菊粉在香肠中的应用现状及展望

罗登林，武延辉，徐宝成

（河南科技大学食品与生物工程学院，河南洛阳 471023）

菊粉在香肠中的应用现状及展望

罗登林，武延辉，徐宝成

（河南科技大学食品与生物工程学院，河南洛阳 471023）

与普通膳食纤维相比，菊粉是一种生理功能和食品加工性能更为突出的可溶性膳食纤维，具有良好的水溶性和色泽，适宜的分子量，在国外已被应用于乳制品、面制品和肉制品等食品中。介绍了菊粉的理化特性、安全性及优异的生理功能，重点介绍了近年来国内外关于菊粉对香肠质构特性（硬度、弹性、咀嚼性等）、感官指标（气味、口感和色泽）、理化指标（营养成分、pH值、水分含量、水分活度、香肠品质稳定性等）、微生物指标（大肠菌群、沙门氏菌等）的影响方面所取得的研究成果，并对今后的发展方向进行了展望。

菊粉；膳食纤维；香肠；品质

随着人们生活水平的提高，香肠类肉制品的消费量逐年快速增加。但是由于该类产品高热量、高脂肪及低膳食纤维的特性，使得摄入量过多会引起一系列现代文明病。越来越多的研究表明，膳食纤维的摄入量与肠道疾病、肥胖病、糖尿病和心血管病等慢性疾病之间存在密切的关系［1］。现在人们开始考虑在香肠中加入谷物类、豆类、果蔬类膳食纤维来改善香肠的营养构成，但这些膳食纤维一般口感粗糙，食品加工性能差，即使添加量很少也令消费者难以接受，从而使其应用受到限制。因此，如何在保持或改善香肠传统优良品质的同时，又能赋予其合理的膳食纤维含量和提高其营养价值是目前香肠研究的一个重要方向。

目前，国内外学者对于菊粉在食品中的应用进行了广泛研究，并且已成功应用于乳制品、保健食品、饮料、面制品、糖果等产品中，但是在应用于香肠生产方面还处于研究阶段。菊粉，在自然界中分布很广，某些真菌和细菌中含有菊粉，但其主要来源是植物。全世界超过3.6万种植物，包括双子叶植物中的菊科、桔梗科、龙胆科等11个科以及单子叶植物的百合科、禾本科，都含有丰富的菊粉，其中以菊芋和菊苣中含量最高，占其块茎干重的70%以上。菊粉的提取，欧洲普遍采用菊苣根为原料，我国则基本以菊芋块茎为原料。菊芋适应能力强，可在贫瘠土地上生长，耐寒、耐旱、种植简易，一次播种多次收获，亩产达1 000～2 000 kg，是我国广泛种植的重要农副产品［2-5］。市场上含量为90%的菊粉零售价约为20～30元/kg，一般建议在食品中的添加量约为5%～10%，对产品成本影响很小，若在工业化生产的大批量进货条件下，则更具成本优势。菊粉产业是我国的一个新兴的产业，具有广阔的发展前景。随着人们低糖、低脂肪、高膳食纤维的饮食观念的形成以及卫生部批准菊粉为新资源食品，加之菊粉的结构特征、包含益生元特性在内的丰富生理功能、广泛低廉的原料来源、简单的生产工艺，决定了我国菊粉产业拥有巨大发展潜力。菊粉优异的加工特性、突出的生理功能以及能形成类似脂肪的细腻凝胶结构的能力使其非常适合应用于香肠制品中。本文重点介绍了近年来菊粉在香肠应用中所取得的一些研究成果，并对今后的发展方向进行了展望。

1 菊粉的理化性质、安全性及生理功能

1.1 菊粉的理化性质

菊粉，又称菊糖，是由D-果糖经β（1→2）糖苷键连接而成的线性直链多糖，末端常带一个葡萄糖残基，平均分子质量为5 500左右，聚合度（DP）为2～60，其中平均聚合度≤10的菊粉称为短链菊粉，平均聚合度≥23的菊粉称为长链菊粉。从天然植物（菊芋、菊苣）中提取的菊粉同时含有短链、中链和长链，称为天然菊粉［6］。

菊粉为白色、无味、无定形、易吸湿的粉末，比重为1.35。菊粉在水中的溶解度随温度的变化而不同，短链菊粉比长链菊粉更易溶于水。天然菊粉在10℃时的溶解度约为6 g/（100 mL H2O），而在90℃时约为33 g/（100 mL H2O）。菊粉在自然界中主要存在于菊科植物中，以菊芋（我国俗称“洋姜”，14%～19%）和菊苣（欧洲，15%～20%）中含量最高。菊粉具有结合自由水的能力，吸湿性较强，可以降低食品的水分活度值，从而延长其保质期。短链菊粉含有较多单糖和双糖，甜度大约相当于蔗糖30%～50%，甜味纯正且较蔗糖清爽；长链菊粉基本没有甜味。菊粉可形成光滑细腻、奶油般结构的凝胶，从而产生与脂肪相似的熔融及流变性，这使得它在替代食品中的糖类或脂肪时可提供理想的口感与质地。菊粉水溶液的黏度随其含量增加而增大，当质量百分数为1%～10%时其黏度逐渐增加，达10%～30%时开始形成凝胶，而在40%～50%时形成十分坚实的凝胶，并且其黏度随温度升高而降低。菊粉溶液在pH值为4.0和温度90℃以上或在pH值为3.0和温度70℃以上的条件下保持一定时间时会发生水解，但须有可供利用的“自由水”。因此，凝胶状态的菊粉即使在酸性环境或高温下，如果没有可供利用的水仍是十分稳定的［4，7-10］。

1.2 菊粉的安全性

人体在过量摄入菊粉后，其在肠道内被发酵所产生的气体会引起人体腹部不适，从而导致胀气和腹泻。菊粉分子链的长度对其安全性影响较大，长链菊粉通常在结肠后部被发酵，引起胀气的可能性较小；短链菊粉如果一次性摄食过多还可引起腹泻，如果连续进食多次，人体可以产生耐受性［11］。关于菊粉的ADI（每日允许摄入量）并没有一个官方标准，FDA认为菊粉属于GRAS（generally recognized as safe）类可以按正常需要使用。Coussement［12］认为菊粉的适宜摄入量为3～8 g/d，Gibson［13］和Rao［14］认为菊粉摄入量可以达到15 g/d，我国卫生部公告2009年第5号规定菊粉的摄入量不超过15 g/d。

1.3 菊粉的生理功能

菊粉具有益生元作用，能双向调节肠道菌群，既可显著促进人大肠中双歧杆菌、乳酸杆菌等的生长，又可抑制梭状芽孢杆菌、沙门氏菌和大肠杆菌等病原菌的增殖，从而改善肠道环境及功能，防止便秘和腹泻。菊粉是一种可溶性膳食纤维，能量较低，可以预防肥胖和心脑血管疾病，还可以降血脂和调节血糖。菊粉能抑制有毒发酵产物，保护肝脏，预防结肠癌。菊粉的代谢产物可促进维生素B1、B2、B3、B6、B12及叶酸的自然形成，还能促进钙、镁、铁等矿物质吸收［15］。菊粉具有潜在的预防癌症作用，这源于发酵后产生的短链脂肪酸（如丁酸）和高浓度钙、镁离子对细胞增殖的抑制作用［4］，另外菊粉还有非龋齿性和非胰岛素依赖性等功能［8，16］。

2 菊粉对香肠品质的影响

2.1 对香肠质构特性的影响

目前，国内外一些研究表明，菊粉的加入能引起香肠质构特性的改变，主要是硬度、弹性、咀嚼性等方面，但在一定的添加量范围内，菊粉对香肠感官品质影响有限。

硬度和弹性是香肠质构特性的重要指标。Mendoza等［17］研究表明，与低脂香肠（猪背膘加入量6.3%）相比，菊粉的加入对其硬度无影响，但使香肠的弹性增加，说明菊粉的加入改善了香肠的质构特性；但多数研究认为在香肠中加入菊粉会使香肠的硬度增加，弹性降低［18-24］。这可能是因为:1）脂肪的减少，因为脂肪比菊粉晶体更软，脂肪含量的减少通常与发酵香肠的硬度和咀嚼性增加有关［17，22-23］。2）蛋白质、脂肪与水比例的变化，香肠化学成分的不同导致蛋白质、脂肪与水比例的变化，而这一比例与肉制品的质构特性有必然联系［24］。3）菊粉成为香肠的一部分后，所形成的凝胶使香肠各组分间的作用力增强［25］。不同研究成果之间的矛盾可能由于菊粉的链长、类型以及菊粉的加入形式均会影响菊粉凝胶的形成及强度［21］。García等［26］认为当菊粉以粉末状加入肉制品中时会使产品的硬度增加，而当以凝胶状加入时会使产品质地更加柔软，当菊粉的加入量低于7.5%时，无论以任何形式加入都不影响产品的整体可接受性。另外，Selgas等［24］认为菊粉的溶解度越大对香肠的质构特性影响越小，短链菊粉要比长链菊粉更易溶于水，所以短链菊粉对香肠质构特性的影响更小。但是与普通膳食纤维相比，菊粉的加入对肉制品硬度的增加并不明显，这使得菊粉与能使香肠硬度显著增加的谷物膳食纤维相比更具优越性［27］。

香肠的胶着性和咀嚼性是基于硬度的二次特性，经常与硬度有相似的变化规律［24］。黏着性和内聚性是香肠处理过程中的重要参数，尤其与香肠的切片性密切相关。两者的值过高会使香肠难以切割且使香肠具有不讨人喜欢的黏性［28］。有研究表明菊粉不影响香肠的黏着性和内聚性［18］。

2.2 对香肠感官评价指标的影响

在色泽方面，一些研究表明菊粉的加入使香肠的亮度降低，这可能归因于脂肪的减少，导致其提供的光泽度降低［21，28-29］。但有研究表明菊粉对香肠的色泽并无显著影响，因为菊粉具有和脂肪类似的光泽度［17-18］。Keenan等［21］研究表明用天然或长链菊粉取代香肠中脂肪后红色几乎无变化，但黄色变浅。有研究认为这是由于菊粉可形成发白的透明凝胶［29］。但Menegas等［18］研究结果表明香肠中加入菊粉后，会使其红色加深。这样的矛盾应该和两个实验中的配方差异有关，Menegas的实验配方中菊粉香肠的瘦肉比例高于不含菊粉的香肠。

在气味和口感方面，Mendoza等［17］认为菊粉的加入对香肠的气味无影响，菊粉的添加量为11.5%时香肠的综合感官特性与高脂香肠最为接近。有研究表明，在香肠中加入菊粉后，香肠的嫩度降低［21，24］。菊粉与低聚果糖有着许多相似特性，Cáceres等［29］对低聚果糖（FOS）在应用于香肠的研究中也得到同样结果。有研究表明菊粉取代脂肪后会使香肠的粗糙度增加，这是由于脂肪减少导致所提供的润滑作用降低［21，30-32］。菊粉取代脂肪后香肠的多汁性和蒸煮损失均降低［21，24］，香肠蒸煮损失降低的主要原因是香肠持水性的增加，而多汁性的降低是因为香肠的多汁性和脂肪含量呈良好的正相关性，脂肪特有的质感和口感有助于香肠润滑感的形成，加入的菊粉限制了水分与其他组分的结合［32-34］。另外，菊粉取代脂肪后会降低香肠的咸性，这可能归因于香肠的脂肪含量和咸性呈正相关，且菊粉能缓冲咸味和辛辣味［17，21，35-36］。另一些研究发现，天然菊粉的加入能增加香肠的甜味而长链菊粉没有这种效果，这是因为天然菊粉中含有较多的葡萄糖、果糖和蔗糖。脂肪含量多的香肠更油腻，但其可接受性更好，香肠的整体接受性和其嫩度、口感、多汁性和咸性呈正相关，与甜度呈负相关，具有较低甜度的香肠更受欢迎［21，24］。一些研究认为菊粉的加入对香肠的整体可接受性无影响，这应该与加入的菊粉类型和加入量有关系［17-18，26，37］。

2.3 对香肠其他理化指标的影响

在营养成分和能量值方面，菊粉部分取代油脂后能增加香肠的碳水化合物含量，降低其水分、蛋白质、脂肪含量和能量值［17-18，21，38］。这是由于菊粉是一种含有单双糖的碳水化合物，膳食纤维的加入减少了其他成分的比例［30，39］。

在水分含量、pH值及水分活度方面，菊粉的加入能增加香肠中的水分含量，降低香肠的蒸煮损失，但不影响香肠的pH值［17-18，21，23］。这可能是因为菊粉能形成聚集在一起的相互作用的微晶网络结构，该结构吸附了大量的水分，而在中性条件菊粉对热的稳定性很好［40］。菊粉的强吸湿性使其能够结合食品中的自由水，从而降低产品的水分活度，延缓水分蒸发，延长保质期。而另一些研究则认为菊粉的加入不影响发酵香肠和蒸煮香肠的水分活度。各研究结果间的矛盾或许是因为部分研究所用肠衣阻止了水分的散失，或者由制作工艺、储存条件等因素的不同引起的，这方面还待深入研究［17-18，29，41-42］。

关于菊粉对香肠品质稳定性的影响方面，有研究发现在香肠的加工和热处理过程中菊粉的水解作用很小，而菊粉的益生元功能与其分子的稳定性直接相关，这对于香肠中的菊粉经过加工处理后是否能发挥其应有作用至关重要［21，28］。在香肠加工过程中，虽然原料肉呈酸性，但其pH值不能引起菊粉大量的水解。菊粉可以抑制香肠中油脂氧化，延长香肠的保持期。研究表明，菊粉取代香肠中油脂后其硫代巴比羧酸反应物含量保持稳定，说明加入菊粉后油脂中不饱和脂肪酸的氧化状况保持稳定［18，43-44］。菊粉是羟基自由基和超氧化物自由基的良好清除剂，其抗氧化效果随着菊粉添加量的增大而增强［45-46］，Keenan等［21］对生香肠和加热后的香肠进行的离心结果表明，菊粉的加入还可以提高香肠的稳定性。

在吸附亚硝酸盐和胆固醇方面，汤锋等［47］对胃肠消化吸收环境中菊粉的吸附作用进行了模拟，结果表明，菊粉对亚硝酸根离子具有良好的吸附作用，且随着反应时间的延长而增大，菊粉中含有的大量还原性醇羟基能与亚硝酸根离子结合，从而阻断胃液中亚硝酸根离子合成亚硝胺类物质的过程。菊粉对胆固醇也有一定吸附作用，菊粉表面有很多活性基团，可以通过分子间的吸引力螯合吸附胆固醇等有机分子，但该过程属物理吸附，结合力较弱，是一种可逆过程。在pH值为2（正常胃液的pH值）时，吸附量为7.16 mg/g。该研究虽然不是直接用香肠进行相关研究，但具有参考价值。

在增加香肠中膳食纤维含量方面，有研究发现菊粉的适宜添加量为12%左右，常见的谷物、水果及其他植物膳食纤维的适宜添加量约为5%～7%［17，19，48］。因此在保持香肠优异品质的同时菊粉可以赋予香肠更高的膳食纤维含量。

2.4 对香肠微生物指标的影响

Menegas等［18］通过对含菊粉的鸡肉香肠进行凝固酶阳性葡萄球菌、大肠杆菌、亚硫酸盐还原性梭菌、沙门氏菌的检测表明，玉米油的减少和菊粉的加入不影响干发酵鸡肉香肠的微生物指标的稳定性。还有研究表明，油脂的减少和菊粉的加入不影响发酵香肠中菌落总数以及乳酸菌，高盐甘露醇琼脂平板上的球菌等微生物的增殖［17］。这些研究说明菊粉对香肠的常规微生物指标基本无影响。

3 展 望

虽然近些年来国内外关于菊粉对不同类型香肠品质的影响方面进行了相关研究，但研究范围相对较窄，某些研究领域还处于空白，相关研究内容也有待深入，建议今后可在几个方面加强研究。

1）不同聚合度的菊粉对香肠品质的影响。菊粉聚合度不同，彼此间的物化特性就存在很大的差异，对香肠品质的影响也会有所不同。需深入研究不同聚合度菊粉对香肠的机械学特性、流变学特性和内部微观结构影响，探讨不同链长的菊粉与香肠中水分、蛋白质、淀粉、脂肪等组分间的相互作用关系，揭示菊粉对香肠品质改良的作用机制。

2）菊粉在香肠加工中的稳定性。由于香肠在加工过程中需要加热，而发酵类香肠还要经过微生物发酵过程，这些加工方法均会影响到菊粉的降解程度。若在加工过程中菊粉发生一定程度的水解而生成大量还原糖，其产品的功能特性必然受到影响。因此，需分析香肠不同加工工艺对菊粉水解程度的影响，为科学制订富含菊粉类香肠的生产方法及工艺参数提供依据。

3）菊粉与其他食品原料的相互作用关系。目前关于菊粉对食品品质影响方面的研究仍然局限于产品的宏观方面，如:食品的流变学特性、感观品质和显微图像等方面，在菊粉与常见的一些食品配料，如其他膳食纤维、甜味剂、咸味剂、无机盐和乳化剂等之间的相互作用及协同效果方面的研究很少。只有弄清这些基础理论，才能真正指导实际相关产品的开发和工业化生产，不再只是依靠通过大量试验和经验的积累来获得。

4）菊粉对香肠生产成本方面的影响。将菊粉加入到香肠中，可以改善香肠品质，增加香肠中的膳食纤维含量。含量为90%菊粉的销售价格约为每公斤20～30元，与猪肉价格差不多，但低于制作香肠的羊肉和牛肉等原料肉的价格。随着国内菊粉生产行业的兴起及菊粉生产工艺的改善，加之工业化生产的大批量进货，菊粉的进货价格将会更低。虽然相关研究表明菊粉在香肠中的适宜添加量为12%左右，这个添加量可以部分甚至全部取代香肠中的脂肪，在工业化生产中也可以一定程度上降低生产成本。如果开发出含菊粉的功能型香肠，其售价可以高于传统香肠，则更具备成本优势。将菊粉应用于香肠生产可以使香肠品质符合人们日益提高的饮食观念和健康需求，为香肠未来的发展创造更大的市场空间。

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Applications and Prospects of Inulin in Sausage

LUO Denglin，WU Yanhui，XU Baocheng
（College of Food and Bioengineering，Henan University of Science and Technology，Luoyang 471023，China）

Compared with common dietary fiber，inulin is soluble fiber with more advantages in physiological functions and food processing performance，which has suitable molecular weight，good color，and favorable water solubility.In Europe and America，inulin has been widely applied in dairy，flour，and meat products.In this paper，physicochemical properties，safety，and excellent physiological function of inulin were introduced.The influence of inulin on texture profile（hardness，springiness，chewiness，etc.），sensory characteristics（odor，mouthfeel，and color），physicochemical and microbiological parameters（nutrients，pH-value，moisture content，water activity quality stability of sausage，total coliforms，and salmonella etc.）of sausage in recent years were reviewed.The future trends were also proposed.

inulin；dietary fiber；sausage；quality

叶红波）

TS251.6

A

10.3969/j.issn.2095-6002.2015.04.011

2095-6002（2015）04-0057-06

罗登林，武延辉，徐宝成.菊粉在香肠中的应用现状及展望［J］.食品科学技术学报，2015，33（4）:57-62.

LUO Denglin，WU Yanhui，XU Baocheng.Applications and prospects of inulin in sausage［J］.Journal of Food Science and Technology，2015，33（4）:57-62.

2014-06-09

国家自然科学基金资助项目（31371832）；河南省高等学校青年骨干教师资助计划项目（2012GGJS-076）。

罗登林，男，副教授，博士，主要从事农产品深加工与超声技术方面的研究。