石榴粉与茶多酚替代部分亚硝酸盐对菊粉火腿肠品质的影响

2024-05-12冯晓慧申智宇薛晓凌毕海丹

食品工业科技 2024年10期

冯晓慧，申智宇，薛晓凌，吕慧，毕海丹

（枣庄学院食品科学与制药工程学院，山东枣庄 277160）

菊粉是一种天然的优质水溶性膳食纤维和益生元，被美国食药监督管理局确认为“公认安全食品”[1]，是很好的脂肪替代品。将其加入火腿肠中，不仅能减少脂肪的用量，增加光滑、柔软的口感，还可以有效地调节血糖血脂[2]、增殖肠道益生菌，防治便秘等功能[3-4]。

亚硝酸盐是火腿肠制作过程中非常重要的添加剂之一，具有提升肉品颜色、抑菌及抗氧化等功效[5]。残留的亚硝酸盐会增加致癌物亚硝胺生成几率，影响人体健康，因此寻找亚硝酸盐的替代品非常重要。

红石榴粉是以天然红石榴为原料，采用喷雾干燥技术精制而成，富含花青素、维生素、类黄酮以及酚类物质，这些酚类物质在石榴果实中最为丰富[6-7]，具有很好的抗氧化性[8-9]，在预防心脏病、癌症等方面具有很好的作用[10]，并且其鲜艳的红色对火腿肠的色泽也有一定的改善作用。茶多酚是由茶叶中提取出来的天然无毒的食品抗氧化剂，具有促进香肠的发色以及提高抗氧化性的作用[11]，此外茶多酚还具有广谱的抗菌杀毒作用，可以有效抑制革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌的生长[12]。红石榴粉中的花青素可以提升肉品的颜色，茶多酚具有抗氧化和抗菌杀毒作用，两者结合可以更好地替代部分亚硝酸盐。

有研究发现，使用红曲色素[13-14]、番茄酱[15]、番茄粉[16]等富含色素的天然物质来代替部分亚硝酸盐，能够很好地改善肉肠的色泽，同时减少亚硝酸盐的残留量，也有研究表明使用茶多酚[17]、抗坏血酸[18]、维生素E[19]、超微茶粉[20]等抗氧化剂可以降低肉制品中亚硝酸盐含量。如王军工等[21]研究发现，添加1.5 g 番茄红素替代0.08 g 亚硝酸盐，香肠的色度值及感官品质最好；张雪等[18]研究发现，采用300 mg/kg 茶多酚、360 mg/kg 抗坏血酸、450 mg/kg内酯及750 mg/kgD-异抗坏血酸钠合用时，制成的牛肉亚硝酸盐残留量最少。目前红石榴粉和茶多酚复配后替代部分亚硝酸盐的研究，还没有相关的报道。因此本试验拟通过红石榴粉、亚硝酸钠和茶多酚的复合使用，在保证菊粉火腿肠品质的同时，减少亚硝酸钠使用量，采用综合评分法，通过正交试验探讨红石榴粉、亚硝酸钠及茶多酚的最佳添加量，为低硝肉制品的研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜猪后腿肉和背膘双汇集团；茶多酚纯度≥80%，安徽红星药业股份有限公司；菊粉纯度≥96%，阳江市白云香化有限公司；石榴粉纯度≥99%，泰州市联横食品有限公司；辅料：卡拉胶、大豆分离蛋白、异抗坏血酸、复合磷酸盐、调味料、香辛料市售。

ETV8L 型灌肠机佛山市美华机械制造有限公司；FSL-Ⅳ型高剪切乳化机上海法孚莱能源技术有限公司；GF-1 型高速组织匀浆机海口市其林贝尔仪器制造有限公司；TC32 型绞肉机意大利Sirman 公司；CR-400 型色差计柯尼卡美能达投资有限公司；PHS-3C 型精密酸度计上海雷磁仪器厂；TA.XT Plus 型质构仪德国SMS 公司。

1.2 实验方法

1.2.1 菊粉火腿肠的基本配方以肉总量为100%计（猪瘦肉70%、猪背膘14%）：大豆分离蛋白粉2%、味精0.3%、砂糖2.5%、食盐3.0%、复合磷酸盐0.3%、异抗坏血酸钠0.05%、60°曲酒0.3%、胡椒粉0.2%、卡拉胶0.2%。实验共进行四组单因素实验，每组6 个指标，每个指标进行三次平行实验。

1.2.2 工艺流程菊粉火腿肠加工工艺：猪肉→原料肉处理→分割→绞肉→腌肉（12～14 h）→斩拌（加入辅料）→灌肠→蒸煮→冷却→成品。

1.2.3 操作要点

1.2.3.1 原材料准备将新鲜猪瘦肉剔除筋膜，切成5 cm×5 cm×5 cm 肉块，在4 mm 孔径的绞肉机中绞碎。肉糜要求松散，温度不超过2 ℃；猪背膘绞肉机绞碎，绞肉时应注意投入量不能过多，防止因绞肉机旋转困难，导致脂肪熔化引起出油。

1.2.3.2 低温腌制准确称量食盐、亚硝酸钠、三聚磷酸坏血酸钠和白砂糖，加入肉糜中混合均匀，于4 ℃ 腌制12～14 h。

1.2.3.3 斩拌/乳化使用高剪切乳化机对腌制好的肉糜进行斩拌和乳化，同时加入菊粉、淀粉、大豆分离蛋白粉、白酒、味精、胡椒粉等辅料，并加入物料量10%的冰水。斩拌8～10 min，斩拌温度不超过10 ℃。

1.2.3.4 灌肠结扎通过灌肠结扎机把斩拌好的肉馅充填于PVDC 人造肠衣内，直径为2.5 cm。用铝丝给灌好的肠体打结。

1.2.3.5 杀菌在锅中90～95 ℃常压煮制30 min。产品中心温度大于73 ℃。

1.2.3.6 冷却蒸煮后用冷水迅速冷却至2～4 ℃，沥水后，然后置于0～4 ℃冰箱中冷却2 h，即为成品。

1.2.4 指标测定

1.2.4.1 蒸煮损失率测定产品制作熟制之前测定质量为m1，熟制并冷却后擦干表面水分，测定质量为m2，每组测定3 次取平均值。计算公式为：

1.2.4.2 pH 的测定参照胡跃等[22]方法，稍作修改。称取火腿肠样品10 g，加入90 mL 蒸馏水，4000 r/min 条件下常温离心3 min，测定匀浆pH。

1.2.4.3 色泽的测定参照Patinho 等[23]的方法，稍作修改。样品切取厚度1 cm 的均匀小段，用色差计测定其色泽，每组选取三根肠，每根选取2 个不同位置进行测定，每组测定6 次，取平均值，记录红度值（a*）、黄度值（b*）和亮度值（L*）。

1.2.4.4 质构特性分析参照Laranjo 等[24]的方法，稍作修改。在室温条件下，取火腿肠中部厚1 cm 的圆柱形样品，采用质构仪进行剖面分析，选取硬度（Hardness）、弹性、黏着性及咀嚼性来表征火腿肠的质构变化。具体参数设定见表1。

表1 质构仪测定的参数设定Table 1 Parameters setting of texture analyzer

1.2.4.5 硫代巴比妥酸值（thiobarbituric acid value，TBARS 值）的测定火腿肠于室温存放一周后检测TBARS 值。参照唐月利等[25]方法，并稍作修改。取10 g 火腿肠，切碎加入50 mL 7.5%的三氯乙酸（含0.1% EDTA），浸泡30 min，用2 层滤纸过滤2 次，取滤液10 mL，加入10 mL 0.02 mol/L 2-硫代巴比妥酸，90 ℃水浴40 min，冷却1 h，4000 r/min 常温离心15 min，取上清液10 mL 加入15 mL 氯仿，充分混匀后静置分层。取上清液分别在532 和600 nm处测量吸光度，记录数据。TBARS 值计算公式：TBARS值(mg MDA/kg)=(A532-A600)×72.6×100/(155×10)

1.2.4.6 亚硝酸盐残留量的测定参考GB 5009.33-2016《食品安全国家标准食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》[26]测定并绘制亚硝酸盐含量标准曲线（Y=0.5095X，R2=0.9812），对样品中亚硝酸盐残留量进行计算。

1.2.4.7 感官评价将火腿肠切为5 mm 薄片，采取双盲法，选定10 名本专业人员组成感官评价小组，对菊粉火腿肠进行感官评定。评分标准见表2。

表2 菊粉火腿肠感官评定评分标准Table 2 Scoring criteria for the sensory evaluation of inulin ham sausage

1.2.5 菊粉添加量的确定对照组：猪后腿肉与猪背膘的质量比为7:3；实验组：猪后腿肉与猪背膘的质量比为7:1.4，菊粉添加量分别为2%、4%、6%、8%、10%，测量火腿肠的蒸煮损失、红度值（a*值）、黄度值（b*值）、亮度值（L*值）、硬度、弹性、黏聚性、咀嚼性，确定最佳菊粉添加量。

1.2.6 单因素实验

1.2.6.1 茶多酚添加量对菊粉火腿肠综合评分的影响对照组：菊粉添加6%，亚硝酸盐添加150 mg/kg，不添加茶多酚和石榴粉；实验组：在红石榴粉添加量为2%，菊粉添加量为6%，亚硝酸钠添加量为60 mg/kg 的条件下，茶多酚添加量分别为150、200、250、300、350 mg/kg，测量火腿肠的pH、TBARS 值、红度值、亚硝酸盐残留量及硬度值，确定茶多酚添加量对菊粉火腿肠综合评分的影响。

1.2.6.2 红石榴粉添加量对菊粉火腿肠综合评分的影响对照组：菊粉添加6%，亚硝酸盐添加150 mg/kg，不添加茶多酚和石榴粉；实验组：在茶多酚添加量为200 mg/kg，菊粉添加量为6%，亚硝酸钠添加量为60 mg/kg 的条件下，红石榴粉添加量分别为1%、2%、3%、4%、5%，测量火腿肠的pH、TBARS 值、红度值、亚硝酸盐残留量及硬度值，确定红石榴粉添加量对菊粉火腿肠综合评分的影响。

1.2.6.3 亚硝酸钠添加量对菊粉火腿肠综合评分的影响对照组：菊粉添加6%，亚硝酸盐添加150 mg/kg，不添加茶多酚和石榴粉；实验组：在茶多酚添加量为200 mg/kg，红石榴粉添加量为2%，菊粉添加量为6%的条件下，亚硝酸钠添加量分别为20、40、60、80、100、150 mg/kg，测量火腿肠的pH、TBARS值、红度值、亚硝酸盐残留量及硬度值，确亚硝酸盐添加量对菊粉火腿肠综合评分的影响。

1.2.7 菊粉火腿肠的综合评分本实验以菊粉火腿肠的pH、红度值、TBARS 值、硬度值、亚硝酸盐残留量为评价指标，采用多指标综合评分法[27]，参考郭骏飞等[19]的方法并稍加改动，通过计算指标隶属度来进行综合评价。

其中，TBARS 值与亚硝酸盐残留量均是越低越好；pH 的降低可以有效控制腐败微生物的生长[28]，因此在可接受范围内越低越好；红度值、硬度值越高越好，由此进行计算，根据各评价指标在菊粉火腿肠中的重要性来设置其占比，其中pH 占10%，红度值占30%，TBARS 值、硬度值、亚硝酸盐残留量各占20%，满分为1.00，计算各样品的综合评分值。具体计算公式如下：

1.2.8 正交试验在上述单因素实验的基础上设计L9（34）的正交试验，以综合评分为指标，确定菊粉火腿肠的最佳配方。正交试验设计因素水平见表3。

表3 正交设计因素水平设计Table 3 Orthogonal design factors of inulin ham sausage

1.2.9 验证试验对照组：菊粉添加量为1.2.5 中确定的添加量，亚硝酸盐添加150 mg/kg，不添加茶多酚和石榴粉；最优组：正交试验做出的最优结果，两组进行对比，以理化检测及感官评价为指标验证最优配方。

1.3 数据处理

所有实验均进行三次平行实验。使用SPSS 进行数据统计分析，采用方差分析进行组间差异分析，采用Duncan 多重比较进行显著性分析，显著水平P＜0.05，使用Origin 软件作图。

2 结果与分析

2.1 菊粉添加量的确定

2.1.1 菊粉添加量对火腿肠蒸煮损失率的影响菊粉持水性较强，可以降低食品中的水分活度[29]，提高食品的持水力，添加量不同对火腿肠的蒸煮损失影响也不同，菊粉添加量对火腿肠蒸煮损失率影响见图1。

图1 不同菊粉添加量对菊粉火腿肠蒸煮损失率的影响Fig.1 Effects of different inulin additions on the cooking loss rate of inulin ham sausage

由图1 可知，实验组火腿肠蒸煮损失整体来说低于对照组，随着菊粉添加量的增加，火腿肠的蒸煮损失率呈先显著下降后缓慢升高的趋势（P＜0.05），可能是过量的菊粉导致凝胶体系的稳定性受到破坏，从而导致产品持水力下降，引起蒸煮损失升高，这与张玉梅等[30]的研究结果相似，当菊粉添加量为6%时其蒸煮损失达到最低，比对照组下降了21.98%。

2.1.2 菊粉添加量对火腿肠色泽的影响添加菊粉代替部分脂肪后，由于成分的改变，可能会对火腿肠色泽产生一定的影响。菊粉添加量对火腿肠色泽的影响见表4。

表4 不同菊粉添加量对菊粉火腿肠色泽的影响Table 4 Effects of different inulin additions on the color of inulin ham sausage

由表4 可知，实验组的a*值整体来说高于对照组，这可能与实验组瘦肉比例比对照组高，瘦肉的a*值比肥肉高有关；随着菊粉添加量的增加，实验组火腿肠a*值显著上升（P＜0.05），这可能是因为菊粉具有抗氧化性[31]，抑制了火腿肠中肌红蛋白及氧化肌红蛋白含量的下降，这跟Aleson-Carbonell 等[32]和宋小叶等[33]的研究结果一致；实验组b*值和L*值均低于对照组，随着菊粉添加量的增加，试验组b*值和L*值均呈下降趋势，b*值各组之间差异不显著（P＞0.05），L*值各组之间差异显著（P＜0.05），可能由于实验组脂肪含量低，且菊粉的亮度不如脂肪高的原因有关。

2.1.3 菊粉添加量对火腿肠质构的影响菊粉作为脂肪替代物，可以与水结合形成与脂肪的口感与性质相似的凝胶，以此来改善食品的质构[30]。菊粉添加量对火腿肠质构的影响见表5。

表5 不同菊粉添加量对菊粉火腿肠质构的影响Table 5 Effects of different inulin additions on the texture of inulin ham sausage

由表5 可知，实验组硬度值显著高于对照组，且随着菊粉的添加量增加出现了显著升高，在添加量为6%时硬度达到最高，可能与菊粉凝胶的硬度比脂肪的质地高有关[30]，这与Menegas 等[34]的研究结果相似；当菊粉添加量高于6%时，又出现了下降趋势，这可能是由于菊粉的过量添加导致凝胶体系的稳定性受到破坏，从而降低了凝胶强度，这与宋小叶等[33]的结果相似。添加菊粉使火腿肠的弹性和粘聚性有所下降，咀嚼性有所提高，但是影响不显著（P＞0.05）。综上所述，菊粉添加量为6%时，火腿肠的a*值和硬度值最高，蒸煮损失率最低，且其余质构和色差指标与对照组无明显差异，因此实验选择菊粉添加量为6%。

2.2 单因素实验结果分析

2.2.1 茶多酚添加量对火腿肠各指标及综合评分的影响为了评价茶多酚添加量对菊粉火腿肠各指标及综合性影响，在相同条件下，设置不同茶多酚添加量，考察其对菊粉火腿肠pH、红度值、硬度值、TBARS 值和亚硝酸盐残留量的影响。茶多酚添加量对菊粉火腿肠各指标的影响见图2。不同茶多酚添加量对菊粉火腿肠综合评分的影响见表6。

图2 不同茶多酚添加量对菊粉火腿肠各指标的影响Fig.2 Effects of different tea polyphenols additions on each index of inulin ham sausage

表6 不同茶多酚添加量对菊粉火腿肠综合评分的影响Table 6 Effects of different tea polyphenols additions on the comprehensive score of inulin ham sausage

由图2 可知，茶多酚水溶液pH 为3～4，可以有效降低菊粉火腿肠pH。实验组红度值较对照组低，但是当添加量为300 mg/kg 及350 mg/kg 时，红度值显著高于其他组（P＜0.05），姚宏亮等[35]对广式腊肉的研究发现添加0.3%茶多酚、7%蛋黄粉、0.04%红曲红配方组的腊肉发色好且亚硝酸钠残留量极低。TBARS 值随着茶多酚的添加量的增加而显著降低（P＜0.05），说明茶多酚可以有效减缓脂肪氧化程度；亚硝酸盐残余量显著低于对照组，且随着添加量的增加而显著降低（P＜0.05）。杜伟等[36]发现在香肠中添加茶多酚后，不仅防止脂肪氧化，还可以降低产品中亚硝酸钠的残留量，这与本研究结果相似。表6 中可以看出，添加量为300 和350 mg/kg 的综合评分结果均在0.8 以上，由于国标规定茶多酚最高添加量≤300 mg/kg，因此茶多酚的添加量适宜范围为250～350 mg/kg。

2.2.2 石榴粉添加量对火腿肠各指标及综合评分的影响为了评价石榴粉添加量对菊粉火腿肠各指标及综合性影响，在相同条件下，设置不同石榴粉添加量，考察其对菊粉火腿肠pH、红度值、硬度值、TBARS 值和亚硝酸盐残留量的影响。石榴粉添加量对菊粉火腿肠各指标的影响见图3。不同石榴粉添加量对菊粉火腿肠综合评分的影响见表7。

图3 不同石榴粉添加量对菊粉火腿肠各指标的影响Fig.3 Effects of different pomegranate powder additions on each index of inulin ham sausage

表7 不同石榴粉添加量对菊粉火腿肠综合评分的影响Table 7 Effects of different pomegranate powder additions on the comprehensive score of inulin ham sausage

从图3 中可以看出，石榴粉本身是一种酸性产品，因此随着添加量的增加，菊粉火腿肠的pH 显著降低（P＜0.05），一部分腐败微生物的生长受到抑制，因此石榴粉在一定程度上起到抑菌的作用，部分替代亚硝酸盐的作用[15]。红石榴粉是一种非饱和色的浅粉红色，能够很好的提高火腿肠的红度值，使产品色泽更加诱人。图3 显示，实验组红度值要低于对照组，但随着石榴粉添加量的增加，红度值呈显著上升趋势（P＜0.05），当添加量为3%时达到最大值，随后呈微下降趋势，但是各数值间无显著差异（P＞0.05）。硬度方面，随着石榴粉的添加，硬度呈现微上升趋势，但是差异并不显著（P＞0.05），说明石榴粉对火腿肠硬度方面的影响并不明显。TBARS 值随着石榴粉添加量的增加而减少，在添加量为3%时达到最低，接近对照组，随后又出现了增加现象，但总体而言，增加不显著。李国秀等[7]研究中发现，石榴汁多酚具有很好的还原能力和抗脂质过氧化能力，说明石榴粉可以减缓脂肪氧化程度。亚硝酸盐残留量也是随着石榴粉添加量的增加而减少，这可能是由于石榴粉中酸性物质使得亚硝酸盐系统的反应性增加[37]，pH 降低后，会增加NO－的生成速率，从而降低亚硝酸盐的残留水平。Izumi 等[38]的研究发现，添加抗坏血酸也会降低亚硝酸盐的残留量。从表7 中可以看出，石榴粉添加量为3%，4%，5%时，综合评分均在0.8 以上，其中添加量为3%时最高，因此红石榴粉的添加量适宜范围为2%～4%。

2.2.3 亚硝酸盐添加量对火腿肠各指标及综合评分的影响为了评价添加石榴粉和茶多酚后，减小亚硝酸盐添加量对菊粉火腿肠各指标及综合性影响，在相同条件下，设置不同亚硝酸盐添加量，考察对菊粉火腿肠pH、红度值、硬度值、TBARS 值和亚硝酸盐残留量的影响。亚硝酸盐添加量对菊粉火腿肠各指标的影响见图4。不同亚硝酸盐添加量对菊粉火腿肠综合评分的影响见表8。

图4 不同亚硝酸盐添加量对菊粉火腿肠各指标的影响Fig.4 Effects of different nitrite additions on each index of inulin ham sausage

表8 不同亚硝酸盐添加量对菊粉火腿肠综合评分的影响Table 8 Effects of different nitrite additions on the comprehensive score of inulin ham sausage

由图4 可以看出，亚硝酸盐的含量对pH 及硬度值的影响不是很显著（P＞0.05），pH 随着亚硝酸盐的增加而增加，这与亚硝酸盐水溶液呈碱性有关，硬度呈现先上升后下降的趋势；闫瑞等[39]做猪肉发酵肠时候也发现，亚硝酸盐可显著增加发酵香肠的硬度，使其组织结构更紧密。红度值随着亚硝含量的增加而增加，这主要因为亚硝酸盐在加工过程中转变为一氧化氮，一氧化氮可以与肌红蛋白结合形成亚硝酰肌红蛋白，从而提高红度值[40]。TBARS 值随着亚硝酸盐含量的增加而降低，说明亚硝酸盐的抗氧化作用阻止了脂肪的氧化；亚硝酸盐的残留量随着添加量的增加而显著增加（P＜0.05），这与添加量增加有关。根据表8的综合评分结果来看，选择亚硝酸盐的添加量的适宜范围为60～100 mg/kg。

2.3 正交试验结果与分析

依据单因素实验结果，选取茶多酚、红石榴粉及亚硝酸盐适宜的添加量进行正交试验，优化菊粉火腿肠最佳配方，结果见表9。

表9 正交试验结果Table 9 Results of orthogonal tests

从表9 可以看出，各因素对菊粉火腿肠的综合评分影响的大小顺序为B＞A＞C，即红石榴粉添加量＞茶多酚添加量＞亚硝酸盐添加量。根据极差分析结果确定菊粉火腿肠配方的最优组合为B2A2C1，即红石榴粉添加量3%，茶多酚添加量300 mg/kg，硝酸盐添加量60 mg/kg。

2.4 验证试验

根据上述优化工艺条件下，重新制作3 批低硝菊粉火腿肠，对这三批火腿肠进行理化检测以及感官评定，验证试验结果见表10。

表10 验证试验结果Table 10 Results of verification tests

由表10 可以看出，最优组中红度值、硬度值、感官及TBARS 值均与对照组无显著差异，其中红度值和TBARS 值比对照组略低，硬度值及感官评分略高于对照组；pH 值显著低于对照组，虽然GB/T 20712-2022 火腿肠质量通则里面没有明确规定pH 值的范围，但是仍在人们可接受范围内[15]；亚硝酸盐残留量显著低于对照组，说明石榴粉和茶多酚不影响火腿肠色泽及硬度的同时，减少亚硝酸盐的残留量，也能减缓脂肪的氧化，同时降低产品的pH，抑制部分腐败菌的生长，提高抗菌能力；通过对火腿肠感官评定可看出，其颜色分布均匀呈粉红色，组织均匀，质地紧密无颗粒感，石榴味和肉香味协和，无异味，最终得分与对照组差异不显著。最优组亚硝添加量为60 mg/kg，对照组添加量为150 mg/kg，因此石榴粉与茶多酚制作低脂火腿肠可以替代60%的亚硝酸盐。

3 结论

实验结果表明，使用茶多酚、红石榴粉来代替部分亚硝酸盐制作低脂菊粉火腿肠，在菊粉添加量为6%的条件下，以单因素实验作为基础，通过正交试验优化各因素的参数，最终得出工艺配方为红石榴粉添加量3%，亚硝酸盐添加量60 mg/kg，茶多酚添加量300 mg/kg。此时的菊粉火腿肠红度值高，pH、脂肪氧化程度及亚硝酸盐残留量低，且在外观、口感、风味上均较好，感官评分高。本研究表明3%红石榴粉与300 mg/kg 茶多酚联合使用可以替代60%的亚硝酸盐，有效降低亚硝酸盐的添加量及残留量，提升肉制品的安全性，并且红石榴粉与茶多酚有效的提高了产品的色泽与抗氧化性，为降低肉制品中亚硝酸盐使用量提供了理论依据，但对于石榴粉、茶多酚替代部分亚硝酸盐添加量的作用机制还需进一步研究。