藕渣不溶性膳食纤维和菊粉混合添加对广式香肠品质的影响

杨波若，陈韬，吴强

（云南农业大学食品科学技术学院，云南 昆明 650201）

莲藕（lotus root）广泛种植于我国沿海各省及西南地区，是较为常见水生蔬菜[1]，除作为新鲜蔬菜售卖外，主要被加工成藕粉和藕汁。藕粉和藕汁的加工会产生大量的藕渣[2]，藕渣除少量用于动物饲料外，绝大部分被作为废料丢弃，造成了一定的资源浪费。有研究表明，莲藕渣内含有丰富的不溶性膳食纤维（insoluble dietary fiber，IDF），这些膳食纤维不仅热量低，而且有润肠通便作用[3-4]。

菊粉又名菊糖，是一种在水中溶解性强、对人体有益的膳食纤维。菊粉内含有大量羟基，溶于水后是呈奶油状的凝胶，表面细腻圆润无颗粒感，是动物脂肪和奶油的优良替代物，被广泛用于肉类食品和糕点加工中[5-7]。孙彩玉等[8]发现用菊粉代替脂肪加入发酵香肠中，其在感官和质构方面与传统发酵香肠非常接近，认为菊粉是良好的脂肪替代物。Mendoza等[9]发现在乳化肠内加入菊粉不但可以增加香肠的膳食纤维含量，而且还能降低香肠蒸煮损失率并保持香肠原有风味。

传统广式香肠中脂肪含量较高，通常在30%～40%[10]。有研究发现，我国居民日常饮食的普遍特点是脂肪摄入量过高，而膳食纤维量摄入不足，这违背了现代健康膳食的理念[11]。故研究一款低脂高膳食纤维的广式香肠十分有必要。目前，关于高纤低脂香肠的研究多是将含有膳食纤维的材料或可溶性膳食纤维直接添加到香肠中来研究香肠品质变化[12-13]。但鲜见同时将可溶性和不溶性膳食纤维按一定的比例加入香肠后香肠品质变化的相关研究。因此，本研究从藕渣不可溶性膳食纤维和菊粉可溶性膳食纤维混合比例入手，对高纤低脂广式香肠进行研究，提升高膳食纤维广式香肠品质。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

原料肉（新鲜猪后腿肉、猪背肥膘）、辅料（香辛料、白砂糖、加碘食盐、食用纯净水、味精、白酒）：市售；藕渣：云南玉溪澄江藕粉厂。

50°小曲清香型白酒：云南易门大龙口酒业有限公司；亚硝酸盐（食品级）：河南一诺食品有限公司；P95型菊粉（食品级）：比利时Beneo Orafti SA公司；人造胶原蛋白肠衣（20 mm）：神冠控股（集团）有限公司；三氯乙酸（分析纯）：广东翁江化学试剂；乙二胺四乙酸（ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA）（分析纯）：天津市北辰方正试剂厂；丙二醛（malondialdehyde，MDA）测定试剂盒：南京建成生物工程研究所；双圈定量滤纸：通用电气生物科技（杭州）有限公司；morpholine ethanesulfonic acid—tris（hydroxymethyl）aminomethane缓冲液（Mes-Tris缓冲液）：广东翁江化学试剂有限公司；热稳定α-淀粉酶液（酶活力为38 500 U/g）、碱性蛋白酶（酶活力为200 000 U/g）、糖化酶（酶活力为100 000 U/g）：北京索莱宝科技有限公司。

AR22CN电子天平：上海豪克斯仪器有限公司；HI9024型pH计：意大利哈纳仪器公司；HS153卤素快速水分测定仪：Mettler Toledo公司；50型烟熏炉：诸城冕凯机械有限公司；SZ-12电动绞肉机：广东旭众食品机械有限公司；CR-10Plus便携式色差仪：日本柯尼卡美能达；F6/10手持式高速匀浆机：上海净信科技有限公司；LC-LX-HR185C型台式高速冷冻离心机：上海力辰邦西仪器科技有限公司；GC/MSD型气质联用仪：美国Agilent公司；DB-WAX型色谱柱：美国J&W Scientific公司；TA-1质构分析仪：英国劳埃德仪器公司；帅通15L手动卧式灌肠机：浙江哈瑞共贸有限公司；DZF-6020型真空干燥箱：上海齐欣科学仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 藕渣IDF提取和广式香肠的制作

1.2.1.1 藕渣IDF的提取

用吴强等[14]最优方法稍作修改，对藕渣IDF进行提取。具体操作：将10.00 g的脱脂藕渣放入30 mL的中性Mes-Tris缓冲液内,依次加入0.5 gα-淀粉酶和1.0 g淀粉葡糖甘酶，在60℃条件下水浴30 min。水浴后，在常温条件下以4 000 r/min离心15 min。取1.00 g沉淀物浸泡在20%的氢氧化钠溶液中1 h，之后用超纯水洗涤至中性，之后抽滤干燥得藕渣IDF。

1.2.1.2 广式香肠配方

基础配方，以100 g肉计（猪后腿肉80 g，猪背肥膘20 g），白糖、食盐、味精、白酒、水和亚硝酸盐的添加量依次为 8.0、2.5、0.2、2.5、5.0 g 和 10 mg[15]。

1.2.1.3 藕渣IDF和菊粉广式香肠加工工艺

广式香肠制作工艺流程如下。

操作要点：猪后腿肉仅选取纯瘦肉部分进行绞制，绞制孔径为10 mm；猪背肥膘处理时应修整剔除猪皮部分，选用纯肥肉切成0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm的方丁。瘦肉和肥膘在绞制和切丁时中心温度应控制在-1℃～-2℃。广式香肠灌制过程中应注意馅料紧实度，及时排气，将每节广式香肠长度控制在15 cm左右。在56℃恒温烤箱中对广式香肠进行烘烤干燥，当失重率到达（35±1）%时结束烘烤。将烘烤好的广式香肠在室内晾挂至室温（25℃）后真空包装备用。

1.2.2 广式香肠中藕渣IDF和菊粉添加量的单因素试验

采用单因素试验设计分别对藕渣IDF和菊粉的添加量进行优化。固定其他因素不变，以藕渣IDF＋脂肪=20%为准，藕渣IDF添加量分别为0、0.5%、1.5%、2.5%，替代等量的脂肪，确定广式香肠中的藕渣IDF添加量。固定其他因素不变，以菊粉＋脂肪=20%为准，菊粉添加量分别为3%、6%、9%，替代等量的脂肪，确定广式香肠中的菊粉添加量。

1.2.3 混料设计

以菊粉+藕渣IDF+脂肪=20%，确定脂肪添加量12.5%～16.5%为筛选条件进行藕渣IDF-菊粉广式香肠混料设计。在广式香肠烘烤时，测定失重质量，在失重率为（35±1）%时，停止烘烤，将广式香肠取出于室温（25℃）下晾挂后真空包装，备用。

1.2.4 指标测定

1.2.4.1 失重率的测定

广式香肠灌制后的初始质量记做W1，烘烤完成后广式香肠的质量记做W2，按如下公式计算广式香肠的失重率。

1.2.4.2 色泽的测定

将广式香肠切成厚度为0.8 cm的薄片，平摊于干净的桌面，用手持式色差仪器测定样品横切面的亮度值L*、红度值a*和黄度值b*，每根广式香肠测定3个位置（前中后3段），每个位置测定3次取平均值。

1.2.4.3 水分含量的测定

参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》所述方法测定水分含量[16]，测定4次取平均值。

1.2.4.4 pH值的测定

参照GB5009.237—2016《食品安全国家标准食品pH值的测定》[17]并做相应修改。准确称取5 g广式香肠碎样加入45 mL蒸馏水，均质匀浆2 min（6 000 r/min）后过滤上清液并测定其pH值，每组样品重复3次，取平均值。

1.2.4.5 质构的测定

将广式香肠样品切成20mm厚的圆柱状，进行质构分析。检测参数为测前、测中和测后速度依次2mm/s、1 mm/s和2 mm/s，测试距离10 mm，受压距离20 mm，二次受压时间18 s，全程操作在室温（25℃）下进行，平行试验测定4次，取平均值，数据配合使用Stable miro system软件分析。

1.2.4.6 广式香肠挥发性风味物质的萃取与分析

采用固相微萃取法提取挥发性物质，将50 g广式香肠剪碎置于100 mL萃取瓶中，90℃水浴15 min后，将固相微萃取针插入瓶的顶空部分，缓慢伸出萃取纤维，吸附30 min后收回，取出针头，然后在进样口于220℃条件下解吸5 min。在收集挥发性物质前，萃取头预先放置在气相进口处，于220℃条件下加热30 min。

色谱条件：参照李加兴等[18]方法并作相应的修改。毛细管柱 DB-624（50 m × 0.32 mm，1.05 μm）、载气为氦气、流速1.0 mL/min；起始温度38℃、保持5 min；先升温到75℃，增温速率4℃/min；然后持续增加至100℃，增温速率为2℃/min；最后上升至230℃，增温速率10℃/min，并保持8 min。质谱条件：电子能量为70eV；传输线温度230℃；离子源温度230℃；激活电压350 V；进样口温度 220℃；质量扫描范围（m/z）40～400。

1.2.4.7 样品感官评定指标及评定方法

使用随机抽样法在各试验组的广式香肠中挑选等量用于观感评定的样品，摆放在外观完全相同的各瓷盘内，水沸后上锅蒸25 min至全熟，取出切成厚度相等的薄片趁热品尝。所有感官试验均在1 d内完成，所有参评人员均具有3次以上的感官测定经验。

感官评价采取单项8分满分制[19]，选邀10名食品专业人员组成评定小组进行检验，具体评分细则标准见表1。

表1 广式香肠感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria of Cantonese sausage

续表1 广式香肠感官评价标准Continue table 1 Sensory evaluation criteria of Cantonese sausage

1.3 数据处理

采用Design-expert 9.0设计、优化试验，用SPSS 23.0对结果进行统计分析。图片由origin 2018绘制，数值均以平均值±标准差的形式表示。每组试验重复5次。

2 结果与分析

2.1 藕渣IDF及菊粉复配比例优化单因素试验

对不同添加量藕渣IDF和菊粉的广式香肠进行烘烤并记录失重率在（35±1）%所需时间，结果如图1所示。

图1 不同添加量的藕渣IDF和菊粉对广式香肠烘烤时间的影响Fig.1 Effects of lotus root residues IDF and inulin on baking time of Cantonese sausage

由图1可知，随着藕渣IDF添加量的增大，广式香肠失重率达到（35±1）%所需烘烤时间就越长。这可能是因为藕渣IDF具有良好的持水性与持油性[20]，烘烤干燥过程中广式香肠内脂肪和水被保留在藕渣内。菊粉添加量为6%和9%的广式香肠的失重率变化较菊粉添加量3%的香肠更为缓慢，这可能是因为菊粉在烘烤加热过程中呈凝胶状[21]，菊粉添加量越多将水分保留在广式香肠内能力越大，失重率增加缓慢。

测定不同添加量的藕渣IDF和菊粉的广式香肠内部色泽如图2所示。

图2 不同添加量的藕渣IDF和菊粉对广式香肠内部色泽的影响Fig.2 Effects of lotus root residue IDF and inulin with different additions on internal color of Cantonese sausage

添加藕渣IDF后广式香肠的L*值、a*值和b*值均显著低于对照组（P＜0.05），这可能是因藕渣IDF为棕黑色，加入广式香肠后会使广式香肠颜色发生改变，与陶姝颖等[22]将葡萄皮渣膳食纤维加入到广式香肠中，引起L*值、a*值和b*值下降原因相似。对照组与添加菊粉组之间的L*值、a*值和b*值不存在显著差异（P＞0.05），可能是因为菊粉遇水后形成白色奶油状凝胶，不会使广式香肠色泽发生较大的变化[23]。

不同添加量藕渣IDF和菊粉的广式香肠的质构分析如表2所示。

表2 藕渣IDF和菊粉添加量对广式香肠质构的影响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%时，广式香肠的硬度、咀嚼性和弹性与对照组差异不显著（P＞0.05）。但藕渣IDF添加量在1.5%时，广式香肠的硬度显著高于对照组（P＜0.05）。这可能是因为藕渣IDF有较强的持水性，能与蛋白充分接触形成凝胶状，导致广式香肠硬度增加[24]。与对照组相比，不同菊粉添加量的广式香肠咀嚼性和弹性差异不显著（P＞0.05）。但9%菊粉广式香肠的硬度显著（P＜0.05）高于对照组，这可能是因为菊粉添的加量过高会在广式香肠内部形凝胶状物质，广式香肠硬度增加。

对藕渣IDF和菊粉添加量不同的广式香肠进行感官评分，结果如表3所示。

表3 不同添加量的藕渣IDF和菊粉对广式香肠感官得分的影响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%时，广式香肠的组织状态、色泽和总体接受度评分与对照组不存在显著差异（P＞0.05）。但随着藕渣IDF添加量从0%增加到1.0%时，广式香肠的香味和口感得分显著高于对照组（P＜0.05）。综合广式香肠的感官及品质指标分析，当藕渣IDF添加量为0.5%～1.5%左右时，广式香肠品质较好。

与对照组相比，添加菊粉后广式香肠的组织状态和色泽得分变化不显著（P＞0.05），但随着菊粉添加量的增加，广式香肠的香味得分显著高于对照组（P＜0.05）。添加量为3%和6%的菊粉广式香肠与对照组的口感和总体接受度评分不存在显著差异（P＞0.05），但当菊粉的添加量增至9%时，广式香肠的口感和总体接受度评分显著低于对照组（P＜0.05）。综合广式香肠的感官及品质指标分析，当菊粉添加量为3%～6%左右时，广式香肠品质较好。

2.2 藕渣IDF-菊粉对广式香肠品质的影响

2.2.1 藕渣IDF-菊粉广式香肠的混料试验

如表4所示，在藕渣IDF添加量为0.5%～1.5%、菊粉添加量为3%～6%、脂肪添加量为12.5%～16.5%的范围内进行混料试验。

表4 藕渣IDF-菊粉广式香肠的D-optimal混料设计试验结果Table 4 D-Optimal mixture design of lotus root residue IDF-inulin Cantonese sausage

筛选混料试验中亮度值L*最大、烘烤时间最短且总体接受度得分最高的优化组，最终将期望值最高的两个配方作为优化组。优化组一和优化组二的藕渣IDF添加量、菊粉添加量、脂肪添加量分别为0.50%、6.00%、13.50%和1.30%、4.60%、14.10%。

2.2.2 藕渣IDF-菊粉对广式香肠理化、感官指标的影响

如表5所示，对两组优化和对照组的广式香肠理化性质及感官指标进行对比。

表5 藕渣IDF-菊粉广式香肠的理化、感官指标Table 5 Physicochemical and sensory indexes of lotus root residue IDF-inulin Cantonese sausage

与对照组相比，优化组一和优化组二的香味评分显著增加（P＜0.05），但广式香肠烘烤时间显著增加（P＜0.05），L*值显著降低（P＞0.05）。因优化组一在总体接受度方面的评分显著高于优化组二（P＜0.05），且优化组一咀嚼性更接近对照组，所以确定优化组一为最佳配方，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-菊粉对广式香肠挥发性风味物质的影响

图3为对照组和两个优化组藕渣IDF-菊粉广式香肠的挥发性风味物质的固相微萃取技术-气相色谱-质谱（solid phase microextraction gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）检测图，具体数值结果见表6和表7。

表6 藕渣IDF-菊粉广式香肠挥发性风味物质的组成及相对含量Table 6 Composition and relative content of volatile flavor compounds of lotus root residue IDF-inulin Cantonese sausage

表7 藕渣IDF-菊粉广式香肠的挥发性风味物质的种类与相对含量Table 7 Types and relative contents of volatile flavor compounds of lotus root residue IDF-inulin Cantonese sausage

图3 藕渣IDF-菊粉广式香肠的SPME-GC-MS总离子流图Fig.3 The SPME-GC-MS total ion flow diagram of lotus root residue IDF-inulin Cantonese sausage

由此可知对照组和两个优化组广式香肠在挥发性化合物的种类和相对含量方面存在巨大差异，对照组和两个优化组广式香肠个体风味成分存在差异。

酯类挥发性物质是广式香肠主要的挥发性物质，具有独特的香味。有研究报道称酯类挥发性物质由脂肪氧化生成的醇与游离脂肪酸反应所产生[25]，使肉制品拥有果香甜味。由长链的脂肪酸所形成的酯类可赋予肉制品脂肪的香味[26]。3组广式香肠中主要的酯类挥发性物质是带有水果香味的己酸乙酯，其中优化组一的己酸乙酯含量最高，这可能是因为优化组一中菊粉的添加量高，增加了广式香肠的酯类挥发性物质[5]。在优化组一和优化组二内还存在一种菠萝香味的庚酸乙酯，丰富了广式香肠风味。

在酸类挥发性物质的含量与种类上，两个优化组高于对照组，这可能是因为添加了藕渣IDF和菊粉后，在烘烤干燥时广式香肠内会产生有机酸物质[27]，进而形成酸类挥发性物质。优化组二中酸类的含量和种类高于优化组一，这可能是由于两种优化组中的藕渣IDF与菊粉的配比不同引起的。

在烃类挥发性物质的种类和含量上，对照组明显高于两个优化组。对照组内烃类挥发性物质占比高达77.94%明显高于优化组。但因为烃类物质阈值较高[28]，对广式香肠风味的直接贡献较低，因此对照组内烃类物质对广式香肠风味贡献较小，可忽略不计。

醛类挥发性物质形成于脂肪氧化过程中，因其阈值低、形成快，故对风味影响较大[29]。但优化组内检测到的醛类碳原子数目多、分子量大，不具有刺激性气味[30]，因此优化组的醛类物质对广式香肠的风味影响不大。酮类挥发性物质是由脂肪酸经β-氧化或酮酸脱酸反应生成的，具有清香的奶油味[31]。由表7可知，对照组无酮类挥发性物质，两个优化组内均有少量的酮类物质，这丰富了优化组广式香肠的风味。

3 结论

本试验将藕渣IDF和菊粉作为脂肪替代物添加到广式香肠内，确定藕渣IDF-菊粉广式香肠的最优配方为藕渣IDF添加量0.50%，菊粉添加量6.00%和脂肪添加量13.50%。研究对比对照组广式香肠和不同复配比藕渣IDF-菊粉广式香肠的质构、感官品质和挥发性物质，发现与对照组相比，藕渣IDF-菊粉广式香肠不仅增加了广式香肠的膳食纤维含量，而且改善了广式香肠的风味和总体接受度，为低脂高膳食纤维广式香肠的研发提供了新思路。