復配防腐劑延長肉粉腸貨架期的研究

張杰，王成，鄭建強,3，郭楠楠，游新俠*

(1.鄭州科技學院 食品科學與工程學院，鄭州 450064；2.鄭州市食品安全快速檢測重點實驗室，鄭州 450064；3.滄州海之巖食品有限公司，河北 滄州 062650)

肉粉腸是一種以豬肉、雞肉、鴨肉和谷物淀粉為主要原料，輔以食鹽、白砂糖、香辛料，經(jīng)過腌制、滾揉或斬拌制成肉餡，灌入腸衣，然后經(jīng)過80～100 ℃左右的蒸煮、熏制和殺菌制作而成的低溫香腸[1]。其水分和淀粉含量較高，肉質(zhì)常呈粉嫩色，故被稱為肉粉腸[2]。近些年對肉粉腸的研究較少，徐敬欣等[3]研究了綠豆淀粉的預糊化溫度對肉粉腸品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，隨著預糊化淀粉溫度的升高，肉粉腸的淀粉糊化度和乳化穩(wěn)定性逐漸增加，蒸煮損失率逐漸降低，質(zhì)構(gòu)特性逐漸變好，從而確定肉粉腸的最佳淀粉糊化溫度為95 ℃。李其軒等[4]研究了肉粉腸在不同包裝條件下微生物菌群和品質(zhì)特性的變化規(guī)律，當采用托盤包裝和真空包裝時，托盤包裝組細菌總數(shù)于第4天接近國標上限，第8天時嚴重腐敗，主要腐敗菌為貝萊斯芽孢桿菌，腐敗味有氮氧化合物和硫化物氣味；真空包裝組細菌總數(shù)于第6天接近國標上限，第12天時嚴重腐敗，主要腐敗菌為綠色魏斯氏菌和清酒乳桿菌，腐敗味有酸味。因此，真空包裝更有利于保存肉粉腸。

復配防腐劑是指將兩種或兩種以上不同類型的防腐劑，按照一定比例添加到食品中，以達到延長其貨架期的目的[5]。其各成分抑菌范圍不同，復配使用抑菌范圍更廣，添加量更少，成本更低，國標GB 26687-2011規(guī)定，復配防腐劑中各組分比例之和應(yīng)≤1[6]。復配防腐劑在熟肉制品中的應(yīng)用十分廣泛[7-11]，張立峰等[12]使用雙乙酸鈉、乳酸鈉和乳酸鏈球菌素3種防腐劑對低溫熏煮香腸開展復配試驗，以揮發(fā)性鹽基氮和菌落總數(shù)作為評價指標，結(jié)果表明，當雙乙酸鈉添加量為0.04%、乳酸鈉添加量為2.0%、乳酸鏈球菌素添加量為0.006%時防腐效果最佳，在此條件下可明顯延長低溫熏煮香腸的貨架期。葉陽等[13]使用山梨酸鉀、乳酸鏈球菌素和納他霉素復配防腐劑代替部分亞硝酸鹽制作了一款低硝香腸，以揮發(fā)性鹽基氮和亞硝酸鹽殘留量、菌落總數(shù)和咀嚼性作為測定指標，采用單因素試驗和正交試驗對其復配工藝進行優(yōu)化，結(jié)果表明，當山梨酸鉀添加量為0.3 g/kg、乳酸鏈球菌素添加量為0.2 g/kg、納他霉素添加量為0.03 g/kg、亞硝酸鹽添加量為0.04 g/kg時，不但能夠降低亞硝酸鹽的使用量，而且能夠達到良好的防腐效果。趙彤等[14]考察了茶多酚、殼聚糖、乳酸鏈球菌素、溶菌酶、納他霉素和ε-聚賴氨酸對符離集燒雞的保鮮效果，結(jié)果表明，乳酸鏈球菌素、茶多酚和溶菌酶復配使用能夠顯著延長符離集燒雞的貨架期，最佳復配方案為乳酸鏈球菌素0.03 g/kg、茶多酚0.09 g/kg、溶菌酶0.10 g/kg。

目前，市面上肉粉腸多在秋冬季節(jié)銷售，高溫極易導致其腐敗變質(zhì)，在夏季炎熱條件下，3 d左右即出現(xiàn)表面發(fā)黏現(xiàn)象。為延長高溫條件下肉粉腸的貨架期，滿足其夏季流通的需要，本試驗以海之巖牌肉粉腸為試驗材料，確定肉粉腸防腐劑的最佳復配配方，為肉粉腸的全面推廣貢獻微薄之力。

1 材料與方法

1.1 材料

豬肉：購于山西晉潤肉類食品有限公司；雞肉：購于山東惠民飛佳食品有限公司；鴨皮：購于山東雅士享肉類食品有限公司；玉米淀粉：購于內(nèi)蒙古玉王生物科技有限公司；食鹽：購于江蘇蘇鹽井神股份有限公司；味精：購于梅花生物科技集團股份有限公司；白砂糖：購于內(nèi)蒙古凌云海糖業(yè)科技集團有限公司；大豆分離蛋白、五香粉、白胡椒粉：均為市售。

1.2 試劑

95%乙醇(分析純)：新泰市瑞鑫消毒用品有限公司；氯化鈉(分析純)：天津市風船化學試劑科技有限公司；平板計數(shù)瓊脂、結(jié)晶紫中性紅膽鹽瓊脂：青島海博生物技術(shù)有限公司；山梨酸鉀、雙乙酸鈉、乳酸鏈球菌素、脫氫乙酸鈉(均為食品級)：山東元泰生物工程有限公司。

1.3 主要儀器與設(shè)備

XT-1真空滾揉機 嘉興市凱斯不銹鋼機械制造有限公司；CD-5絞肉機、ZB-2斬拌機、XZ-1熏蒸爐 沈陽市吉祥食品機械有限公司；GZ-3灌裝機 衡水鴻昊企業(yè)有限責任公司；ZK-3真空包裝機 山東小康機械有限公司；GY-4高壓滅菌鍋 山東高密澤瑞容器暖通設(shè)備有限公司；SPX-1生化培養(yǎng)箱、202-0臺式干燥箱 北京市永光明醫(yī)療儀器廠；WY-11萬用可調(diào)電爐 天津市華北實驗儀器有限公司；CJ-02超凈工作臺、TP-01電子天平、JL-11菌落計數(shù)器 LABFISH實驗儀器有限公司。

1.4 方法

1.4.1 肉粉腸生產(chǎn)工藝流程

原料肉清洗、分割→添加配料→滾揉腌制→添加防腐劑→機器灌裝→高溫殺菌→真空包裝→二次殺菌→成品。

1.4.2 肉粉腸配方

豬肉50 kg、雞肉40 kg、鴨皮10 kg、玉米淀粉8 kg、大豆分離蛋白4 kg、食鹽3.5 kg、白砂糖2 kg、五香粉1.5 kg、味精2 kg、白胡椒粉1.3 kg、食用香精0.8 kg、冰水20 kg。

1.4.3 操作要點

1.4.3.1 原料肉清洗、分割

使用自來水清洗肉中的血污及雜質(zhì)，清洗完畢后對原料肉進行分割修整。修去淋巴結(jié)等部位，將每塊原料肉切割為10 cm×10 cm×5 cm的塊狀。

1.4.3.2 滾揉腌制

將添加好配料的原料肉進行腌制，腌制需在真空滾揉罐中進行。真空度需要達到0.85 MPa，溫度需要控制在0～4 ℃，在此條件下滾揉60 min即可。如滾揉時間過長，原料肉會出油，成品會出現(xiàn)爆裂現(xiàn)象。

1.4.3.3 添加防腐劑

按照單因素試驗和響應(yīng)面試驗方案，稱取相應(yīng)重量的防腐劑，用蒸餾水溶解，在肉餡腌制之后、灌裝之前加入[15]。

1.4.3.4 高溫殺菌

將半成品放置在熏蒸爐內(nèi)，溫度控制在84 ℃，蒸煮122 min。若蒸煮時間過短或溫度達不到設(shè)定值，一方面殺菌會不到位，另一方面產(chǎn)品會出現(xiàn)夾生現(xiàn)象。若蒸煮時間過長或者溫度高于設(shè)定值，產(chǎn)品會出現(xiàn)大面積爆裂現(xiàn)象，影響出品率。

1.4.3.5 二次殺菌

將真空包裝后的產(chǎn)品置于95 ℃水中殺菌15 min，撈出冷卻。

1.4.4 選擇防腐劑的單因素試驗設(shè)計

查閱文獻[16-18]并結(jié)合海之巖公司的前期實踐經(jīng)驗，挑選山梨酸鉀、脫氫乙酸鈉、雙乙酸鈉和乳酸鏈球菌素4種防腐劑進行單因素試驗。以5 kg新鮮肉粉腸為基準，以不添加防腐劑的肉粉腸為空白對照，設(shè)置符合國標規(guī)定的防腐劑用量的試驗組，其中山梨酸鉀添加量分別為0.23，0.30，0.37，0.44，0.51 g/kg，脫氫乙酸鈉添加量分別為0.11，0.13，0.15，0.17，0.19 g/kg，雙乙酸鈉添加量分別為0.60，1.20，1.80，2.40，3.00 g/kg，乳酸鏈球菌素添加量分別為0.10，0.12，0.14，0.16，0.18 g/kg，然后將空白組和試驗組肉粉腸均于37 ℃條件下靜置72 h，測定其細菌總數(shù)和感官評分，探究山梨酸鉀、脫氫乙酸鈉、雙乙酸鈉和乳酸鏈球菌素單獨使用時對肉粉腸細菌總數(shù)和感官評分的影響，以細菌總數(shù)為主要評價標準。

1.4.5 復配防腐劑的響應(yīng)面試驗設(shè)計

以單因素試驗結(jié)果為依據(jù)，選取對細菌總數(shù)抑制明顯的山梨酸鉀添加量(A)、脫氫乙酸鈉添加量(B)、乳酸鏈球菌素添加量(C)為自變量，以37 ℃條件下肉粉腸貨架期為響應(yīng)值(Y)，根據(jù)Box-Behnken中心組合原理設(shè)計三因素三水平的試驗，響應(yīng)面試驗因素與水平見表1。

表1 復配防腐劑響應(yīng)面試驗因素與水平

1.4.6 肉粉腸感官評價

肉粉腸感官評價參照國家標準GB 2726—2016《食品安全國家標準 熟肉制品》[19]。取50 g樣品置于白色瓷盤中，于自然光下，由10人組成評價小組，對肉粉腸進行感官評價，主要從外觀(20分)、色澤(20分)、組織狀態(tài)(30分)、氣味和滋味(30分)4個方面依次對樣品進行評分，總分為100分，得分取平均值。具體評分標準見表2。

表2 肉粉腸感官評價標準

續(xù) 表

1.4.7 肉粉腸細菌總數(shù)測定

肉粉腸中細菌總數(shù)的測定參照國家標準GB 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數(shù)測定》[20]。

1.4.8 肉粉腸貨架期的判定

將肉粉腸置于37 ℃條件下，當其滿足下列條件之一時，判定為貨架期終點：

(1)細菌總數(shù)>100000 CFU/g，超出國家標準GB 2726—2016《食品安全國家標準 熟肉制品》中的細菌總數(shù)限定，判定為貨架期終點。

(2)感官評分低于60分，產(chǎn)品賣相不佳，判定為貨架期終點。

1.4.9 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

本試驗采用OriginLab OriginPro 8.5和Design Expert V8.0.6軟件進行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 山梨酸鉀對肉粉腸細菌總數(shù)和感官評分的影響

由圖1可知，未添加防腐劑的對照組在37 ℃條件下培養(yǎng)72 h，肉粉腸表面開始發(fā)黏，細菌總數(shù)達到18600 CFU/g，感官評分為61.2分，說明肉粉腸處于變質(zhì)邊緣。當山梨酸鉀添加量在0～0.37 g/kg之間時，肉粉腸的細菌總數(shù)迅速下降，感官評分逐漸升高，表明山梨酸鉀對肉粉腸中微生物菌群有明顯的抑制作用[21]；當山梨酸鉀添加量為0.37 g/kg時，細菌總數(shù)為2800 CFU/g，感官評分為79.7分；當山梨酸鉀添加量>0.37 g/kg時，肉粉腸的細菌總數(shù)緩慢下降，變化幅度維持在800 CFU/g以內(nèi)，感官評分幾乎保持不變。綜合考慮，選取山梨酸鉀添加量0.37 g/kg進行復配防腐劑響應(yīng)面優(yōu)化試驗。

圖1 山梨酸鉀添加量對肉粉腸細菌總數(shù)和感官評分的影響

2.1.2 脫氫乙酸鈉對肉粉腸細菌總數(shù)和感官評分的影響

由圖2可知，與未添加防腐劑的對照組相比，試驗組肉粉腸的細菌總數(shù)明顯降低，感官評分顯著升高。當脫氫乙酸鈉添加量在0～0.17 g/kg之間時，細菌總數(shù)逐漸下降，感官評分逐漸升高，表明脫氫乙酸鈉對肉粉腸微生物菌群有明顯的抑制作用；當脫氫乙酸鈉添加量為0.17 g/kg時，細菌總數(shù)為2600 CFU/g，感官評分為80.5分；當脫氫乙酸鈉添加量>0.17 g/kg時，肉粉腸的細菌總數(shù)變化趨于平緩，感官評分變化不大。結(jié)合防腐劑復配原則以及工廠實際生產(chǎn)情況，選取脫氫乙酸鈉添加量0.17 g/kg進行復配防腐劑響應(yīng)面優(yōu)化試驗。

圖2 脫氫乙酸鈉添加量對肉粉腸細菌總數(shù)和感官評分的影響

2.1.3 雙乙酸鈉對肉粉腸細菌總數(shù)和感官評分的影響

由圖3可知，隨著雙乙酸鈉添加量的增加，肉粉腸的細菌總數(shù)先迅速下降后緩慢下降，感官評分緩慢上升，添加到國標規(guī)定最大用量3.0 g/kg時，細菌總數(shù)為6200 CFU/g，感官評分為71.5分，表明雙乙酸鈉對肉粉腸中微生物菌群的抑制作用不大[22]。綜合考慮，不選擇雙乙酸鈉進行復配防腐劑的響應(yīng)面優(yōu)化試驗。

圖3 雙乙酸鈉添加量對肉粉腸細菌總數(shù)和感官評分的影響

2.1.4 乳酸鏈球菌素對肉粉腸細菌總數(shù)和感官評分的影響

由圖4可知，當乳酸鏈球菌素添加量在0～0.12 g/kg之間時，肉粉腸的細菌總數(shù)由18600 CFU/g下降至4700 CFU/g，感官評分由61.2分上升至75.2分；當乳酸鏈球菌素添加量>0.12 g/kg時，細菌總數(shù)基本維持不變，感官評分緩慢上升。與山梨酸鉀、脫氫乙酸鈉和雙乙酸鈉的抑菌效果相比，乳酸鏈球菌素的抑菌效果弱于山梨酸鉀和脫氫乙酸鈉，強于雙乙酸鈉，表明肉粉腸中的革蘭氏陽性菌數(shù)量小于革蘭氏陰性菌數(shù)量[23]?？紤]到肉粉腸的微生物菌群組成以及乳酸鏈球菌素的安全性，選取乳酸鏈球菌素0.12 g/kg進行復配防腐劑的響應(yīng)面優(yōu)化試驗。

圖4 乳酸鏈球菌素添加量對肉粉腸細菌總數(shù)和感官評分的影響

2.2 復配防腐劑響應(yīng)面試驗結(jié)果與分析

2.2.1 響應(yīng)面試驗結(jié)果與方差分析

以單因素試驗結(jié)果為依據(jù)，以37 ℃條件下肉粉腸的貨架期為響應(yīng)值(Y)，山梨酸鉀添加量(A)、脫氫乙酸鈉添加量(B)、乳酸鏈球菌素添加量(C)為自變量，采用響應(yīng)面法對復配配方進行優(yōu)化，篩選出延長肉粉腸貨架期的最佳復配防腐劑配方，響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果見表3，方差分析結(jié)果見表4。

表3 響應(yīng)面試驗設(shè)計方案及結(jié)果

續(xù) 表

表4 響應(yīng)面回歸模型方差分析

采用Design Expert V8.0.6軟件對表3中的結(jié)果進行回歸擬合，得到該模型的回歸方程為：Y=22.00+5.63A+5.00B+2.38C+1.50AB+1.25AC+2.00BC-8.88A2-0.12B2+0.12C2。

由表4可知，該試驗?zāi)Ｐ蜆O顯著(P<0.0001)，失擬項不顯著(P=0.7510>0.05)，表明理論數(shù)值與實際值偏差很小，擬合度較高，可以使用回歸方程很好地預測出肉粉腸的貨架期。相關(guān)系數(shù)R2=0.9940，調(diào)整決定系數(shù)RAdj2=0.9862，可知此模型中98.62%的貨架期變化來自于自變量A、B、C的影響[24]。一次項A、B、C對肉粉腸貨架期的影響均極顯著(P<0.01)，二次項中A2為極顯著(P<0.01)，交互項中AB、AC為顯著(P<0.05)、BC為極顯著(P<0.01)。通過F值和P值得到影響貨架期的各因素主次順序為山梨酸鉀添加量(A)>脫氫乙酸鈉添加量(B)>乳酸鏈球菌素添加量(C)。

2.2.2 各因素交互作用對響應(yīng)值的影響

山梨酸鉀添加量、脫氫乙酸鈉添加量和乳酸鏈球菌素添加量三者之間具有一定的交互作用，各因素交互影響肉粉腸貨架期的響應(yīng)曲面及等高線見圖5～圖7。

圖5 山梨酸鉀和脫氫乙酸鈉交互作用響應(yīng)面立體圖和等高線

圖6 山梨酸鉀和乳酸鏈球菌素交互作用響應(yīng)面立體圖和等高線

圖7 脫氫乙酸鈉和乳酸鏈球菌素交互作用響應(yīng)面立體圖和等高線

由圖5～圖7可知，當山梨酸鉀添加量(A)、脫氫乙酸鈉添加量(B)和乳酸鏈球菌素添加量(C)兩兩交互作用時，對37 ℃條件下肉粉腸的貨架期均有影響，各響應(yīng)面的陡峭程度和等高線橢圓程度存在一定的差異，AB和AC坡面較為陡峭，BC坡面最為陡峭，說明脫氫乙酸鈉添加量(B)和乳酸鏈球菌素添加量(C)的交互作用對貨架期影響最大。

2.2.3 最佳復配防腐劑配方的預測與驗證

由Design Expert V8.0.6軟件預測得出復配防腐劑的最佳配方為：山梨酸鉀添加量0.40 g/kg、脫氫乙酸鈉添加量0.19 g/kg、乳酸鏈球菌素添加量0.14 g/kg，此時肉粉腸在37 ℃下儲存時間最長，為33.3508 d。為了檢驗響應(yīng)面法的可靠性，對此條件的復配防腐劑進行驗證，同時進行3組平行試驗。當肉粉腸在37 ℃下儲存33 d時，細菌總數(shù)達到83100 CFU/g，感官評分為63.1分；當儲存34 d時，細菌總數(shù)達到106500 CFU/g，超出國標規(guī)定上限，感官評分為61.5分。因此，實際貨架期為33 d，與預測值符合率達到98.9%，說明采用響應(yīng)面法優(yōu)化得到的試驗參數(shù)真實可靠，具有使用價值。計算復配防腐劑中各組分所占比例之和為0.813<1，符合食品添加劑復配的基本原則。

3 結(jié)論

以細菌總數(shù)和感官評分為評價指標，通過單因素試驗篩選出3種對肉粉腸微生物菌群抑制效果較好的防腐劑，分別是山梨酸鉀、脫氫乙酸鈉和乳酸鏈球菌素。以37 ℃條件下肉粉腸的貨架期為評價指標，通過響應(yīng)面試驗對3種防腐劑的復配配方進行優(yōu)化，得到肉粉腸的最佳復配防腐劑配方為：山梨酸鉀添加量0.40 g/kg、脫氫乙酸鈉添加量0.19 g/kg、乳酸鏈球菌素添加量0.14 g/kg，3種防腐劑對肉粉腸貨架期影響的主次順序為山梨酸鉀添加量>脫氫乙酸鈉添加量>乳酸鏈球菌素添加量。該復配防腐劑符合食品添加劑的復配原則，能夠有效抑制肉粉腸的微生物菌群，將其在37 ℃條件下的貨架期由3 d延長至33 d，提高了在炎熱天氣下的儲存時間，使肉粉腸不再局限于秋冬季節(jié)的生產(chǎn)與銷售，為推廣肉粉腸市場作出一定貢獻，也為其他熟肉制品的復配防腐劑提供理論支撐。