响应面优化木姜子中式香肠加工工艺及风味分析

刘琨毅 王琪 兰小艳 陈雪玲 王卫 吉莉莉 罗子钰 金正杨

摘要：为提高木姜子的应用范围，将木姜子精油添加到中式香肠中，在单因素试验的基础上，通过Box-Behnken的中心组合试验设计，以感官评分为响应值，对木姜子中式香肠工艺进行优化并进行风味物质的分析。结果表明，在肥膘肉质量分数30.4%、木姜子精油添加量2.1%和烘烤温度56.5 ℃的条件下可获得感官评分最高（39.3±0.2）的木姜子中式香肠，其感官特征为肠衣紧实，色泽均匀，带有木姜子特殊香气，滋味鲜美。通过对比优化后木姜子中式香肠（TR）和未添加木姜子的中式香肠（CK）的色泽和质构发现，TR组仅L*显著高于CK组（P<0.05），其他指标均未发生显著性变化（P>0.05）。与CK组相比，TR组新增18种挥发性化合物，7种化合物含量极显著增加（P<0.01）。因此，开发了一款风味独特的中式香肠，为提升木姜子资源的经济附加值提供了参考依据。

关键词：木姜子；中式香肠；响应面；加工工艺；风味物质

中图分类号：TS251.65      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2023）07-0155-07

Abstract： To improve the application range of Litsea pungens Hemsl.， the essential oil of Litsea pungens Hemsl. is added into Chinese sausage. On the basis of single factor test， the technology of Chinese sausage with Litsea pungens Hemsl. is optimized by Box-Behnken central combination experimental design with sensory score as the response value. Meanwhile， the flavor substances are analyzed. The results show that the highest sensory score （39.3±0.2） of Chinese sausage with Litsea pungens Hemsl. can be obtained under the conditions of fat meat mass fraction 30.4%， Litsea pungens Hemsl. essential oil 2.1% and baking temperature 56.5 ℃. Its sensory characteristics are tight casing， uniform color， special aroma of Litsea pungens Hemsl. and delicious taste. By comparing the color and texture of the optimized Chinese sausage with Litsea pungens Hemsl. （TR） and Chinese sausage without Litsea pungens Hemsl. （CK）， it is found that only L* of TR group is significantly higher than that of CK group （P<0.05）， while no significant changes are observed in other indexes （P>0.05）. Compared with CK group， 18 volatile compounds newly increase in TR group， and the content of 7 volatile compounds increases very significantly （P<0.01）. Therefore， a Chinese sausage with unique flavor is developed， which has provided a reference basis for improving the economic value added of Litsea pungens Hemsl. resources.

Key words： Litsea pungens Hemsl.; Chinese sausage; response surface; processing technology; flavor compounds

木姜子（Litsea pungens Hemsl.，LPH）是我國重要的香料植物，其种植面积约为14 400 hm2[1]，主要分布在我国南方地区，例如四川、云南、贵州等地[2-3]。木姜子的根、茎、叶和果都具有一定药理作用，具有消肿止痛、抑菌、抗氧化、抗肿瘤等功效[4-5]；并含有丰富的醇类、酮类、酯类和酸类等挥发性成分，具有怡人的香味[6]。目前，国内外对木姜子的研究集中在种植培育[7]、化学成分[8]、精油提取[9]、抑菌性[10]以及生物活性等方面，将木姜子应用于食品领域的研究相对较少。童光森等[11]将木姜子调味油用于牦牛肉的冷藏保鲜。孟金明等[12]将木姜子精油与壳聚糖/乳清蛋白制成复合膜，用于枇杷的保鲜。马迪等[13]将山鸡椒用于辣椒酱的开发，其风味独特、香味四溢。夏艳丽[14]将苦藠和木姜子添加到辣椒酱中，可以给予辣椒酱独特的风味。因此，木姜子可以作为天然的防腐剂、保鲜剂和增香剂[15]。

中式香肠是以原料肉和辅料灌入肠衣，经过高温烘烤制成的肉制品，深受民众的喜爱；但加工时间短、风味单一限制了中式香肠的发展。因此，亟需改善中式香肠的风味特征。本研究将木姜子精油添加到中式香肠中，考察木姜子对中式香肠品质和风味物质的影响，以期开发一款木姜子中式香肠，改善中式香肠的风味品质，并提高木姜子资源的经济附加值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜猪前腿瘦肉、肥膘肉、食盐、白糖、味精、酱油、生姜粉、十三香粉、60%高粱酒：四川省宜宾市当地市场；新鲜木姜子果实：2021年6月采自四川省泸州市叙永县；人造胶原蛋白肠衣（口径38 mm）：河北顺平肠衣基地；D-异抗坏血酸钠（食品级）：江西省德兴市百勤异VC钠有限公司；2-丁醇（标准品）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 仪器与设备

BS210S型电子分析天平 北京赛多利斯天平有限公司；DHG-9146A型电热恒温鼓风干燥箱 上海精宏实验设备有限公司；RS-JR80A型多功能灌肠机 合肥荣事达小家电有限公司；YS6060型色差仪 深圳市三恩时科技有限公司；TA-XT Plus质构仪 奥豪斯仪器（上海）有限公司；顶空固相微萃取手柄和50/30 μm碳分子筛/聚二乙烯苯/聚二甲基硅氧烷微萃取头 美国Supelco公司；6890N-5973MSD型气质联用仪 美国Agilent公司。

1.3 试验方法

1.3.1 木姜子中式香肠的生产工艺流程

新鲜猪前腿瘦肉与肥膘肉的预处理→拌料→腌制→灌肠→烘烤→冷却→真空包装。

中式香肠的具体制作要点参照王琪等[16]制作中式香肠的方法，在加入辅料时加入一定质量的木姜子精油，腌制烘烤，当含水量约为（25±1）%时结束烘烤，冷却并真空包装。其中，木姜子精油的制作方法采用水蒸气蒸馏法[17]。

1.3.2 木姜子中式香肠生产工艺单因素优化试验

在肥膘肉质量分数、木姜子精油添加量及烘烤温度分别为25%、3%、55 ℃的基本条件下，保持其他因素不变，只改变其中一个因素，分别考察肥膘肉质量分数（15%、20%、25%、30%、35%）、木姜子精油添加量（1%、2%、3%、4%、5%）及烘烤温度（45，50，55，60，65 ℃）对木姜子中式香肠感官评分的影响，每组试验重复3次。

1.3.3 木姜子中式香肠生产工艺响应面优化试验

在单因素试验的基础上，以肥膘肉质量分数（A）、木姜子精油添加量（B）和烘烤温度（C）为3个因素，以感官评分（Y）为考察指标进行响应面试验。

1.3.4 木姜子中式香肠感官评定

木姜子中式香肠的感官评定由9名（5女4男）经过培训的专业人员组成的感官评分小组参照GB/T 23493—2009《中式香肠》[18]进行，木姜子中式香肠的感官评分标准见表1。

1.3.5 色差的测定

采用YS6060型色差仪测定木姜子中式香肠的L*、a*、b*，具体方法参照前期建立的方法[16]。

1.3.6 质构的测定

参照前期建立的中式香肠质构的测定方法[16]，对木姜子中式香肠的硬度、弹性、内聚性、咀嚼性4个质构指标进行测定。

1.3.7 挥发性化合物的检测与分析

样品的预处理：采用顶空固相微萃取法提取样品中的挥发性化合物。取2 g切碎的香肠与10 μL 2-丁醇（1.62 mg/mL）加入20 mL顶空瓶中，60 ℃平衡15 min后，将萃取头插入顶空瓶中，60 ℃吸附30 min，吸附后的萃取头插入250 ℃气相色谱进样口解吸3 min。

采用前期建立的中式香肠挥发性化合物的测定方法[16]，对中式香肠挥发性化合物进行测定。每个样品测定3次，数据以平均值±标准差表示。测得的质谱数据经过与NIST/EPA/NIH数据库的数据对比分析，确定挥发性化合物的结构及CAS号。以2-丁醇作为内标，进行相对定量。

1.4 数据处理

采用SPSS 25.0进行单因素方差统计分析，使用OriginPro 2018C与Design Expert 8.0.6软件分别进行单因素试验与响应面试验图形的绘制。

2 结果与分析

2.1 木姜子中式香肠生产工艺单因素试验

2.1.1 肥膘肉质量分数对木姜子中式香肠感官评分的影响

肥膘肉质量分数对木姜子中式香肠感官评分的影响见图1。

由图1可知，随着肥膘肉质量分数的增加，木姜子中式香肠的感官评分呈先上升后下降的趋势。当肥膘肉添加量为30%时感官评分最高，为36.8±0.3。脂类物质可以通过水解、氧化、酯化以及美拉德反应等生成风味物质，在中式香肠风味形成过程中起着重要的作用[19-20]。肥膘肉质量分数较低时，中式香肠的口感不够滋润，香气不浓郁。但是，过量添加会导致在烘烤过程中出油量过大，进而影响中式香肠的质构。因此，适当的肥膘肉添加量（30%）可以提高中式香肠的感官评分。

2.1.2 木姜子精油添加量对木姜子中式香肠感官评分的影响

由图2可知，随着木姜子精油添加量的增加，感官评分先上升后下降，且木姜子精油添加量为2%时，感官评分达到最高分38.6±0.4，并显著高于其他组（P<0.05）。原因可能是木姜子属于一种辛辣型香辛料，与花椒、薄荷、香茅、姜的关键香气成分比较接近[3]。因此，木姜子精油添加量过少，在中式香肠烘烤过程中香气物质挥发导致香气不够突出，而添加量过多又会影响中式香肠的整体感官，故选择2%的木姜子精油添加量进行后续试验。

2.1.3 烘烤温度对木姜子中式香肠感官评分的影响

由图3可知，随着烘烤温度从45 ℃升高至55 ℃，中式香腸的感官评分显著升高（P<0.05），在55 ℃时达到最高分38.6±0.4；继续升高烘烤温度，感官评分显著下降（P<0.05）。烘烤温度会影响木姜子中式香肠的质构、色泽等[21]，较低的烘烤温度会使香肠不够干燥，导致肠体发软、发白；较高的烘烤温度下，中式香肠外层会快速结皮导致内部烘烤不均匀，外干内湿，影响质构。

2.2 木姜子中式香肠生产工艺响应面试验

木姜子中式香肠生产工艺优化响应面试验设计及结果见表2，木姜子中式香肠生产工艺优化响应面试验结果的方差分析见表3。

由表3可知，模型极显著（P<0.01），且失拟项不显著（P>0.05），表明未知因素对试验结果的干扰较小，可以通过模型确定优化木姜子中式香肠的生产工艺；感官评分的相关系数R2=0.985 2、R Adj2=0.966 2，说明感官评分的试验值与预测值之间有较好的拟合度；感官评分的变异系数（C.V.）為1.25%<5.00%，表明模型重现性较好。3个因素对木姜子中式香肠感官评分的影响次序为C>A>B，即烘烤温度对感官评分的影响最显著，其次是肥膘肉质量分数，木姜子精油添加量的影响最小。一次项C和二次项A2、B2、C2对感官评分的影响极显著（P<0.01）；一次项A对感官评分的影响达到了显著水平（P<0.05）。

以感官评分（Y）为响应值，经回归拟合后，得到相应的回归方程：Y=38.62+0.54A+0.14B+1.30C+0.25AB－0.27AC+0.13BC－3.21A2－1.26B2－2.09C2。

由图4可知，因素A与因素C的等高线呈椭圆形，且所形成的响应面曲面坡度较陡峭，与方差分析中交互项AC对木姜子中式香肠感官评分的影响较显著（P<0.05）的结论相吻合。

通过响应面软件分析，木姜子中式香肠在肥膘肉质量分数30.37%、木姜子精油添加量2.08%和烘烤温度56.54 ℃的条件下，感官评分可获得最高的理论值39.846。考虑实际生产的可操作性，调整为肥膘肉质量分数30.4%、木姜子精油添加量2.1%和烘烤温度56.5 ℃，进行3组平行验证试验，木姜子中式香肠的感官评分为39.3±0.2，测定结果稳定，与理论值接近（相对标准偏差<2%），表明该模型可以优化木姜子中式香肠的生产工艺。

2.3 木姜子中式香肠色差与质构分析

色泽和质构是消费者在选择中式香肠时考虑的重要因素[22]。测定经响应面优化后的木姜子中式香肠（命名为TR）与未添加木姜子的中式香肠（除未添加木姜子外其他工艺条件与木姜子中式香肠一致，命名为CK）的色差与质构，结果见表4。

由表4可知，TR组的L*（明亮度）显著高于CK组（P<0.05），除此之外，添加木姜子对中式香肠的a*、b*、硬度、弹性、内聚性和咀嚼性的影响均不显著（P>0.05）。因此，表明添加木姜子不会显著改变中式香肠的色泽和质构（P>0.05）。

2.4 木姜子中式香肠挥发性化合物分析

木姜子对中式香肠挥发性化合物的影响见表5和图5。

由表5可知，CK组中共鉴定出68种挥发性化合物，其中酯类19种，醛类14种，酸类13种，酮类6种，醇类7种，烃类化合物4种，其他化合物5种。TR组共鉴定出86种挥发性化合物，其中酯类22种，醛类18种，酸类14种，酮类6种，醇类12种，烃类化合物8种，其他化合物6种。由图5可知，醇类、醛类、烃类化合物在TR组的百分含量高于CK组，而酸类、酯类、酮类、其他化合物在TR组的百分含量低于CK组。

由表5可知，TR组较CK组增加了18种挥发性化合物。其中醛类化合物增加4种，戊醛、香茅醛、柠檬醛、（Z）-3，7-二甲基-2，6-辛二烯醛；酯类化合物增加了3种，甲酸己酯、乙酸香茅酯、甲酸庚酯；酸类化合物增加了甲酸和油酸2种，减少了十五酸1种；酮类化合物增加了甲基庚烯酮，减少了2-十九烷酮；醇类化合物增加了5种，正戊醇、蘑菇醇、橙花醇、香茅醇、马鞭烯醇；烃类化合物增加了2-蒎烯、月桂烯、双戊烯、（-）-柠檬烯4种，其他化合物增加2种，减少了1种。辛醛、庚醛、2-甲基丙酸、共轭亚油酸、芳樟醇、α-松油醇、桉叶油醇7种挥发性化合物的含量在TR组中极显著高于CK组（P<0.01）；十四醛、（E）-2-辛烯醛、5-甲基-2-己酮、α-律草烯4种挥发性化合物的含量在TR组中极显著低于CK组（P<0.01）。柠檬醛呈柠檬香味，香茅醛和香茅醇呈花香味，桉叶油醇呈樟木香味，月桂烯呈青草香，这些都是木姜子特征性香气化合物[23-25]。因此，将木姜子添加到中式香肠中可以使中式香肠具有一定的柠檬香与花香，进而改善中式香肠的风味特征。

3 结论

在肥膘肉质量分数30.4%、木姜子精油添加量2.1%和烘烤温度56.5 ℃的条件下，制作的木姜子中式香肠肠衣紧实，色泽均匀，带有木姜子的特殊香气，滋味鲜美。添加木姜子不会对中式香肠的色泽和质构产生显著影响（P>0.05），但可以改善中式香肠的风味特征，添加木姜子使中式香肠新增了18种挥发性化合物，并极显著增加7种挥发性化合物的含量（P<0.01），例如具有柠檬香与花香的柠檬醛、香茅醛、香茅醇等。因此，本研究不仅开发了一款风味独特的木姜子中式香肠，而且拓宽了木姜子资源的应用范围。

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