沈雪 查恩辉 王玉田

（辽宁医学院，锦州 121000）

肉制品是人们日常膳食中的主要食品之一。香肠类肉制品因其各具风味、安全卫生、营养丰富、食用及携带方便成为广大消费者喜爱的肉制品[1]。

在国内外生产的肉制品中，硝酸盐、亚硝酸盐一直作为肉制品的腌制剂而被广泛使用。而亚硝酸盐的应用最为广泛、使用历史最长，它主要有发色、抑菌和改善风味及抗氧化三方面作用[2]。但从20世纪70年代初起，人们逐渐发现亚硝酸盐可以和肉制品中的仲胺反应生成亚硝胺，亚硝胺是一种强致癌物，动物试验表明，不仅长期小剂量食用有致癌作用，而且一次摄入足够的剂量也有致癌作用，研究表明，亚硝酸盐的中毒量为40～70mg/kg体重，致死量为100mg/kg体重[3]。由于使用亚硝酸盐进行肉品腌制具有极大危害性，解决“亚硝酸盐问题”迫在眉睫，因此无硝腌制、低硝腌制的概念应运而生。

响应面法是一种优化工艺条件的有效方法，用于确定各因素及其交互效应在工艺工程中对响应值的影响，通过对方程的回归拟合和响应曲面、等高线的绘制，可方便求出相应于各因素水平的响应值，精确的表述因素和响应值间的关系[4～6]。本试验以新鲜的猪腿精瘦肉和猪背膘为原料，用无硝腌制的方法研制香肠配方，添加胡萝卜和山药来提升香肠的风味，采用四因素三水平二次回归正交旋转组合试验设计法，以香肠感官评分为指标，对无硝香肠加工的关键工艺参数进行优化，为工业化生产优质无硝香肠、改善香肠品质与风味提供理论依据，并为深入研究无硝香肠品质的影响因素、机理、调控机制奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

水、新鲜猪腿精瘦肉、猪背膘、羊肠衣、胡萝卜、山药、香菇、番茄、加碘盐、味精、精细白糖、玉米淀粉、大豆分离蛋白、桂皮、丁香、豆蔻、大茴香、小茴香、白芷、白胡椒粉 均购置于锦州市大润发超市；卡拉胶 青岛德惠海洋生物科技有限公司；红曲红色素 江门科隆生物技术股份有限公司；异抗坏血酸钠江西省德兴市百勤异VC钠有限公司；复合磷酸盐（三聚磷酸钠、磷酸二氢钠、焦磷酸钠等） 徐州恒世食品有限公司；烟熏液（乙醇、还原糖、氨基酸等） 北方霞光食品添加剂有限公司。

JA1003分析天平 上海精密科学仪器有限公司；MG5838电动绞肉机 广东省韶关市新通力食品机械有限公司；ZB20斩拌机 河北省大厂县华映食品机械有限公司；HS30A液压灌肠机 沈阳市第三量具；BYX50烟熏箱 杭州艾博机械有限公司；CS101-A烘箱 南京实验仪器厂；SY11蒸煮锅 山东鼎泰盛食品工业装备股份有限公司；GTCB高温高压杀菌锅 浙江金华市浙中压力容器制造公司；

DZQ400/2S真空充气包装机 章丘市炊具机械总厂；HH-SY21电热恒温水浴锅天津市泰斯特仪器有限公司；PEN电子鼻 法国AlphaMos公司。

1.2 实验方法

1.2.1 无硝香肠配方的研制 按照处理肉的精确重量（猪腿精瘦肉与猪背膘的比例为8:2），以10kg计算,水5kg，肠衣200g，加碘盐200g，精细白糖300g，味精20g，红曲红色素7g，异抗坏血酸钠100g，大茴香10g，小茴香10g，桂皮12g，豆蔻17g，白芷18g，丁香10g，白胡椒粉10g，复合磷酸盐100g。

1.2.2 无硝香肠的加工工艺流程

1.2.3 操作要点 无硝香肠的制作方法是以熏煮香肠为代表，在普通熏煮香肠的工艺流程基础上[7]，在经过斩拌后的肉馅中加入加碘盐和红曲红色素，经过一次搅拌后进行无硝腌制，将预处理的蔬菜丁（经清洗、烫漂、切丁）及香辛料与腌制后的肉馅一起混合搅拌均匀、灌装，剩余工序同普通的熏煮香肠。无硝香肠的主要加工工艺参数：斩拌温度6～8℃、时间6min；一次搅拌温度控制在10℃以下、时间15～20min；无硝腌制时间为24h（2～4℃）；烟熏温度为60～65℃、时间30～40min；蒸煮温度为85～90℃、时间40～50min；二次杀菌时杀菌锅的温度为121℃（0.25MPa）。

1.2.4 感官评定标准 选择20名评定员组成评定小组，每个评定员要事先接受专业训练，分别对香肠的色泽、风味、口感及组织状态进行感官评定，运用10分制，对20名评定员的评分结果取平均值作为试验结果[8]。感官指标评分标准见表1。

表1 无硝香肠感官指标评分标准Table1 Score standards of the nitrate free sausage sensory indicators

所添加的蔬菜味道和较浓烈的异味口感 口感细腻均匀，具有良好的咀嚼性能具有香肠固有的风味，无不良味道具有香肠固有的风味，略带所添加的蔬菜味道，无其他异味口感较为粗糙咀嚼性能一般口感粗糙，咀嚼性能较差组织状态组织紧密，有弹性，切片良好、整齐，无软骨及其他杂物，无气孔组织较为紧密，有一定的弹性，切片较整齐，有少量气孔组织松散，弹性小，切片不整齐，有大量气孔

1.2.5 单因素试验设计 由于未添加硝酸盐和亚硝酸盐的香肠在风味上可能会不同于传统香肠，将通过添加具有特殊风味的辅料来突出成品的香气，本试验选取胡萝卜、山药、香菇、番茄作为添加辅料，通过对3种辅料的营养价值、特殊风味及成本预算等方面研究，考虑将胡萝卜和山药作为混合辅料添加，香菇、番茄作为单独添加辅料，添加量为5%、10%、15%[9～11]。1.2.6 电子鼻测定 按照1.2.2的工艺流程加工无硝香肠，选取蔬菜丁添加量10%、卡拉胶添加量0.5%、玉米淀粉添加量6%、大豆分离蛋白添加量4%加工香肠，对加工成品用电子鼻PEN3测定挥发性风味物质成分，对结果进行比较分析，选择最佳添加辅料。PEN3的标准传感器阵列见表2。

表2 PEN3标准传感器阵列Table2 Array of PEN3 standard sensor

9 W2W R(9)有机硫化物 硫化氢，1 10 W3S R(10)长链烷烃 甲烷，10

1.2.7 响应面试验设计 采用Design Expert 8.0.5对工艺参数进行最优化试验设计和数据分析，采用中心复合模型(Box-Behnken)建立实验数学模型。进行以蔬菜丁、卡拉胶、玉米淀粉及大豆分离蛋白的添加量为自变量，以香肠的感官评分为响应值设计分析试验，应用二次模型对结果进行变异分析[12]。各因素水平编码见表3。

表3 响应面分析因素水平表Table3 Factors and levels of response surface design

1.2.8 试验数据分析 各组试验重复5次，取其平均值，使用Design Expert 8.0.5软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验分析

2.1.1 电子鼻传感器分析 未经过工艺优化但添加风味辅料的无硝香肠，用电子鼻PEN3测定3组香肠的挥发性风味物质成分。由于3种辅料的3号、5号和10号传感器数据对比无显著性差异，只对有显著性差异的1号、2号、4号、6号、7号、8号、9号传感器的数据进行比较分析。电子鼻传感器分析响应图见图1。

图1 电子鼻传感器分析响应图Fig1 Response surface of electronic nose sensor analysis

由图1可知，经过传感器数据对比显示，添加胡萝卜和山药混合蔬菜丁的无硝香肠风味物质含量最高。

2.1.2 电子鼻雷达图比较 经过电子鼻测试分析，选取测试时间40s时的雷达图作比较，见图2。

图2 电子鼻分析雷达图Fig2 Radar chart of electronic nose analysis

由图2可知，添加3种辅料的无硝香肠风味轮廓大体相同，其中添加胡萝卜和山药混合菜丁的香肠含有的风味物质更全面。

因此，经过单因素试验对比可知[13]，无硝香肠的最佳风味辅料为胡萝卜和山药混合菜丁。

2.2 响应面法优化关键加工工艺参数

2.2.1 响应面试验设计及结果 采用四因素三水平二次回归正交旋转组合法，蔬菜丁、卡拉胶、玉米淀粉及大豆分离蛋白的添加量对无硝香肠感官评分的影响，结果见表4。

表4 响应面 试验设计及结 果Table4 Experimental design and results of RSM

通过拟合可求出影响因素的一次效应、二次效应及其交互效应的关联方程[14]，多元回归拟合分析得到以感官评分为Y值，得出以蔬菜丁、卡拉胶、玉米淀粉及大豆分离蛋白的添加量编码值为自变量的四元二次回归方程，见式（1）：

采用Design Expert 8.0.5软件中的Box-Behnken对试验结果进行响应面分析，得出回归模型方差分析表，见表5。

表5 响应面方差分析结果Table5 ANOVA of response surface quadratic model

由表5可知，二次回归模型的F值为15.74，P＜0.0001，大于在0.01水平上的F值；决定系数R2=0.8516，失拟项的F值为0.0899，小于在0.05水平上的F值，分析表明，该模型拟合度较好，试验误差较小，说明该模型是合适的。方程一次项、二次项的影响均显著，由此可以看出，各具体试验因素与响应值的关系不是简单的线性关系，而是呈二次抛物面关系[15～16]。对无硝香肠感官评分影响的大小顺序为：蔬菜丁添加量（X1）＞卡拉胶添加量（X2）＞大豆分离蛋白添加量（X4）＞玉米淀粉添加量（X3）。

2.2.2 各因素之间的交互作用 采用降维的分析方法，进行双因素效应分析对感官评分的影响。见图3～图8。

图3 蔬菜丁和卡拉胶的添加量对无硝香肠感官评分影响的响应面图Fig.3 Response surface of the amount of vegetables diced and carrgeenan on the sensory score of nitrite free sausage

图4 蔬菜丁和玉米淀粉的添加量对无硝香肠感官评分影响的响应面图Fig.4 Response surface of the amount of vegetables diced and corn starch on the sensory score of nitrite free sausage

图5 蔬菜丁和大豆分离蛋白的添加量对无硝香肠感官评分影响的响应面图Fig.5 Response surface of the amount of vegetables diced and soy protein isolate on the sensory score of nitrite free sausage

图6 卡拉胶和玉米淀粉的添加量对无硝香肠感官评分影响的响应面图Fig.6 Response surface of the amount of carrgeenan and corn starch on the sensory score of nitrite free sausage

图7 卡拉胶和大豆分离蛋白的添加量对无硝香肠感官评分影响的响应面图Fig.7 Response surface of the amount of carrgeenan and soy protein isolate on the sensory score of nitrite free sausage

图8 玉米淀粉和大豆分离蛋白的添加量对无硝香肠感官评分影响的响应面图Fig.8 Response surface of the amount of corn starch and soy protein isolate on the sensory score of nitrite free sausage

由图3～图8可知，所有响应曲面图均开口向下、呈现凸面，随着各个自变量X1、X2、X3、X4的增大，响应值逐渐增大；但当响应值增大到某极值后，随着自变量X1、X2、X3、X4的增大，响应值有减小的趋势。

从图3、图4、图5可以看出，蔬菜丁添加量表现为曲线陡度较大，其次是卡拉胶添加量，最后是玉米淀粉和大豆分离蛋白的添加量。比较6组响应曲面图及数据可知，蔬菜丁添加量对香肠感官评分的影响最为显著。

由表5得知，X1X3交互作用对响应值影响显著，说明蔬菜丁添加量（X1）和玉米淀粉添加量（X3）的交互作用对感官评分（Y）的影响显著，其他自变量之间的交互作用对响应值影响不显著。

通过SAS8.0软件分析，对回归模型求解可得到各极值点，从而确定无硝香肠的最佳关键工艺参数为：蔬菜丁添加量12.75%、卡拉胶添加量0.55%、玉米淀粉添加量6.77%、大豆分离蛋白添加量4.58%。

2.2.3 工艺参数优化结果与验证 通过Design Expert 8.0.5软件模拟分析，最后确定出模型最优感官评定条件，根据模型预测结果进行近似验证试验，考虑到实际操作的便利，将最佳工艺参数修正为蔬菜丁添加量12.7%、卡拉胶添加量0.5%、玉米淀粉添加量6.8%、大豆分离蛋白添加量4.6%，预测感官评分为9.302分。

在近似值条件下进行验证性试验，重复3次，结果得到的香肠的感官评分为9.327，试验值与模型的理论值接近，且相对偏差小于1%，表明重现性良好。说明该模型可以较好的反映无硝香肠的工艺条件。

3 结论

在原有熏煮香肠基础上选用无硝腌制的方法加工香肠，对三种不同的风味辅料用电子鼻进行对比分析，并结合生产实际，确定了无硝香肠的最适风味辅料为胡萝卜山药混合菜丁。在单因素试验基础上利用响应面设计试验，根据Box-Bcnhken的中心组合试验设计原理，选择影响无硝香肠质量的4个显著因素：蔬菜丁添加量、卡拉胶添加量、玉米淀粉添加量、大豆分离蛋白添加量进行 4因素3水平的响应面试验，得到最佳工艺参数为：蔬菜丁添加量12.75%、卡拉胶添加量0.55%、玉米淀粉添加量6.77%、大豆分离蛋白添加量4.58%。经过工艺优化的儿童香肠感官评分可达9.327分。为工业化生产优质无硝香肠、改善香肠品质与风味提供理论依据，并为深入研究无硝香肠品质的影响因素、机理、调控机制奠定理论基础。

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