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《食品科学》:湘潭大学化工学院黄师荣副教授等:白萝卜粉作为亚硝酸盐来源制备猪肉发酵干香肠
2023-06-27作者:来源:责任编辑:食品界 字体A+AA-
发酵香肠是指将搅碎的肉和动物脂肪同盐、糖、香辛料等混合后灌进肠衣,在自然或人工加入发酵剂的情况下,经过微生物的发酵活动和成熟干燥而制成,具有稳定微生物特性和典型发酵香味以及良好耐贮藏性、高营养、易消化吸收的一类发酵肉制品。肉类腌制过程中,常加入硝酸盐和亚硝酸盐,起到赋予食品特有的红色外观、抑制有害微生物生长、提高抗氧化稳定性、改善产品风味等作用。然而亚硝酸盐自身毒性强,可转化为亚硝酸,能和肉制品或胃中次级胺类物质反应产生亚硝胺类化合物,从而诱发消化系统癌症。有研究发现,将芹菜等富含硝酸盐的果蔬能与硝酸盐的发酵剂结合是降低肉制品中亚硝酸盐含量并保证其品质的有效途径。将蔬菜中硝酸盐作为亚硝酸盐的天然来源,可以通过自然代谢降低其在产品中的残留,从而提高产品的安全性。但有关白萝卜粉作为亚硝酸盐的来源研究还比较少。据报道,新鲜白萝卜中硝酸盐含量高达2500 mg/kg,在发酵肉制品加工中替代亚硝酸方面有很大潜力。
01 加工和贮藏期间pH值的变化
实验设置4 组:1)NC组:不添加硝酸盐或亚硝酸盐的阴性对照组;2)PC组:添加150 mg/kg亚硝酸钠的阳性对照组;3)R0.5组:添加质量分数为0.5%的白萝卜粉组;4)R1组:添加质量分数为1%的白萝卜粉组。由图1可知,4组香肠的初始pH值均在5.90~6.03左右。随着成熟时间延长,各组pH值在开始3d内急剧下降,然后逐渐上升,接着稍微下降后趋于平稳。发酵初期,复合发酵剂中乳酸片球菌和戊糖片球菌迅速生长繁殖,利用配料中的糖等碳水化合物快速产酸增加了发酵香肠的酸度。发酵中期,由于蛋白酶的作用,瘦肉中的蛋白质分解产生碱性物质如生物胺、游离氨基酸对发酵环境的酸有一定的缓冲作用,导致pH值回升。15~24d,pH值产生波动,这一变化可能是因为脂质水解产生游离脂肪酸以及游离脂肪酸随后的分解代谢。此外,随着干燥过程进行,发酵香肠中水分含量逐渐降低,酸性物质相对被浓缩。这些作用共同影响体系的pH值,造成pH值波动。贮藏过程中对照组pH值逐渐增加,而添加萝卜粉香肠的pH值则显著降低。这可能是因为贮藏过程中,对照组的发酵菌继续分解香肠中的蛋白质产生碱性物质,使其pH值逐渐增加;而添加萝卜粉的香肠中发酵菌除了对肉中的成分进行分解以外,还对萝卜粉进行了发酵。贮藏过程中,可能对于前者产生了抑制作用,从而导致体系pH值的下降。
02 加工过程中水分含量的变化
由图2可知,发酵开始时,各组样品的水分质量分数在64.0%~66.0%之间。随着时间的延长,水分含量不断下降。水分含量下降使香肠内部水分活度降低,从而抑制不良微生物的生长繁殖。最终水分质量分数都降低至25%以下,这也是香肠成熟的标志。发酵前期(0~9 d),4 组香肠的水分散失速度很快,其原因主要是肠馅中含有大量的游离水,且pH值降低到接近蛋白质的等电点(pH 5.2)时,可以促使蛋白质凝胶化,肌肉蛋白的保水力减弱,从而加快了香肠的干燥速度。发酵后期,香肠表面有一定程度的变硬,且内部的水分转移到表面需要一定时间,使得香肠水分散失的速度变慢。4 组样品中,PC组水分含量在整个加工过程(除加工第15天)中与R1组差异不显著(P>0.05),在加工12~15 d显著高于NC和R0.5组。表明亚硝酸盐和萝卜粉具有一定的结合水能力。加工结束时(24 d)R0.5组的水分质量分数为19.83%,显著低于R1组和PC组(P<0.05)。
03 加工和贮藏期间亚硝酸盐含量的变化
如图3所示, P C 组亚硝酸盐含量初始值高达(222.31±1.44)mg / kg,在3 d内迅速降低至(13.23±0.32)mg/kg,与R0.5组(亚硝酸盐含量为(13.77±0.13)mg/kg)无显著差异(P>0.05)。4 组香肠(NC组、PC组、R0.5组、R1组)的亚硝酸盐含量随着发酵成熟时间的延长,整体呈现出先上升后下降趋势。造成这一结果的原因可能是早期香肠内的硝酸盐还原菌繁殖较多,将硝酸盐转化成亚硝酸盐,在12~15 d达到峰值。然后由于乳酸菌大量繁殖,产生乳酸,不利于硝酸盐还原菌的生长,故亚硝酸盐含量逐渐减少。加工结束时(24 d),NC组、PC组、R0.5组和R1组的亚硝酸盐含量分别为3.13、11.68、13.03、26.50 mg/kg,均符合国家规定的限定标准(30 mg/kg)。NC组中检测到的亚硝酸盐可能是因为原辅料中含有微量亚硝酸盐的缘故。发酵开始(0 d)时,PC组亚硝酸盐含量显著高于其他3 组(P<0.05)。4 组香肠在发酵3 d后一直到贮藏期结束,R1组亚硝酸盐含量最高,NC组最低。加工9~12 d,R0.5组和PC组的亚硝酸盐含量差异不显著,21 d后一直到贮藏期结束,R0.5组的亚硝酸盐含量则显著高于PC组(P<0.05)。
04 加工和贮藏期间香肠色泽的变化
如表2所示,4 组香肠的L*值总体呈短暂上升再下降趋势。短暂上升是由于0~3 d亚硝酸盐含量迅速增高,其较强的发色作用使香肠亮度提高。之后随着香肠水分含量不断降低,亮度值也随之下降。4 组香肠的L*值在6~9 d均出现较大幅度降低,这也与4 组香肠在该阶段水分含量大量减少相对应。绝大部分加工和贮藏期中,R0.5组的L*值与NC组和PC组差异不显著。R1组的L*值在加工3~9 d显著低于NC组和PC组(P<0.05),这可能是由于萝卜粉在制作过程中发生美拉德反应产生灰褐色色素,导致香肠的L*值降低;也可能是由于白萝卜含有较多的酚类,这些酚类物质容易被氧化成醌类物质,醌类物质会形成灰色物质,从而使香肠的L*值降低。此外,加工18~21 d,R1组的L*值显著高于NC组(P<0.05),但与PC组相差不大。R0.5组和R1组的L*值在加工的大部分时间内差异显著,但在贮藏期则没有显著差异(P>0.05)。
a*值可以反映出肉中色素的氧化变化情况。如表3所示,加工过程中,各组香肠的a*值整体呈先上升后下降趋势。其原因如下:一方面,0~3 d除PC组外,NC、R0.5和R1组样品中亚硝酸盐含量逐渐升高(图3),亚硝酸盐分解产生NO,NO与肌红蛋白结合形成亚硝基肌红蛋白,使肉制品呈现稳定的红色;另一方面,香肠在发酵过程中不断脱水,使色素浓度相应增大。加工后期和贮藏过程中,脂肪氧化形成的羰基可以与肌肉蛋白褐色色素中的自由基发生反应,加速褐色素物质的形成,进而造成香肠a*值下降。4 组样品中,PC组的a*值在整个加工和贮藏过程中均显著高于R1组(P<0.05),在加工9~15 d和贮藏10~20 d显著高于R0.5组,在加工9~18 d显著高于NC组(P<0.05);R0.5组从加工9 d一直至贮藏20 d均显著高于R1组(P<0.05),但与NC组在加工和贮藏的大部分时间均无显著差异(P>0.05)。各组香肠的a*值大小顺序与各组香肠TBARS值(图4)大小顺序相反,间接印证了上述推论。此外,萝卜粉所带的棕褐色色素也会对香肠红色有掩盖作用,使样品的a*值下降。
如表4所示,发酵成熟前期,各组香肠的b*值大体上呈下降趋势;0~9 d,可能由于水分的流失以及色素的形成,各组样品的b*值变化较大;加工18 d至贮藏期结束,各组香肠的b*值变化不大趋于平稳。4 组样品中,R0.5组的b*值在加工过程中较高,R1组的b*值在加工3~6 d显著高于NC组和PC组(P<0.05)。R0.5组的b*值在加工过程中总体高于NC组,可能是由于这组香肠的水分含量高于NC组的缘故。另一方面,由于添加的萝卜粉对香肠具有促氧化作用,可以使肉中肌红蛋白氧化成高铁肌红蛋白,导致b*值下降。
05 加工和贮藏期间TBARS值得变化
如图4所示,加工过程中,4 组香肠的TBARS值整体随加工时间的延长先增加后下降再趋于平稳状态;贮藏阶段,各组香肠脂肪氧化程度都大幅增加,添加萝卜粉的香肠的脂肪氧化程度均高于对照组,但仍处在较低水平。可能是因为发酵前期(0~10 d)香肠中还留有一些氧气,在合适的温度下,使脂肪发生氧化,TBARS值逐渐升高,由此产生的丙二醛又与肉类中的氨基相互作用生成1-氨基-3-氨基丙烯,导致TBARS值下降[36]。PC组在加工和贮藏过程中的TBARS值整体低于其他3 组,这可能是由于添加亚硝酸盐所起到的抗氧化作用。R0.5组的TBARS值在加工和贮藏过程中的大部分时间均与NC组无显著差异(P>0.05),而R1组的TBARS值则在整个加工和贮藏过程中均高于R0.5组和NC组,说明1%萝卜粉的添加促进了脂肪氧化。据文献报道,萝卜中含有VC、硫素等抗氧化物质,具有较强的抗氧化活性。但本实验结果表明,1%萝卜粉的添加对香肠中的脂肪没有抗氧化作用,反而促进了脂肪的氧化。其可能的原因如下:1)萝卜粉自身较低的pH值加速了香肠中脂肪氧化;2)白萝卜中含有丰富的镁、铁、锌等金属元素[38],促进了香肠中脂肪的氧化。
06 加工和贮藏期间TVB-N值的变化
如图5所示,NC组和PC组的TVB-N值在整个加工和贮藏过程中均逐渐增加;而R0.5组和R1组的TVB-N值在加工过程中先增加后减少,在贮藏期则逐渐增加。加工前期(0~15 d),由于细菌与酶的作用,使含氮的大分子分解产生碱性含氮化合物,同时这些物质能与腐败时分解形成的有机酸相结合,形成盐基氮,聚集在肉类产品中,使其TVB-N值增加。加工后期,发酵菌开始衰亡,由于各组添加物的抑菌作用不同,发酵菌利用含氮大分子产生碱性化合物的程度也不同,同时产生的碱性化合物部分与酸性物质中和,导致产品TVB-N值发生波动。阴性对照组没有抑菌作用,阳性对照组抑菌作用较弱,因此,发酵后期,发酵菌还在持续产生碱性化合物,使TVB-N值逐渐增加;而添加了萝卜粉的香肠有较强的抑菌作用,抑制了碱性化合物的产生,添加量越大,抑制作用越强,从而导致TVB-N值下降。但添加0.5%萝卜粉的香肠却在贮藏中后期比空白对照香肠具有更高的TVB-N值,其原因可能是由于TVB-N值是在不同贮藏时间取不同的香肠进行测定,此过程可能存在取样产生的误差,导致不同组别样品的TVB-N值存在较大差异。具体原因还有待进一步研究。
07 加工和贮藏过程中菌落总数和乳酸菌数变化
如图6B所示,4 组香肠的乳酸菌数变化与菌落总数变化基本一致,这也说明了乳酸菌是香肠发酵过程中的优势菌群。0 d时,各组乳酸菌数均在6.20~6.40(lg(CFU/g))之间。10 d后,可能是由于蛋白质和脂质氧化形成的产物大量积累,不利于乳酸菌存活,导致乳酸菌数量开始下降。
08 感官评价结果分析
由表5可知,添加萝卜粉对发酵香肠的感官性质有一定影响。R0.5组和R 1组的外观与NC组无差异(P>0.05),但显著优于PC组(P<0.05),添加一定量白萝卜粉使得香肠更饱满并富有弹性,使其外观优于添加亚硝酸盐组。在组织状态和风味方面,4 组香肠之间差异不显著(P>0.05)。由于添加的萝卜粉在干燥过程中发生褐变,使得R1组色泽较深,得分显著低于其他3 组(P<0.05)。R0.5组色泽与NC和PC组无显著差异(P>0.05)。
09 发酵香肠的质构分析
由表6可知,PC组的硬度最高,与其余3 组差异显著(P<0.05);R0.5组的硬度显著低于R 1组(P<0.05),但与NC组无显著差异(P>0.05)。因此,亚硝酸盐可显著改善肉的品质,使发酵香肠的组织结构更为紧密。R1组弹性显著高于其余3 组(P<0.05),可能是萝卜粉中含有的膳食纤维提升了香肠的弹性;R0.5组弹性与NC组和PC组之间差异不显著(P>0.05)。R0.5组的内聚性与其他组无显著差异(P>0.05),但R1组显著低于NC组(P<0.05)。R0.5组和R1组香肠咀嚼性显著高于NC组(P<0.05),但显著低于PC组(P<0.05);其中R0.5组显著低于R1组(P<0.05)。
结论