腸衣在香腸中的應用研究進展

田其英，翟瑋瑋，王強

（1.江蘇食品藥品職業技術學院，江蘇 淮安 223005；2.淮安市雙寶畜產有限公司，江蘇 淮安 223300）

香腸是一種深受消費者歡迎的肉類食品，其加工方式是將肉餡充入豬、羊和牛的腸衣中，經扭結掛桿，熟化而成。香腸腸衣與填充的肉餡直接接觸，因此腸衣的質量和性質直接影響著香腸類制品的質量。腸衣作為香腸的外包裝材料，滿足了香腸賴以成型并在一定時間內保持品質穩定以及貯存及流通的需要[1]。隨著香腸制品加工業的發展，不同材料與性質的腸衣品種也相繼問世。腸衣根據來源分為天然腸衣和人造腸衣，根據是否具有可食性分為可食性腸衣和不可食性腸衣。為了解決天然腸衣供不應求的問題，利用可食性或不可食性材料加工制成的人造腸衣備受關注。人造腸衣雖然可機械化生產，微生物污染小，但其滲透性、彈性和抗張力性弱于天然腸衣[2]。可食性腸衣的加工原料是蛋白類、多糖和淀粉等可食性物質；而不可食性腸衣的加工原料主要是塑料和纖維素等[3]。傳統香腸加工技術與人造腸衣制造技術的融合，形成了現代香腸加工技術。

1 可食性腸衣

1.1 天然腸衣

天然腸衣是世界上最早用于香腸的外包裝材料，它是以豬、羊和其他動物的小腸為加工原料，經過去脂、清洗、腌制、沖洗、脫除鹽分和風干等多道工藝獲得的管狀且具有一定韌性的腸衣[4-5]。品質優良的豬腸衣質地薄韌，透明均勻；羊腸衣則以質地較厚為佳。其中A級豬腸衣，直徑小且均勻，無孔，可用于精制乳化香腸。B級豬腸衣，有一些小孔，可用于制作粗糙的制品，如新鮮豬肉香腸。天然腸衣含有豐富的膠原蛋白與彈性蛋白，營養豐富，用于香腸加工具有安全性、可食性、透過性、彈性與保護香腸的優良風味等優點，這是人造腸衣難以比擬的[6]。隨著肉類加工工業化的發展，天然腸衣由于成品的規格不統一不利于機械化操作，清洗中人力物力消耗較大等問題的存在，促進了人造腸衣的發展[7]。

1.2 膠原蛋白腸衣

膠原蛋白腸衣是一種可食用性的人造腸衣。制作原料膠原蛋白是細胞外基質的主要組成成分，廣泛存在于牛、豬等動物的皮膚、骨骼和其他結締組織中[8]。膠原蛋白具有一個或多個α-鏈形成的三螺旋結構，是制作腸衣的理想材料[9]。由于牛皮來源更充足，且脯氨酸和羥脯氨酸含量較高，同時羥脯氨酸的羥基能與水分子發生締合作用構成氫鍵，可以起到穩定膠原蛋白三股螺旋和膠原纖維結構的作用，因此工業生產多采用牛皮作為原料[10-11]。

在工業生產時，首先是將牛皮的真皮層和其余部分分離，然后脫鈣和研磨，然后加酸引起膠原蛋白的膨脹，均質后通過濕擠壓或干擠壓法擠壓成型，再通入氨氣中和，最后進行干燥而制成的一種可食用薄膜[12-13]。濕擠壓法（美國工藝）通常使用硫酸酸化，加工的膠原蛋白腸衣產品表觀細膩，基質中的膠原纖維結構相對短小，彈性大，形成的網絡結構更為緊密，香腸灌裝和熟化過程中水分不易滲出流失，因而產品的出品率相對較高[14]。此外，與干擠法腸衣相比其口感更好，更多地用于高端香腸產品的生產。而干擠壓法（德國工藝）通常使用鹽酸酸化，加工的膠原蛋白腸衣具有更多的網狀結構、更完整的膠原纖維，在機械性能方面較為突出。但是，其對應的香腸產品的腸衣殘留感較強，食用品質較差，并且在外觀上更為粗糙，多應用于低端的香腸產品。膠原蛋白腸衣和天然腸衣相比，大小均勻或沒有小斑點，價格便宜，規格統一利于機械化生產[15]。

2 不可食性腸衣

2.1 纖維素腸衣

纖維素腸衣是以多層再生的纖維素分子交聯成網狀結構并具有一定強度和彈性的外包裝材料。纖維素中含有大量的植物蛋白纖維，其主要原料是棉花、樹木等[4]。纖維素腸衣有優異的加工性能。纖維素腸衣伸縮強度大和大小均勻，非常適應高速、自動化灌裝，并易于控制份量；纖維素腸衣由于多層網狀結構透，有著優異的透氣透煙性能，是非常理想的煙熏腸衣；纖維素腸衣熱穩定性好，蒸煮變形少，可實現剝皮機的快速剝皮。在腸衣內部預噴了剝皮涂層，內部肉餡不會粘連，香腸表面光滑品相好。使用纖維素腸衣進行香腸加工，其流程包括肉料準備，灌裝，吊掛，蒸煮，包裝[16]。大小口徑腸衣的區別在于，小口徑的纖維素腸衣在使用前不需要浸泡。由于纖維素腸衣不可消化，在食用之前必須剝皮。小直徑香腸產品（如熱狗），其腸衣可在工廠由剝皮機剝去。而大直徑香腸產品（如意大利臘腸），其腸衣通常是由消費者剝去[17]。

2.2 塑料腸衣

塑料腸衣是以合成聚合物，如聚偏氯乙烯（polyvinylidene chloride，PVDC）、聚酯、聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯或這些材料的混合物制成的外包裝材料[18]。塑料腸衣以它們良好的相對強度和均勻性，適合制作大直徑香腸。塑料薄膜因為不透氣，具有抗氧化保護的優點，這有助于提高產品的保質期。塑料腸衣的優勢還在于方便儲存及運輸，對產品保護性能好，可將其用作產品外包裝[19]。這些腸衣的性能要取決于聚合物類型、厚度、使用的添加劑以及后續處理。如最常見的PVDC膜，它以優良的耐油和阻隔性能被廣泛應用于腸衣的加工，不能進行煙熏處理。由于塑料腸衣的不可食用性也使得此類香腸在食用或烹飪前需要將腸衣剝去[20]，有些塑料腸衣中的輔助劑還具有一定的毒性[1]。塑料腸衣廢棄后無法生物降解，給環境帶來一定的污染[21]。

3 共擠腸衣

共擠是一種加工方法，它省略了預制腸衣和儲備腸衣的中間階段。傳統的香腸生產過程是向腸衣里充填滿肉陷，而共擠法則是在香腸肉餡表面擠涂液體/半液體的材料，然后再將其凝膠化形成腸衣。共擠香腸技術自20世紀80年代問世以來，由于腸衣穩定性、高投資成本和生產過程的復雜性等問題的存在，直到21世紀初才開始應用于香腸生產[22]。

3.1 共擠腸衣的原料

共擠腸衣主要是以膠原蛋白為原料，當膠原蛋白與肉餡從共擠頭擠出時，在共擠頭出口處膠原蛋白直接均勻包裹于共同擠出的肉餡表面，同步成型于產品，然后鹽析脫水固化，再經過分切、干燥、煙熏、蒸煮，冷卻而成。膠原蛋白是由纖維組成，纖維是由纏繞緊密的原纖維組成，能夠形成原纖維的膠原類型為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ和Ⅵ型，其中Ⅰ型膠原最豐富，存在于牛皮中，常用于制作膠原蛋白腸衣[23]。當前，牛皮中膠原蛋白也是共擠腸衣的主要原料來源。牛皮根據著生區域被分為臀部、腹部和頸部，并且它們的結構和性質有著明顯的不同。臀部牛皮有緊密的纖維結構，皮膚相對緊致堅硬，比腹部的厚，但與頸部的薄。可見牛皮的腹部最薄，因具有開放的結構而相對脆弱。而頸部最厚，但也有比較開放的結構而脆弱。因此，在生產膠凝劑時，只好將牛皮的腹部或腹部與臀部共同使用[24]。

雞膠原蛋白作為一種常見的禽類副產品，如果用于加工共擠腸衣，則具有更大的潛力。研究證明，雞肉膠原蛋白可以替代牛膠原蛋白的原因是它們都含有Ⅰ型和Ⅲ型膠原蛋白。但是雞肉膠原蛋白交聯較少，因為其生長周期不如牛的生長周期長[25]。分別從雞骨和雞皮中提取膠原蛋白通過共擠技術制備腸衣，發現雞皮呈細纖維和膨脹力較低的纖維狀微結構，雞骨中因為大而牢固的碎片無法從其中提取膠原蛋白，說明得出雞骨膠原蛋白不適合制作腸衣。雞皮膠原蛋白則產生了更多纏繞的長膠原纖維和更高黏度的凝膠，這為腸衣擠壓和隨后的交聯提供了所需的性能[26]。由于牛和雞兩種不同膠原蛋白之間的分子相互作用和網絡形成的差異，通過添加NaCl（0.05 mol/kg）或用1.25%的大豆分離蛋白部分替代膠原蛋白對牛、雞膠原擠壓腸衣進行改性。在初始凝膠中加入NaCl可以形成具有高拉伸強度和彈性的牛、雞膠原膜；NaCl和大豆蛋白對雞膠原蛋白的改性使其產生了功能性雞膠原膜[27]。此外，共擠腸衣也可以由海藻酸鹽或海藻酸-膠原混合材料制成。如纖維素或馬鈴薯淀粉等添加劑，也可以添加到腸衣中以改善某些功能[28]。

3.2 共擠腸衣的定型

膠原蛋白凝膠（通常是3%的蛋白質）被放入擠壓模中，從擠出機噴嘴出來被擠壓在香腸肉餡表面時，擠出噴嘴頭上下兩個旋轉錐反向旋轉，引起的膠原纖維定向排列提高了腸衣的機械強度，減少了烹飪過程中腸衣開裂的可能性[29]。海藻酸鹽可在多價金屬陽離子的存在下形成凝膠，共擠腸衣時不需要提供定向排列。而由海藻酸-膠原蛋白制成的混合腸衣，則需要反向旋轉擠壓來排列膠原纖維[30]。

當腸衣被擠壓出后，需要后續處理使其穩定在產品表面。針對膠原蛋白腸衣，首先是進行脫水，先將膠原蛋白涂層的產品浸泡于20%～30%的食鹽溶液中去除腸衣中的部分水分（也使膠原蛋白分子更緊密地結合在一起）；再浸泡或噴灑飽和食鹽溶液中使腸衣脫水和硬化，這也使膠原蛋白腸衣吻合了香腸肉餡的形狀；最后通過空氣干燥以及與煙冷凝物或其他交聯劑進一步的穩定[31]。對于海藻酸鹽腸衣，先將水狀膠涂層的產品浸泡在10%～15%氯化鈣溶液中以迅速形成腸衣。海藻酸-膠原蛋白混合腸衣首先用氯化鈣溶液凝膠，然后用空氣干燥和液體煙交聯。脫水后的腸衣有了足夠的強度，既可以進行卷曲也可以連接[32]。

3.3 共擠腸衣的特性

在香腸生產中腸衣的選擇至關重要，因為它不僅影響香腸的完整性、大小和形狀，而且還能將流動的生肉糊轉化為所需的半固態香腸產品。理想的膠原蛋白腸衣應該在香腸加工過程中提供足夠的強度，同時在消費過程中保持足夠的柔韌性。由于香腸加工要求的不同，一種腸衣不可能適合所有類型的香腸，但是每一種腸衣都必須具備一些基本的功能特點。其中最重要的兩個特性是阻隔性能（即對水蒸氣、煙霧和其他氣體的滲透性）和機械強度[28,33]。

滲透性是指滲透性物質溶解的程度以及它在薄膜擴散的速率。滲透層的遷移基本上是由濃度梯度驅動的，而材料的極性也是重要影響因素。一般來說，蛋白膜對極性物質如水蒸氣的滲透性高，而對非極性物質如氧氣、芳香族化合物和油類的滲透性低。如共擠膠原蛋白腸衣在較低相對濕度時具有良好的氧屏障，但隨著相對濕度的增加，透氣性也迅速增加[34]。水分含量及其變化對香腸的感官品質和貯藏穩定性影響重大。香腸含水量受腸衣滲透特性的影響。在干燥的發酵產品，高透水性是必需的，因此共擠以及人造膠原蛋白腸衣經常被使用。腸衣的類型和厚度，以及環境溫度和濕度都會影響透氧率。減少包裝中的氧氣有助于延緩變質反應，延長香腸的保質期。共擠壓過程中，香腸使用袋內加熱技術，先真空包裝55℃加熱，在真空包裝下進一步加熱至中心溫度達到74℃，微生物污染大大減小，產品保質期有效延長。就透氣性而言，共擠膠原蛋白腸衣很容易透煙氣。煙氣中的成分可以改善產品風味，有助于剝離，并通過降低微生物的生長延長產品的保質期。煙熏成分也會使香腸的外層呈現出褐色或金黃色。煙霧成分的穿透是有限的，穿透深度在2 mm～6 mm之間[35]。此外，煙熏程度還與空氣濕度和香腸表面的干燥程度有關。如果相對濕度太高，一些成分會被洗掉，導致香腸顏色不均勻。如果濕度太低，表面將不能吸收足夠的煙氣，表面顏色和味道均較淡。腸衣的機械強度是僅次于滲透率的一個重要的性能。共擠腸衣的膠原纖維通過分子間交聯而連接起來，抗拉強度大。在共擠香腸加工過程中，腸衣足以堅固來容納肉餡，但也能隨加熱膨脹而開裂[17]。

3.4 共擠工藝的優點

共擠工藝從投料到成品是一個連續的操作過程，能夠實現大批量生產。共擠香腸加工工藝中的灌裝、成型、干燥、定型、煙熏、蒸煮、冷卻是一體化的自動化操作，縮短了生產流程，提高了生產效率；其中沒有手工操作，降低了生產環節的污染幾率，為保證香腸產品質量提供了工藝和環境保證。共擠成型的腸衣是可食用的，常用于在袋內烹飪加工，這也有效防止了烹飪后機械處理中微生物污染的風險[36]。雖然初始設備成本可能很高，但產量的增加和勞動力成本的降低在經濟上是有利的。共擠香腸加工工藝采用牛、雞膠原蛋白做成型香腸，緩解了肉類加工企業對天然豬腸衣以及膠原蛋白腸衣的依賴，可以保證大型肉制品企業的大批量生產供應[37]。

4 結語

在肉制品加工中，香腸產品占據著較大的比重。隨著消費者對香腸需求量和對產品多樣化的需求不斷增加，促進了腸衣制造的發展。本文分別概述了可食用和不可食用腸衣的原料來源和加工特點，介紹了它們的優缺點；重點講解了共擠腸衣的加工和應用，作為傳統腸衣的替代品，尤其是促進了畜禽副產品的加工利用。這為延長肉品加工產業鏈，生產高質量香腸提供了可行性的路徑。