正交試驗優(yōu)化低鈉火腿腸生產(chǎn)的復合配比

凌云霄 殷嘉憶 蔡克周 王旗 姜紹通 陳從貴

摘 要：通過添加鈉鹽替代物開發(fā)低鈉肉制品選用氯化鉀、氯化鈣部分替代氯化鈉添加到肉制品中，并加入大豆分離蛋白，通過單因素與正交試驗，研究生產(chǎn)低鈉火腿腸的最佳復合配比。結(jié)果顯示：替代量分別為28%和8%的氯化鉀、氯化鈣作為復合替代鹽，并添加1.5%的大豆分離蛋白制做的火腿腸品質(zhì)最好。

關(guān)鍵詞：低鈉肉制品；氯化鉀；氯化鈣；大豆分離蛋白

Optimizing the Formulation of Low-Salt Pork Sausages by Orthogonal Array Design

LING Yun-xiao，YIN Jia-yi，CAI Ke-zhou，WANG Qi，JIANG Shao-tong*，CHEN Cong-gui

（Anhui Province Key Laboratory for Agricultural Processing Product， School of Biotechnology and Food Engineering，

Hefei University of Technology， Hefei 230009， China）

Abstract：In the present study， low-salt pork sausages were created by partial addition of potassium chloride and calcium chloride as salt substitutes in the presence of soy protein isolate （SPI）. Following one-factor-at-a-time experiments， an orthogonal array design was used to establish the optimum formulation of low-salt pork sausages. The results obtained indicated that low-salt pork sausages with 28% potassium chloride， 8% calcium chloride and 1.5% SPI had the best quality.

Key words：low-salt pork meat；potassium chloride；calcium chloride；soy protein isolate （SPI）

中圖分類號：TS251.6 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2013）03-0017-05

肉制品是我國居民日常消費量較大的食品之一，在食品工業(yè)中占有十分重要的地位。由于我國人民的飲食習慣問題，在加工肉制品時會使用大量的食鹽[1-3]。研究發(fā)現(xiàn)過量攝入食鹽會誘發(fā)高血壓，且推薦每天鹽分攝入量不要超過6g[4]。由于氯化鈉的起味及營養(yǎng)作用，導致在肉制品中無法被完全替代，因此，嘗試用其他鹽部分替代氯化鈉是低鈉肉制品的研究熱點[5]。

早期人們在鈉鹽替代鹽方面做了較多的工作。Armenteros等[6]發(fā)現(xiàn)，用氯化鉀代替50%的氯化鈉與用100%氯化鈉腌制的肉制品的物化和感官特性無明顯差異。Pasin和Whiting在肉制品中用氯化鉀代替氯化鈉制作豬肉香腸，得出相近的結(jié)論，氯化鉀部分替代氯化鈉對肉制品的風味、色澤都無明顯影響，一定程度范圍內(nèi)對肉制品的質(zhì)構(gòu)也無明顯影響，但是過量添加會導致肉制品的質(zhì)構(gòu)特性降低[7-9]。在應用鈣鹽替代氯化鈉時，發(fā)現(xiàn)也有同樣的問題[10]。大豆分離蛋白（soy protein isolate，SPI）具有乳化性、保水性、吸油性和黏結(jié)性等特殊功能，通過添加大豆分離蛋白，可以明顯改善肉制品的質(zhì)構(gòu)特性[11]。

因此，本實驗以氯化鉀和氯化鈣的復合鹽替代部分氯化鈉，同時添加大豆分離蛋白作為肉制品質(zhì)構(gòu)改良劑，研究三者復配最佳比例，旨在為低鈉肉制品開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬瘦肉 家樂福售新鮮豬后腿肉。輔料：白糖、料酒、五香粉、氯化鈉（食品級）、氯化鈣（食品級）、氯化鉀（食品級）、豆分離蛋白（食品級）。

1.2 儀器與設備

FA/004型電子天平 Ohaus（上海）有限公司；TA-XT Plus物性分析儀 英國Stable Micro System公司；K9840凱式定氮儀 濟南海能儀器有限公司；DHP-781恒溫干燥箱 武進電器儀器廠；CT14RD臺式冷凍高速離心機 上海天美公司；HH-S恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司；SYP-MM12絞肉機（絞肉盤孔徑Φ5mm）、SF-200塑料薄膜封口機 溫州興業(yè)機械設備有限公司；BD（C）-69冷藏柜 青島澳柯瑪股份有限公司；BC/BD-241GS冰柜 美菱股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料準備

市售豬后腿肉，將瘦肉和肥肉分開，去除可見的結(jié)締組織，分別用電動絞肉機絞碎呈糜狀。分裝好，至于冷凍柜里儲藏，待用。

1.3.2 工藝流程與操作要點

工藝流程：原料處理→腌制→充填→煮制→冷卻→成品。

原料處理：將分裝好的肉糜拿出一份至于冷藏柜0～4℃解凍24h；腌制：以肉總量為100%計，準確稱取80%豬瘦肉、20%肥膘、1.5%白砂糖、0.3%五香粉、10%料酒、7%水和3%的鹽（氯化鈉與其替代鹽的總和）輔料，斬拌均勻，置于冷藏柜0～4℃環(huán)境中腌制24h；充填：手工灌腸，保證用力均勻，腸體密實度一致，無空氣進入腸體。每根火腿腸質(zhì)量均勻，約在25g左右。壓扣封口的時候，注意不要使得釘扣刺破腸衣，避免蒸煮過程爆腸現(xiàn)象；煮制：在80℃水浴鍋中將火腿腸煮制40min；冷卻：火腿腸出鍋后，迅速用流水冷卻20min。置于冷藏柜暫存，待檢測。

1.3.3 單因素試驗

考察氯化鉀替代量（0%、25%、30%、35%、40%），氯化鈣替代量（0%、10%、20%、30%、40%），大豆分離蛋白添加量（0%、0.5%、1%、1.5%、2%），確定各單因素的最適宜條件。

1.3.4 正交試驗方案設計

在前期單因素試驗的基礎上，采用L9（34）正交表。3個因素為氯化鉀替代量、氯化鈣替代量和大豆分離蛋白添加量。每個因素在單因素試驗的水平基礎上細化，選取3個水平，進行三因素三水平的L9（34）正交試驗。正交試驗的方案見表1。

1.3.5 指標檢測

1.3.5.1 總持水性的測定

蒸煮損失率（cooking loss，CL）檢測：參Pietrasik的方法[12]，試驗做3個平行樣，重復3次。

保水性（water holding capacity，WHC）的檢測：采用離心法[13]，試驗做3個平行樣，重復3次。

總持水性（total water-binding capacity，TWBC）計算如下：

TWBC =（1-CL）×WHC

1.3.5.2 質(zhì)構(gòu)檢測

參照Trespalacios等[14]方法，并稍作改動。選用質(zhì)構(gòu)儀的TPA模型；測定參數(shù)設定為觸發(fā)類型Auto（Force）、觸發(fā)力5.0g、測試速率1.00mm/s、返回速率1.00mm/s、下壓距離4.00mm，壓縮探頭為不銹鋼P/36R圓柱形。試驗做3個平行樣，重復3次。

硬度（hardness）：第1次下壓過程中的壓力峰值，單位N；咀嚼性（hewiness）=彈性×硬度×黏結(jié)性，單位N。

原料肉測定結(jié)果為：水分71.7%、粗蛋白20.08%、粗脂肪4.85%、灰分91.89%。

1.3.6 數(shù)據(jù)分析方法

單因素試驗方差的顯著性采用F檢驗。F檢驗時，置信度取P<0.05差異顯著，P<0.01差異極顯著。正交試驗采用綜合平衡法，通過極差分析處理數(shù)據(jù)，得到最優(yōu)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 氯化鉀替代量對火腿腸品質(zhì)的影響

2.1.1.1 氯化鉀替代量對火腿腸總持水性的影響

由圖1可以看出，隨氯化鉀的增加，火腿腸總持水性成峰狀波動，在氯化鉀替代量為35%時達最高峰。從整體看當氯化鉀的替代量不超過40%時，對火腿腸的總持水是有好的作用，尤其是替代量在35%左右時有較好的效果，但是超過35%后就會產(chǎn)生反作用。數(shù)據(jù)分析（F檢驗）顯示，氯化鉀替代量對火腿腸彈性有顯著影響。

2.1.1.2 氯化鉀替代量對火腿腸硬度的影響

由圖2可以看出，火腿腸的硬度隨著氯化鉀替代量的增加而變化，在替代量為25%時達到最高峰，之后火腿腸的硬度開始下降，雖然在替代量接近40%又開始上升，但總體比較還是下降的。數(shù)據(jù)分析（F檢驗）顯示，氯化鉀替代量對火腿腸硬度沒有顯著影響。

2.1.1.3 氯化鉀替代量對火腿腸咀嚼性的影響

由圖3可以看出，在氯化鉀替代量25%時咀嚼性達到最高，在替代量為30%時，火腿腸的咀嚼性達到最低，之后又隨著替代量的增加開始上升，但總體比較還是下降的。數(shù)據(jù)分析（F檢驗）顯示，氯化鉀替代量對火腿腸咀嚼性有顯著影響。

綜合考慮氯化鉀對火腿腸總持水性、硬度和咀嚼性的影響，選擇25%～31%替代量為后續(xù)氯化鉀正交試驗水平。

2.1.2 氯化鈣替代量對火腿腸品質(zhì)影響

2.1.2.1 氯化鈣替代量對火腿腸總持水性的影響

由圖4可以看出，隨著氯化鈣替代量的增加，火腿腸的總持水性會升高，當替代量為10%時出現(xiàn)峰值，然后隨著替代量的增加而緩慢降低。這可能是由于在較低替代量情況下，鈣離子能夠與肉中蛋白質(zhì)結(jié)合，使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生松弛，導致肉制品吸水膨脹，而過量替代可能引起結(jié)構(gòu)松弛度過大，難以維持與水的結(jié)合[5]。數(shù)據(jù)分析（F檢驗）顯示，氯化鈣替代量對火腿腸的總持水性有較顯著影響。

2.1.2.2 氯化鈣替代量對火腿腸硬度的影響

鈣離子會促進肉釋放組織蛋白酶，使得蛋白水解活性增強，導致結(jié)構(gòu)蛋白被水解，從而可以起到嫩化肉的效果，這也直接會造成肉制品硬度的下降[10]。由圖5可以看出，隨著氯化鈣替代量的增加，火腿腸的硬度整體呈現(xiàn)下降趨勢，在替代量為20%時負面效果最大。數(shù)據(jù)分析（F檢驗）顯示，氯化鈣替代量對火腿腸硬度有顯著影響。

2.1.2.3 氯化鈣替代量對火腿腸咀嚼性的影響

因為鈣離子會促進肉質(zhì)的嫩化，所以對火腿腸的咀嚼性有負面影響。由圖6可以看出，加入鈣鹽后火腿腸的咀嚼性降低了，尤其是在替代量為10%～20%之間降低幅度較大，在替代量為20%時負面效果最大。之后咀嚼性又開始緩慢上升，但總體來說用氯化鈣替代氯化鈉后火腿腸的咀嚼性下降。數(shù)據(jù)分析（F檢驗）顯示，氯化鈣替代量對火腿腸咀嚼性有顯著影響。

綜合考慮氯化鈣對火腿腸總持水性、硬度和咀嚼性的影響，選擇8%～12%替代量為后續(xù)氯化鈣正交試驗水平。

2.1.3 大豆分離蛋白對火腿腸品質(zhì)影響

2.1.3.1 大豆分離蛋白添加量對火腿腸總持水性的影響

大豆分離蛋白的蛋白主鏈含有大量親水性側(cè)鏈，能吸收大量水分，因此，大豆分離蛋白常被用于肉制品改善口感[3]。本實驗考察0.5%～2.5%大豆分離蛋白添加量對肉制品總持水性的影響。結(jié)果如圖7所示，隨著大豆分離蛋白添加量的增加，火腿腸的總持水性呈現(xiàn)波狀波動的趨勢，在添加量為1.5%時有最高峰。數(shù)據(jù)分析（F檢驗）顯示，大豆分離蛋白添加量對火腿腸的總持水性有較顯著性影響。

2.1.3.2 大豆分離蛋白添加量對火腿腸硬度的影響

由圖8可以看出，隨著大豆分離蛋白添加量的增加，火腿腸的硬度整體呈增加趨勢，這可能由于大豆分離蛋白具有乳化性、保水性、吸油性和黏結(jié)性等特殊功能，大豆分離蛋白通過親水和疏水基團與肉制品中的水和脂肪相互作用，形成脂肪-蛋白質(zhì)-水的凝膠網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)[3]，當添加量0.5%時出現(xiàn)峰值。數(shù)據(jù)分析（F檢驗）顯示，氯化鉀替代量對火腿腸硬度有顯著影響。

2.1.3.3 大豆分離蛋白添加量對火腿腸咀嚼性的影響

由于大豆分離蛋白的乳化性等特殊功能性的作用，大豆分離蛋白對火腿腸的咀嚼性有較大的影響。由圖9可以看出，隨著大豆分離蛋白添加量的增加，火腿腸的咀嚼性先上升后又有下降趨勢，當添加量為1%時出現(xiàn)峰值。數(shù)據(jù)分析（F檢驗）顯示，氯化鉀替代量對火腿腸咀嚼性有顯著影響。

綜合考慮大豆分離蛋白對火腿腸總持水性、硬度和咀嚼性的影響，選擇1.5%～2.0%添加量為后續(xù)大豆分離蛋白正交試驗水平。

2.2 正交試驗結(jié)果

根據(jù)各指標對應的主次順序，按照總持水性、硬度、咀嚼性的次序的排列分別為D>B>C>A、B>C>D>A、B>D>C>A，可以看出無論用哪個指標去考察，因素B與因素D都要比因素A重要，所以因素A排在最后；在總持水性分析中，因素D的極差比因素B大0.002207，而在硬度與咀嚼性分析中因素B的極差比因素D大0.19452和0.04915，所以因素B比因素D重要；所以3個因素的主次順序為B>D>A；B：對于總持水性、咀嚼性和硬度，B2是最佳水平，最后取B2為最佳水平；D：對于總持水性、硬度與咀嚼性，D1是最優(yōu)水平，最后取D1為最佳水平；A：對于總持水性，A3為最優(yōu)水平，對于硬度和咀嚼性，A1是最佳水平，由于A1是3個指標中的兩個指標的最優(yōu)水平所以取A1為最佳水平。

綜合上述的分析，最優(yōu)組合為B2D1A1，即氯化鉀替代量28%、氯化鈣替代量為8%、大豆分離蛋白添加量1.5%。而正交試驗中未有此組合，所以進行驗證實驗，實驗結(jié)果為總持水性為0.6194537、硬度2.678643N、咀嚼性1.345701N。經(jīng)過驗證實驗證明氯化鉀替代量28%、氯化鈣替代量8%、大豆分離蛋白添加量1.5%為最優(yōu)組合。

此外，分析發(fā)現(xiàn)空列R值大于A因素，分析可能是由于各因素間有較強的交互作用。

3 結(jié) 論

3.1 用28%的氯化鉀替代氯化鈉，除了能夠降低產(chǎn)品的鈉含量，還能提高產(chǎn)品的總持水性，提高產(chǎn)品的硬度和咀嚼性，從而改善火腿腸的品質(zhì)，但是如果替代量例超過35%則會起到反作用。

3.2 用8%氯化鈣替代氯化鈉，除了能夠降低產(chǎn)品的鈉含量，還能提高產(chǎn)品的總持水性，從而改善火腿腸的品質(zhì)。但是氯化鈣會對產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生不好的影響。

3.3 1.5%的大豆分離蛋白，能夠提高產(chǎn)品的總持水性、硬度和咀嚼性，從而改善火腿腸的品質(zhì)。

3.4 優(yōu)化的工藝條件為氯化鉀替代量28%、氯化鈣替代量8%、大豆分離蛋白添加量1.5%。在此工藝條件下可以得到在本實驗設定的條件下具有較優(yōu)凝膠品質(zhì)的低鈉豬肉香腸。

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