本研究评估了甜菜根粉作为天然着色剂及部分亚硝酸盐替代物在法兰克福香肠中的应用。研究人员制备了五种配方：对照组使用亚硝酸盐腌制盐，T1和T2组分别替代25%和50%亚硝酸盐，T3组完全替代亚硝酸盐，T4组完全替代亚硝酸盐并添加抗坏血酸。研究人员对样品在2–3 °C冷藏贮藏7天期间的理化特性、色泽、持水性、蒸煮得率、感官品质、抗氧化活性、总酚含量及脂质氧化进行了分析。甜菜根粉显著提高了未煮制法兰克福香肠的红度，其a*值由对照组的13.84分别提升至T3组的37.20和T4组的35.31。T2、T3和T4组的蒸煮得率也有所改善，分别达到90.19%、90.42%和89.84%，而对照组为85.85%。T2组显示出最高的总感官评分（23.3），而T3组的可接受性最低（19.8）。贮藏期间，T4组表现出最强的氧化稳定性，硫代巴比妥酸反应物（TBARS）由0.23增至1.10 mg MDA/kg，而T3组则由0.44增至2.42 mg MDA/kg。T4组在贮藏7天后仍保持最高的2,2-二苯基-1-苦基肼（DPPH）自由基清除活性和总酚含量，分别为2.53 μmol TE/g和95.68 mg GAE/kg。甜菜根粉改善了色泽和抗氧化潜力，但完全替代亚硝酸盐需要抗坏血酸来控制氧化并维持品质。这些发现支持将甜菜根粉-抗坏血酸体系应用于减亚硝酸盐法兰克福香肠配方中。
研究背景与问题：法兰克福香肠等乳化型肉制品因其稳定的色泽、特征性风味、氧化稳定性及微生物安全性而广泛消费。亚硝酸盐腌制盐在其中发挥核心技术作用，可促进腌制粉红色的形成、支持风味产生、抑制脂质氧化并控制致病微生物（尤其是肉毒梭菌，Clostridium botulinum）。然而，亚硝酸盐在特定加工或消化条件下可参与N-亚硝胺类化合物的形成，引发健康担忧。同时，消费者对清洁标签肉制品的需求日益增长，推动减少合成添加剂的使用。因此，降低法兰克福香肠中亚硝酸盐含量已成为科学与商业优先事项，但此举不能损害产品安全性、感官品质或贮藏稳定性。此外，残留亚硝酸盐和硝酸盐浓度是评估产品稳定性的重要指标，其含量随贮藏时间推移因与肉基质反应而逐渐降低。替代亚硝酸盐在技术上具有挑战性，因其同时承担多种功能，减少使用可能导致腌制色泽减弱、脂质氧化加剧及感官可接受性下降。天然添加剂可提供色泽和抗氧化活性，但还需维持pH稳定性、水分活度、蒸煮得率、质地及感官品质，这意味着成功的亚硝酸盐替代 failures需要多功能配方策略而非简单添加红色色素。
本研究旨在系统评估甜菜根粉（一种富含甜菜红素和酚类化合物的天然色素）部分及完全替代亚硝酸盐腌制盐，联合或不联合抗坏血酸，对法兰克福香肠理化特性、蒸煮性能、感官品质、抗氧化潜力及冷藏贮藏期间氧化稳定性的影响。
该论文发表于《Processes》期刊。
研究所采用的关键技术方法包括：第一，天然色素制备技术——采用水提、浓缩及冷冻干燥工艺制备甜菜根粉，并以柠檬酸调节pH至4.2–4.5，添加抗坏血酸（0.05–0.15%，w/w）和葡萄糖（0.3–1.0%，w/w）作为稳定剂，在80 °C封闭系统中提取60分钟；第二，乳化型肉制品加工技术——采用分步乳化工艺，第一天进行肉类腌制（3–4 °C，12–24 h），第二天制备乳化肉糜，控制终温不超过10–12 °C，经灌肠、平衡后采用分段式热处理（55–60 °C干燥10–15 min，65–75 °C加热20–30 min，80–85 °C烹煮至中心温度70–72 °C），样品于2–3 °C无真空包装条件下贮藏；第三，品质分析技术——采用便携式色差仪（CIE L*a*b*系统）测定色泽，采用压滤法测定持水性（WHC），采用称重法测定蒸煮损失及得率，依据ISO 6658:2016由11人训练有素的评价小组进行5分制感官评价；第四，化学分析技术——采用硫代巴比妥酸反应物（TBARS）法（GOST R 55810-2013）评价脂质氧化，以丙二醛（MDA）含量表示，采用DPPH自由基清除法测定抗氧化活性并以Trolox当量（μmol TE/g）表示，采用Folin–Ciocalteu比色法测定总酚含量（TPC）并以没食子酸当量（mg GAE/kg）表示，其中甜菜根色素干扰样品均设置样品空白进行校正；第五，统计分析技术——采用完全随机设计，原料来自哈萨克斯坦塞梅伊当地市场，各配方批量约6–7 kg，所有测定均重复三次，采用单因素方差分析（ANOVA）及Tukey检验进行组间比较（p < 0.05）。
研究结果部分：
3.1 配方对未煮制法兰克福香肠pH和水分活度的影响：pH值范围为5.44–5.63，水分活度（a
w）范围为0.9920–0.9998，各配方间无显著差异（p > 0.05），表明甜菜根粉和抗坏血酸的加入未显著改变未煮制香肠的初始理化特性。
3.2 未煮制法兰克福香肠的色泽特性：甜菜根粉显著影响仪器测色结果。与对照组相比，实验配方L*值降低、a*值显著升高（p < 0.05），表现为颜色加深、红度增加，以T3和T4组最高； b*值变化不一致但组间存在显著差异（p < 0.05）。
3.3 配方对未煮制法兰克福香肠持水性的影响：持水性（WHC）范围为55.37%–60.21%，对照蜥组最高，T3最低；T1、T2、T3显著低于对照（p < 0.05），T4呈中间值且与其余各组无显著差异（p > 0.05），表明甜菜根粉倾向于降低持水性，而抗坏血酸可部分维持之。
3.4 得率与蒸煮损失：得率范围为76.76%–90.42%，T2、T3、T4显著高于对照（p < 0.05），T1最低。蒸煮损失与之呈反相关，对照组为14.15%，T3（9.58%）、T2（9.81%）及T4（10.16%）显著低于对照（p < 0.05），而T1最高（23.24%）。
3.5 法兰克福香肠 fg感官品质：T2总感官评分最高（23.3），T4亦保持较高得分（22.7，与对照22.6相当），而T3最低（19.8），在外观、色泽、气味和滋味方面得分均最低。中等程度替代获得最优感官 profile，完全替代无抗坏血酸则损害感官接受度。
3.6 煮制法兰克福香肠贮藏期间水分活度和pH的变化：水分活度在2–3 °C冷藏期间保持稳定（0.9684–0.9883），配方间及贮藏期间均无显著差异（p > 0.05）。pH值则随贮藏呈配方依赖性变化：第1天和第3天各组无显著差异；第5天T2（6.46）和T3（6.27）显著升高；第7天T3（6.87）和T2（6.76）显著高于对照（6.02）、T1（6.05）及T4（6.26）（p < 0.05），T4仅第7天出现显著增加。
3.7 法兰克福香肠贮藏期间色泽参数的变化：明度（L*）在所有样品贮藏期间均下降，第1天T1–T4显著高于对照，第7天T3（62.65）显著最高而T2（57.46）显著最低。红度（a*）第1–5天下降、第7天部分回升：第1天对照最高（16.42）；第5天T3（10.60）显著高于对照（8.67）；第7天T1（14.33）和对照（14.00）显著高于T3（9.46）和T4（10.17）。黄度（b*）变化无一致趋势，T4在多个时间点显著较高。视觉评估证实T3褪色和变暗更明显，T4色泽更稳定均匀。
3.8 贮藏期间脂质氧化（TBARS）的变化：所有配方TBARS值随贮藏显著增加（p < 0.05）。T3始终最高（0.44增至2.42 mg MDA/kg），T4始终最低（0.23增至1.10 mg MDA/kg），对照、T1、T2居中。
3.9 贮藏期间抗氧化活性（DPPH）的变化：所有样品抗氧化活性随贮藏递减（p < 0.05）。第0天T4最高（7.22 μmol TE/g）；第7天T4仍最高（2.53 μmol TE/g），对照最低（0.86 μmol TE/g）。甜菜根粉以剂量依赖性方式提高抗氧化活性，与抗坏血酸联用可最大程度保持贮藏期间的抗氧化能力。
3.10 贮藏期间总酚含量（TPC）的变化：第0天TPC范围为42.30–147.20 mg GAE/kg，随甜菜根粉添加量增加而增加，T4始终最高。贮藏期间所有配方TPC逐渐降低（p < 0.05），第7天对照降至33.42 mg GAE/kg，T4降至95.68 mg GAE/kg，但甜菜根组始终显著高于对照。
讨论部分总结：研究人员指出，甜菜根粉作为天然成分减少或替代亚硝酸盐腌制盐的效果取决于替代水平，需在色泽形成、加工得率、氧化稳定性及可接受性之间取得平衡。甜菜根粉对pH和水分活度影响轻微，但对色泽影响最为显著，a*值可由对照的13.84增至T3的37.20，这与甜菜红素（betalain）色素的呈色作用一致，与前人在香肠中添加甜菜根提取物的研究结果相符。然而，过度色素强度可能降低感官可接受性，T3即出现此情况。持水性与蒸煮损失描述相关但不同的技术特性：T1–T3持水性降低，但T2–T4蒸煮得率提高、损失降低，这可能与甜菜根衍生固形物在加热过程中的贡献有关，其机制需进一步研究。感官结果表明中等添加量最易接受，T2最优；完全替代无抗坏血酸则可接受性最差，而T4因抗坏血酸的加入保持了良好可接受性，说明抗坏血酸有助于保存气味和整体品质。
贮藏期间，水分活度轻微下降，pH则因配方而异，T2和T3增幅最大，T4有稳定化效果，这与植物基抗氧化剂的抗腐败作用文献报道一致。色泽稳定性方面，红度总体下降反映色素氧化转化，T3褪色更明显而T4更稳定，支持甜菜红虹素在亚硝酸盐缺失体系中需稳定剂的观点。研究人员特别说明，本研究未测定残留亚硝酸盐和硝酸盐，因此无法直接确定其对观察变化的贡献。
脂质氧化数据表明，完全去除亚硝酸盐（T3）导致氧化稳定性最差，而加入抗坏血酸的T4表现出最强的氧化保护作用，这与甜菜根提取物中甜菜红素和酚类化合物的抗氧化效应文献一致。DPPH和总酚含量的下降趋势印证了抗氧化物质的消耗或降解，但T4始终保持最高水平，说明高剂量甜菜根粉有助于更好地保持酚类化合物。
综上所述，甜菜根粉可改善红度、抗氧化活性和酚类含量，但完全替代亚硝酸盐单独使用并非最优，因脂质氧化加剧且感官可接受性降低。T2提供最佳感官平衡，T4提供最强氧化保护。因此，甜菜根粉与抗氧化剂稳定剂联用是开发减亚硝酸盐法兰克福香肠的最有效策略。
结论部分翻译：甜菜根粉可作为减少法兰克福香肠中亚硝酸盐腌制盐的天然功能性配料，但其有效性取决于配方设计。50%的部分替代提供了最有利的感官 profile并保持了良好的技术品质。单独使用甜菜根粉完全替代亚硝酸盐适用性较差，因其增加了脂质氧化并降低了感官可接受性。添加抗坏血酸改善了氧化稳定性，使完全替代亚硝酸盐更具前景。因此，甜菜根粉在中等替代水平或与抗氧化剂稳定剂联合使用时最为有效。未来研究应包括微生物货架期验证、相关致病菌的靶向评估、残留亚硝酸盐分析，以及甜菜根粉和抗坏血酸水平的优化，方可进行工业规模放大。
