《Applied Food Research》：Grape pomace – possible antioxidant and microbial quality enhancement for pork sausages
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本研究旨在应对食品加工中对合成防腐剂的担忧及农业副产品（葡萄酒酿造的葡萄渣）对环境造成的压力，探讨其回收利用的途径。研究团队评估了两种葡萄品种（赤霞珠、梅洛）的提取物和粉末对猪肉香肠在冷藏21天期间的抗氧化和抗菌效果。结果显示，葡萄渣提取物能有效抑制脂肪氧化、改善脂肪酸组成（增加油酸和亚油酸含量）并降低总菌落数，同时提取物对产品成分影响最小。这项工作为开发清洁标签的肉制品并推动农产品加工的可持续发展提供了有价值的数据。
一、 研究背景与动机
在追求美食的同时，现代消费者也日益关注食品的安全、健康与天然属性。肉制品，如人们常吃的香肠，虽然美味，但在加工和储存过程中容易发生脂肪氧化和微生物污染，这不仅影响风味和色泽，还可能缩短货架期、降低营养品质。为了应对这些问题，食品工业长期以来依赖添加人工合成的抗氧化剂和防腐剂。然而，随着消费者对“清洁标签”食品（即成分表简单、天然、无人工添加剂）需求的增长，寻找有效的天然替代品成为食品科学领域的重要议题。
与此同时，葡萄酒产业每年产生大量的副产品——葡萄渣（Grape Pomace， GP）。葡萄渣是葡萄压榨后剩余的果皮、果肉、种子和茎秆的混合物，通常被视为农业废弃物或用于低价值用途。然而，这些“废弃物”实际上是富含生物活性化合物的宝库。研究表明，葡萄渣，尤其是其中的种子，富含多酚类化合物（如儿茶素、花青素等），这些物质具有强大的抗氧化、抗菌、抗炎等特性。大量葡萄渣的丢弃不仅浪费资源，其分解过程还可能带来土壤和水体的污染问题。
因此，一个创新的解决方案应运而生：能否将葡萄渣这一葡萄酒产业的副产品，变废为宝，作为天然的抗氧化剂和品质改良剂应用于肉制品中？这不仅能解决肉制品保鲜的行业痛点，也能为葡萄渣的高值化利用开辟新路，契合循环经济和可持续发展的理念。本研究正是在此背景下展开的。
二、 主要研究方法概览
本研究由斯洛伐克尼特拉农业大学食品科学研究所的研究团队开展，论文发表在《Applied Food Research》期刊上。研究以两种红葡萄品种（赤霞珠和梅洛）的葡萄渣为原料，分别制备成乙醇提取物和干燥粉末。随后，将这些材料以特定剂量（提取物：12.5 mL/kg， 粉末：5 g/kg）添加到新鲜的猪肉香肠配料中，并设置了不添加任何抗氧化剂的空白对照组和添加了0.5 g/kg合成抗氧化剂抗坏血酸（ascorbic acid）的阳性对照组。所有处理组的香肠经过真空包装后，在4±1°C的冷藏条件下储存21天。
研究人员系统性地评估了不同处理对香肠品质的影响，采用的关键技术方法包括：
- 1.
酚类与抗氧化活性分析：使用福林-酚法（Folin–Ciocalteau assay）测定葡萄渣提取物的总多酚含量（TPC），并通过DPPH（二苯基-2-苦肼基）、FRAP（铁离子还原/抗氧化能力）和ABTS（2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）自由基清除实验评估其体外抗氧化能力。
- 2.
脂质氧化程度测定：使用硫代巴比妥酸反应物（TBARS）法测定香肠样品中的丙二醛（MDA）含量，作为衡量脂肪氧化程度的指标。
- 3.
微生物学分析：采用平板计数法，定期监测香肠在储存期间的总需氧菌数（TVC）、嗜冷菌（Psychrotrophic bacteria）、乳酸菌（LAB）和肠球菌（Enterococcussp.）的菌落总数（log CFU.g-1）。
- 4.
理化性质与营养成分分析：包括pH值、水分、脂肪（索氏抽提法）、粗蛋白（凯氏定氮法）的测定，以及使用色差仪对香肠颜色（L, a, b， C, h°）进行仪器测量。
- 5.
脂肪酸谱分析：使用气相色谱-火焰离子化检测器（GC-FID）分析香肠中主要脂肪酸的组成和比例。
三、 研究结果与分析
3.1 提取物分析
研究人员首先对两种葡萄渣提取物的品质进行了基础分析。赤霞珠（Cabernet Franc）提取物的总多酚含量（12.11 ± 1.36 mg GAE.g-1）显著高于梅洛（Merlot）提取物（7.58 ± 2.15 mg GAE.g-1）。相应地，在DPPH、FRAP和ABTS三种抗氧化活性测试中，赤霞珠提取物也均表现出更强的自由基清除和还原能力。这为后续评估其在肉制品中的抗氧化效果奠定了基础。
3.2 pH值和微生物学分析
在整个21天的储存期间，除添加抗坏血酸的对照组在第21天pH值显著降低外，添加葡萄渣（无论是提取物还是粉末）的各组香肠pH值变化不显著，与空白对照组相似。这表明葡萄渣添加物本身对产品酸度影响不大。在微生物方面，研究取得了积极的结果。其中，添加梅洛提取物（Ext-Me）的香肠在储存期间的总需氧菌数（TVC）始终保持较低水平，并显著低于其他组别。此外，梅洛提取物组在储存第一周后，其肠球菌数量也低于检测限（< 1 log CFU.g-1），显示出良好的抑制特定微生物生长的潜力。这些结果证实了葡萄渣多酚化合物的抗菌活性，特别是提取物形式的梅洛品种，能有效改善猪肉香肠的微生物品质。
3.3 水分、蛋白质和脂肪含量
研究发现，葡萄渣的添加形式对香肠的基本营养成分有不同影响。添加葡萄渣粉末（Pow-CA 和 Pow-Me）的实验组，其脂肪含量显著增加，同时蛋白质和水分含量相对降低。这是因为葡萄渣粉末本身含有油脂（研究表明红葡萄渣含油量可达7.5%以上）和膳食纤维，直接添加会改变产品基质。相比之下，葡萄渣提取物（Ext-CA 和 Ext-Me）的添加对香肠的脂肪、蛋白质和水分含量没有产生显著影响。从营养和“清洁标签”角度考虑，使用提取物更有利于保持产品原有的营养成分配比。
3.4 仪器颜色测量
颜色是影响消费者购买决策的关键因素。研究结果显示，添加葡萄渣粉末显著降低了香肠的亮度（L值）、红度（a值）和黄度（b*值），使产品颜色变深。这归因于葡萄渣粉末自身的深色色素（如花青素）以及多酚与肉蛋白的相互作用。而葡萄渣提取物的添加则对香肠颜色没有产生显著影响。这意味着，如果希望在添加功能性成分的同时保持产品原有色泽，提取物是比粉末更好的选择。
3.5 脂肪酸谱
对新鲜香肠（储存第1天）的脂肪酸分析显示，猪肉香肠中的主要脂肪酸是油酸（Oleic acid）和棕榈酸（Palmitic acid）。特别值得注意的是，添加梅洛葡萄渣粉末（Pow-Me）的香肠，其油酸和亚油酸（α-Linoleic acid）的含量显著高于其他组别。这两种都是有益健康的不饱和脂肪酸。尽管不饱和脂肪酸更容易氧化，但后续的氧化稳定性测试表明，这些添加了葡萄渣的香肠并未出现更严重的氧化，这要归功于葡萄渣的抗氧化保护作用。
3.6 脂质氧化分析
这是衡量抗氧化效果的核心指标。在整个21天的冷藏储存中，所有香肠的脂肪氧化产物丙二醛（MDA）含量都随时间增加。然而，所有添加了葡萄渣（无论是提取物还是粉末）的实验组，其TBARS值（反映MDA含量）在整个储存期间均显著低于未添加任何抗氧化剂的空白对照组（Cont-0）。到第21天时，空白组的TBARS值为0.346 ± 0.013 mg MDA.kg-1，而添加梅洛提取物和赤霞珠提取物的组别分别降至0.264 ± 0.014 和 0.267 ± 0.023 mg.kg-1。虽然合成抗氧化剂抗坏血酸（Cont-C组）表现出了最强的抗氧化效果（第21天为0.214 mg.kg-1），但葡萄渣提取物的效果已非常接近，且所有样品的氧化程度均远低于一般认为的2.0 mg MDA.kg-1的酸败阈值。这有力证明了葡萄渣，尤其是其提取物，能有效抑制猪肉香肠在冷藏过程中的脂肪氧化，延长其货架期。
四、 研究结论与意义
本研究系统评估了赤霞珠和梅洛葡萄渣的提取物及粉末作为猪肉香肠天然添加剂的潜力。主要结论如下：首先，葡萄渣，特别是其乙醇提取物，能显著提升猪肉香肠的氧化稳定性，有效抑制储存期间的脂质过氧化。其次，葡萄渣提取物（尤其是梅洛提取物）展现出改善产品微生物品质的潜力，能降低总菌落数和特定细菌（如肠球菌）的数量。第三，葡萄渣粉末的添加能够改良产品的脂肪酸谱，增加有益健康的不饱和脂肪酸（油酸和亚油酸）的比例，但会改变产品的基本组成（增加脂肪、降低蛋白质和水分）并使其颜色变深；而提取物则避免了这些物理性状的改变。第四，尽管合成抗氧化剂抗坏血酸在本研究中表现出最强的单一抗氧化效果，但葡萄渣提取物提供了一个综合性的“一揽子”解决方案：它不仅具有抗氧化和抗菌功能，还富含多种生物活性多酚，能够实现农业副产品的资源化利用，符合“清洁标签”和可持续发展的消费与生产趋势。
综上所述，这项研究为葡萄渣这一葡萄酒工业副产品的高值化利用提供了切实可行的科学依据。将葡萄渣提取物应用于肉制品，不仅能替代部分合成添加剂、提升产品的营养与安全品质，还为解决农业废弃物处理难题、推动食品工业向更环保和可持续的方向发展开辟了新路径。该研究指出，相较于粉末，提取物形式在保持产品原有感官和营养成分方面更具优势，是未来应用于工业化生产更值得考虑的形式。未来的研究可以进一步探索葡萄渣在其他食品体系（如乳制品、烘焙食品）中的应用，并对其长期储存稳定性及消费者感官接受度进行更深入的评估。
