基于營養與智能感官分析市售川味香腸蒸制前后品質差異

蔡雪梅，白 婷，張 婧，喬明鋒,，王永江，趙 靜，范文教,

（1.四川旅游學院 烹飪科學四川省高等學校重點實驗室，四川 成都 610100；2.成都大學 肉類加工四川省重點實驗室，四川 成都 610106；3.舟曲綠脈農業科技有限責任公司，甘肅 隴南 746300）

我國香腸歷史悠久、種類繁多，一般被分為廣味和川味2 種，其中四川香腸作為我國傳統自然發酵香腸的典型代表，因其麻辣咸香的風味廣受各地消費者青睞[1-2]。隨著現代科技的發展，各種川味香腸品牌逐步建立，一般市售川味香腸由豬瘦肉和肥肉以7∶3的比例混合、切分后與各種香辛料和食品添加劑斬拌，經腌制、灌制及自然發酵而成，其能量主要由蛋白質、脂肪、碳水化合物等提供[1,3]。

現階段國內外對川味香腸的研究主要集中在香腸發酵方式和發酵劑的選擇[4]，添加、減少或者替換某種食品添加劑對其品質的影響[5-6]，以及香腸成熟、貯藏過程中品質的變化等方面[6-8]。同時由于近年來的食品安全問題，較多研究轉入對香腸亞硝酸鹽、生物胺等方向[9-10]，且通常是對生香腸進行研究[11]，關于市售川味香腸的研究較少。香腸作為我國傳統特色發酵肉制品之一，其品質優劣直接影響到消費者喜好和市場需求，對市售川味香腸品質差異研究的缺乏，不僅限制消費者對香腸品質的準確認知，也制約了生產商進一步提升產品質量。此外，傳統人為感官評價方法雖然可以對食品品質進行全面評價，但主觀性強、易感官疲勞、結果一致性差。隨著人工智能技術的發展，智能感官技術逐漸成為食品品質評價的新方向，能實現對不同樣品感官品質的數字化差異分析[12-13]。然而此方法在川味香腸品質差異分析中的應用尚不充分。

因此，本研究旨在縱橫向立體化深入探究不同市售川味香腸蒸制前后的品質差異，通過對常見市售川味香腸的色澤、質構、游離氨基酸、營養及能量進行多維分析，并結合智能感官儀器對香腸進行判別分析，以期為消費者提供更多關于香腸品質的信息，滿足他們的不同需求，同時也為廠家優化生產工藝、提升產品質量提供數據參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

根據網上銷量分析，選擇銷量前6 名的品牌川味香腸作為實驗材料，均購于京東自營店，所選購的香腸生產時間相差范圍在15 d內，于4 ℃貯藏備用。每種香腸配方信息如表1所示，對應的生香腸編號為R1、R2、R3、R4、R5、R6，蒸制后的熟香腸編號為C1、C2、C3、C4、C5、C6。

表1 市售川味香腸配料表Table 1 Ingredients of commercial Sichuan-style sausages

乙醇、氫氧化鈉、磺基水楊酸、茚三酮、鋰鹽體系緩沖液等（均為分析純） 成都市科隆化學品有限公司；甲醇（色譜級） 美國Merck KGaA公司；游離氨基酸標準品 德國賽卡姆公司。

1.2 儀器與設備

CQCS3色差儀 深圳市三恩時科技有限公司；TMS-Pro食品物性分析儀 美國FTC公司；CAHM食品熱量檢測儀 北京盈盛恒泰科技責任有限公司；XHF-D高速分散器 寧波新芝生物科技股份有限公司；TGL-16高速冷凍離心機 四川蜀科儀器有限公司；S-433D氨基酸自動分析儀 德國賽卡姆公司；AUW220電子分析天平 日本島津公司；FOX 400電子鼻、Astree電子舌法國Alpha MOS有限公司；KX30-Z901蒸烤一體機九陽股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

將貯藏于4 ℃冰箱內的香腸取出，于室溫平衡1 h后置于蒸箱中蒸制20 min。將蒸制好的香腸取出、冷卻至室溫。每種生、熟香腸樣品取500 g剁碎至肉糜狀，備用。

1.3.2 香腸能量及營養物質測定

取100 g香腸肉糜樣品置于測樣盤中，利用食品熱量成分檢測儀，選擇Meats SCREENING程序測定樣品的能量，蛋白質、脂肪、碳水化合物和水分含量。每組樣品平行測定5 次。

1.3.3 香腸中游離氨基酸測定

參考文獻[14]的方法，略作改動。取2.00 g香腸肉糜于燒杯中，加入10 mL質量分數7%磺基水楊酸溶液，于30 ℃超聲40 min，調整pH值至2.20，然后于10 000 r/min離心5 min。取上清液用0.22 μm濾膜過濾，待上機，使用氨基酸全自動分析儀測定。每組樣品平行測定3 次。

色譜條件：色譜柱：LCA K07/Li磺酸基強酸性陽離子交換樹脂分離柱（150 mm×4.6 mm）；進樣量50 μL、檢測波長570 nm和440 nm、反應器溫度130 ℃、色譜柱溫度38～74 ℃、茚三酮流速0.25 mL/min、分析時長108 min。

1.3.4 電子舌分析方法

參考文獻[14]中的方法進行分析。取6.00 g香腸肉糜，加入120 mL蒸餾水，利用XHF-D高速分散器均質3 min，于30 ℃超聲40 min，使用0.45 μm定性濾紙過濾，取80 mL濾液上機。電子舌分析條件：采集120 s、清洗180 s。每個樣品重復8 次，保留3 組穩定數據。

1.3.5 電子鼻分析方法

參考Chen Qian等[15]的分析方法。稱取3.00 g香腸肉糜于5 mL頂空瓶中，壓蓋密封。電子鼻分析條件：孵化溫度60 ℃、加熱時間5 min、進樣量1 500 μL、數據采集時間2 min。每組樣品重復8 次，保留3 組穩定數據。

1.3.6 質構分析方法

參考Cao Chuanai等[16]的分析方法，并略作改動。將香腸均勻切分為1 cm長的小段，利用TPA擠壓程序，采用12.7 mm圓柱擠壓探頭進行測試。測試條件：測試速率1 mm/s、形變量50%、觸發力0.375 N、停頓時間2 s。每組樣品平行測定5 次。

1.3.7 香腸色澤分析方法

采用自動色差儀測定香腸橫切面的亮度值（L*）、紅度值（a*）和黃度值（b*）。每組樣品平行測定5 次。

1.4 數據處理

采用SPSS Statistics 22（美國IBM公司）對數據進行差異分析，用Duncan’s法檢驗，結果以平均值±標準差表示，P＜0.05為差異顯著，P＜0.01為差異極顯著；采用SIMCA 14.1（瑞典Umetrics公司）進行偏最小二乘判別分析（partial least squares discriminant analysis，PLS-DA）；利用線上Genes Cloud平臺（https://www.genescloud.cn）進行主成分分析和相關性分析，并繪制聚類條形圖；利用Origin 2021（美國OriginLab公司）繪制雷達圖、變量投影重要性（variable importance in projection，VIP）點圖和箱線圖。

2 結果與分析

2.1 川味香腸蒸制前后營養物質變化

對不同品牌川味香腸蒸制前后基本營養成分進行對比分析，根據箱體大小反應數據的分散情況，箱體越大表明數據越離散。由圖1可知，不同品牌生香腸的能量在1 912.78～2 468.94 kJ/100 g之間，蛋白質含量在17.76%～25.58%之間，其中3號香腸能量最高，4號香腸蛋白質含量最高。脂肪是香腸中主要的營養成分之一，生香腸的脂肪數據較為離散，在39.91%～51.51%之間，說明不同品牌的香腸中脂肪含量存在明顯差異，其中2號香腸最高，5號香腸最低。不同生香腸中碳水化合物含量差異較小，在10.11%～14.39%之間。與德國市售豬肉香腸相比，川味香腸蛋白質和碳水化合物含量較高、能量相當，德國香腸中蛋白質含量為13%左右、碳水化合物含量為1.7%左右、能量為1 825 kJ/100 g左右[17]。3號和4號生香腸的水分含量明顯低于其他樣品，為13.11%和12.47%，1號香腸的水分含量最高，為26.95%，與湘西香腸[18]一致。新鮮豬五花的蛋白質含量為13.2%～18%、脂肪含量為28.4%～51.3%、水分含量為34.2～52.3 g/100 g[19]，在香腸成熟過程中，肉中水分大量流失，水分損失造成的物質濃縮有利于香腸特征風味的形成[20]。

圖1 香腸蒸制前后營養的變化Fig. 1 Nutritional changes of Sichuan-style sausage before and after steaming

與生香腸相比，蒸制后香腸水分含量極顯著增加到20.14%～35.83%（P＜0.01）。有研究表明，鮮肉在烹飪過程中由于肌纖維結合更加緊密、空間距離變小，導致水分流失[21]；干肉制品則相反[22-23]。蒸制后香腸的能量（1 554.56～2 595.01 kJ/100 g）和蛋白質（11.79%～42.83%）、脂肪（36.14%～45.48%）、碳水化合物（4.01%～12.76%）含量均下降，其中能量和碳水化合物含量下降極顯著（P＜0.01），分別降低0.27%～23.32%、5.10%～57.82%。造成此現象的原因一方面是由于水分增加導致物質稀釋，另一方面與烹飪過程中發生的系列反應有關，比如脂質的熱降解反應、還原糖與氨基酸、蛋白質的美拉德反應等[24]。

2.2 川味香腸蒸制前后色澤和質構的變化

由圖2可知，生香腸的色澤和質構數據較為離散，說明不同品牌的川味香腸色澤和質構差異較大。香腸的顏色是刺激人們食欲的重要屬性，生香腸中2號樣品L*最大，1號樣品a*最大，較為紅艷。蒸制后，香腸的L*無顯著變化，但a*和b*均顯著下降（P＜0.01），下降幅度分別為7.71%～52.43%、10.54%～92.58%。有研究表明肉在熱處理過程中色澤的變化與色素降解、抗壞血酸氧化、酶促褐變和非酶促褐變等反應有關[25]；此外肉中蛋白質的變性也會引起顏色的變化，即變性蛋白更容易反射白光從而導致肉的顏色變淺[21]，香腸在蒸制過程中色澤變化可能與此有關。

圖2 香腸蒸制前后色澤和質構的變化Fig. 2 Changes in color and texture of Sichuan-style sausage before and after steaming

質地是影響香腸口感的重要指標，生香腸中5號樣品的硬度最大、4號最小。蒸制后肉中結締組織膠原蛋白克服分子間束縛，逐漸溶解并形成凝膠，使肉質地變軟[21]。此外，水分是影響肉制品質地的主要因素之一[20]，香腸蒸熟后水分含量增加，促使香腸硬度顯著下降29.36%～46.51%（P＜0.0 1）、咀嚼性顯著下降1 6.3 4%～5 5.6 8%（P＜0.05）、彈性顯著增加7.01%～33.49%（P＜0.05）。結果顯示4號熟香腸的彈性、硬度和咀嚼性均小于其他香腸，5號熟香腸的硬度較大。

2.3 川味香腸蒸制前后游離氨基酸的變化

2.3.1 游離氨基酸的種類與含量

游離氨基酸是香腸重要的滋味物質，同時也是一些風味物質的前體物質[26-27]。由圖3A可知，6 種川味香腸中均檢測到16 種游離氨基酸，其中以谷氨酸為主。生香腸中谷氨酸含量在2.75～4.51 mg/g之間，均值為3.47 mg/g，占總游離氨基酸含量的35%～69%。谷氨酸是新鮮豬肉中主要氨基酸之一，約占總氨基酸含量的20%[28]，在香腸發酵過程中，肉中蛋白質在內源性蛋白酶和微生物蛋白酶的作用下分解為多肽，多肽在肽酶和氨基肽酶的作用下進一步分解為氨基酸和小分子肽[28-29]，從而導致發酵香腸中氨基酸含量遠高于原料肉，這也是香腸鮮味更濃郁的原因之一[20,30]。除谷氨酸外，生香腸中精氨酸（（1.52±0.60）mg/g）、丙氨酸（（0.80±0.35）mg/g）和賴氨酸（（0.78±0.61）mg/g）含量也相對較高，與Du Sha等[18]的研究結果一致。西班牙、意大利和比利時香腸中主要氨基酸也是谷氨酸、丙氨酸和賴氨酸，其中比利時香腸的谷氨酸含量高達4.03 mg/g[31]。蒸制后，香腸中谷氨酸、丙氨酸和賴氨酸含量明顯增加，分別為（5.94±2.27）、（0.95±0.40）、（0.90±0.70 ）mg/g，精氨酸含量略下降，為（1.36±0.50）mg/g。采用Jaccard相似系數根據游離氨基酸種類和含量對樣品進行聚類分析，整體上生香腸和熟香腸分為2 大類，說明香腸經烹飪處理后游離氨基酸含量差異明顯。

圖3 香腸中游離氨基酸含量Fig. 3 Contents of free amino acids in Sichuan-style sausage

由圖3B1可知，不同品牌生香腸中總游離氨基酸含量上下限分別為6.86、10.46 mg/g，均值為8.47 mg/g，中位數為8.95 mg/g，均值與中值接近，說明數據呈正態分布[32]，變異系數為22.21%，表明不同品牌香腸之間總游離氨基酸含量差異較大，其中4號香腸的最高，這與原料肉、發酵微生物、發酵參數（溫度、濕度、時間）以及產品配方（鹽、糖、香辛料等）等因素有關[30]。蒸制后，蛋白質受熱降解產生多肽和氨基酸[33]，香腸中總游離氨基酸含量極顯著增加30.57%～88.10%（P＜0.01），含量在9.11～15.45 mg/g之間、均值為12.68 mg/g、上四分位為14.01 mg/g、下四分位為11.71 mg/g，無異常值，變異系數23.78%，與生香腸樣品相比更加分散，說明不同品牌香腸蒸制后總游離氨基酸含量增幅存在差異。

必需氨基酸是人體自身無法合成的氨基酸，也是評價產品質量的重要指標。川味香腸中除色氨酸外，其余8 種必需氨基酸（蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、組氨酸和賴氨酸）均被檢測到，其中以賴氨酸為主。由圖3B2可知，生香腸中必需氨基酸含量為1.90～3.25 mg/g，中位數為2.64 mg/g；熟香腸中必需氨基酸含量增加，在1.80～3.42 mg/g之間，中位數為8.47 mg/g，其中2號樣品的必需氨基酸含量明顯低于其他樣品。

2.3.2 游離氨基酸的滋味貢獻分析

根據氨基酸的呈味特點，分析不同香腸之間滋味氨基酸的含量差異。由圖4A可知，川味香腸中含有鮮味、甜味和苦味氨基酸，生香腸中其含量分別為2.84～4.52、0.74～2.19 mg/g和2.05～4.19 mg/g，鮮味和苦味氨基較甜味氨基酸豐富。豬肉滋味特征中，鮮味是最顯著的味覺感知特征，甜味與鮮味相輔相成并且與咸味相互映襯[34]。蒸制后，鮮味氨基酸明顯增加，為4.91～9.18 mg/g，占絕對主導地位，6 號香腸的鮮味氨基酸含量明顯高于其他香腸。甜味和苦味氨基酸整體顯著增加（P＜0.0 1），含 量 分 別 為0.8 4 ～2.5 0 m g/g 和1.96～4.68 mg/g，其中5號香腸的甜味氨基酸以及1號和4號的苦味氨基酸明顯高于其他香腸。

圖4 香腸蒸制前后不同滋味氨基酸的變化Fig. 4 Changes in taste-active amino acids in Sichuan-style sausage before and after steaming

游離氨基酸對食品的滋味貢獻不僅與含量相關，還與其味覺感知閾值有關[32]，因此根據各游離氨基酸的含量和閾值計算滋味活度值（taste activity value，TAV），以此來評價香腸中的滋味氨基酸。TAV的大小與氨基酸的呈味效果呈正相關，TAV大于1則表示該氨基酸對整體滋味有貢獻，TAV小于1則表示對整體滋味貢獻較小，作用不顯著[35]。由表2可知，在所有樣品中均以谷氨酸的TAV最大，谷氨酸能提供香腸強烈的鮮味，對香腸整體滋味貢獻最大，生香腸中谷氨酸的TAV為3.45～14.96，熟香腸為8.3 5 ～3 0.3 5。豬肉中谷氨酸的TAV 約為0.258[33]，香腸中谷氨酸的高TAV與香腸制作過程添加的鮮味物質（味精、雞精等）以及微生物發酵有關[36]。除谷氨酸外，TAV大于1的氨基酸還有精氨酸、丙氨酸和賴氨酸，丙氨酸增加了香腸的甜味，精氨酸和賴氨酸呈苦味，雖然賦予了香腸不美好的滋味，但增加了香腸滋味的復雜性，并在一定程度上可以輔助提升香腸的鮮度[34]。由圖4B可知，熟香腸中鮮味、甜味和苦味氨基酸的TAV分別為15.81～30.60、0.80～2.69和3.74～9.10，說明鮮味氨基酸在香腸的滋味呈現中貢獻較大，其次是苦味氨基酸；此外，熟香腸的鮮味和甜味氨基酸TAV極顯著高于生香腸（P＜0.01），說明烹飪處理能促進鮮味和甜味物質進一步釋放。

表2 香腸中游離氨基酸的TAVTable 2 TAV of free amino acids in Sichuan-style sausage

2.4 香腸電子鼻和電子舌分析結果

為比較不同川味香腸的整體風味差異，利用智能感官分析儀器電子鼻和電子舌進行分析。對電子鼻和電子舌的數據進行主成分分析，PC1和PC2的累計貢獻率分別為97.5%和95.6%，能反映樣品整體信息。由圖5A、B可知，不同品牌香腸可以明顯區分開，且生香腸和熟香腸區分明顯，說明不同市售川味香腸在整體氣味和滋味上差異明顯，烹飪處理能使香腸風味發生變化。由圖5C可知，在氣味上，傳感器P30/1、PA/2、T30/1對香腸氣味敏感，響應值較高，這3 個傳感器對有機化合物和極性化合物敏感，尤其是乙醇、丙醇等化合物[37]，說明香腸中相關物質較豐富，造成此現象的原因，一方面是因為香腸制作時添加有白酒，另一方面與香腸在發酵過程中酵母菌發酵產生醇類物質有關。由圖5D可知，在滋味上，電子舌SCS傳感器對香腸上響應值較高，在酸性特敏傳感器AHS上響應值較低。蒸制后，香腸多汁、滋味更柔和，整體響應值降低，但咸味特敏傳感器CTS上響應值增加、鮮味傳感器NMS上變化不明顯。鮮味不僅受到氨基酸影響，還與有機酸、核苷酸等滋味物質有關。

圖5 香腸電子鼻和電子舌分析結果Fig. 5 PCA plots and radar plots of Sichuan-style sausage based on E-nose and E-tongue analysis

2.5 數據融合PLS-DA分析

根據香腸的質構、色澤、能量和游離氨基酸，采用SIMCA14.1軟件對樣品進行PLS-DA。模型參數數值R2X、R2Y及預測能力參數Q2分別為0.804、0.971、0.948，均高于0.5，且接近1，說明所建PLS-DA模型穩定性良好[37]。由圖6A可知，蒸制前后的香腸明顯被分為2 類，生香腸分布在第2、3象限，熟香腸分布在第1、4象限。在生香腸中，1號和3號樣品、4號和6號樣品距離較近，說明其色澤、質構和營養較為相似；但在熟香腸中，不同樣品之間的距離縮小，甚至部分重疊，說明不同品牌香腸蒸制后相互之間的品質差異縮小。采用置換檢驗（n＝200）對當前模型進行驗證，驗證參數R2＝（0.0，0.189），Q2＝（0.0，-0.598）。由圖6B可知，左側隨機排列產生的R2和Q2值均小于右側的原始值，表明所建立的PLS-DA模型擬合良好[37]。在此基礎之上，利用VIP將每個變量指標對分類的貢獻進行量化，由圖6C可知，VIP值大于1的指標有硬度、碳水化合物含量、水分含量、總游離氨基酸含量和a*，說明這5 個指標對蒸制前后的川味香腸區分貢獻較大。

圖6 蒸制前后的香腸PLS-DA分析Fig. 6 PLS-DA analysis of Sichuan-style sausage before and after steaming

對香腸指標進行相關性分析。由圖7可知，碳水化合物與能量、水分含量與彈性、咀嚼性與硬度、a*與b*分別呈顯著正相關（P＜0.05）。水分含量與能量、彈性和碳水化合物含量、蛋白質含量與L*和脂肪含量、總游離氨基酸含量與a*、b*和脂肪呈負相關。有研究表明，在香腸制作過程中，氨基酸具有一定的抗氧化、清除自由基以及鐵螯合能力，能夠抑制肌紅蛋白的氧化，在一定程度上能改善香腸色澤[38]。在本研究中香腸的總游離氨基酸含量與a*、b*呈負相關，這可能與香腸色澤還與發酵劑、抗氧化劑、天然色素、亞硝酸鹽等物質有關。

圖7 香腸品質特性指標的相關性Fig. 7 Correlation analysis among quality indicators of Sichuan-style sausage

3 結 論

不同品牌的川味香腸色澤、質地、能量及蛋白質、碳水化合物、脂肪、水分、總游離氨基酸含量差異明顯，但香腸中游離氨基酸均以谷氨酸為主，其次是精氨酸、丙氨酸和賴氨酸。蒸制后，川味香腸水分含量增加、其他營養成分含量降低、硬度和咀嚼性下降、彈性升高；此外，香腸中總游離氨基酸含量增加、谷氨酸的TAV增大，鮮味氨基酸占主導地位。電子鼻和電子舌能實現不同品牌生、熟香腸的較好區分。通過PLS-DA建立穩定性較好的預測模型，篩選出5 個差異指標（VIP＞1），分別為硬度、碳水化合物含量、水分含量、總游離氨基酸含量和a*，可實現對不同品牌生、熟川味香腸的較好區分。香腸在蒸制前后品質存在明顯差異，因此需要對香腸在蒸制過程中品質變化的規律進行深入研究，以確定最佳蒸制時間，從而使香腸達到最佳食用品質。