殺菌溫度對乳化腸中脂肪酸組成和脂肪氧化的影響

周慧敏，趙 燕，任 雙，李 素，趙 冰，潘曉倩，陳文華，曲 超，張順亮*

（中國肉類食品綜合研究中心，國家肉類加工工程技術研究中心，肉類加工技術北京市重點實驗室，北京 100068）

乳化腸是將原料肉經斬碎、乳化等工藝加工而成的肉糜制品，由于其便于攜帶和營養美味的特點，在肉制品市場上占有率較高。近年來研究者多致力于不同輔料及食品添加劑改善乳化腸的色澤、風味、質構等品質的研究，取得了較多的成果[1-7]。目前在食品工業中應用最廣泛最有效的仍然是熱殺菌技術，其可以抑制或殺滅微生物，從而達到改善產品品質、延長貯藏期、保證其安全的目的。根據殺菌溫度的不同[8-9]，可將肉制品分為高溫肉制品（115～121 ℃）、中溫肉制品（90～110 ℃）和低溫肉制品（72～85 ℃）。殺菌溫度對肉制品的品質有較大影響，低溫殺菌可保持產品良好的營養、風味和質構特性，但產品的保質期較短，同時需要全程冷鏈，流通成本高；高溫殺菌貨架期長，但產品的營養和風味損失較大[8-10]。關于熱殺菌對乳化腸品質方面的影響研究，已有較多報道，如艾婷等[8]研究80～121 ℃不同殺菌條件對乳化香腸風味物質的變化規律；潘曉倩等[11]從中溫乳化香腸中分離鑒定出一株優勢腐敗菌并分析生物學特性；趙冰等[12]研究殺菌溫度對乳化香腸蛋白質變化的影響，發現低于100 ℃的殺菌條件下，乳化腸質構保持良好，高于100 ℃的殺菌溫度對產品的質構破壞明顯。

脂肪酸作為肉制品的主要成分之一，其組成及配比是決定產品食用品質、營養價值、風味及氧化穩定性的重要因素[13-14]，一直是肉制品行業關注的熱點。如黃業傳等[15]研究不同加工方式與時間對豬肉脂肪含量和脂肪酸組成的影響；顧偉鋼等[16]研究紅燒肉制作過程中脂肪氧化和脂肪酸組成的變化；王瑞花等[17]研究烹制方式對豬肉肌內脂肪脂質氧化及脂肪酸組成的影響；Lin等[18]研究食魚油對法蘭克福香腸的脂肪酸成分和脂質氧化的影響；李瑩瑩等[19]研究蒸煮溫度和時間對豬背脂中脂肪酸組成比例關系的影響。以上研究均表明，不同的加工條件會帶來脂肪酸組成、配比及氧化穩定性的改變。熱加工是乳化腸加工的重要環節，而目前對于不同的熱殺菌條件對乳化腸中脂肪酸變化規律的研究鮮見相關報道。

本實驗對比不同殺菌溫度對乳化腸中各脂肪酸、飽和脂肪酸（saturated fatty acid，SFA）、不飽和脂肪酸（unsaturated fatty acid，UFA）、單不飽和脂肪酸（monounsaturated fatty acid，MUFA）和多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFA）組成的影響，同時分析脂肪氧化的變化規律，以期為乳化腸工業化的精細調控提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬后腿肉（4號肉）和豬背脂 北京市第五肉類聯合加工廠；乳化腸加工用輔料（食鹽、白砂糖、香辛料、大豆蛋白、玉米淀粉等） 中國肉類食品綜合研究中心香辛料部；C4～C2437 種脂肪酸甲酯混合標準品、15%三氟化硼甲醇溶液 美國Sigma-Aldrich公司；正己烷（色譜純） 德國默克公司；三氯甲烷、甲醇、氫氧化鈉（均為分析純） 北京化工廠。

1.2 儀器與設備

WH82絞肉機、D73434斬拌機 德國賽德曼機械制造公司；OSCAR 20真空灌腸機 德國海因里希弗雷機械制造有限公司；殺菌釜 諸城中泰機械有限公司；SU506手動U型打卡機 衡水鴻昊企業有限責任公司；TRACE1310氣相色譜-TSQ8000質譜儀、TG-Wax MS氣相色譜毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm） 美國Thermo Scientific（中國）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 乳化腸的制備

乳化腸的制備參考文獻[8]進行。

配方：瘦肉80%、背脂20%；輔料（原料肉質量分數，下同）：冰水35%、馬鈴薯淀粉5%、食鹽2.2%、大豆分離蛋白2%、白糖1.5%、卡拉膠1%、葡萄糖0.9%、磷酸鹽0.3%、味精0.2%、白胡椒粉0.2%、異抗壞血酸鈉0.1%、紅曲紅0.1%、姜粉0.1%、肉豆蔻粉0.1%、亞硝酸鈉0.006%。腸衣為2 cm的塑料腸衣。

加工步驟：原料肉剔除可見筋膜→瘦肉和肥肉分別絞成肉餡→加入食鹽和磷酸鹽混合均勻后在4 ℃條件下腌制16 h→和其他輔料共同斬拌→灌裝→打卡→熱殺菌→冷卻→成品。

根據目前工業化的實際情況以及文獻[8,11]的相關報道，本實驗選擇的熱殺菌溫度分別為：85、90、95、100、105、110 ℃和121 ℃，殺菌時間均為20 min；乳化腸熟化時間以產品中心溫度達到蛋白的變性溫度同時維持10 min以上，根據前期的工藝條件摸索，20 min的殺菌溫度即可滿足。

1.3.2 脂肪的提取

參考Folch等[20]的方法進行脂肪的提取，精確稱取10 g絞碎的樣品于250 mL碘量瓶中，加入10倍體積的氯仿-甲醇混合溶液（2∶1，V/V），45 ℃恒溫振蕩2 h后過濾，加入約0.2 倍體積的鹽水振蕩混勻，3 000 r/min離心15 min去除上層的水溶液，將下層提取液移入燒瓶，在45 ℃水浴中進行真空旋轉蒸發濃縮至干，得到純品脂肪，-20 ℃貯藏備用。

1.3.3 脂肪的皂化和脂肪酸的甲酯化

參考GB 5009.168—2016《食品中脂肪酸的測定》[21]的方法，取150 mg脂肪提取物，加入質量分數2%氫氧化鈉-甲醇溶液4 mL，連接回流冷凝器，（90±1）℃水浴條件回流，直至油滴消失。從回流冷凝器上端加入5 mL質量分數15%三氟化硼甲醇溶液，在（80±1）℃水浴條件下繼續回流2 min。用少量水沖洗回流冷凝器。停止加熱，從水浴裝置上取下燒瓶，迅速冷卻至室溫。準確加入15 mL正己烷，振搖2 min，再加入飽和氯化鈉水溶液，靜置分層。吸取上層正己烷提取溶液大約5 mL，至25 mL試管中，加入3～5 g無水硫酸鈉，振搖1 min，靜置5 min，吸取上層溶液到進樣瓶中稀釋后待測定。

1.3.4 脂肪酸的定性定量分析

參考張順亮等[22]的方法，采用氣相色譜-質譜聯用技術進行脂肪酸的定性和定量確定。

氣相色譜條件：TG-wax極性柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；高純氦氣（純度＞99.99%）作為載氣；流速1.0 mL/min；分流模式100∶1；進樣口溫度230 ℃；程序升溫程序為：柱溫起始45 ℃保持3 min，以15 ℃/min升溫到165 ℃，保持0 min，再以2 ℃/min升到230 ℃保持2 min。質譜條件：傳輸線溫度230 ℃，電子能量70 eV，EI離子源，離子源溫度260 ℃，溶劑延遲6 min；采用全掃描模式，質量掃描范圍設定為m/z 40～600。

定性方法采用與標準品的保留時間比對和NIST、Willey譜庫檢索；定量方法采用外標法以色譜峰面積計算各脂肪酸的含量，單位以g/100 g脂肪表示。

1.3.5 脂肪氧化測定

過氧化值（peroxide value，POV）的測定[23]：稱取100 g絞碎試樣于500 mL具塞三角瓶中，加1～2 倍乙醚（30～60 ℃沸程）振蕩60 min后，放置過夜，過濾后減壓蒸餾得到油脂，得到的油脂根據GB/T 5009.227—2016《食品中過氧化值的測定》中的滴定法測定。

硫代巴比妥酸反應物（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）含量的測定：根據GB/T 5009.181—2016《食品中丙二醛的測定》[24]的分光光度法測定。

1.4 數據統計分析

數據采用SPSS 17.0統計軟件進行單因素方差分析（One-way analysis of variance）和鄧肯氏多重差異顯著性（Duncan’s multiple-range test）分析，P＜0.05表示差異顯著，P＜0.01表示差異極顯著；采用Pearson相關系數和雙側檢驗分析不同脂肪酸含量之間的相關性；所有實驗結果以表示。

2 結果與分析

2.1 殺菌溫度對乳化腸中不同脂肪酸組成的影響

圖1 殺菌溫度對乳化腸中不同種類脂肪酸含量的影響Fig. 1 Effect of sterilization temperature on contents of all fatty acids classes in emulsified sausages

如圖1所示，殺菌溫度對SFA和UFA的含量影響均顯著（P＜0.05），對PUFA的影響極顯著（P＜0.01），而MUFA的變化不顯著（P＞0.05）。當熱殺菌溫度從85 ℃升到121 ℃時，樣品中SFA含量呈先逐漸增加后降低的變化趨勢，當達到110 ℃時，含量最大（35.67 g/100 g脂肪），比85 ℃殺菌組中SFA含量提高了18.03%，溫度升到121 ℃時，SFA含量較110 ℃處理組下降7.04%（P＜0.05），但仍比85 ℃殺菌組高9.72%（P＜0.05）。研究表明，SFA十分穩定，不與空氣、氧化劑發生任何化學反應，而121 ℃的熱殺菌組中SFA含量降低的原因可能是高溫下蛋白結構水解過度，產品質構軟化，親油能力大幅降低，出油嚴重所致[12,15]。當熱殺菌溫度范圍為105～121 ℃，SFA的含量顯著高于低溫（85 ℃）殺菌處理組（P＜0.05），而85～100 ℃處理組中SFA的總含量差異不顯著（P＞0.05），這一結果同李瑩瑩等[19]采用70～100 ℃蒸煮溫度處理后豬背脂中SFA的含量變化不顯著一致。

對于UFA，隨殺菌溫度（85～121 ℃）的升高，含量呈逐漸降低的趨勢。85～105 ℃處理后，UFA的含量差異不顯著（P＞0.05），而110～121 ℃處理后，樣品UFA的含量顯著低于85 ℃處理組（P＜0.05）。當熱殺菌溫度達到121 ℃時，含量達到最低（56.04 g/100 g脂肪），比85 ℃處理組中UFA含量降低了16.18%（P＜0.05）。隨著溫度的升高，MUFA的含量變化和SFA一致，呈逐漸升高后降低的趨勢，在110 ℃時，MUFA的含量最高（41.34 g/100 g脂肪），當熱殺菌溫度達到121 ℃時，MUFA的含量不顯著降低（P＞0.05）。在低于100 ℃的熱殺菌溫度范圍內，隨著溫度的升高MUFA含量呈升高趨勢，這可能由于PUFA轉化成MUFA的速率大于MUFA進一步轉化成SFA的速率[25]。對于PUFA，當熱殺菌溫度為85～95 ℃時，PUFA的總含量隨著殺菌溫度的升高而降低（P＞0.05），隨后的殺菌溫度范圍（100～121 ℃）內，每升高5 ℃，PUFA的含量極顯著下降（P＜0.01），下降速率分別為8.23%、12.98%、12.17%、12.53%。由此可知，高于100 ℃的殺菌溫度對產品的PUFA破壞明顯，UFA總含量的變化主要受PUFA的影響。

綜上，高于100 ℃熱殺菌溫度對乳化香腸的脂肪酸組成影響顯著，SFA含量明顯上升，UFA和PUFA含量顯著降低。黃業傳等[15]也得到相似的結論，研究發現豬肉經蒸煮和烤制后，產品中SFA含量明顯上升，而C18:2、C20:4及PUFA的含量有明顯的下降。

2.2 殺菌溫度對乳化香腸中SFA組成的影響

臨床研究和動物實驗表明，長鏈SFA攝入量過多會增加患動脈粥樣硬化和冠心病的風險[26]。乳化腸中共檢測出8 種SFA，結果如圖2所示，按其含量高低排列依次為棕櫚酸（C16:0）、硬脂酸（C18:0）、肉豆蔻酸（C14:0）、十七烷酸（C17:0）、花生酸（C20:0）、十五烷酸（C15:0）、癸酸（C10:0）、月桂酸（C12:0）。熱殺菌溫度從85 ℃升到121 ℃時，中鏈脂肪酸（C10:0、C12:0）含量變化較小，而C14:0、C20:0、C16:0、C18:0這4 種含量較高的脂肪酸呈先上升后降低的變化趨勢，和SFA總量的變化趨勢一致。當熱處理溫度為85～95 ℃，這些SFA含量差異不顯著，之后溫度每升高5 ℃，產品中SFA含量顯著增加。這可能是因為超過100 ℃高溫易使不飽和的氫鍵加氫成為SFA[25]。當熱殺菌溫度達到110 ℃時，C16:0和C18:0含量分別達到最大（20.95 g/100 g和12.99 g/100 g），分別比85 ℃殺菌組顯著升高了16.79%、21.02%（P＜0.05）。121 ℃處理組的SFA含量下降，這可能由于高溫殺菌處理下UFA轉化成SFA的量小于UFA的降解量所致。

圖2 殺菌溫度對SFA含量的影響Fig. 2 Effect of sterilization temperature on contents of SFA in emulsified sausages

2.3 殺菌溫度對乳化腸中UFA組成的影響

圖3 殺菌溫度對UFA含量的影響Fig. 3 Effect of sterilization temperature on contents of UFA

由圖3可知，乳化腸中共檢測出10 種UFA，包括3 種MUFA和7 種PUFA，按其含量高低排列依次為油酸（C18:1n9）、亞油酸（C18:2n6）、α-亞麻酸（C18:3n3）、十六烯酸（C16:ln7）、花生四烯酸（C20:4n6）、二十碳三烯酸（C20:3n6）、二十碳三烯酸（C20:3n3）、二十碳五烯酸（C20:5n3）、二十二碳六烯酸（C22:6n3）、肉豆蔻腦酸（C14:1n5）。隨著殺菌溫度的升高，MUFA C14:1n5和C16:ln7的含量變化差異不顯著（P＞0.05），而含量較高的C18:1n9和所有的PUFA差異顯著（P＜0.05）。經100 ℃以上溫度處理后，乳化腸中主要的MUFA C18:1n9的含量顯著高于85 ℃處理組。相關性分析表明，C18:1n9與C18:2n6、C18:3n3呈顯著負相關（P＜0.05）。由此說明，高溫下C18:2n6和C易加氫或氧化轉化成C[27-28]。

18:3n318:1n9

SFA又稱必需脂肪酸（essential fatty acids，EFAs），是人體不能合成但必須從膳食中獲取的脂肪酸，其是化學結構含有兩個或多個不飽和雙鍵的脂肪酸[27]。C18:2n6、C18:3n3隨著溫度的升高呈降低趨勢，尤其是溫度高于105 ℃時，呈極顯著下降趨勢（P＜0.01）。研究發現，α-亞麻酸（C18:3n3）是人體必需脂肪酸，是維持生命的重要物質，能在體內經脫氫和碳鏈延長合成二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）、二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）等代謝產物[29]。對于其他的PUFA，經100 ℃以上溫度處理后，其含量極顯著下降（P＜0.01），尤其是C20:5n3和C22:6n3，100～121 ℃溫度處理組中未檢測到。花生四烯酸、EPA、DHA等長鏈UFA在腦功能、嬰幼兒智力及視功能發育等方面有重要意義[29]。由此說明，100 ℃的殺菌溫度有助于最大程度地保持食品中的PUFA的含量，而100 ℃以上的殺菌溫度對PUFA的組成破壞顯著。

2.4 殺菌溫度對乳化腸中脂肪酸比例的影響

隨著脂肪營養研究的深入，脂肪酸的營養作用、需要量以及疾病預防作用日益受到人們廣泛的關注。活性脂肪酸主要可分為n-6系列PUFA和n-3系列PUFA兩大類。n-6 PUFA/n-3 PUFA是一個評價肉品質量的重要指標[30-31]。根據世界衛生組織/聯合國糧食及農業組織推薦標準，根據人體營養需要，膳食營養中n-6 PUFA/n-3 PUFA的值4.0以下為宜。

圖4 殺菌溫度對乳化香腸中活性脂肪酸比例的影響Fig. 4 Effect of sterilization temperature on n-6 PUFA/n-3 PUFA ratio and PUFA/SFA ratio

由圖4可知，乳化香腸中n-6 PUFA/n-3 PUFA為8.95～21.94，隨著殺菌溫度升高，n-6 PUFA/n-3 PUFA的值呈上升趨勢，殺菌溫度超過100 ℃時，n-6 PUFA/n-3 PUFA的值顯著升高。這主要是由于超過100 ℃的熱殺菌嚴重破壞了n-3系列PUFA（C20:5n3和C22:6n3）。PUFA/SFA值是另一個衡量肉品質量的重要指標，隨著殺菌溫度升高，PUFA/SFA的值呈降低趨勢，殺菌溫度超過105 ℃時，PUFA/SFA值顯著低于85℃熱殺菌，這主要由于高溫殺菌，PUFA的含量降低和SFA的含量升高共同的作用結果。根據英國衛生部門推薦，膳食營養中PUFA/SFA值通常需大于0.45，不同熱處理組中PUFA/SFA值為0.50～0.93，符合膳食營養推薦標準。

2.5 殺菌溫度對乳化腸中脂肪氧化的影響

POV是測定初級氧化產物-過氧化物含量的理化指標，能夠反映脂質發生初級氧化的程度。丙二醛是指油脂中UFA氧化分解所產生的次級產物，其值的高低表明脂肪次級氧化的程度[28]。PUFA具有最高的氧化敏感性，其次是MUFA，氧化底物主要是亞油酸和油酸[32]。

圖5 熱殺菌溫度和時間對乳化香腸中POV和TBARS含量的影響Fig. 5 Effects of sterilization temperature and time on POV and TBARS

POV和TBARS含量的測定結果如圖5所示。熱殺菌溫度范圍在85～100 ℃時，殺菌溫度和時間對POV和TBARS含量影響不明顯。當熱殺菌溫度從100 ℃升高到110 ℃時，20 min殺菌時間組中POV顯著上升，從0.175 g/100 g升至0.25 g/100 g（以脂肪計），而121 ℃處理組中POV顯著下降，這是由于過氧化物只是脂肪氧化的初級氧化產物，它的含量決定于生成量和降解量的比率[14]，表明高溫殺菌條件可能會使初級氧化產物部分分解，從而降低了熟肉的POV。當熱殺菌溫度超過100 ℃，TBARS含量顯著上升，尤其是高溫殺菌達到121 ℃，丙二醛含量高達0.32 mg/kg，說明高溫殺菌后乳化腸中生成較多的次級氧化產物，脂肪氧化明顯。脂質氧化也是產生肉風味的主要途徑，且脂質氧化程度的不同會導致肉類風味的差異，脂質的適度氧化產生的醛、酮、醇等揮發性物質，對肉的整體芳香氣味產生貢獻，這也可以解釋艾婷等[8]的研究結果：經80、95、105 ℃和121 ℃分別殺菌的乳化腸中，醛類揮發性風味物質的含量呈現遞增的趨勢。當殺菌溫度不超過100 ℃時，丙二醛含量變化不明顯，而超過100 ℃時，丙二醛含量顯著增加，說明殺菌溫度會促進脂肪氧化。

3 結 論

綜上所示，乳化腸經不同殺菌溫度處理后，脂肪酸含量和脂肪氧化都會發生一定程度的變化。殺菌溫度超過100 ℃時，SFA含量顯著增加，而UFA含量顯著降低，其中PUFA的含量呈現極顯著的降低，而MUFA含量差異不顯著，n-6 PUFA/n-3 PUFA的值顯著增加，PUFA/SFA值顯著降低，同時加速脂肪氧化的速率。100 ℃殺菌溫度使C14:0、C20:0、C16:0、C18:0這4 種飽和脂肪酸的含量顯著升高，同時C18:2n6、C18:3n3、C20:4n6、C20:3n6的含量顯著降低，C20:5n3和C22:6n3未檢出。因此，低于100 ℃條件下的殺菌可以最大程度保持產品的原有的脂肪酸組成。高于100 ℃的殺菌溫度對產品的脂肪酸比例破壞明顯，且促進脂肪氧化。在實際生產中，本研究結論有助于企業選擇合適殺菌條件，使脂肪酸組分達到理想狀態。

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