小麥蛋白對鉀鹽替代豬肉熏煮香腸綜合品質的調控作用

張秋會，劉 昶，趙莉君，趙改名，李苗云，趙春波

（河南農業大學食品科學技術學院，河南 鄭州 450002）

中國是世界上肉類生產和消費大國，低溫肉糜制品以其獨特的質地和口感深受消費者喜愛[1]。為了保障肉制品貨架期以其風味、口感等品質，肉制品中一般添加2%～3%的食鹽，肉糜制品鈉含量平均在700～1200 mg/100 g，肉制品已經成為鈉的主要膳食來源之一[2]。過多的鈉攝入，會增加居民肥胖、癌癥、心臟病等疾病的發生率[3]。

為了降低肉糜制品中的鈉含量，研究人員利用直接降低食鹽添加量的方法以及非鈉鹽替代等方法來控制肉制品中的鈉含量。直接降低食鹽使用量，不僅不能滿足消費者對風味和口感的需求，也大大降低了產品的出品率，影響企業經濟效益[4]。而鉀鹽替代法受到廣泛關注，尤其是KCl 替代法，不僅可作為營養強化劑，又具有食鹽的相似結構和功能。相關研究表明，不同KCl 的替代量給不同類型的肉制品品質帶來不同的影響[5]，甚至是色澤的差異性[6]，高濃度的替代可能出現口味上難以接受[7]。也有不同的研究人員利用膳食纖維[8]、氨基酸[7]、大豆蛋白[9]等不同外源添加物來改善由于低鹽或者鉀鹽替代帶來的品質問題。有關小麥蛋白調控低鹽肉糜制品品質的研究報道較為少見。

小麥蛋白是生產小麥淀粉時的副產物，其氨基酸組成較齊全，是一種營養豐富、物美價廉的植物性蛋白源，主要包含清蛋白、球蛋白、麥谷蛋白和醇溶蛋白等，其中，麥谷蛋白和醇溶蛋白占面筋蛋白的80%[10]。麥谷蛋白水合物具有粘結性和彈性，而醇溶蛋白水合物具有粘性和延伸性。小麥蛋白在肉制品中添加，對產品膠粘性和內聚性均有明顯改良作用[11]。但在KCl 替代條件下，對產品質構、保水性、色澤等方面研究較為少見。

在肉制品消費過程中，消費者更關注產品的整體可接受度，即其綜合品質，但是對于產品的綜合品質評價方法比較少見。而多元分析方法，尤其是主成分分析法能夠在復雜的品質指標中找到少數幾個關鍵的評價指標，利用它們對主成分的不同貢獻，構建函數模型，進行綜合評價，形成綜合品質調控方法，對產品開發和品質評價進行科學指導[12-13]。

因此，本研究將以熏煮香腸為載體，利用小麥蛋白的營養特性[14]、結構、功能特性等特點[15]，結合多元分析手段和方法[16]，研究低鈉鹽條件下不同KCl替代水平時，小麥蛋白對肉糜制品的品質改善作用，同時構建基于綜合品質模型的產品品質評價模型，優化和尋找小麥蛋白的添加水平，為企業進行低鈉鹽產品開發及品質控制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮豬后腿肉、豬肥膘、食鹽 購自雙匯超市；小麥蛋白 購自江蘇科泰小麥蛋白科技有限公司；復合磷酸鹽（六偏磷酸鈉30%，三聚磷酸鈉40%，焦磷酸鈉30%）、異抗壞血酸鈉等 購自湖南天泰食品有限公司。

ZE-6000 電子色差儀 日本電色工業株式會社；TA.XTplus 物性測試儀 英國 SMS 公司；HR7620型飛利浦斬拌機 珠海飛利浦家庭電器有限公司；YQ-22 型絞肉機 中國永強有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 熏煮香腸基礎配方 熏煮香腸加工基礎配方見表1。其中，原料肉中瘦肉:肥膘為4:1，食鹽添加量為2.5%，其中氯化鉀替代食鹽量依據實驗設計進行。冰水的添加比例可根據季節進行調整。

表1 香腸加工配方（以1 kg 原料肉計）Table 1 Recipe of sausages (in total raw muscle of 1 kg)

1.2.2 熏煮香腸的制作工藝 熏煮香腸加工工藝[17]：原料肉選擇→預處理→絞碎腌制→斬拌→灌制→烘烤→煮制→冷卻→冷藏。

操作要點：原料肉去筋膜、剔除可見脂肪，用15 mm孔板絞碎，在0～4 ℃下分開腌制瘦肉和肥膘；24 h后，把腌制好的肉用絞肉機（Φ6 mm 孔板）分別絞碎；斬拌過程中加入小麥蛋白、冰水、調味料等。整個斬拌過程溫度控制在12 ℃以下。灌制好的每節腸15 cm左右，先在65～68 ℃烘烤60 min 左右，再在80～85 ℃水溫下，煮制40 min。在0～4 ℃下冷藏過夜備用。

1.2.3 出品率測定 出品率的測定按照文獻[18]中方法進行。

1.2.4 保水率（water-holding rate，WHR）測定 按GB 5009.3-2016 食品安全國家標準 食品中水分的測定方法測得香腸煮制后和烘烤前的水分含量X1（%）和X2（%），保水率計算公式如下：

式中：m1為煮制后熏煮香腸質量，g；m2為烘烤前熏煮香腸質量，g。

1.2.5 質構特性分析 質構特性的測定采用文獻[19]的方法進行，樣品預前處理為高1.5 cm，直徑2.4 cm 的圓柱體，每組測量10 次。主要參數：探頭：P/50；測前速度：2 mm/s；測試速度1.2 mm/s；測試后速度1.2 mm/s；觸發類型：自動；壓縮比60%，時間5 s，測量環境溫度：20 ℃。

1.2.6 色差測定 色差的測定按照參考文獻[20]的方法進行，測量前樣品去除兩端，使用模具將其切成1.5 cm 厚的腸片。色差儀經標準比色板比對校準后，測定記錄其L*值（亮度）、a*值（紅度）、b*值（黃度）。測量時樣品應選用不同部位，重復測量6 次。

1.2.7 單因素實驗設計 利用單因素實驗方法，設計空白實驗，具體實驗處理見表2。

表2 實驗設計因素水平Table 2 Factors and levels for test

1.3 數據處理

采用SPSS19.0 對實驗數據進行方差分析、相關性分析、主成分分析和回歸分析，差異顯著性P＜0.05。

2 結果與分析

2.1 小麥蛋白對低鈉鹽豬肉香腸出品率和保水率的影響

圖1 和圖2 分別是不同小麥蛋白添加量對低鹽豬肉香腸出品率和保水率的影響結果。從圖1 和圖2可以看出，小麥蛋白的添加對低鹽產品的出品率和保水率均有顯著影響（P＜0.05）。在未進行KCl 替代時，和空白組相比，8%添加水平時出品率顯著高于其他處理組（P＜0.05）；在KCl 替代50%食鹽添加量時，4%～6%添加范圍內，產品出品率顯著高于空白和8%添加水平（P＜0.05）。小麥蛋白本身具有吸水性和凝膠特性，能夠提高產品的出品率和保水性，但是在高KCl 替代時，出現較大的保水性波動，出現這種情況的主要原因可能是鹽離子水平和種類不同帶來的小麥蛋白結構和功能特性的改變[21]。

圖1 小麥蛋白對低鈉鹽豬肉香腸出品率的影響Fig.1 Effect of wheat protein on the yield of low-salt pork sausage

圖2 小麥蛋白對低鈉鹽豬肉香腸保水率的影響Fig.2 Effect of wheat protein on water retention of low-salt pork sausage

2.2 小麥蛋白對低鈉鹽豬肉香腸質構特性的影響

食品質構的感官模擬可以利用質構儀的TPA（Texture Profile Analysis，質地多面剖析法）來準確反映質構參數，如硬度、脆性、彈性等[2]。

表3 是小麥蛋白對低鹽豬肉香腸質構的影響結果，從結果可以看出，小麥蛋白的添加對不同KCl 替代水平下產品的質構特性均有顯著的影響（P＜0.05）。

表3 小麥蛋白添加量對低鈉鹽豬肉香腸質構特性的影響Table 3 Effect of wheat protein addition on texture of low-salt pork sausage

其中，未進行KCl 替代處理時，和空白相比，4%～8%的小麥蛋白的添加對硬度、膠著性、咀嚼性具有顯著增強作用（P＜0.05）；4%～8%處理水平時，硬度和咀嚼性組間無顯著差異性（P＞0.05）；6%處理時，膠著性顯著高于其他各處理（P＜0.05）；小麥蛋白8%的添加對內聚性、彈性以及回復性具有顯著降低作用（P＜0.05）。在KCl 替代20%～50%食鹽添加量時，各小麥蛋白添加范圍內，產品硬度有顯著增大現象（P＜0.05）。在KCl 替代30%食鹽添加量時，6%～8%的處理對回復性和彈性有顯著降低作用（P＜0.05），對產品咀嚼性有顯著增大作用（P＜0.05）。在KCl 替代40%～50%食鹽添加量時，小麥蛋白的添加顯著降低產品回復性（P＜0.05）。

出現這種情況，是由于小麥蛋白的加入，其中的二硫鍵等作用力對產品的硬度、彈性和穩定性具有較大的貢獻[11]；在KCl 替代40%～50%食鹽添加量時，鈉離子濃度對麥谷蛋白的構象和分子間作用力影響較大[2]，產品的硬度、彈性、咀嚼性發生較大變化。

2.3 小麥蛋白對低鈉鹽豬肉香腸色澤的影響

表4 是小麥蛋白對低鹽豬肉香腸產品色澤的影響，從結果可以看出不同KCl 替代處理下，產品顏色均有顯著改變（P＜0.05）。在未進行KCl 替代時，產品亮度值均未發生顯著改變（P＞0.05）；產品紅度值、黃度值顯著提高（P＜0.05）；進行KCl 替代20%～50%食鹽添加量時，產品亮度值均未發生顯著改變（P＞0.05）；紅度值顯著升高（P＜0.05）；黃度值未見明顯變化規律。30%KCl 替代量時，6%～8%處理組紅度值顯著低于其他處理組（P＜0.05）。主要原因可能是黃度值來自小麥蛋白的顏色，沒有KCl 替代，黃度值隨添加量增加而升高；KCl 替代后，鉀離子可能改變了小麥蛋白的結構特性，導致黃度值下降，紅度值升高。因此，低鹽產品開發時，考慮小麥蛋白對產品色澤的影響，可適量添加。

表4 小麥蛋白添加量對低鈉鹽豬肉香腸色澤的影響Table 4 Effect of wheat protein on the color of low-salt pork sausage

2.4 低鹽豬肉香腸品質指標相關性分析

表5 是不同低鹽豬肉香腸品質指標的相關性分析結果。從表5 可以看出，多數品質指標間存在顯著，甚至是極顯著的相關關系，如硬度和內聚性、亮度具有極顯著負相關性（P＜0.01），和膠著性、咀嚼性、黃度值間具有極顯著正相關性（P＜0.01）；彈性和內聚性、膠著性、回復性、咀嚼性、紅度值具有極顯著正相關性（P＜0.01），和亮度值具有極顯著負相關性（P＜0.01）等。這為后期進行主成分分析以及綜合品質評價模型的構建奠定基礎。

表5 低鈉鹽豬肉香腸品質指標相關性分析結果Table 5 Correlation analysis results of quality indexes of low-salt pork sausage

2.5 熏煮肉腸質構、色澤等品質指標的主成分分析

在眾多肉制品的品質評價指標中，不同的指標反映了肉制品品質的不同方面，但是，這些品質指標間不是孤立的，不僅是有必然的聯系，而且還可能存在重疊[12]。如果利用主成分分析的降維方法，把復雜的品質指標歸結為幾個主成分，通過不同品質指標對主成分的貢獻，構建綜合品質評價模型，并進行應用，為產品開發和品質控制提供指導[22]。

表6 是低鈉鹽小麥蛋白豬肉香腸品質指標主成分分析結果。從主成分分析結果可以看出，前三個主成分的特征值為3.760、2.527、1.610，均大于1，且累積貢獻率超過70%，達到71.791%，能夠代表低鹽豬肉香腸品質指標的大部分信息，因此提取三個主成分進行分析，主成分1 主要代表咀嚼性和膠著性，主成分2 主要代表硬度，主成分3 主要代表保水性。

表6 低鈉鹽豬肉香腸品質指標主成分分析結果Table 6 Principal component analysis results of quality indexes of low-salt pork sausage

2.6 低鈉鹽豬肉香腸綜合品質調控模型的構建及應用

結合主成分分析結果，先計算各主成分的特征向量（見表7），由表7 中各自變量載荷除以各主成分特征值的算術平方根，然后以特征向量為系數，主成分為因變量，各品質指標為自變量，即可獲得三個主成分的函數表達式。

表7 低鈉鹽豬肉香腸品質指標特征向量Table 7 Characteristic vector of quality index of low-salt pork sausage

其中：Y1、Y2和Y3代表主成分1、2 、3；Z1～Z11分別代表硬度等品質指標。

再根據三個主成分的方差貢獻率，再結合主成分分析的結果，以方差貢獻率為系數，以綜合品質為因變量（Y4），各主成分的分值為自變量，通過回歸分析，建立出低鹽豬肉香腸綜合品質評價模型Y4。

將實驗所測各指標的均值分別代入得出的函數式和模型，得到20 組實驗因素下各主成分的得分和綜合得分，見表8。

表8 基于本實驗的模型應用結果Table 8 Model application results based on this experiment

模型應用結果顯示，綜合得分最高的實驗組為氯化鉀替代食鹽量為40%，小麥蛋白添加量為6%；排名靠前的處理分布在低KCl 替代處理組；未進行KCl 替代的實驗組，小麥蛋白添加量都可以提高產品的綜合品質。20% KCl 替代處理時，6%～8%的小麥蛋白添加量有助于提高產品綜合品質。

3 討論

麥谷蛋白分子是自然界最大的蛋白質分子之一，富含谷氨酰胺（Gln）、半胱氨酸（Cys）和甘氨酸（Gly）以及脯氨酸（Pro）[10]。分子中含大量的β-折疊結構，分子中的重鏈亞基和輕鏈亞基如同“擴鏈劑”一樣，通過鏈間的S-S 鍵增大聚合體，也可以和其他分子以二硫鍵、氫鍵、離子鍵、疏水作用形成穩定的網絡結構。醇溶蛋白分子無亞基結構，單肽依靠分子內二硫鍵和分子間的氫鍵、范德華力、靜電力及疏水鍵連結，形成較緊密的三維結構，其氨基酸組成多為非極性[10]。未進行降鹽處理時，4%～8%的小麥蛋白的添加對硬度、膠著性、咀嚼性具有顯著增強作用（P＜0.05）。正是因為小麥蛋白的加入，使得產品具有更強的硬度、粘性、彈性和穩定性，其中麥谷蛋白以二硫鍵等作用力對產品的硬度、彈性和穩定性具有較大的貢獻[11]；醇溶蛋白與產品的粘性和延展性有關，但是對產品硬度沒有直接影響。在KCl 替代40%～50%食鹽添加量時，小麥蛋白的添加對產品內聚性有顯著降低作用，對產品硬度有顯著增加作用（P＜0.05）。主要原因可能是進行低鈉鹽處理時，鈉離子濃度對麥谷蛋白的構象和分子間作用力影響較大[23]，產品的硬度、彈性、咀嚼性發生較大變化。

4 結論

KCl 替代部分食鹽情況下，小麥蛋白的添加可以提高產品的出品率和保水率，改善產品硬度、膠著性、咀嚼性等，尤其是20%～30%替代時，4%～8%的小麥蛋白作用顯著；小麥蛋白的添加對產品顏色影響較大，尤其時黃度值和紅度值。

利用構建的小麥蛋白調控低鹽豬肉香腸綜合品質評價模型：Y4=0.342×（0.127×Z1+0.169×Z2+……-0.110×Z10-0.108×Z11） +0.230×（ 0.328×Z1-0.185×Z2+……+0.115×Z10+0.249×Z11）+0.146×（-0.088×Z1+0.315×Z2+……+0.367×Z10+0.308×Z11），找到了小麥蛋白調控低鹽豬肉香腸的最佳條件，即氯化鉀替代食鹽量為40%，小麥蛋白添加量為6%；在0～30%的低KCL 替代處理時，6%～8%的小麥蛋白添加均可以提高產品的綜合品質。