基于綜合品質(zhì)預(yù)測(cè)模型的低鈉鹽豬肉熏煮香腸感官品質(zhì)調(diào)控

劉昶，孟高歌，王晗，抄玉超，李苗云，祝超智，趙改名，張秋會(huì)

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州，450002)

豬肉熏煮香腸是近代新興的肉制品，具有便攜美味、食用方便的特點(diǎn)，深受我國(guó)消費(fèi)者的喜愛(ài)。與此同時(shí)，這種食品也是典型的高鹽食品之一，其加工過(guò)程中加入了大量的食鹽用以改善風(fēng)味、提升口感[1]。高鹽飲食是導(dǎo)致高血壓、心腦血管疾病的重要因素，減少食鹽攝入有利于人們的身體健康[2-3]。經(jīng)調(diào)查我國(guó)居民近年來(lái)人均每日食鹽攝入量10.5 g，遠(yuǎn)超2012年世界衛(wèi)生組織推薦的5 g[4]。

為降低肉制品中鈉鹽含量，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的研究，KCl擁有與鈉鹽相近的理化性質(zhì)，且鉀作為人體必需元素之一，平均攝入量普遍較少，通過(guò)KCl替代鈉鹽的方法來(lái)降低鈉鹽的攝入是減少對(duì)人體不利影響的有效方法之一[5-7]。但隨著肉制品中KCl替代鈉鹽量的增加，乳化腸的品質(zhì)和風(fēng)味會(huì)明顯下降，產(chǎn)生苦澀味[8]。研究表明，可以通過(guò)添加氨基酸作為品質(zhì)改良劑，改善KCl替代鈉鹽后帶來(lái)的品質(zhì)下降[9]。

精氨酸是人體的半必需氨基酸之一，是食品中重要的風(fēng)味物質(zhì)，具有螯合性[10-11]，是一種水溶性堿性氨基酸[12-13]，對(duì)肉制品可以起到很好的發(fā)色作用[14-15]，所以在豬肉熏煮香腸的制作中，精氨酸可能有助于產(chǎn)品色澤、質(zhì)構(gòu)、保水性和風(fēng)味的改善。而在目前研究中精氨酸的應(yīng)用主要集中在食品香精香料和色澤改良上，關(guān)于精氨酸對(duì)低鈉鹽肉制品的質(zhì)構(gòu)、色澤、保水性及感官品質(zhì)的影響研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

因此本實(shí)驗(yàn)在KCl替代鈉鹽的基礎(chǔ)上加入L-精氨酸，探究?jī)烧吖餐饔脤?duì)豬肉熏煮香腸品質(zhì)指標(biāo)的影響，采用多元分析方法，即通過(guò)相關(guān)性分析評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相關(guān)性，通過(guò)主成分分析評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，同時(shí)構(gòu)建豬肉熏煮香腸的綜合評(píng)價(jià)模型，并通過(guò)感官評(píng)價(jià)得分對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證分析，以期為低鈉鹽豬肉熏煮香腸的生產(chǎn)和品質(zhì)優(yōu)化提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要實(shí)驗(yàn)材料

新鮮豬后腿肉、豬肥膘，雙匯生鮮超市；食鹽、KCl、白砂糖、白胡椒粉、味精、生姜粉、雞精、八角粉、復(fù)合磷酸鹽、亞硝酸鹽、異抗壞血酸鈉、谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶、大豆分離蛋白和膠原蛋白腸衣，市售。

1.2 主要儀器與設(shè)備

TA.XTplus物性測(cè)試儀，英國(guó)SMS公司；MM12B型絞肉機(jī)(6 mm孔板)，廣東省韶關(guān)市大金食品機(jī)械廠；K15E斬拌機(jī)，Talsabell S.A.；BYXX-50型煙熏箱，中國(guó)艾博公司；ZE-6000電子色差儀，日本電色工業(yè)株式會(huì)社。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

原料肉→去膜筋→絞肉→腌制→斬拌→灌腸→烘烤→蒸煮→冷卻→成品[16]

1.3.2 基礎(chǔ)配方

原料肉1 kg(其中瘦肉與肥膘質(zhì)量比為4∶1), 大豆分離蛋白60 g, 食鹽25 g, 白砂糖15 g, 生姜粉1.5 g, 八角粉1 g, 白胡椒粉1.5 g, 味精3 g, 雞精2 g, 谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶2 g, 異抗壞血酸鈉0.5 g, NaNO20.15 g, 復(fù)合磷酸鹽3 g, 冰水450 g。

1.3.3 操作要點(diǎn)

將筋膜去除干凈的豬瘦肉放進(jìn)絞肉機(jī)(6 mm孔板)絞碎，直到肉質(zhì)較為細(xì)膩，沒(méi)有較硬的肉塊。處理后的豬瘦肉中加入稱量好的食鹽(部分被KCl替代)、異抗壞血酸鈉、NaNO2和復(fù)合磷酸鹽，將肉樣攪拌均勻，使之與肉樣充分混合。之后將肉樣封好口放入0～4 ℃冷庫(kù)腌制24 h。腌制完成后，將豬肥膘放進(jìn)絞肉機(jī)絞碎，直到手感黏膩，沒(méi)有顆粒感，將其與豬瘦肉以1∶4的質(zhì)量比混合，每組1 kg，斬拌時(shí)為防止肉餡溫度上升，將冰水和配料分次加入，具體操作如下。第一步斬拌(1 min)：加入豬瘦肉；第二步斬拌(3 min)：加1/3冰水，1/3脂肪；第三步斬拌(3 min)：加1/3脂肪、1/3冰水，加調(diào)味料；第四步斬拌(2 min)：加入1/3冰水，1/3脂肪。斬拌過(guò)程中溫度控制在14 ℃以下，將斬拌完成的肉糜使用灌腸機(jī)灌入24 mm膠原蛋白腸衣中，放在煙熏爐中用60 ℃煙熏60 min。將水加熱至80 ℃，放入煙熏后的豬肉香腸煮制40 min取出，晾至常溫。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)因素設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

1.5 指標(biāo)測(cè)定方法

1.5.1 保水率的測(cè)定[17]

按GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》測(cè)得香腸煮制后和烘烤前的水分含量X1和X2;m1為蒸煮后香腸質(zhì)量,g；m2為烘烤前香腸質(zhì)量,g，保水率按公式(1)計(jì)算：

(1)

1.5.2 色澤的測(cè)定

香腸的色澤指標(biāo)測(cè)定選用的儀器為色差儀，將香腸切成大小厚度均勻的圓片，儀器通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)比色板校準(zhǔn)后進(jìn)行測(cè)定，L*值顯示為明度，a*值顯示為紅度，b*值顯示為黃度，每組做5個(gè)平行。

表1 實(shí)驗(yàn)因素設(shè)計(jì)表Table 1 Design Table of Experimental Factors

1.5.3 質(zhì)構(gòu)的測(cè)定

參考楊歡歡[18]的方法，并稍作修改，選用物性分析儀，測(cè)定香腸的硬度、彈性、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性和回復(fù)性。參數(shù)如下：P50探頭；測(cè)前、測(cè)試和測(cè)后速度分別為2.0、0.8、0.8 mm/s；數(shù)據(jù)采集頻率200 pps；兩次下壓間隔時(shí)間為5 s；負(fù)載類型：自動(dòng)；負(fù)載力：g；壓縮比65%。樣品規(guī)格：直徑18 mm、高14 mm的圓柱體，每組做10個(gè)平行。

1.5.4 感官評(píng)定

邀請(qǐng)10名食品方面研究人員進(jìn)行感官評(píng)定，主要對(duì)產(chǎn)品的色澤、口感、風(fēng)味和組織結(jié)構(gòu)4個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行綜合評(píng)分。評(píng)分方法參考了趙春波等[19]的方法，并稍作修改，具體見(jiàn)表2。

表2 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation criteria

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 25.0，使用方差分析、主成分分析、相關(guān)性分析和回歸分析等方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 L-精氨酸添加量對(duì)低鈉鹽豬肉香腸保水性的影響

由表3可知，在不同KCl替代量下，隨著L-精氨酸添加量的增加，豬肉香腸的保水性呈先降后升的趨勢(shì)，當(dāng)L-精氨酸添加量為0.3%時(shí)，豬肉香腸的保水性低于對(duì)照組，當(dāng)L-精氨酸添加量達(dá)到0.6%以上時(shí)，豬肉香腸保水性均高于對(duì)照組，但并不顯著(P>0.05)，在L-精氨酸添加量達(dá)到0.9%時(shí)，豬肉香腸保水性顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。由此可知，在本實(shí)驗(yàn)梯度下，添加L-精氨酸可以提高豬肉香腸的保水性。與李俊[20]的研究結(jié)果一致。

表3 L-精氨酸添加量對(duì)低鈉鹽豬肉香腸保水性的影響Table 3 Effect of L-arginine on water retention of low sodium pork sausage

2.2 L-精氨酸添加量對(duì)低鈉鹽豬肉香腸色澤的影響

由表4可知，在各個(gè)L-精氨酸添加量下，隨著KCl替代量的增加，豬肉香腸的明度發(fā)生下降。在KCl替代量0%～30%的條件下，添加0.6%～0.9%的L-精氨酸使豬肉香腸的紅度顯著降低(P<0.05)，而在KCl替代量>40%時(shí)，添加0.3%的L-精氨酸就使豬肉香腸的紅度顯著降低(P<0.05)。在KCl替代量0%～30%的條件下，隨著L-精氨酸添加量的上升，豬肉香腸黃度發(fā)生先升后降的趨勢(shì)，而在KCl替代量>40%時(shí)，隨著精氨酸添加量的上升，豬肉香腸黃度只有下降趨勢(shì)。許鵬[21]也得出了類似的結(jié)果，添加精氨酸后，香腸的亮度和紅度發(fā)生顯著下降，黃度得到提高。由此可知，L-精氨酸在適合的KCl替代條件下，可以降低豬肉香腸的亮度和黃度，提高香腸的紅度，在生產(chǎn)時(shí)要適量添加，否則會(huì)影響香腸的色澤品質(zhì)。

表4 L-精氨酸添加量對(duì)低鈉鹽豬肉香腸色澤的影響Table 4 Effect of L-arginine on the color of low sodium pork sausage

2.3 L-精氨酸添加量對(duì)低鈉鹽豬肉香腸質(zhì)構(gòu)的影響

由表5可知，在KCl替代量為0%～40%時(shí)，添加0.3%和0.6%的L-精氨酸顯著增大了豬肉香腸的硬度、彈性、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性和回復(fù)性(P<0.05)。這可能與L-精氨酸的螯合性和KCl對(duì)肉制品質(zhì)構(gòu)的改善作用有關(guān)，并且與鄭亞?wèn)|[22]的研究結(jié)果也較為相符。但當(dāng)L-精氨酸的添加量增大到0.9%時(shí)減弱了這個(gè)趨勢(shì)，說(shuō)明過(guò)量的L-精氨酸對(duì)豬肉香腸的質(zhì)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。

在KCl替代量為50%時(shí)，L-精氨酸的添加顯著減小了豬肉香腸的各個(gè)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)值(P<0.05)。同時(shí)在各個(gè)L-精氨酸添加量下，隨著KCl替代量的增加，質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的值也有所下降。這可能是因?yàn)镵Cl替代食鹽量的增加，使食鹽原本對(duì)香腸組織結(jié)構(gòu)的正向影響減弱[23]，并影響或抑制了L-精氨酸對(duì)質(zhì)構(gòu)的改善作用。由此可知，過(guò)量的KCl替代和L-精氨酸添加不利于香腸組織結(jié)構(gòu)的改善，在生產(chǎn)或二次實(shí)驗(yàn)中可加入適量L-精氨酸來(lái)改善香腸的質(zhì)構(gòu)。

表5 L-精氨酸添加量對(duì)低鈉鹽豬肉香腸質(zhì)構(gòu)的影響Table 5 Effect of L-arginine addition on texture of low sodium pork sausage

2.4 L-精氨酸添加量對(duì)低鈉鹽豬肉香腸感官的影響

由表6可知，L-精氨酸的添加顯著降低了豬肉香腸的色澤評(píng)分，與豬肉香腸的色澤指標(biāo)分析結(jié)果相符。當(dāng)KCl替代量為0%～40%時(shí)，0%～0.6%的L-精氨酸添加量顯著提高了豬肉香腸的口感和組織結(jié)構(gòu)評(píng)分(P<0.05)，但0.9%的L-精氨酸添加量降低甚至顯著減低了口感和組織結(jié)構(gòu)評(píng)分(P<0.05)；KCl替代量為50%時(shí)，L-精氨酸的添加顯著降低了口感和組織結(jié)構(gòu)評(píng)分(P<0.05)。在各個(gè)KCl替代量下，L-精氨酸的添加，顯著提高了豬肉香腸的風(fēng)味評(píng)分(P<0.05)；尤其在KCl替代量為50%時(shí)，0%L-精氨酸添加量的香腸的風(fēng)味評(píng)分最低，產(chǎn)生了苦澀味，但隨著L-精氨酸的添加，風(fēng)味評(píng)分得到顯著提高(P<0.05)。說(shuō)明L-精氨酸使添加了KCl的豬肉香腸的苦澀味有所降低，改善了KCl替代食鹽對(duì)豬肉香腸風(fēng)味的負(fù)面影響，與實(shí)驗(yàn)的預(yù)設(shè)猜測(cè)相符。從感官總分來(lái)看，最優(yōu)組為KCl替代量為30%，L-精氨酸添加量為0.3%；并且評(píng)分排名較高的組分主要分布在L-精氨酸添加量0.3%～0.6%的組分中，說(shuō)明添加L-精氨酸對(duì)KCl替代鈉鹽后造成的香腸感官品質(zhì)下降的調(diào)控具有一定的可行性。

2.5 低鈉鹽豬肉香腸品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析

豬肉香腸不同品質(zhì)指標(biāo)間進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表7。保水性和明度、黃度、硬度之間顯著相關(guān)(P<0.05)；明度與黃度之間極顯著相關(guān)(P<0.01)；硬度和內(nèi)聚性、膠著性之間顯著相關(guān)(P<0.05)，與咀嚼性之間極顯著相關(guān)(P<0.01)；內(nèi)聚性、膠著性和咀嚼性相互之間都存在極顯著相關(guān)(P<0.01)；感官評(píng)分和硬度、膠著性之間極顯著相關(guān)(P<0.01)；其他指標(biāo)之間的相關(guān)性不顯著(P>0.05)。

表7 低鈉鹽豬肉香腸品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析結(jié)果Table 7 Correlation analysis of quality indexes of low sodium pork sausage

2.6 低鈉鹽豬肉香腸品質(zhì)指標(biāo)的主成分分析

低鈉鹽豬肉香腸品質(zhì)指標(biāo)主成分分析結(jié)果見(jiàn)表8，排在前3位的主成分分類的特征值分別為4.008、2.429和1.312，均大于1，并且他們的方差貢獻(xiàn)率分別為40.076%、24.291%和13.125%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率超過(guò)70%，為77.491%，占比較大，所以這3類主成分包含了豬肉香腸品質(zhì)指標(biāo)的大部分信息，可以選取并進(jìn)行分析。各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重按照此主成分分析結(jié)果計(jì)算如表8所示，其中膠著性占比最高。此外質(zhì)構(gòu)指標(biāo)權(quán)重均較高，可以看出質(zhì)構(gòu)對(duì)豬肉香腸的品質(zhì)評(píng)價(jià)至關(guān)重要。

表8 低鈉鹽豬肉香腸品質(zhì)指標(biāo)主成分分析結(jié)果Table 8 Principal component analysis of quality indexes of low sodium pork sausage

2.7 建立低鈉鹽豬肉香腸品質(zhì)調(diào)控模型

綜上所述，根據(jù)主成分分析結(jié)果選取3個(gè)主成分構(gòu)建綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)模型。第1主成分主要是膠著性、咀嚼性、硬度、內(nèi)聚性和回復(fù)性；第2主成分主要是亮度、黃度、保水性和彈性；第3主成分主要是紅度。表9中的特征向量是各自主成分載荷除以各自主成分特征值的算術(shù)平方根，以Y1、Y2和Y3代表主成分1、2、3，可得3個(gè)主成分的函數(shù)表達(dá)式分別為(2)(3)(4)：

Y1=0.483Z1+0.478Z2+……+0.124Z9+0.052Z10

(2)

Y2=0.074Z1+0.050Z2+……+0.242Z9+0.054Z10

(3)

Y3=-0.034Z1-0.087Z2+……-0.293Z9+0.801Z10

(4)

表9 低鈉鹽豬肉香腸品質(zhì)指標(biāo)特征向量Table 9 Characteristic vector of quality index of low sodium pork sausage

根據(jù)3個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率，再結(jié)合主成分分析的結(jié)果，建立出低鹽豬肉香腸綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)模型，如公式(5)所示：

Y4=0.401Y1+0.243Y2+0.131Y3

(5)

2.8 基于本實(shí)驗(yàn)的綜合品質(zhì)調(diào)控模型應(yīng)用

將實(shí)驗(yàn)所測(cè)各指標(biāo)的均值分別代入得出的函數(shù)式和模型，得到16組實(shí)驗(yàn)因素下各主成分的得分和綜合得分，見(jiàn)表10。模型應(yīng)用結(jié)果顯示，KCl替代食鹽量為30%，L-精氨酸添加量為0.3%是對(duì)低鈉鹽豬肉熏煮綜合得分最高的實(shí)驗(yàn)組。并且評(píng)分排名較高的主要分布在L-精氨酸添加量0.3%～0.6%的組分中，與感官評(píng)價(jià)結(jié)果較符合。

表10 基于本實(shí)驗(yàn)的模型應(yīng)用結(jié)果Table 10 Model application results based on this experiment

2.9 感官評(píng)價(jià)驗(yàn)證品質(zhì)評(píng)價(jià)模型

感官評(píng)價(jià)是反映消費(fèi)者喜愛(ài)程度的首要標(biāo)準(zhǔn)，也是對(duì)產(chǎn)品市場(chǎng)接受度和銷量的有效預(yù)測(cè)指標(biāo)之一。感官評(píng)價(jià)存在很大的主觀性，難以被系統(tǒng)估量。但是感官與香腸的品質(zhì)指標(biāo)之間存在密不可分的關(guān)系，這點(diǎn)從表6的相關(guān)性分析結(jié)果中也可以看出，所以可以用客觀可控的實(shí)測(cè)指標(biāo)預(yù)測(cè)主觀的感官評(píng)分，基于上文構(gòu)建出的模型來(lái)預(yù)測(cè)。

將綜合品質(zhì)調(diào)控模型得分與感官評(píng)價(jià)得分進(jìn)行線性回歸分析，得到線性回歸方程Y5=0.011 2Y4+67.037，模型判別系數(shù)R2值為0.708 5，表明該回歸方程中自變量有效預(yù)測(cè)了因變量70.85%的變異信息；并且自變量對(duì)因變量的預(yù)測(cè)力正相關(guān)，也就是說(shuō)綜合品質(zhì)調(diào)控模型可以很大程度上預(yù)測(cè)感官評(píng)價(jià)。準(zhǔn)確因子(Af)和偏差因子(Bf)是描述模型準(zhǔn)確性的重要參數(shù)，Af和Bf接近于1，表明該方程能較好預(yù)測(cè)豬肉香腸的感官評(píng)價(jià)得分。將線性回歸方程結(jié)果Y5選為預(yù)測(cè)集，感官評(píng)價(jià)得分選為實(shí)測(cè)集進(jìn)行分析，求得Af和Bf分別為1.009 773和1.009 776。

3 結(jié)論

限于本實(shí)驗(yàn)梯度下，L-精氨酸的添加提高了豬肉香腸的保水性；在KCl對(duì)食鹽的替代為 0%～40%時(shí)，0%～0.6%L-精氨酸的添加增加了豬肉香腸的膠著性、咀嚼性、內(nèi)聚性、回復(fù)性、硬度和彈性，改善了低鹽豬肉香腸的品質(zhì)，而0.9%L-精氨酸的添加對(duì)質(zhì)構(gòu)有負(fù)面影響；在KCl對(duì)食鹽的替代為50%時(shí)，隨著L-精氨酸的添加，質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)發(fā)生下降。此外，L-精氨酸的添加減弱了豬肉香腸明度和紅度，改善了黃度。感官評(píng)定中，添加L-精氨酸改善了KCl替代較多帶來(lái)的苦澀味，提升了低鹽豬肉香腸的口感、風(fēng)味和組織結(jié)構(gòu)，但減弱了色澤。綜合考慮，建議KCl對(duì)食鹽的替代量為30%，L-精氨酸添加量為0.3%～0.6%。

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)所選質(zhì)構(gòu)指標(biāo)間多數(shù)具有極顯著相關(guān)性(P<0.01)，且這些指標(biāo)在主成分中權(quán)重較高，對(duì)豬肉香腸的品質(zhì)有較大影響。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性、主成分等分析后，評(píng)價(jià)了實(shí)驗(yàn)梯度下KCl替代食鹽和L-精氨酸添加對(duì)豬肉香腸的綜合影響，建立了綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)模型：Y4=0.401Y1+0.243Y2+0.131Y3，經(jīng)驗(yàn)證后，所建模型可預(yù)測(cè)豬肉香腸的感官品質(zhì)，可為低鹽豬肉香腸的生產(chǎn)和品質(zhì)優(yōu)化提供參考依據(jù)，具有一定的指導(dǎo)意義。