，这可能与香肠色泽还与发酵剂、抗氧化剂、天然色素、亚硝酸盐等物质有关。

图7 香肠品质特性指标的相关性Fig. 7 Correlation analysis among quality indicators of Sichuan-style sausage

3 结 论

不同品牌的川味香肠色泽、质地、能量及蛋白质、碳水化合物、脂肪、水分、总游离氨基酸含量差异明显，但香肠中游离氨基酸均以谷氨酸为主，其次是精氨酸、丙氨酸和赖氨酸。蒸制后，川味香肠水分含量增加、其他营养成分含量降低、硬度和咀嚼性下降、弹性升高；此外，香肠中总游离氨基酸含量增加、谷氨酸的TAV增大，鲜味氨基酸占主导地位。电子鼻和电子舌能实现不同品牌生、熟香肠的较好区分。通过PLS-DA建立稳定性较好的预测模型，筛选出5 个差异指标（VIP＞1），分别为硬度、碳水化合物含量、水分含量、总游离氨基酸含量和a*，可实现对不同品牌生、熟川味香肠的较好区分。香肠在蒸制前后品质存在明显差异，因此需要对香肠在蒸制过程中品质变化的规律进行深入研究，以确定最佳蒸制时间，从而使香肠达到最佳食用品质。