第 10 卷第 11 期食品安全质量检测学报 Vol. 10 No. 11 2019 年 6 月 Journal of Food Safety and Quality Jun., 2019 李雨竹 1,2, 胡高峰 1,2, 浦馨源 1, 聂文 1,2, 蔡克周 1,2*, 陈从贵 1, 徐宝才 (1. 合肥工业大学农产品生物化工教育部工程研究中心, 合肥 230009; 2. 合肥工业大学安徽省农产品精深加工重点实验室, 合肥 230009) 1 摘要 : 目的研究直接减少钠盐和添加钠盐替代盐 2 种减盐方法, 对重组培根的理化性质 ( 水分含量 ph 值 TBA 值和不饱和脂肪酸组成 ) 及危害物多环芳烃 (polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs) 生成的影响 方法 考察 2 种减盐方法的理化性质 ( 水分 ph TBA 和脂肪酸 ) 的变化 采用固相萃取前处理技术, 结合高 效液相荧光检测法测定重组培根中 PAHs 的含量 结果 直接减少钠盐含量, 可显著提高重组培根中的水分 含量 不饱和脂肪酸比例 PAHs 含量和降低 TBA (P<0.05); 分别将 KCl 和 CaCl 2 部分代替 NaCl 加入培根中, 总盐添加量 2.4% 情况下, 30% KCl 替代会提高重组培根不饱和脂肪酸比例和 PAHs 含量 (P<0.05); 30% CaCl 2 替代可显著降低水分含量 ph 值和 PAHs 含量 (P<0.05) 和增加不饱和脂肪酸比例 结论 从后续加工危害物 的生成量来看, CaCl 2 替代优于直接减盐和 KCl 替代 关键词 : 重组培根 ; 减盐 ; 替代盐 ; 理化性质 ; 多环芳烃 Effect of salt reduction on the physicochemical properties and the content of polycyclic aromatic hydrocarbons in recombinant bacon LI Yu-Zhu 1,2, HU Gao-Feng 1,2, PU Xin-Yuan 1, NIE Wen 1,2, CAI Ke-Zhou 1,2*, CHEN Cong-Gui 1, XU Bao-Cai 1 (1. Engineering Research Centre of Bio-Process, Ministry of Education, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 2. Key Laboratory for Agricultural Products Processing of Anhui Province, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China) ABSTRACT: Objective To investigate the effect of sodium reduction and substitute salt addition on the physicochemical properties (moisture content, ph, TBA value and unsaturated fatty acid composition) and the content of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in recombinant bacon. Methods The changes of physical and chemical properties (water, ph, TBA and fatty acid) of the 2 methods were investigated. The content of PAHs in recombinant bacon was determined by solid phase extraction pretreatment and high performance liquid chromatography with fluorescence detector. Results The results showed that sodium reduction notably increased the water content, the proportion of unsaturated fatty acid, the content of PAHs and decrease the TBA value in recombinant bacon (P<0.05). When the total salt content was 2.4%, 30% KCl substitute increased the proportion of unsaturated fatty acids and PAHs content of recombinant bacon (P<0.05), 30% CaCl 2 substitute decreased the water content, ph, PAHs content 基金项目 : 十三五 国家重点研发计划重点专项 (2018YFD0401205) 安徽省科技重大项目 (18030701159) Fund: Supported by Key Projects of the National Key R&D Program of the 13th Five-Year Plan (2018YFD0401205), and Major Science and Technology Program of Anhui, China (18030701159) * 通讯作者 : 蔡克周, 博士, 副教授, 主要研究方向为肉品加工与质量控制 E-mail: kzcai@hfut.edu.cn *Corresponding author: CAI Ke-Zhou, Ph.D, Associate Professor, Engineering Research Centre of Bio-Process, Ministry of Education, Hefei University of Technology, No. 193, Tunxi Road, Hefei 230009, China. E-mail: kzcai@hfut.edu.cn
第 11 期李雨竹, 等 : 减盐对重组培根理化性质和多环芳烃生成的影响 3305 (P<0.05), and increased the proportion of unsaturated fatty acids (P<0.05). Conclusion From the perspective of the amount of subsequent processing of hazardous materials, CaCl 2 substitution is superior to direct salt reduction and KCl replacement. KEY WORDS: recombinant bacon; salt reduction; substitution salt; physicochemical properties; polycyclic aromatic hydrocarbons 1 引言 长期过量摄入钠盐容易诱发多种心血管疾病 [1] 降低日常饮食中钠盐摄入, 有利于缓解高血压患者多种症状 [2] 低钠盐食品已成为消费者健康饮食关注的焦点, 而钠盐也是食品加工中重要的辅料, 特别对肉制品的风味和品质形成具有至关重要的作用 培根作为一种传统腌腊肉制品, 风味独特, 深受国内外消费者的喜爱, 但其较高的钠盐含量也给消费者带来健康风险 因此, 培根的减盐已被列入国家科技专项计划 目前, 减少食品中氯化钠含量的途径主要有直接降低氯化钠使用量 添加替代盐和改变食盐的物理形态等 [3,4], 其中主要研究和应用方法为减少氯化钠使用量和添加替代盐 培根产品多经过烤和煎等高温烹饪工序再食用, 高温加工可诱发多环芳烃 (polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs) 等多种化学危害物的产生, 肉制品减盐对 PAHs 形成的影响目前还没有人关注 PAHs 是一类 2 个或 2 个以上苯环稠合形成的芳香类化合物 [5], 具有生物难降解性 [6], 研究发现 4~6 环的稠环 PAHs 多具有致癌 致畸和致突变毒性 [7] PAHs 的形成机制复杂, 现有研究发现水分 [8] ph [9] [10] 脂肪酸种类等因素均对 PAHs 的生成具有重要影 [11] 响 Aliño 等发现 15% 的 NaCl 用 CaCl 2 替代可以显著提高火腿的水分含量, Pojedinec [12] 发现在重组牛肉中使用 [13] CaCl 2 可以降低肉制品的 ph, Guàrdia 等在发酵香肠中使用 50% 的氯化钾替代氯化钠, 香肠的脂质氧化程度明显降低 基于这些结果, 推测减盐可能对培根后续加工过程 PAHs 的形成有影响 现有行业产品钠盐添加比例普遍较高, 开展培根减盐是当前研究热点, 减盐对产品品质影响研究已较多, 但是减盐对后续加工过程 PAHs 的形成影响至今还没有报道 基于此, 本研究以重组培根为对象, 考察直接减盐和使用替代盐 2 种减盐方式对重组培根加工过程中 PAHs 形成的影响, 并考察其与理化性质 ( 水分 ph TBA 和脂肪酸 ) 的关系, 以期为肉制品安全加工提供理论指导 2 材料与方法 2.1 实验材料 新鲜猪后腿肉 ( 马鞍山路家乐福超市 ); 氯化钠 氯化 钾 氯化钙 正己烷, KOH- 甲醇 (1 mol/l) 溶液, 环己烷, 二氯甲烷, 硫代巴比妥酸 ( 分析纯, 国药集团化学试剂有限公司 ); BaA CHR BbFA BaP 标准品 ( 纯度均大于 99%, 美国 Sigma 公司 ) 2.2 实验仪器 Agilent1100 高效液相色谱仪 Agilent7890A 气相色谱仪 EClipse PAH 色谱柱 ( 美国 Agilent 公司 ); T6 新世纪型紫外 - 可见分光光度计 ( 北京普析通用仪器有限责任公司 ); HH-2 数显恒温水浴锅 ( 江苏金坛市金城国胜实验仪器厂 ); HC-3018R 高速冷冻离心机 ( 安徽中科中佳科学仪器有限公司 ); Hei-VAP 型旋转蒸发仪 ( 德国 Heidolph 公司 ); ASE-12 固体萃取仪 ( 天津奥特赛恩斯仪器有限公司 ); 伊莱克斯 EOT4550 烤箱 ( 伊莱克斯 (Electrolux) 股份有限公司 ) 2.3 研究方法 2.3.1 培根制作工艺培根制作工艺流程图如下 : 原料肉 分割 绞制 干腌 装模 预煮 脱模 冷却干燥 2.3.2 操作要点 1) 原料肉 : 将新鲜的猪后腿肉分离皮 脂肪和结缔组织得到纯瘦肉和肥膘肉备用 2) 绞制 : 将猪瘦肉与肥膘肉分别用孔径 6 mm 4 mm 的筛盘绞制, 将获得的肉按肥瘦比 2:8 搅拌均匀 3) 干腌 : 将盐与肉充分搅拌均匀, 于 4 条件下腌制 14 h 4) 预煮 : 将装模的重组培根在水浴锅中 75 条件下煮制 1.5 h 2.3.3 方案设计实验共分为 7 组, 食盐添加量与类型为变量, 具体分组如表 1 所示 Table 1 表 1 低钠盐重组培根实验分组 Low sodium salt recombinant bacon test group 方法直接减 NaCl 法替代减盐法 组别 KCl CaCl 2 1 1.6% 2 2.0% 2.0% 2.0% 3 2.4% 2.4% 2.4%
3306 食品安全质量检测学报第 10 卷 所有替代盐的替代比均为 30%, 即替代盐 : 氯化钠 =3:7(m:m) 实验研究直接减盐与使用替代盐对重组培根加工 PAHs 形成的影响, 重组培根预煮冷却后, 检测水分含量 ph 值 TBA 值以及脂肪酸组成, 测定完毕后将重组培根在 220 条件下烤制 10 min, 然后进行 PAHs 的测定 2.4 指标测定方法 2.4.1 水分含量测定参照 GB 5009.3-2016 食品安全国家标准食品中水分的测定 [14] 2.4.2 ph 的测定参照 GB 5009.237-2016 食品安全国家标准食品 ph 值的测定 [15] 2.4.3 TBA 值的测定参照 GB 5009.181-2016 食品安全国家标准食品中丙二醛的测定 [16] 2.4.4 脂肪酸的测定 [17] 根据易翠平等测定脂肪酸的方法, 稍作修改, 具体如下, 取肉样约 5 g 于 50 ml 离心管中, 加入 25 ml 分析纯正己烷, 超声 20 min, 于桌面静置 2 h 后离心 ( 离心条件 : 4, 8000 r/min, 15 min), 将上清液转移到烧瓶旋转蒸发 ( 条件 : 60, 80 r/min), 旋转蒸发完毕后移取上层油脂 20 μl 到试管, 再加入 2 ml 色谱级正己烷和 400 μl KOH- 甲醇溶液 (1 mol/l), 振荡 5 min 后, 加适量无水硫酸钠, 振荡 1~2 min 以彻底对脂肪酸甲脂化, 静置分层后取上清液 1 ml 过 0.22 μm 滤膜, 注入进样瓶待气相色谱分析 色谱参考条件 : 色谱柱 : DB-WAX 毛细管柱 (30 m 0.25 mm, 0.25 μm); 检测器 : 荧光检测器 (fluorescence detector, FLD); 检测器温度 : 250 ; 载气 (H 2 ) 流速 : 0.8 ml/min; 进样方式 : 分流进样, 分流比为 10:1; 进样口温度 : 230 ; 进样量 1 μl 2.4.5 PAHs 的测定 [18] 参照杨潇测定 PAHs 的方法 色谱条件 : 色谱柱为 EClipse PAH (250 mm 4.6 mm, 5.0 μm ); 进样量 : 20 μl; 柱温 : 35 ; 流速 : 1 ml/min; 实验中采用双流动相 : 流动相 A: 乙腈, 流动相 B: 水 表 2 流动相梯度洗脱程序 Table 2 Process of mobile phase elution 时间 /min 流动相 A/% 流动相 B/% 0~10 65 35 10~20 70 30 20~25 75 25 25~35 80 20 35~50 90 10 50~55 100 0 2.4.6 数据处理本实验采用 origin9.0 进行绘图及统计分析, 以平均值 ± 标准差表示, 组间差异显著性分析采用 Duncan 法比较, P<0.05 为差异具有统计学意义 3 结果与分析 3.1 减盐对重组培根水分含量的影响 由图 1-A 可知, 随着 NaCl 含量的降低, 重组培根中的水分含量呈略微上升趋势, 但在考察的剂量范围内, 各组间没有显著性差异 (P>0.05) 由图 1-B 可知, 在 2.0% 和 2.4% 总盐添加比例下, 30%KCl 替代组对重组培根水分含量均没有明显影响 (P>0.05); 但是在 2.0% 和 2.4% 的浓度下, 30% 的 CaCl 2 替代组均可明显降低重组培根水分含量 (P<0.05) 这可能是因为钙离子可以较钾离子更好地减少带负电荷蛋白质之间的斥力, 增强蛋白质结构的紧密性, 所以使得重组培根的持水性下降, 水分含量降低 [19] 3.2 减盐对重组培根 ph 的影响 由图 2-A 可知, 在考察的 NaCl 减少比例范围内, 重组培根 ph 没有明显变化 (P>0.05) 由图 2-B 知, 在 2.0% 和 2.4% 总盐添加比例下, 30% KCl 替代组重组培根 ph 均略高于对照组, 但差异不显著 (P>0.05), 而 30% CaCl 2 替代组都显著降低了重组培根的 ph(p<0.05), 并随着总 CaCl 2 质量 [20] 浓度的增加, ph 值下降更明显 Cheng 等考察了 25% 33% 50% 的 KCl 替代 NaCl 对 ph 的影响, 也发现 KCl 替代组中肉制品 ph 影响不明显, 但 CaCl 2 替代组均显著降低 [12] 肉制品 ph, 并替代比例越大, 降低幅度越高, Pigott 等 将 CaCl 2 与 MgCl 2 分别添加至牛肉与重组牛肉中, 无论是单独加或者混合添加都可以降低肉品 ph 值, 因此推论二价盐可以降低肉制品 ph 值, 但是具体机制目前仍不明确 3.3 减盐对重组培根脂肪氧化的影响 由图 3-A 可知, 在考察的 NaCl 减少比例范围内, 随着 NaCl 添加比例的降低, 重组培根 TBA 值呈现下降趋势, 1.6% 添加组 TBA 显著低于 2.4% 添加组 (P<0.05), 说明直接减盐能降低肉制品脂质氧化, Zhou [21] 在前期研究中也有类似结果 由图 3-B 可知, 在 2.0% 总盐比例下, 30% KCl 替代组重组培根的 TBA 值并没有明显变化 (P>0.05), 但 30%CaCl 2 替代组的培根 TBA 值明显降低 (P<0.05); 在 2.4% 的浓度下, 30%KCl 和 CaCl 2 替代组均显著降低重组培根的 TBA 值 (P<0.05) King [22] 前期在鸡肉上的研究也有类似结果, 他发现在鸡肉饼中用 KCl 替代 25% 与 50% 的 NaCl 均呈明显降低鸡肉饼的 TBA 值 这一机制可能是 KCl 更能提高过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化氢酶的活性, 进而抑制肉制品中的脂质过氧化反应, 使得 TBA 值降低 [23] 而 CaCl 2 在总质量浓度增加时, TBA 值降低程度反而放缓, 这可能由于过高的 CaCl 2 浓度反而抑制了过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化氢酶的活性 [24]
第 11 期 李雨竹, 等: 减盐对重组培根理化性质和多环芳烃生成的影响 注: 图中各组字母不同代表差异显著(P<0.05), 下同 Fig.1 图 1 减盐对重组培根水分含量的影响(n=3) Effect of salt reduction on moisture content of recombinant bacon(n=3) Fig.2 图 2 减盐对重组培根 ph 的影响(n=3) Effect of salt reduction on ph of recombinant bacon(n=3) Fig.3 图 3 减盐对重组培根 TBA 的影响(n=3) Effect of salt reduction on recombinant bacon TBA(n=3) 3307
3308 食品安全质量检测学报第 10 卷 3.4 减盐对重组培根不饱和脂肪酸比例的影响由表 3 可知, 在考察的添加比例范围内, 随着 NaCl 添加比例的减少, 重组培根中不饱和脂肪酸的总量呈上升趋势, 其中油酸 (C18:1) 占比随着 NaCl 添加比例的减少也呈现上升趋势, F1 组显著高于 F3 组 (P<0.05) 使用替代盐进行减钠盐的实验组中, F4 组总不饱和脂肪酸比例没有明显变化 (P>0.05), 而 F6 组重组培根中总不饱和脂肪酸含量明显上升 (P<0.05); F5 与 F7 组重组培根中总不饱和脂肪酸均明显上升 (P<0.05) 脂肪氧化一般会带来脂肪酸, 特别是不饱和脂肪酸组成的变化 [25], 减盐和使用替代盐对重组培根脂肪酸组成的影响与前面关于脂质氧化的结果相对应 3.5 减盐对重组培根 PAH 4 含量的影响为了探究减盐对重组培根中 PAHs 生成的变化影响, 选用 4 种欧盟受控的 PAH: BaA CHR BbFA BaP 作为研究对象, 总称为 PAH 4 由表 4 可知, 随着 NaCl 添加比例的降低, PAH 4 呈上升趋势, F1 F2 组显著高于 F3 组 (P<0.05) 使用替代盐进行减钠盐的实验组中, 在浓度为 2.0% 时, F4 组中 PAH 4 并没有明显变化 (P>0.05), F6 组中 PAH 4 含量明显下降 (P<0.05); 在浓度为 2.4% 时, F5 组明显增加了 PAH 4 的含量 (P<0.05), 而 F7 组却显著降低了 PAH 4 含量 (P<0.05) 在 2.0% 与 2.4% 2 个质量浓度下, F4 F5 组和 F6 F7 组之间 PAH 4 含量没有明显变化 (P>0.05) 欧盟标准中除了规定 PAH 4 的含量限定外, 还有 BaP 的单独限定量, 一般不得超过 5 μg/kg, 从表中结果来看均未超标 在直接减盐组 F1-F3 中, 随着 NaCl 添加比例的降低, BaP 呈上升趋势, 与 F3 组相比, F1 F2 组中 BaP 含量显著增加 (P<0.05) 在替代减盐组 F4-F7 中, 使用 CaCl 2 替代 NaCl 的组 BaP 含量明显降低 (P<0.05), 在所有组中含量最低 ; 使用 KCl 替代 NaCl 的组, 在低浓度 2% 的条件下, F4 组中 BaP 并没有明显变化 (P>0.05), 而在高浓度 2.4% 的条件下, F5 组明显增加了 BaP 的含量 (P<0.05) 肉制品加工过程中 PAHs 的生成机制复杂, 肉品中水分 脂肪酸和 ph 都与 PAHs 生成有着紧密的联系 Min [26] 在研究中发现, 湿环境中加热模拟肉体系产生的 PAHs 明显小于干燥环境中的 PAHs, 可能原因是水在加热时提供 表 3 低钠盐重组培根中不饱和脂肪酸占比 (%, n=3) Table 3 The proportion of unsaturated fatty acids in low-sodium salt recombinant bacon (%, n=3) C16:1 C18:1 C18:2 C18:3 C20:1 C20:2 总量 F1 1.20±0.02 b 39.75±0.32 ab 11.66±0.56 ab 1.22±0.03 a 0.60±0.03 ab 0.93±0.02 a 55.36±0.67 ab F2 1.11±0.04 b 39.79±0.40 ab 10.62±0.51 ab 1.26±0.04 a 0.60±0.03 ab 0.96±0.06 a 54.34±0.43 bc F3 1.19±0.01 b 38.03±0.37 c 10.45±0.13 b 1.32±0.19 a 0.61±0.02 ab 0.96±0.05 a 52.57±0.65 c F4 1.21±0.06 b 39.64±0.19 ab 10.57±0.24 ab 1.17±0.05 ab 0.54±0.02 b 0.90±0.03 a 54.03±0.39 bc F5 1.21±0.04 b 39.99±0.28 ab 11.97±0.11 a 1.20±0.05 a 0.56±0.04 ab 0.96±0.04 a 55.88±0.48 ab F6 1.72±0.05 a 40.63±0.39 a 11.56±0.10 ab 1.21±0.01 a 0.63±0.01 a 0.94±0.01 a 56.69±0.34 a F7 1.67±0.00 a 39.22±0.11 b 11.19±0.81 ab 0.93±0.02 b 0.60±0.01 ab 0.95±0.01 a 54.55±0.84 b 注 : 同列小写字母不同, 表示差异显著 (P<0.05), 下同 F1: 1.6% NaCl; F2: 2.0% NaCl; F3: 2.4% NaCl; F4: 1.4% NaCl+0.6% KCl; F5: 1.68% NaCl+0.72% KCl; F6: 1.4% NaCl+0.6% CaCl 2 ; F7: 1.68% NaCl+0.72%CaCl 2 表 4 减盐对重组培根 PAH 4 含量的影响 (μg/kg, n=3) Table 4 Effect of salt reduction on the content of recombinant bacon PAH 4 (μg/kg, n=3) BaA CHR BbFA BaP 总量 F1 1.94±0.63 a 2.85±0.70 a 2.43±0.97 abc 3.34±0.40 a 10.57±1.15 a F2 1.84±0.52 a 2.75±0.69 ab 2.71±0.33 ab 3.26±0.19 a 10.56±0.49 a F3 1.45±0.36 a 1.75±0.36 ab 1.14±0.05 bc 1.31±0.22 b 5.66±0.65 b F4 1.85±0.45 a 2.76±0.60 ab 2.69±0.43 ab 3.24±0.41 a 10.54±0.58 a F5 1.95±0.28 a 2.17±0.36 ab 2.81±0.44 a 3.29±0.60 a 10.22±0.74 a F6 1.84±0.08 a 1.15±0.07 b 1.58±026 abc 1.51±0.21 b 6.08±0.50 bc F7 0.73±0.06 a 1.17±0.22 b 1.02±0.05 c 0.83±0.03 b 3.74±0.19 c 注 : F1: 1.6% NaCl; F2: 2.0% NaCl; F3: 2.4% NaCl; F4: 1.4% NaCl+0.6% KCl; F5: 1.68% NaCl+0.72% KCl; F6: 1.4% NaCl+0.6% CaCl 2 ; F7: 1.68% NaCl+0.72%CaCl 2
第 11 期李雨竹, 等 : 减盐对重组培根理化性质和多环芳烃生成的影响 3309 氧源, 抑制了脂质大分子的不完全燃烧, 同时作者还发现在外源加入亚麻酸甲酯后, PAHs 含量明显增加, 并且 PAHs 随着亚麻酸甲酯浓度的增加而上升, 这一现象可能因为不饱和脂肪酸在加热过程中更容易氧化 关于 ph 与 PAHs 的联系, Wongmaneepratip [27] 发现在烤鸡中, 酸性环境下 PAHs 变化不明显, 但是碱性环境下, PAHs 含量明显增加 这可能因为碱性 ph 条件下更有利于美拉德反应, 许多美拉德反应产物进一步热解形成 PAHs [28,29] 尽管目前美拉德反应与 PAHs 生成之间的联系研究较少, 但以上研究也间接表明减盐或 KCl 和 CaCl 2 盐替代对 PAHs 生成的影响与其理化指标的变化存在内在的联系 4 结论直接减少钠盐和使用钠盐替代盐均会对重组培根中的理化性质和危害物 PAHs 产生影响 其中, 直接减少钠盐对 ph 值无影响, 但是会增加水分含量 不饱和脂肪酸比例与 PAHs 含量 ; 使用 KCl 替代 NaCl, 对水分 ph 值无影响, 但在高质量浓度下会增加不饱和脂肪酸比例与 PAHs 含量 ; 使用 CaCl 2 代替 NaCl, 会降低水分含量 ph 值以及 PAHs 含量, 提高不饱和脂肪酸比例 综上所述, 从降低重组培根在热加工过程中危害物生成的角度来说, 采用 CaCl 2 代替 NaCl 效果显著, 但是如何在保证不影响肉制品加工品质的前提下降低 PAHs, 仍然有待于进一步探索 参考文献 [1] AliO M, Grau R, Fuentes A, et al. Characterisation of pile salting with sodium replaced mixtures of salts in dry-cured loin manufacture [J]. J Food Eng, 2010, 97(3): 434 439. [2] AliO M, Grau R, Baigts D, et al. Influence of sodium replacement on the salting kinetics of pork loin [J]. 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