響應面優(yōu)化木姜子中式香腸加工工藝及風味分析

劉琨毅 王琪 蘭小艷 陳雪玲 王衛(wèi) 吉莉莉 羅子鈺 金正楊

摘要：為提高木姜子的應用范圍，將木姜子精油添加到中式香腸中，在單因素試驗的基礎上，通過Box-Behnken的中心組合試驗設計，以感官評分為響應值，對木姜子中式香腸工藝進行優(yōu)化并進行風味物質的分析。結果表明，在肥膘肉質量分數(shù)30.4%、木姜子精油添加量2.1%和烘烤溫度56.5 ℃的條件下可獲得感官評分最高（39.3±0.2）的木姜子中式香腸，其感官特征為腸衣緊實，色澤均勻，帶有木姜子特殊香氣，滋味鮮美。通過對比優(yōu)化后木姜子中式香腸（TR）和未添加木姜子的中式香腸（CK）的色澤和質構發(fā)現(xiàn)，TR組僅L*顯著高于CK組（P<0.05），其他指標均未發(fā)生顯著性變化（P>0.05）。與CK組相比，TR組新增18種揮發(fā)性化合物，7種化合物含量極顯著增加（P<0.01）。因此，開發(fā)了一款風味獨特的中式香腸，為提升木姜子資源的經濟附加值提供了參考依據(jù)。

關鍵詞：木姜子；中式香腸；響應面；加工工藝；風味物質

中圖分類號：TS251.65? ? ? 文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1000-9973（2023）07-0155-07

Abstract： To improve the application range of Litsea pungens Hemsl.， the essential oil of Litsea pungens Hemsl. is added into Chinese sausage. On the basis of single factor test， the technology of Chinese sausage with Litsea pungens Hemsl. is optimized by Box-Behnken central combination experimental design with sensory score as the response value. Meanwhile， the flavor substances are analyzed. The results show that the highest sensory score （39.3±0.2） of Chinese sausage with Litsea pungens Hemsl. can be obtained under the conditions of fat meat mass fraction 30.4%， Litsea pungens Hemsl. essential oil 2.1% and baking temperature 56.5 ℃. Its sensory characteristics are tight casing， uniform color， special aroma of Litsea pungens Hemsl. and delicious taste. By comparing the color and texture of the optimized Chinese sausage with Litsea pungens Hemsl. （TR） and Chinese sausage without Litsea pungens Hemsl. （CK）， it is found that only L* of TR group is significantly higher than that of CK group （P<0.05）， while no significant changes are observed in other indexes （P>0.05）. Compared with CK group， 18 volatile compounds newly increase in TR group， and the content of 7 volatile compounds increases very significantly （P<0.01）. Therefore， a Chinese sausage with unique flavor is developed， which has provided a reference basis for improving the economic value added of Litsea pungens Hemsl. resources.

Key words： Litsea pungens Hemsl.; Chinese sausage; response surface; processing technology; flavor compounds

木姜子（Litsea pungens Hemsl.，LPH）是我國重要的香料植物，其種植面積約為14 400 hm2[1]，主要分布在我國南方地區(qū)，例如四川、云南、貴州等地[2-3]。木姜子的根、莖、葉和果都具有一定藥理作用，具有消腫止痛、抑菌、抗氧化、抗腫瘤等功效[4-5]；并含有豐富的醇類、酮類、酯類和酸類等揮發(fā)性成分，具有怡人的香味[6]。目前，國內外對木姜子的研究集中在種植培育[7]、化學成分[8]、精油提取[9]、抑菌性[10]以及生物活性等方面，將木姜子應用于食品領域的研究相對較少。童光森等[11]將木姜子調味油用于牦牛肉的冷藏保鮮。孟金明等[12]將木姜子精油與殼聚糖/乳清蛋白制成復合膜，用于枇杷的保鮮。馬迪等[13]將山雞椒用于辣椒醬的開發(fā)，其風味獨特、香味四溢。夏艷麗[14]將苦藠和木姜子添加到辣椒醬中，可以給予辣椒醬獨特的風味。因此，木姜子可以作為天然的防腐劑、保鮮劑和增香劑[15]。

中式香腸是以原料肉和輔料灌入腸衣，經過高溫烘烤制成的肉制品，深受民眾的喜愛；但加工時間短、風味單一限制了中式香腸的發(fā)展。因此，亟需改善中式香腸的風味特征。本研究將木姜子精油添加到中式香腸中，考察木姜子對中式香腸品質和風味物質的影響，以期開發(fā)一款木姜子中式香腸，改善中式香腸的風味品質，并提高木姜子資源的經濟附加值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮豬前腿瘦肉、肥膘肉、食鹽、白糖、味精、醬油、生姜粉、十三香粉、60%高粱酒：四川省宜賓市當?shù)厥袌?；新鮮木姜子果實：2021年6月采自四川省瀘州市敘永縣；人造膠原蛋白腸衣（口徑38 mm）：河北順平腸衣基地；D-異抗壞血酸鈉（食品級）：江西省德興市百勤異VC鈉有限公司；2-丁醇（標準品）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 儀器與設備

BS210S型電子分析天平 北京賽多利斯天平有限公司；DHG-9146A型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海精宏實驗設備有限公司；RS-JR80A型多功能灌腸機 合肥榮事達小家電有限公司；YS6060型色差儀 深圳市三恩時科技有限公司；TA-XT Plus質構儀 奧豪斯儀器（上海）有限公司；頂空固相微萃取手柄和50/30 μm碳分子篩/聚二乙烯苯/聚二甲基硅氧烷微萃取頭 美國Supelco公司；6890N-5973MSD型氣質聯(lián)用儀 美國Agilent公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 木姜子中式香腸的生產工藝流程

新鮮豬前腿瘦肉與肥膘肉的預處理→拌料→腌制→灌腸→烘烤→冷卻→真空包裝。

中式香腸的具體制作要點參照王琪等[16]制作中式香腸的方法，在加入輔料時加入一定質量的木姜子精油，腌制烘烤，當含水量約為（25±1）%時結束烘烤，冷卻并真空包裝。其中，木姜子精油的制作方法采用水蒸氣蒸餾法[17]。

1.3.2 木姜子中式香腸生產工藝單因素優(yōu)化試驗

在肥膘肉質量分數(shù)、木姜子精油添加量及烘烤溫度分別為25%、3%、55 ℃的基本條件下，保持其他因素不變，只改變其中一個因素，分別考察肥膘肉質量分數(shù)（15%、20%、25%、30%、35%）、木姜子精油添加量（1%、2%、3%、4%、5%）及烘烤溫度（45，50，55，60，65 ℃）對木姜子中式香腸感官評分的影響，每組試驗重復3次。

1.3.3 木姜子中式香腸生產工藝響應面優(yōu)化試驗

在單因素試驗的基礎上，以肥膘肉質量分數(shù)（A）、木姜子精油添加量（B）和烘烤溫度（C）為3個因素，以感官評分（Y）為考察指標進行響應面試驗。

1.3.4 木姜子中式香腸感官評定

木姜子中式香腸的感官評定由9名（5女4男）經過培訓的專業(yè)人員組成的感官評分小組參照GB/T 23493—2009《中式香腸》[18]進行，木姜子中式香腸的感官評分標準見表1。

1.3.5 色差的測定

采用YS6060型色差儀測定木姜子中式香腸的L*、a*、b*，具體方法參照前期建立的方法[16]。

1.3.6 質構的測定

參照前期建立的中式香腸質構的測定方法[16]，對木姜子中式香腸的硬度、彈性、內聚性、咀嚼性4個質構指標進行測定。

1.3.7 揮發(fā)性化合物的檢測與分析

樣品的預處理：采用頂空固相微萃取法提取樣品中的揮發(fā)性化合物。取2 g切碎的香腸與10 μL 2-丁醇（1.62 mg/mL）加入20 mL頂空瓶中，60 ℃平衡15 min后，將萃取頭插入頂空瓶中，60 ℃吸附30 min，吸附后的萃取頭插入250 ℃氣相色譜進樣口解吸3 min。

采用前期建立的中式香腸揮發(fā)性化合物的測定方法[16]，對中式香腸揮發(fā)性化合物進行測定。每個樣品測定3次，數(shù)據(jù)以平均值±標準差表示。測得的質譜數(shù)據(jù)經過與NIST/EPA/NIH數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)對比分析，確定揮發(fā)性化合物的結構及CAS號。以2-丁醇作為內標，進行相對定量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 25.0進行單因素方差統(tǒng)計分析，使用OriginPro 2018C與Design Expert 8.0.6軟件分別進行單因素試驗與響應面試驗圖形的繪制。

2 結果與分析

2.1 木姜子中式香腸生產工藝單因素試驗

2.1.1 肥膘肉質量分數(shù)對木姜子中式香腸感官評分的影響

肥膘肉質量分數(shù)對木姜子中式香腸感官評分的影響見圖1。

由圖1可知，隨著肥膘肉質量分數(shù)的增加，木姜子中式香腸的感官評分呈先上升后下降的趨勢。當肥膘肉添加量為30%時感官評分最高，為36.8±0.3。脂類物質可以通過水解、氧化、酯化以及美拉德反應等生成風味物質，在中式香腸風味形成過程中起著重要的作用[19-20]。肥膘肉質量分數(shù)較低時，中式香腸的口感不夠滋潤，香氣不濃郁。但是，過量添加會導致在烘烤過程中出油量過大，進而影響中式香腸的質構。因此，適當?shù)姆时烊馓砑恿浚?0%）可以提高中式香腸的感官評分。

2.1.2 木姜子精油添加量對木姜子中式香腸感官評分的影響

由圖2可知，隨著木姜子精油添加量的增加，感官評分先上升后下降，且木姜子精油添加量為2%時，感官評分達到最高分38.6±0.4，并顯著高于其他組（P<0.05）。原因可能是木姜子屬于一種辛辣型香辛料，與花椒、薄荷、香茅、姜的關鍵香氣成分比較接近[3]。因此，木姜子精油添加量過少，在中式香腸烘烤過程中香氣物質揮發(fā)導致香氣不夠突出，而添加量過多又會影響中式香腸的整體感官，故選擇2%的木姜子精油添加量進行后續(xù)試驗。

2.1.3 烘烤溫度對木姜子中式香腸感官評分的影響

由圖3可知，隨著烘烤溫度從45 ℃升高至55 ℃，中式香腸的感官評分顯著升高（P<0.05），在55 ℃時達到最高分38.6±0.4；繼續(xù)升高烘烤溫度，感官評分顯著下降（P<0.05）。烘烤溫度會影響木姜子中式香腸的質構、色澤等[21]，較低的烘烤溫度會使香腸不夠干燥，導致腸體發(fā)軟、發(fā)白；較高的烘烤溫度下，中式香腸外層會快速結皮導致內部烘烤不均勻，外干內濕，影響質構。

2.2 木姜子中式香腸生產工藝響應面試驗

木姜子中式香腸生產工藝優(yōu)化響應面試驗設計及結果見表2，木姜子中式香腸生產工藝優(yōu)化響應面試驗結果的方差分析見表3。

由表3可知，模型極顯著（P<0.01），且失擬項不顯著（P>0.05），表明未知因素對試驗結果的干擾較小，可以通過模型確定優(yōu)化木姜子中式香腸的生產工藝；感官評分的相關系數(shù)R2=0.985 2、R Adj2=0.966 2，說明感官評分的試驗值與預測值之間有較好的擬合度；感官評分的變異系數(shù)（C.V.）為1.25%<5.00%，表明模型重現(xiàn)性較好。3個因素對木姜子中式香腸感官評分的影響次序為C>A>B，即烘烤溫度對感官評分的影響最顯著，其次是肥膘肉質量分數(shù)，木姜子精油添加量的影響最小。一次項C和二次項A2、B2、C2對感官評分的影響極顯著（P<0.01）；一次項A對感官評分的影響達到了顯著水平（P<0.05）。

以感官評分（Y）為響應值，經回歸擬合后，得到相應的回歸方程：Y=38.62+0.54A+0.14B+1.30C+0.25AB－0.27AC+0.13BC－3.21A2－1.26B2－2.09C2。

由圖4可知，因素A與因素C的等高線呈橢圓形，且所形成的響應面曲面坡度較陡峭，與方差分析中交互項AC對木姜子中式香腸感官評分的影響較顯著（P<0.05）的結論相吻合。

通過響應面軟件分析，木姜子中式香腸在肥膘肉質量分數(shù)30.37%、木姜子精油添加量2.08%和烘烤溫度56.54 ℃的條件下，感官評分可獲得最高的理論值39.846?？紤]實際生產的可操作性，調整為肥膘肉質量分數(shù)30.4%、木姜子精油添加量2.1%和烘烤溫度56.5 ℃，進行3組平行驗證試驗，木姜子中式香腸的感官評分為39.3±0.2，測定結果穩(wěn)定，與理論值接近（相對標準偏差<2%），表明該模型可以優(yōu)化木姜子中式香腸的生產工藝。

2.3 木姜子中式香腸色差與質構分析

色澤和質構是消費者在選擇中式香腸時考慮的重要因素[22]。測定經響應面優(yōu)化后的木姜子中式香腸（命名為TR）與未添加木姜子的中式香腸（除未添加木姜子外其他工藝條件與木姜子中式香腸一致，命名為CK）的色差與質構，結果見表4。

由表4可知，TR組的L*（明亮度）顯著高于CK組（P<0.05），除此之外，添加木姜子對中式香腸的a*、b*、硬度、彈性、內聚性和咀嚼性的影響均不顯著（P>0.05）。因此，表明添加木姜子不會顯著改變中式香腸的色澤和質構（P>0.05）。

2.4 木姜子中式香腸揮發(fā)性化合物分析

木姜子對中式香腸揮發(fā)性化合物的影響見表5和圖5。

由表5可知，CK組中共鑒定出68種揮發(fā)性化合物，其中酯類19種，醛類14種，酸類13種，酮類6種，醇類7種，烴類化合物4種，其他化合物5種。TR組共鑒定出86種揮發(fā)性化合物，其中酯類22種，醛類18種，酸類14種，酮類6種，醇類12種，烴類化合物8種，其他化合物6種。由圖5可知，醇類、醛類、烴類化合物在TR組的百分含量高于CK組，而酸類、酯類、酮類、其他化合物在TR組的百分含量低于CK組。

由表5可知，TR組較CK組增加了18種揮發(fā)性化合物。其中醛類化合物增加4種，戊醛、香茅醛、檸檬醛、（Z）-3，7-二甲基-2，6-辛二烯醛；酯類化合物增加了3種，甲酸己酯、乙酸香茅酯、甲酸庚酯；酸類化合物增加了甲酸和油酸2種，減少了十五酸1種；酮類化合物增加了甲基庚烯酮，減少了2-十九烷酮；醇類化合物增加了5種，正戊醇、蘑菇醇、橙花醇、香茅醇、馬鞭烯醇；烴類化合物增加了2-蒎烯、月桂烯、雙戊烯、（-）-檸檬烯4種，其他化合物增加2種，減少了1種。辛醛、庚醛、2-甲基丙酸、共軛亞油酸、芳樟醇、α-松油醇、桉葉油醇7種揮發(fā)性化合物的含量在TR組中極顯著高于CK組（P<0.01）；十四醛、（E）-2-辛烯醛、5-甲基-2-己酮、α-律草烯4種揮發(fā)性化合物的含量在TR組中極顯著低于CK組（P<0.01）。檸檬醛呈檸檬香味，香茅醛和香茅醇呈花香味，桉葉油醇呈樟木香味，月桂烯呈青草香，這些都是木姜子特征性香氣化合物[23-25]。因此，將木姜子添加到中式香腸中可以使中式香腸具有一定的檸檬香與花香，進而改善中式香腸的風味特征。

3 結論

在肥膘肉質量分數(shù)30.4%、木姜子精油添加量2.1%和烘烤溫度56.5 ℃的條件下，制作的木姜子中式香腸腸衣緊實，色澤均勻，帶有木姜子的特殊香氣，滋味鮮美。添加木姜子不會對中式香腸的色澤和質構產生顯著影響（P>0.05），但可以改善中式香腸的風味特征，添加木姜子使中式香腸新增了18種揮發(fā)性化合物，并極顯著增加7種揮發(fā)性化合物的含量（P<0.01），例如具有檸檬香與花香的檸檬醛、香茅醛、香茅醇等。因此，本研究不僅開發(fā)了一款風味獨特的木姜子中式香腸，而且拓寬了木姜子資源的應用范圍。

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