藕渣不溶性膳食纖維和菊粉混合添加對廣式香腸品質的影響

楊波若，陳韜，吳強

（云南農業大學食品科學技術學院，云南 昆明 650201）

蓮藕（lotus root）廣泛種植于我國沿海各省及西南地區，是較為常見水生蔬菜[1]，除作為新鮮蔬菜售賣外，主要被加工成藕粉和藕汁。藕粉和藕汁的加工會產生大量的藕渣[2]，藕渣除少量用于動物飼料外，絕大部分被作為廢料丟棄，造成了一定的資源浪費。有研究表明，蓮藕渣內含有豐富的不溶性膳食纖維（insoluble dietary fiber，IDF），這些膳食纖維不僅熱量低，而且有潤腸通便作用[3-4]。

菊粉又名菊糖，是一種在水中溶解性強、對人體有益的膳食纖維。菊粉內含有大量羥基，溶于水后是呈奶油狀的凝膠，表面細膩圓潤無顆粒感，是動物脂肪和奶油的優良替代物，被廣泛用于肉類食品和糕點加工中[5-7]。孫彩玉等[8]發現用菊粉代替脂肪加入發酵香腸中，其在感官和質構方面與傳統發酵香腸非常接近，認為菊粉是良好的脂肪替代物。Mendoza等[9]發現在乳化腸內加入菊粉不但可以增加香腸的膳食纖維含量，而且還能降低香腸蒸煮損失率并保持香腸原有風味。

傳統廣式香腸中脂肪含量較高，通常在30%～40%[10]。有研究發現，我國居民日常飲食的普遍特點是脂肪攝入量過高，而膳食纖維量攝入不足，這違背了現代健康膳食的理念[11]。故研究一款低脂高膳食纖維的廣式香腸十分有必要。目前，關于高纖低脂香腸的研究多是將含有膳食纖維的材料或可溶性膳食纖維直接添加到香腸中來研究香腸品質變化[12-13]。但鮮見同時將可溶性和不溶性膳食纖維按一定的比例加入香腸后香腸品質變化的相關研究。因此，本研究從藕渣不可溶性膳食纖維和菊粉可溶性膳食纖維混合比例入手，對高纖低脂廣式香腸進行研究，提升高膳食纖維廣式香腸品質。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

原料肉（新鮮豬后腿肉、豬背肥膘）、輔料（香辛料、白砂糖、加碘食鹽、食用純凈水、味精、白酒）：市售；藕渣：云南玉溪澄江藕粉廠。

50°小曲清香型白酒：云南易門大龍口酒業有限公司；亞硝酸鹽（食品級）：河南一諾食品有限公司；P95型菊粉（食品級）：比利時Beneo Orafti SA公司；人造膠原蛋白腸衣（20 mm）：神冠控股（集團）有限公司；三氯乙酸（分析純）：廣東翁江化學試劑；乙二胺四乙酸（ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA）（分析純）：天津市北辰方正試劑廠；丙二醛（malondialdehyde，MDA）測定試劑盒：南京建成生物工程研究所；雙圈定量濾紙：通用電氣生物科技（杭州）有限公司；morpholine ethanesulfonic acid—tris（hydroxymethyl）aminomethane緩沖液（Mes-Tris緩沖液）：廣東翁江化學試劑有限公司；熱穩定α-淀粉酶液（酶活力為38 500 U/g）、堿性蛋白酶（酶活力為200 000 U/g）、糖化酶（酶活力為100 000 U/g）：北京索萊寶科技有限公司。

AR22CN電子天平：上海豪克斯儀器有限公司；HI9024型pH計：意大利哈納儀器公司；HS153鹵素快速水分測定儀：Mettler Toledo公司；50型煙熏爐：諸城冕凱機械有限公司；SZ-12電動絞肉機：廣東旭眾食品機械有限公司；CR-10Plus便攜式色差儀：日本柯尼卡美能達；F6/10手持式高速勻漿機：上海凈信科技有限公司；LC-LX-HR185C型臺式高速冷凍離心機：上海力辰邦西儀器科技有限公司；GC/MSD型氣質聯用儀：美國Agilent公司；DB-WAX型色譜柱：美國J&W Scientific公司；TA-1質構分析儀：英國勞埃德儀器公司；帥通15L手動臥式灌腸機：浙江哈瑞共貿有限公司；DZF-6020型真空干燥箱：上海齊欣科學儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 藕渣IDF提取和廣式香腸的制作

1.2.1.1 藕渣IDF的提取

用吳強等[14]最優方法稍作修改，對藕渣IDF進行提取。具體操作：將10.00 g的脫脂藕渣放入30 mL的中性Mes-Tris緩沖液內,依次加入0.5 gα-淀粉酶和1.0 g淀粉葡糖甘酶，在60℃條件下水浴30 min。水浴后，在常溫條件下以4 000 r/min離心15 min。取1.00 g沉淀物浸泡在20%的氫氧化鈉溶液中1 h，之后用超純水洗滌至中性，之后抽濾干燥得藕渣IDF。

1.2.1.2 廣式香腸配方

基礎配方，以100 g肉計（豬后腿肉80 g，豬背肥膘20 g），白糖、食鹽、味精、白酒、水和亞硝酸鹽的添加量依次為 8.0、2.5、0.2、2.5、5.0 g 和 10 mg[15]。

1.2.1.3 藕渣IDF和菊粉廣式香腸加工工藝

廣式香腸制作工藝流程如下。

操作要點：豬后腿肉僅選取純瘦肉部分進行絞制，絞制孔徑為10 mm；豬背肥膘處理時應修整剔除豬皮部分，選用純肥肉切成0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm的方丁。瘦肉和肥膘在絞制和切丁時中心溫度應控制在-1℃～-2℃。廣式香腸灌制過程中應注意餡料緊實度，及時排氣，將每節廣式香腸長度控制在15 cm左右。在56℃恒溫烤箱中對廣式香腸進行烘烤干燥，當失重率到達（35±1）%時結束烘烤。將烘烤好的廣式香腸在室內晾掛至室溫（25℃）后真空包裝備用。

1.2.2 廣式香腸中藕渣IDF和菊粉添加量的單因素試驗

采用單因素試驗設計分別對藕渣IDF和菊粉的添加量進行優化。固定其他因素不變，以藕渣IDF＋脂肪=20%為準，藕渣IDF添加量分別為0、0.5%、1.5%、2.5%，替代等量的脂肪，確定廣式香腸中的藕渣IDF添加量。固定其他因素不變，以菊粉＋脂肪=20%為準，菊粉添加量分別為3%、6%、9%，替代等量的脂肪，確定廣式香腸中的菊粉添加量。

1.2.3 混料設計

以菊粉+藕渣IDF+脂肪=20%，確定脂肪添加量12.5%～16.5%為篩選條件進行藕渣IDF-菊粉廣式香腸混料設計。在廣式香腸烘烤時，測定失重質量，在失重率為（35±1）%時，停止烘烤，將廣式香腸取出于室溫（25℃）下晾掛后真空包裝，備用。

1.2.4 指標測定

1.2.4.1 失重率的測定

廣式香腸灌制后的初始質量記做W1，烘烤完成后廣式香腸的質量記做W2，按如下公式計算廣式香腸的失重率。

1.2.4.2 色澤的測定

將廣式香腸切成厚度為0.8 cm的薄片，平攤于干凈的桌面，用手持式色差儀器測定樣品橫切面的亮度值L*、紅度值a*和黃度值b*，每根廣式香腸測定3個位置（前中后3段），每個位置測定3次取平均值。

1.2.4.3 水分含量的測定

參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》所述方法測定水分含量[16]，測定4次取平均值。

1.2.4.4 pH值的測定

參照GB5009.237—2016《食品安全國家標準食品pH值的測定》[17]并做相應修改。準確稱取5 g廣式香腸碎樣加入45 mL蒸餾水，均質勻漿2 min（6 000 r/min）后過濾上清液并測定其pH值，每組樣品重復3次，取平均值。

1.2.4.5 質構的測定

將廣式香腸樣品切成20mm厚的圓柱狀，進行質構分析。檢測參數為測前、測中和測后速度依次2mm/s、1 mm/s和2 mm/s，測試距離10 mm，受壓距離20 mm，二次受壓時間18 s，全程操作在室溫（25℃）下進行，平行試驗測定4次，取平均值，數據配合使用Stable miro system軟件分析。

1.2.4.6 廣式香腸揮發性風味物質的萃取與分析

采用固相微萃取法提取揮發性物質，將50 g廣式香腸剪碎置于100 mL萃取瓶中，90℃水浴15 min后，將固相微萃取針插入瓶的頂空部分，緩慢伸出萃取纖維，吸附30 min后收回，取出針頭，然后在進樣口于220℃條件下解吸5 min。在收集揮發性物質前，萃取頭預先放置在氣相進口處，于220℃條件下加熱30 min。

色譜條件：參照李加興等[18]方法并作相應的修改。毛細管柱 DB-624（50 m × 0.32 mm，1.05 μm）、載氣為氦氣、流速1.0 mL/min；起始溫度38℃、保持5 min；先升溫到75℃，增溫速率4℃/min；然后持續增加至100℃，增溫速率為2℃/min；最后上升至230℃，增溫速率10℃/min，并保持8 min。質譜條件：電子能量為70eV；傳輸線溫度230℃；離子源溫度230℃；激活電壓350 V；進樣口溫度 220℃；質量掃描范圍（m/z）40～400。

1.2.4.7 樣品感官評定指標及評定方法

使用隨機抽樣法在各試驗組的廣式香腸中挑選等量用于觀感評定的樣品，擺放在外觀完全相同的各瓷盤內，水沸后上鍋蒸25 min至全熟，取出切成厚度相等的薄片趁熱品嘗。所有感官試驗均在1 d內完成，所有參評人員均具有3次以上的感官測定經驗。

感官評價采取單項8分滿分制[19]，選邀10名食品專業人員組成評定小組進行檢驗，具體評分細則標準見表1。

表1 廣式香腸感官評價標準Table 1 Sensory evaluation criteria of Cantonese sausage

續表1 廣式香腸感官評價標準Continue table 1 Sensory evaluation criteria of Cantonese sausage

1.3 數據處理

采用Design-expert 9.0設計、優化試驗，用SPSS 23.0對結果進行統計分析。圖片由origin 2018繪制，數值均以平均值±標準差的形式表示。每組試驗重復5次。

2 結果與分析

2.1 藕渣IDF及菊粉復配比例優化單因素試驗

對不同添加量藕渣IDF和菊粉的廣式香腸進行烘烤并記錄失重率在（35±1）%所需時間，結果如圖1所示。

圖1 不同添加量的藕渣IDF和菊粉對廣式香腸烘烤時間的影響Fig.1 Effects of lotus root residues IDF and inulin on baking time of Cantonese sausage

由圖1可知，隨著藕渣IDF添加量的增大，廣式香腸失重率達到（35±1）%所需烘烤時間就越長。這可能是因為藕渣IDF具有良好的持水性與持油性[20]，烘烤干燥過程中廣式香腸內脂肪和水被保留在藕渣內。菊粉添加量為6%和9%的廣式香腸的失重率變化較菊粉添加量3%的香腸更為緩慢，這可能是因為菊粉在烘烤加熱過程中呈凝膠狀[21]，菊粉添加量越多將水分保留在廣式香腸內能力越大，失重率增加緩慢。

測定不同添加量的藕渣IDF和菊粉的廣式香腸內部色澤如圖2所示。

圖2 不同添加量的藕渣IDF和菊粉對廣式香腸內部色澤的影響Fig.2 Effects of lotus root residue IDF and inulin with different additions on internal color of Cantonese sausage

添加藕渣IDF后廣式香腸的L*值、a*值和b*值均顯著低于對照組（P＜0.05），這可能是因藕渣IDF為棕黑色，加入廣式香腸后會使廣式香腸顏色發生改變，與陶姝穎等[22]將葡萄皮渣膳食纖維加入到廣式香腸中，引起L*值、a*值和b*值下降原因相似。對照組與添加菊粉組之間的L*值、a*值和b*值不存在顯著差異（P＞0.05），可能是因為菊粉遇水后形成白色奶油狀凝膠，不會使廣式香腸色澤發生較大的變化[23]。

不同添加量藕渣IDF和菊粉的廣式香腸的質構分析如表2所示。

表2 藕渣IDF和菊粉添加量對廣式香腸質構的影響Table 2 Effects of lotus root residues IDF and inulin with different additions on the texture of Cantonese sausage

藕渣IDF添加量在0.5%～1.0%時，廣式香腸的硬度、咀嚼性和彈性與對照組差異不顯著（P＞0.05）。但藕渣IDF添加量在1.5%時，廣式香腸的硬度顯著高于對照組（P＜0.05）。這可能是因為藕渣IDF有較強的持水性，能與蛋白充分接觸形成凝膠狀，導致廣式香腸硬度增加[24]。與對照組相比，不同菊粉添加量的廣式香腸咀嚼性和彈性差異不顯著（P＞0.05）。但9%菊粉廣式香腸的硬度顯著（P＜0.05）高于對照組，這可能是因為菊粉添的加量過高會在廣式香腸內部形凝膠狀物質，廣式香腸硬度增加。

對藕渣IDF和菊粉添加量不同的廣式香腸進行感官評分，結果如表3所示。

表3 不同添加量的藕渣IDF和菊粉對廣式香腸感官得分的影響Table 3 Effects of IDF and inulin with different additions on the sensory score of Cantonese sausage

由表3可知，藕渣IDF添加量在0.5%～1.0%時，廣式香腸的組織狀態、色澤和總體接受度評分與對照組不存在顯著差異（P＞0.05）。但隨著藕渣IDF添加量從0%增加到1.0%時，廣式香腸的香味和口感得分顯著高于對照組（P＜0.05）。綜合廣式香腸的感官及品質指標分析，當藕渣IDF添加量為0.5%～1.5%左右時，廣式香腸品質較好。

與對照組相比，添加菊粉后廣式香腸的組織狀態和色澤得分變化不顯著（P＞0.05），但隨著菊粉添加量的增加，廣式香腸的香味得分顯著高于對照組（P＜0.05）。添加量為3%和6%的菊粉廣式香腸與對照組的口感和總體接受度評分不存在顯著差異（P＞0.05），但當菊粉的添加量增至9%時，廣式香腸的口感和總體接受度評分顯著低于對照組（P＜0.05）。綜合廣式香腸的感官及品質指標分析，當菊粉添加量為3%～6%左右時，廣式香腸品質較好。

2.2 藕渣IDF-菊粉對廣式香腸品質的影響

2.2.1 藕渣IDF-菊粉廣式香腸的混料試驗

如表4所示，在藕渣IDF添加量為0.5%～1.5%、菊粉添加量為3%～6%、脂肪添加量為12.5%～16.5%的范圍內進行混料試驗。

表4 藕渣IDF-菊粉廣式香腸的D-optimal混料設計試驗結果Table 4 D-Optimal mixture design of lotus root residue IDF-inulin Cantonese sausage

篩選混料試驗中亮度值L*最大、烘烤時間最短且總體接受度得分最高的優化組，最終將期望值最高的兩個配方作為優化組。優化組一和優化組二的藕渣IDF添加量、菊粉添加量、脂肪添加量分別為0.50%、6.00%、13.50%和1.30%、4.60%、14.10%。

2.2.2 藕渣IDF-菊粉對廣式香腸理化、感官指標的影響

如表5所示，對兩組優化和對照組的廣式香腸理化性質及感官指標進行對比。

表5 藕渣IDF-菊粉廣式香腸的理化、感官指標Table 5 Physicochemical and sensory indexes of lotus root residue IDF-inulin Cantonese sausage

與對照組相比，優化組一和優化組二的香味評分顯著增加（P＜0.05），但廣式香腸烘烤時間顯著增加（P＜0.05），L*值顯著降低（P＞0.05）。因優化組一在總體接受度方面的評分顯著高于優化組二（P＜0.05），且優化組一咀嚼性更接近對照組，所以確定優化組一為最佳配方，即藕渣IDF添加量0.50%、菊粉添加量6.00%、脂肪添加量13.50%。

2.2.3 藕渣IDF-菊粉對廣式香腸揮發性風味物質的影響

圖3為對照組和兩個優化組藕渣IDF-菊粉廣式香腸的揮發性風味物質的固相微萃取技術-氣相色譜-質譜（solid phase microextraction gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）檢測圖，具體數值結果見表6和表7。

表6 藕渣IDF-菊粉廣式香腸揮發性風味物質的組成及相對含量Table 6 Composition and relative content of volatile flavor compounds of lotus root residue IDF-inulin Cantonese sausage

表7 藕渣IDF-菊粉廣式香腸的揮發性風味物質的種類與相對含量Table 7 Types and relative contents of volatile flavor compounds of lotus root residue IDF-inulin Cantonese sausage

圖3 藕渣IDF-菊粉廣式香腸的SPME-GC-MS總離子流圖Fig.3 The SPME-GC-MS total ion flow diagram of lotus root residue IDF-inulin Cantonese sausage

由此可知對照組和兩個優化組廣式香腸在揮發性化合物的種類和相對含量方面存在巨大差異，對照組和兩個優化組廣式香腸個體風味成分存在差異。

酯類揮發性物質是廣式香腸主要的揮發性物質，具有獨特的香味。有研究報道稱酯類揮發性物質由脂肪氧化生成的醇與游離脂肪酸反應所產生[25]，使肉制品擁有果香甜味。由長鏈的脂肪酸所形成的酯類可賦予肉制品脂肪的香味[26]。3組廣式香腸中主要的酯類揮發性物質是帶有水果香味的己酸乙酯，其中優化組一的己酸乙酯含量最高，這可能是因為優化組一中菊粉的添加量高，增加了廣式香腸的酯類揮發性物質[5]。在優化組一和優化組二內還存在一種菠蘿香味的庚酸乙酯，豐富了廣式香腸風味。

在酸類揮發性物質的含量與種類上，兩個優化組高于對照組，這可能是因為添加了藕渣IDF和菊粉后，在烘烤干燥時廣式香腸內會產生有機酸物質[27]，進而形成酸類揮發性物質。優化組二中酸類的含量和種類高于優化組一，這可能是由于兩種優化組中的藕渣IDF與菊粉的配比不同引起的。

在烴類揮發性物質的種類和含量上，對照組明顯高于兩個優化組。對照組內烴類揮發性物質占比高達77.94%明顯高于優化組。但因為烴類物質閾值較高[28]，對廣式香腸風味的直接貢獻較低，因此對照組內烴類物質對廣式香腸風味貢獻較小，可忽略不計。

醛類揮發性物質形成于脂肪氧化過程中，因其閾值低、形成快，故對風味影響較大[29]。但優化組內檢測到的醛類碳原子數目多、分子量大，不具有刺激性氣味[30]，因此優化組的醛類物質對廣式香腸的風味影響不大。酮類揮發性物質是由脂肪酸經β-氧化或酮酸脫酸反應生成的，具有清香的奶油味[31]。由表7可知，對照組無酮類揮發性物質，兩個優化組內均有少量的酮類物質，這豐富了優化組廣式香腸的風味。

3 結論

本試驗將藕渣IDF和菊粉作為脂肪替代物添加到廣式香腸內，確定藕渣IDF-菊粉廣式香腸的最優配方為藕渣IDF添加量0.50%，菊粉添加量6.00%和脂肪添加量13.50%。研究對比對照組廣式香腸和不同復配比藕渣IDF-菊粉廣式香腸的質構、感官品質和揮發性物質，發現與對照組相比，藕渣IDF-菊粉廣式香腸不僅增加了廣式香腸的膳食纖維含量，而且改善了廣式香腸的風味和總體接受度，為低脂高膳食纖維廣式香腸的研發提供了新思路。