正交實驗優(yōu)化西式火腿食用品質(zhì)

胡冠藍，鄧紹林，劉 婷，何栩曉，李春保，徐幸蓮，*，史百鳴

（1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院國家肉品質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心，江蘇南京210095；2.泰興市一鳴生物制品有限公司，江蘇泰興225400）

西式火腿又稱低溫火腿、鹽水火腿，是以豬肉為主要原料，經(jīng)分割、鹽水注射或不注射腌制后，加入輔料，經(jīng)滾揉、灌裝、蒸煮、煙熏、冷卻、包裝等工藝制作的火腿類低溫熟食制品[1]。由于西式重組火腿中瘦肉含量高，蛋白質(zhì)含量高，口感脆嫩[2]，是深受消費者喜愛的西式肉制品之一[3]。西式火腿食用品質(zhì)指標(biāo)主要有保水性、質(zhì)構(gòu)特性、感官品質(zhì)、風(fēng)味等。目前有多種方法能提高西式火腿食用品質(zhì)并運用于實驗和生產(chǎn)。磷酸鹽是肉制品生產(chǎn)中使用較多的保水劑[4]。彭增起等[5]的研究中證明磷酸鹽能改變肌原纖維蛋白的熱誘導(dǎo)凝膠流變特性，提高鹽溶蛋白質(zhì)熱誘導(dǎo)凝膠保持水分和脂肪的能力，減少營養(yǎng)成分的損失，從而影響肉制品保水性、成品率[6]。李苗云等[7]的實驗中研究證明不同磷酸鹽混合可以明顯減少蒸煮損失。一般情況下，不同磷酸鹽混合使用比單獨使用的效果好，混合比例不同其效果也不同。谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶（Transglutamnase，簡稱TG）的加入能夠提高肉制品的凝膠強度，改善質(zhì)構(gòu)特性，并且在一定的條件下還能減少蒸煮損失，提高凝膠的保水性。但是，關(guān)于低溫腌制條件下TG對肉制品品質(zhì)的影響鮮見報道。在風(fēng)味產(chǎn)生的復(fù)雜的生化反應(yīng)中，酶起到了重要的作用，它參與了蛋白質(zhì)降解和脂肪的水解及氧化[8]。研究表明[9]，組織中影響脂類物質(zhì)水解的酶類主要有脂肪酶和磷脂酶游離脂肪酸的產(chǎn)生使脂類物質(zhì)更易發(fā)生氧化而產(chǎn)生風(fēng)味成分。Fernandez等[10]研究發(fā)現(xiàn)，將胰脂酶添加到發(fā)酵香腸中，對風(fēng)味的形成有促進作用，也可減少成熟時間。蛋白質(zhì)的水解不僅需要內(nèi)切酶，還需要外切肽酶的參與[11]。張根生等[12]采用風(fēng)味蛋白酶和復(fù)合蛋白酶分步水解脫脂碎肉粉，旨在獲得高產(chǎn)率、低苦味、鹽含量低、成本低的水解產(chǎn)物，作為Maillard反應(yīng)制備肉味香精的前體物質(zhì)。復(fù)合蛋白酶水解解決風(fēng)味方面的研究文獻已有相關(guān)報道，張謙益[13]選用Protamex復(fù)合蛋白酶進行牛肉的酶水解研究，最終水解物具有純正、柔和的牛肉香味。成堅等[14]用木瓜蛋白酶、復(fù)合風(fēng)味酶和風(fēng)味蛋白酶對雞肉進行水解并進行感官評價，Wang[15]和Li[16]用復(fù)合風(fēng)味蛋白酶大大改善了羅非魚的風(fēng)味。

總而言之，轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶和磷酸鹽能一定程度的改善西式火腿制品的質(zhì)構(gòu)特性與保水特性，而風(fēng)味蛋白酶和脂肪酶能促進風(fēng)味的形成，這些因素共同決定著西式火腿制品的食用品質(zhì)。然而目前磷酸鹽、轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶、風(fēng)味蛋白酶和脂肪酶之間復(fù)配對肉制品的食用品質(zhì)改善的研究相對較少。對這幾種影響西式火腿品質(zhì)的因素進行合理正交設(shè)計與分析能在很大程度上改善產(chǎn)品品質(zhì)，促進生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

豬后腿肉、磷酸鹽 食品級；TG酶（酶活力100U/g）、脂肪酶（酶活力100U/g）泰興市一鳴生物制品有限公司；風(fēng)味蛋白酶、糖、食鹽、各種調(diào)味料。

ESK125型滾揉機 德國VAKONA公司；TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro Systems公司；Minolta CR-200型色差儀 日本柯尼卡Minolta公司；SANYO SIM-F124型制冰機 日本三洋公司。

1.2 樣品制備

豬后腿肉修去脂肪、結(jié)締組織、瘀血、筋膜和碎骨，切成3～5cm肉塊待用。按比例稱取配料配制腌制液，以精肉100（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）計，添加水20.75，糖0.383，鹽2.0，白糖1.25，異VC0.5，味精0.157，亞硝酸鈉0.012，變性淀粉2，五香粉0.3和一定量的酶和復(fù)合磷酸鹽，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙?。將腌制液和碎肉同時放入滾揉機中，真空滾揉12h，開機20min，停10min，靜置8h。將滾揉按摩好的原料填充入模具。于82℃熱水中蒸煮至產(chǎn)品中心溫度72℃。在84℃熱水中進行二次殺菌，冷卻，真空包裝，貯藏待用。

1.3 測定方法

1.3.1 加壓損失的測定 采用經(jīng)Farouk[17]改進的加壓濾紙法測定，將樣品切成2mm左右的薄片，測量肉樣在35kg壓力下保持5min后的水分損失量。加壓前后分別準(zhǔn)確稱重，記錄加壓前重量（W1）和加壓后重量（W2），加壓損失即加壓失水率（Pressure loss）表示為：加壓失水率（%）=（W1-W2）/W1×100。

1.3.2 肉色的測定 樣品從真空包裝袋中取出后，切片，置于空氣中暴露約20min，然后用色差計測量。每個處理測五次，分別記錄L*、a*、b*值（L*表示亮度，a*表示紅綠范圍，b*表示藍黃范圍）。

1.3.3 質(zhì)構(gòu)特性的測定 采用物性測試儀進行測定，程序選用TPA（texture profile analysis）程序模塊。測試方法參考Bourne等[18]的設(shè)置并加以修改。

a.樣品處理：TPA實驗時，將樣品切成長2cm的圓柱體。

b.儀器參數(shù)：P50探頭；測試前速度：1mm/s；測試后速度：5mm/s；測試速度5mm/s；測定間隔時間：5s；壓縮比：50%；TPA結(jié)果采用TPA-macro分析。

1.3.4 感官評定 由8位從事食品專業(yè)的研究生和本科生組成感官評定小組，事先進行感官評定的專業(yè)培訓(xùn)。為減少從測定到形成概念之間的許多因素如嗜好與偏愛、經(jīng)驗等對檢驗結(jié)果的影響，采用雙盲法進行檢驗。即對樣品進行密碼編號（本實驗采用隨機大寫字母），檢驗樣品也隨機化。評定分?jǐn)?shù)見表1，采用10分制，0分最低，10分最高。按組織狀態(tài)、色澤、風(fēng)味、口感指標(biāo)進行綜合評價。其中組織狀態(tài)包括硬度、黏聚性、咀嚼性，其中硬度指咬樣品所需的力度；黏聚性指用臼齒咬住樣品使其變形的容易程度，而不是碾碎、裂碎或破碎的容易程度；咀嚼性指咀嚼樣品使其能夠吞咽的工作量，即每秒咀嚼一次決定能夠吞咽的時間或咀嚼次數(shù)。色澤包括顏色、表面光滑度、成型性；風(fēng)味包括咸味、西式火腿風(fēng)味、異味；口感指西式火腿食用的總體接受性。評定由每個成員單獨進行，相互不接觸交流，樣品評定之間用清水漱口[19]。最后按照組織狀態(tài)25%、色澤15%、風(fēng)味25%、口感35%的權(quán)重，評價產(chǎn)品的整體感官接受性。

1.4 實驗設(shè)計方法

本實驗包括4個因素，分別是脂肪酶濃度（A）、轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶濃度（B）、復(fù)合磷酸鹽濃度（C）、風(fēng)味蛋白酶濃度（D）。根據(jù)本項目前期的脂肪水解圖譜研究和以往生產(chǎn)經(jīng)驗[20]，我們得出該脂肪酶的最適添加量，并據(jù)此確定脂肪酶優(yōu)化實驗的添加量范圍0.6% ～0.9%[21]。在前期TG酶單因素實驗中我們得出TG酶在低溫西式火腿制品中的最適添加量為0.3%[22]，我們適當(dāng)降低該酶用量，希望達到更適合工業(yè)化生產(chǎn)的配方，故選取0.1% ～0.3%的添加量。周明超等的研究結(jié)果表明[23]，西式火腿加工中磷酸鹽的用量一般在0.2% ～0.4%。依據(jù)風(fēng)味蛋白酶的特性和生產(chǎn)經(jīng)驗，我們選取0.005% ～0.01%的添加量。在此基礎(chǔ)上，本實驗確定了每個因素的水平值，采用L9（34）正交設(shè)計，共進行9個處理4次重復(fù)實驗。

表1 盲評計分法感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standards of emulsion-type ham

表2 正交實驗因素水平表L9（34）Table 2 Factors and levels of L9（34）orthogonal design

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SAS（9.2）的ANOVA進行方差分析，顯著性差異用鄧肯氏多重比較（Duncan’s multiple-range test）進行檢驗，p＞0.05判定為變化不顯著，p＜0.05判定為變化顯著，p＜0.01為極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加復(fù)合磷酸鹽和酶對西式火腿加壓損失的影響

保水性是肉制品的重要品質(zhì)指標(biāo)之一[24]，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定了保水性的差異。肉制品的加壓損失越小，說明肉制品的保水性越好。

復(fù)合磷酸鹽能改變肌原纖維蛋白的熱誘導(dǎo)凝膠流變特性[25]，提高鹽溶蛋白質(zhì)熱誘導(dǎo)凝膠保持水分和脂肪的能力，減少營養(yǎng)成分的損失，從而影響肉制品保水性、成品率[26]。從壓力損失的結(jié)果（表3）中可以看出，第7組的壓力損失值最?。?.271），表現(xiàn)出較好的保水特性。數(shù)據(jù)分析表明，脂肪酶（A）和復(fù)合磷酸鹽（C）的添加對西式火腿壓力損失指標(biāo)的影響最大，風(fēng)味蛋白酶對壓力損失的影響較小。當(dāng)復(fù)合磷酸鹽添加量為0.4%，脂肪酶添加量為0.9%時，壓力損失較小，產(chǎn)品比較理想。

表3 西式火腿正交實驗壓力損失結(jié)果Table 3 Results of orthogonal test for pressure loss of western-style ham

分析結(jié)果顯示的最優(yōu)水平（A3B2C3D2）并不在9個正交實驗結(jié)果中，對該組合進行驗證實驗得出，在其他因素保持不變的情況下，添加0.1%和0.2%的轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶，壓力損失差異并不顯著（p＞0.05）。A3B2C3D2組合的壓力損失值0.2710略小于A3B1C3D2組合的0.2714，品質(zhì)最佳（表4）。但考慮到生產(chǎn)上添加TG酶成本的問題，在不減少食用品質(zhì)的情況下，我們盡量降低TG酶的添加量，因此選擇第7組（A3B1C3D2）作為最適組合。

表4 補充實驗壓力損失結(jié)果Table 4 Additional test for pressure loss of western-style ham

2.2 添加復(fù)合磷酸鹽和酶對西式火腿顏色的影響

亮度值L*值代表了樣品明亮程度，L*值越大表明樣品越亮，反之越暗[27]。a*值反映了樣品在紅綠之間的變化情況，數(shù)值越大，反映被測樣品越紅。通常希望低溫肉制品的a*值較大。

由表5可知，各組L*、a*、b*均有一定程度的差異。這一方面可能是由于谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶促使蛋白質(zhì)發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)，形成的ε-（γ-Glu）Lys鍵非常穩(wěn)定[28]，改變了產(chǎn)品的折光率，另一方面，產(chǎn)品經(jīng)腌制后，肌紅蛋白與亞硝酸鹽發(fā)色反應(yīng)形成的亞硝基肌紅蛋白也比較穩(wěn)定，從而削弱了谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶對西式火腿肉色的影響。

表5 西式火腿正交實驗色差測試結(jié)果Table 5 Results of orthogonal test for pressure color of western-style ham

向西式火腿中加入復(fù)合酶對L*值影響不大，除第5處理組亮度值最大，且與其他組相比顯著升高外，其余各處理組L*值變化不顯著，第8處理組的亮度值最低。第7組a*值最高，說明第七組在色差指標(biāo)上占優(yōu)勢。由極差分析可知添加風(fēng)味蛋白酶對產(chǎn)品L*值影響最大，添加風(fēng)味蛋白酶和轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶對產(chǎn)品組a*值影響較大。這可能是由于風(fēng)味蛋白酶能水解肉中的部分物質(zhì)從而改變顏色。數(shù)據(jù)分析可知各因素影響西式火腿制品色差L*值的順序為D＞B＞C＞A，且差異顯著（p＜0.05）。各因素影響西式火腿制品色差a*值的順序為B＞D＞C＞A，差異顯著性不如L*指標(biāo)。

2.3 添加復(fù)合磷酸鹽和酶對西式火腿質(zhì)構(gòu)特性的影響

對質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)測定的實驗結(jié)果見表6。

從表7中可以看出，硬度、膠黏性、咀嚼性的最優(yōu)水平為A3B1C3D1，但考慮到風(fēng)味蛋白酶添加量對西式火腿質(zhì)構(gòu)的影響不大，而對其風(fēng)味的影響更為明顯，我們可以適當(dāng)增加其添加量，考慮到添加成本問題，選擇0.01%的添加量更為合適，即脂肪酶添加量0.9%、TG酶添加量0.1%、復(fù)合磷酸鹽添加量0.4%、風(fēng)味蛋白酶添加量0.01%的組合，與正交設(shè)計中的第7處理組（A3B1C3D2）相對應(yīng)。而質(zhì)構(gòu)中的彈性指標(biāo)各因素影響差異不顯著（p＞0.05），從極差分析中可以看出，因素B（轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶的添加）對西式火腿產(chǎn)品的粘聚性影響最大，該結(jié)果也與回復(fù)性、硬度、膠黏性指標(biāo)的檢測結(jié)果一致。因此可以看出，影響質(zhì)構(gòu)的主要因素是轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶的添加。粘聚性和回復(fù)性結(jié)果顯示最優(yōu)水平為第7處理組（A3B1C3D2），考慮到磷酸鹽的添加能使產(chǎn)品有較好的滴水損失，并可降低轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶的用量，出于產(chǎn)品成本考慮，選擇更少的轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶的添加量。綜上所述，最適添加量為脂肪酶添加量0.9%、TG酶添加量0.1%、復(fù)合磷酸鹽添加量0.4%、風(fēng)味蛋白酶添加量0.01%。

表6 西式火腿正交實驗質(zhì)構(gòu)特性測試結(jié)果Table 6 Results of orthogonal test for texture characteristics of western-style ham

表7 西式火腿質(zhì)構(gòu)特性極差分析結(jié)果Table 7 Range analysis results of texture characteristics on western-style ham

2.4 感官評定結(jié)果

從評分結(jié)果（表8）和總體接受性（表9）可以看出，組合為脂肪酶添加量0.9%、TG酶添加量0.1%、復(fù)合磷酸鹽添加量0.4%、風(fēng)味蛋白酶添加量0.01%的西式火腿質(zhì)量較好。組織狀態(tài)和風(fēng)味最佳，總體接受性最高（7.96），并且色澤和口感得分也排在前列。該處理組的西式火腿擁有良好的切片性和微紅的外觀，肉質(zhì)細膩，飽滿富有彈性，咀嚼性良好，火腿風(fēng)味濃郁。其次是組合為脂肪酶添加量0.9%、TG酶添加量0.2%、復(fù)合磷酸鹽添加量0.2%、風(fēng)味蛋白酶添加量0.015%的西式火腿，總體接受性（7.91）僅次于最優(yōu)組。感官評定的結(jié)果與質(zhì)構(gòu)測定結(jié)果基本相吻合。

表8 西式火腿感官評定結(jié)果Table 8 Results of sensory characteristics on western-style ham

3 結(jié)論

研究發(fā)現(xiàn)在低溫腌制的條件下，西式火腿正交實驗的最優(yōu)工藝為：脂肪酶添加量0.9%、TG酶添加量0.1%、復(fù)合磷酸鹽添加量0.4%、風(fēng)味蛋白酶添加量0.01%。該優(yōu)化組合能維持產(chǎn)品較好的保水性，顯著提高西式火腿的硬度、彈性、咀嚼性等質(zhì)構(gòu)特性，并且擁有較好的色澤風(fēng)味，感官品質(zhì)優(yōu)良，總體來說是令人們滿意的產(chǎn)品。該優(yōu)化配方在西式火腿生產(chǎn)中具有指導(dǎo)意義。

表9 西式火腿感官總體接受性結(jié)果Table 9 Total results of sensory characteristics on western-style ham

[1]車建楨，王永輝.西式火腿的加工[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2006（5）：100-101.

[2]楊勇勝，彭增起.滾揉和腌制液對西式火腿品質(zhì)的影響[J].肉類研究，2010（12）：21-25.

[3]祝恒前，劉明.西式重組火腿的生產(chǎn)工藝研究[J].肉類工業(yè)，2012（3）：10-12

[4]韓敏義，李巧玲.復(fù)合磷酸鹽在食品中的應(yīng)用[J].中國食品添加劑，2004（3）：93-96.

[5]彭增起，周光宏，徐幸蓮，等.磷酸鹽混合物和加水量對低脂牛肉灌腸硬度和保水性的影響[J].食品工業(yè)科技，2003，24（3）：8-43.

[6]李紅偉，尤文輝，張俊杰，等.磷酸鹽對肉制品持水力影響的研究[J].食品科技，2003（12）：39-41.

[7]李苗云，趙改名，張秋會，等.復(fù)合磷酸鹽對肉制品加工中的保水性優(yōu)化研究[J].食品科學(xué)，2009，30（8）：80-84.

[8]甘春生，郇延軍，邵利君，等.外源酶調(diào)控火腿片成熟技術(shù)研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2010（9）：155-160.

[9]郁延軍，周光宏，徐幸蓮，等.金華火腿加工過程中內(nèi)源脂肪酶活力變化特點研究[J].食品發(fā)酵與工業(yè)，2007（8）：1-6.

[10]Fernandez M.Effect of the addition of pancreatic lipase on the ripening of dry fermenteds Sausages.Partò.Free fatty acids，short-chain fatty acids，carbonyls and sensory qual-ity[J].Meat Science，1995（40）：351-362.

[11]谷海先，王建.內(nèi)切蛋白酶風(fēng)味蛋白酶的開發(fā)與利用[J].中國釀造，2003（1）：25-27.

[12]張根生，何麗瑩，岳曉霞，等.風(fēng)味蛋白酶與復(fù)合蛋白酶分步水解脫脂碎肉粉工藝的優(yōu)化[J].中國調(diào)味品，2011（1）：17-19.

[13]張謙益.Protame復(fù)合蛋白酶水解牛肉的研究[J].肉類工業(yè)，2006（6）：18-22.

[14]謝永洪，劉學(xué)文，王文賢，等.雞肉蛋白酶水解工藝條件的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2004，20（5）：207-210.

[15]Wang L，Wu J，Ye K.Optimization of enzymatic hydrolysis ofproteinsfrom tilapia（Oreochromisniloticus）head by flavourzymeTM protease[J].食品科學(xué)，2006，27（11）：304-310.

[16]Li S F.Perspective and problems of tilapia industry in China[J].Scientific Fish Farming，2003（9）：3-4.

[17]Farouk M，Wielicako K.Effect of diet and fat content on the functional properties of thawed beef[J].Meat Science，2003，64（4）：451-458.

[18]Bourne M C.Texture profile analysis.Food Technol[M].Chicago，978（32）：62-66，72.

[19]Maria C，Luis G，Carmen S，et al.Influence of high pressure application on the nutritional，sensory and microbiological characteristics of sliced skin vacuum packed dry-cured ham[J].Innovative Food Science and Emerging Technologies，2011（12）：456-465.

[20]陳清馥，王風(fēng)云，谷軍.酶法水解油脂生產(chǎn)脂肪酸的研究[J].生物技術(shù)，1992，2（1）：42-44.

[21]劉婷，胡冠藍，何栩曉，等.谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶和脂肪酶的使用量對中式香腸品質(zhì)的影響[J].食品科學(xué)，2013.http：//www.cnki.net/kcms/detail/11.2206.TS.20130702.1401.070.html

[22]鄧紹林，胡冠藍，劉婷，等.谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶的用量在中式香腸和西式火腿加工中的應(yīng)用研究[C].第十屆中國肉類科技大會會議論文集，2012，7：245-247

[23]周明超，張春暉，郭偉.磷酸鹽對西式蒸煮火腿質(zhì)構(gòu)影響研究[J].食品研究與開發(fā)，2006，27（9）：143-146.

[24]李毓杰，王繼偉，趙冬梅，等.對磷酸鹽增強肉保水性機理探討[J].肉類工業(yè)，1993（10）：29-34.

[25]韓敏義，李巧玲.復(fù)合磷酸鹽在食品中的應(yīng)用[J].中國食品添加劑，2004（3）：93-96.

[26]李紅偉，尤文輝，張俊杰，等.磷酸鹽對肉制品持水力影響的研究[J].食品科技，2003（12）：39-41.

[27]滕秀金，邱迦易，曾曉棟.顏色測量技術(shù)[M].北京：中國計量出版社，2008.

[28]KurishiC，Sakamoto J，Soeda T.Application of transglutaminase for meat processing[J].Fleischw irt schaf t，1998，78：1155-1162.