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标题

竹笋膳食纤维、脂肪和淀粉对中式香肠品质的影响

范文

宋玉+母应春+苏伟+王德斌

摘要：为确定竹笋膳食纤维（bamboo shoots dietary fiber，BSDF）、脂肪和淀粉添加量对香肠品质特性的影响和最优配比，在单因素试验基础上，通过Box-Behnken试验，以感官（色泽、组织状态、外观、风味和口感）和质构指标（硬度、弹性、黏性和咀嚼性）的综合得分为响应值，对BSDF、脂肪和淀粉的添加量进行优化，并将采用最优配方生产的低脂香肠的品质特性与传统香肠（脂肪添加量20%）进行对比。结果表明：生产低脂香肠的最佳工艺条件为BSDF添加量4.2%、脂肪添加量15.2%、淀粉添加量3.2%，在此条件下香肠的综合品质最佳；相较于传统香肠，低脂香肠的脂肪含量降低了4.8%，且营养价值和质量特性得到改善，BSDF具有用作食品中脂肪替代物、填充剂和营养添加剂的潜力。

关键词：竹笋膳食纤维；脂肪；淀粉；香肠；感官评定；质构

Abstract： In the present study， the formulation of Chinese sausage using dietary fiber （BSDF）， fat and starch from bamboo shoots as ingredients was optimized using a combination of one-factor-at-a-time method and response surface methodology with Box-Behnken design. Overall quality in terms of sensory attributes （color， structure， flavor and taste） and texture profile analysis （TPA） parameters （hardness， springiness， adhesiveness and chewiness） was considered as response variable. The quality characteristics of the sausage prepared using the optimized formulation were compared with those of traditional sausage （with 20% fat）. The results showed that the optimal combination for the best overall quality was 4.2% BSDF， 15.2% fat and 3.2% starch. The new product contained 4.8% less fat and had improved nutritional value and quality characteristics than the traditional one. The findings of this study led us to conclude that BSDF has potential applications as a fat substitute， filler and nutritional supplement in foods.

Key words： bamboo shoot dietary fiber； fat； starch； sausage； sensory evaluation； texture

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201711007

中图分类号：TS251.5 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2017）11-0038-07

中式香肠大多以畜禽肉为主要原料制成，具有营养丰富、食用方便、便于携带等优点，但是由于传统香肠的脂肪和胆固醇含量较高，缺乏水溶性维生素、膳食纤维和矿物质，食用过多易引发高血压和动脉硬化等疾病[1]。降低香腸中的脂肪含量会使香肠不能有效地结合水，从而变得质地坚韧、干燥并形成橡胶状[2]。国内外研究人员已尝试通过添加膳食纤维[3-5]、卡拉胶[6]、淀粉[7]、麦麸[8-9]、β-葡聚糖[10-11]、蛋白质[12]和魔芋[13]等非脂肪成分来改善低脂食品的品质特性。

膳食纤维的添加可以改善香肠等肉制品的感官和质量特性，Eim等[14]对胡萝卜膳食纤维在干发酵香肠中的应用进行研究，发现添加3%的胡萝卜膳食纤维能够改善香肠的感官和质量特性。国外已有把菊粉[15]、菠萝膳食纤维[16]等添加到香肠中以改善其品质特性的报道。相较于上述几种膳食纤维，竹笋膳食纤维（bamboo shoots dietary fiber，BSDF）具有更突出的理化特性：良好的持水性、持油性和溶胀性[17]。Zeng Heng等[18]将发酵型BSDF添加到油炸鱼丸中，减少了其脂肪含量，改善了油炸鱼丸的质构和其他质量特性。以淀粉为基质的脂肪替代物可以与脂肪、纤维混溶，形成具有光滑、脂肪状的耐热凝胶质感，具有改善水相结构和易于消化的特点。Liu Huaiwei等[19]研究了马铃薯淀粉作为脂肪替代物在乳化香肠中的应用，发现在香肠中添加淀粉有增稠和乳化效果，并能改善香肠的品质。目前国内外研究中尚未发现一种物质能够完全替代脂肪，通常将几种物质组合部分替代脂肪，生产的低脂食品需具有或优于传统食品的感官和质量特性，因此制备脂肪替代物和低脂产品的配方已成为食品工业不同分支的重点研究对象[20]。Ramirez-Camargo等[21]通过评价香肠的感官、质构和流变学参数，开发出橙皮纤维、豌豆和木薯淀粉混合物，可以替代香肠中50%的脂肪。本研究通过单因素试验和Box-Behnken试验，研究BSDF、脂肪和淀粉的添加量对香肠感官特性、质构特性、营养价值和稳定性的影响以及BSDF、脂肪和淀粉对香肠品质影响的相互作用，以获得生产低脂肪、高品质香肠的最佳配方。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

BSDF为实验室自制，真空冷冻干燥24 h，粉碎后过100目筛，备用；猪前后腿肉、猪背部肥膘、马铃薯淀粉、精盐、白糖、香辛料、味精等均为市售；其余试剂均为国产分析纯，购于贵州省赛兰博生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

UX220H电子天平厦门欣锐仪器仪表有限公司；C21-SK2101美的电磁炉、MG38CB-AA电烤箱广东美的生活电器制造有限公司；FW100高速万能粉碎机天津泰斯特仪器有限公司；FD-IA-50冷冻干燥机北京博医康实验仪器有限公司；CT3质构分析仪美国Brookfield公司；GZX-9140MBE电热鼓风干燥箱上海博讯实业有限公司医疗设备厂；ST-428电动绞肉机广东特犇电器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 香肠配方及加工工艺

基本配方：新鲜猪肉100 g、白砂糖3.0%、食用盐3.5%、浓香型白酒2.0%、味精0.5%、胡椒粉0.1%、五香粉0.2%（均为在猪肉中的质量分数）。

工艺流程：新鲜猪肉切块、拌料→腌制→灌肠（排气，捆绑）→漂洗→烘烤→成品→真空包装→低温贮藏

操作要点：原料肉去皮、骨及筋腱，保持肉质新鲜，将肉切成1 cm见方的丁状，放入绞肉机，将肉丁切成边长10～15 mm的肉粒，和辅料混合均匀，4 ℃腌制24 h；使用直径26 mm的人造胶原蛋白肠衣进行手工灌制，每节香肠的长度控制在15～18 cm之间，针扎小孔排气，分别在65、75、85 ℃烘烤4 h，于室温晾挂3 d，真空包装即为成品。

1.3.2 单因素试验设计

在单因素试验和响应面试验中，通过调整瘦肉质量，固定香肠的总质量为100 g（除去辅料）。

在脂肪添加量15 g、淀粉添加量3 g的条件下，考察不同BSDF添加量（0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%）（占香肠总质量的百分比，下同）对香肠感官品质和质构特性的影响；在淀粉添加量3 g、BSDF添加量适宜的条件下，考察脂肪添加量（0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%）对香肠感官品质和质构特性的影响；在BSDF和脂肪添加量适宜的条件下，考察淀粉添加量（0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%）对香肠感官品质和质构特性的影响。采用综合评分法，筛选出BSDF、脂肪和淀粉的最佳添加水平范围。

1.3.3 响应面试验设计

根据单因素试验结果，以综合评分作为评价指标，采用Design-Expert V8.0.6软件中的Box-Behnken Design（BBD）程序进行三因素、中心点重复5 次的组合试验，以多元二次回归方程和响应曲面图综合反映各因素对香肠质构及感官品质的影响规律及其相互作用关系。

1.3.4 香肠的感官品质评定

采用双盲法对香肠进行感官评定[22]，样品进行密码编号（本研究采用3 位随机数字），随机评定，通过感官功能和灵敏度检验对感官评定人员进行筛选，最终选定6 人（男女各半）组成感官评定小组。采用9 分制评分标准，具体评分标准如表1所示。

1.3.5 香肠的质构测定

在香肠样本的取样过程中要尽量保持其切面平整光滑，用CT3质构分析仪对样品进行质构测定，测定指标包括硬度、弹性、黏性和咀嚼性。考虑到样品离散程度较大，每个样品均进行10 次重复测定，取平均值。测定参数[23-24]：测前速率2.00 mm/s；测后速率2.00 mm/s；2 次测定时间间隔20.00 s；触发类型：自动；下压距离8.0 mm；触发力5 g；探头类型TA39；数据收集率200.00×10-6 pps；样品规格：20.0 mm高的圆柱体。

1.3.6 综合评分法

模糊综合评判方法是应用模糊数学中的隶属度与隶属函数理论，对食品的感官和其他质量特性中多因素的制约关系进行数学化抽象，建立一个反映其本質特征和动态过程的理想化评价模式[25]。本研究基于模糊控制理论，采用综合评分法对香肠的品质特性进行表征。综合评分法的评价指标包括感官（色泽、组织状态、外观、风味及口感）和质构指标（硬度、弹性、黏性及咀嚼性），对应的权重分别为60%（10%、10%、10%、10%、20%）和40%（10%、10%、10%、10%），各指标得分越高，表明样品的对应品质特性越好。指标隶属度、指标得分、感官总得分、质构总得分和综合得分按照公式（1）～（5）计算。

指标得分=指标隶属度×权重（2）

感官总得分=色泽得分+组织状态得分+外观得分+风味得分+口感得分（3）

质构总得分=硬度得分+弹性得分+黏性得分+咀嚼性得分（4）

综合得分=感官得分+质构得分（5）

1.3.7 营养指标与稳定性测定

根据GBT 23493—2009《中式香肠》[26]中传统中式香肠的制作标准，以肥瘦比为2∶8（m/m）制作传统中式香肠。水分含量测定：参照GB/T 9695.15—2008《肉与肉制品水分含量测定》[27]；脂肪含量测定：参照GB/T 9695.1—2008《肉与肉制品游离脂肪含量测定》[28]；蛋白质含量测定：参照GB/T 9695.11—2008《肉与肉制品氮含量测定》[29]。

蒸煮损失率测定：参考Choe等[30]的方法。将80 g肉糊装入胶原肠衣中，（80±1） ℃条件下加热40 min，冷却30 min后，称取香肠质量。按照公式（6）计算蒸煮损失率。

式中：m1为香肠蒸煮前质量/g；m2为香肠蒸煮后质量/g。

加热稳定性测定：参考Faria等[31]的方法。将香肠肉糊填充于预先称质量的刻度玻璃管中，用橡胶塞塞紧玻璃管，沸水浴加热30 min，冷却，以促进脂肪层和水层的分离。出油率和出水率按照公式（7）～（8）计算。

式中：V1为脂肪层体积/mL；V2为水层体积/mL；m3为生肉糊质量/g。

1.4 数据处理

采用SPSS 17.0软件对单因素试验结果进行分析，采用t-检验进行显著性分析，新复极差法进行均值的差异显著性分析（P<0.05）；采用Design-Expert V8.0.6软件中的BBD试验设计分析响应面试验结果。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 BSDF添加量对香肠品质的影响

由表2可知，BSDF添加量为1%～4%时，随着添加量的增大，香肠的感官品质得分和质构参数整体均呈增大趋势；当添加量大于4%时，各项感官品质指标得分和质构参数均开始减小，即BSDF的添加量为4%时，香肠的综合得分最高。其中，香肠的感官品质、硬度和咀嚼性受BSDF添加量的影响较显著，这与Eim等[14]的研究结果一致。由于膳食纤维具有良好的持水力、溶胀力和持油力等理化特性，使其适合应用于富含脂质的肉制品中，改善肉制品的风味和质构特性。

2.1.2 脂肪添加量对香肠品质的影响

由表3可知，脂肪添加量为15%时，香肠的综合得分最高。与空白对照组相比，添加5%的脂肪对香肠的色泽、组织状态、口感和质构均有显著影响；脂肪添加量大于5%时对香肠的色泽、组织状态、口感和质构均有显著影响（P<0.05）；随着脂肪含量的增加，香肠的弹性和黏性增加；脂肪添加量为20%时，香肠的外观和组织状态得分最高；脂肪添加量为0%～15%时，除了咀嚼性，香肠的感官指标得分和质构特性均显著增加，脂肪添加量为15%～30%时，香肠的组织状态、外观、风味、口感、硬度和咀嚼性下降，这主要与脂肪的黏性、分散性和乳化性等物理化学性质有关，与Schniele等[32]的研究结果一致。

2.1.3 淀粉添加量对香肠品质的影响

由表4可知，淀粉添加量为3%时，香肠的综合得分最高。与空白对照组相比，当淀粉添加量小于3%时，随着淀粉添加量的增加，香肠的质构参数和色泽、组织状态、外观、口感得分均显著增加（P<0.05）；当淀粉添加量大于3%时，除了黏性之外，香肠的其他各项指标均下降，这可能是由于淀粉会对香肠中的水分子产生物理截留，使香肠基质变得更加致密，降低了香肠的形变恢复性能，从而降低了香肠的感官和质构特性。因此，淀粉添加量为3%时最佳。

2.1.4 各因素对香肠品质特性影响的显著性分析

由表5可知，BSDF的添加量对香肠的色泽、组织状态、外观、风味、硬度、黏性和咀嚼性均有极显著影响（P<0.01），对香肠的弹性有显著影响（P<0.05），对口感无显著影响，这表明BSDF可以作为脂肪替代物被应用在香肠中，改善其感官和质构特性而不影响口感。脂肪的添加量对香肠的色泽、组织状态、口感、硬度、弹性和黏性均有极显著影响（P<0.01），对香肠的外观和风味有显著影响（P<0.05），这与脂肪本身的物理化学性质有关。在本研究中，脂肪添加量对香肠的咀嚼性影响不显著，与?lvarez等[20]的研究結果相反，这可能是由于产品的配方不一样，BSDF和淀粉的协同作用影响了脂肪在香肠咀嚼性中的作用强度。淀粉的添加量对香肠的黏性有极显著影响（P<0.01），对组织状态和口感有显著影响（P<0.05），对色泽、外观、风味、硬度、弹性和咀嚼性无显著影响，这与淀粉、脂肪和纤维的线性参数和相互作用力有关。

2.2 响应面试验结果

2.2.1 响应面试验设计及结果

响应面试验的各因素及其编码水平、试验设计及结果如表6～7所示。

2.2.2 模型的建立与显著性检验

利用Design-Expert V8.0.6软件对响应值与各因素进行回归拟合后，得到回归方程：Y=232.60A+52.10B+134.47C-4.43AB+10.17AC-0.74BC-23.34A2-1.02B2-26.10C2-1 008.22。由表8可知，根据各因素的P值大小，影响香肠综合得分的因素主次顺序为BSDF添加量>脂肪添加量>淀粉添加量。A、B、C、A2、B2、C2对响应值的影响极显著，对于AB、AC项，P<0.01，对于BC项，P<0.05，说明BSDF和脂肪、BSDF和淀粉的交互作用极显著，脂肪和淀粉的交互作用显著。从整体分析，模型P<0.000 1，说明该二次回归模型极显著；失拟检验项P值不显著，表明模型与实际情况拟合较好。R2=0.995 4，R2Adj=0.989 6，说明模型与试验拟合程度高，自变量与响应值之间的线性关系显著，可以用于不同变量条件下的响应值预测。

2.2.3 响应面优化分析

由图1可知，BSDF添加量与脂肪添加量的交互作用较强，随着BSDF添加量和脂肪添加量的增加，香肠的综合得分均随之发生变化，但综合得分沿BSDF添加量方向的变化比脂肪添加量方向陡峭，因此，BSDF添加量较脂肪添加量对香肠综合得分的影响显著。

由图2可知，相对于淀粉添加量增加时香肠综合得分的变化，BSDF添加量变化时综合得分的变化幅度更大，因此，BSDF添加量较淀粉添加量对香肠综合得分的影响显著。

由图3可知，脂肪添加量与淀粉添加量的交互作用较强，随着脂肪添加量的变化，香肠的综合得分先增大后减小，且变化幅度较淀粉添加量陡峭，表明脂肪添加量较淀粉添加量对香肠综合得分的影响显著。

2.2.4 最优工艺条件的预测及验证

采用Design-Expert V8.0.6软件对回归方程进行求解，得到最佳工艺条件为BSDF添加量4.24%、脂肪添加量15.18%、淀粉添加量3.19%，此条件下预测综合得分为93.99 分。考虑到实际情况，将最佳工艺条件修正为BSDF添加量4.2%、脂肪添加量15.2%、淀粉添加量3.2%，在此工艺条件下进行3 次验证实验，低脂香肠的综合得分为96.24 分，与理论值相比相对误差约为0.2%，与模型值接近，表明优化结果可靠。

2.3 低脂香腸与传统香肠的品质特性比较

由表9可知，与传统香肠相比，低脂香肠的水分和蛋白质含量增加，脂肪含量、蒸煮损失率、出油率和出水率均降低。纤维和淀粉的多孔性和亲水性使低脂香肠的水分含量增加，低脂香肠中脂肪含量的降低也和BSDF的高持油力有关，相较于传统香肠，低脂香肠具有低脂肪、高蛋白属性。而蒸煮损失率、出油率和出水率的降低表明纤维、淀粉能够很好地融合并稳定碎肉混合物，BSDF良好的持水性和溶胀性弥补了淀粉颗粒不能完全胶凝和溶胀的缺失，BSDF和淀粉的多孔结构与结合位点的相互作用在低脂香肠中形成一种良好的黏合剂，提高了低脂香肠的稳定性。

3 结论

BSDF对香肠的感官和质构特性影响最大，其次是脂肪和淀粉，在香肠中添加BSDF和淀粉不仅能够降低脂肪含量，还能改善香肠的感官、质构特性和稳定性。BSDF、脂肪和淀粉对香肠品质均有显著影响，三者的交互影响均较强。本研究结果表明，采用BSDF添加量4.2%、脂肪添加量15.2%、淀粉添加量3.2%的组合生产低脂香肠的配方是可行的，相较于传统香肠（脂肪添加量20%），低脂香肠的脂肪含量降低了4.8%，且改善了品质特性，BSDF具有用作食品中脂肪替代物、填充剂和营养添加剂的潜力。

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