基于主成分分析花生蛋白對(duì)低鹽香腸品質(zhì)的影響

高浩源，趙春波，李苗云，馬陽陽，趙莉君，朱瑤迪，趙改名

(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)

熏煮香腸是深受廣大消費(fèi)者喜愛的一種低溫肉制品，為使其擁有良好的質(zhì)地和豐富的口味，在加工生產(chǎn)過程中會(huì)添加一定量的食鹽(NaCl)，但是隨著消費(fèi)者飲食水平的提高，熏煮香腸含鹽量偏高，不能滿足人們對(duì)綠色健康生活的需求。過量攝入鈉鹽會(huì)引起高血壓和心血管疾病等[1]。目前，我國居民人均每天食鹽攝入量超過12 g[2]，而《國民營養(yǎng)計(jì)劃(2017—2030年)》中提出，到2030年實(shí)現(xiàn)全國人均日食鹽攝入量減少20%。因此，有必要降低熏煮香腸中的鈉鹽使用量。

直接減少食鹽在熏煮香腸中的使用量是一種有效的減鹽方式，但這會(huì)造成香腸的質(zhì)地松散、咸味下降，不被消費(fèi)者認(rèn)可[3]。KCl與NaCl性質(zhì)相似，也可以使香腸帶有咸味，目前已有學(xué)者通過KCl替代部分食鹽來降低香腸中鈉含量[4-7]，為了防止食鹽減少后熏煮香腸的質(zhì)地發(fā)生改變，常常添加一些輔料來保證低鹽香腸的品質(zhì)[8]。

花生蛋白是通過低溫制取的一種無蛋白質(zhì)熱變性、營養(yǎng)價(jià)值較高的植物蛋白，它最大程度地保留了花生中的營養(yǎng)成分，是一種營養(yǎng)價(jià)值較高的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)[9]。因其具有的凝膠性和持水性[10]，花生蛋白也常常被用于肉制品中[11-14]，可豐富肉制品的營養(yǎng)，同時(shí)也可以改善其品質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)以低鹽豬肉熏煮腸為載體，采用全因子試驗(yàn)，通過測定低鹽豬肉熏煮香腸的出品率、保水率、色差和質(zhì)構(gòu)測定，采用主成分分析探究添加花生蛋白對(duì)低鹽豬肉熏煮香腸質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬后腿瘦肉、豬肥膘、花生蛋白(99%)，上海金尊食品科技有限公司；食鹽、KCl(食品級(jí))、復(fù)合磷酸鹽、谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶、調(diào)味料、復(fù)合硝酸鹽、異抗壞血酸鈉，市售。

1.2 儀器與設(shè)備

100型絞肉機(jī)，山東新派食品機(jī)械有限公司；BYXX-50型煙熏箱，杭州艾博機(jī)械工程有限公司；VF608Plus真空灌腸機(jī)，松原市百誠潤和機(jī)械有限公司；TA.XTplus物性測試儀，英國Stable Micro Systems公司；CR-400色差計(jì)，柯尼卡美能達(dá)株式會(huì)社(日本)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程[15]

原料肉→去筋膜→絞肉→腌制→斬拌→灌腸→烘烤→蒸煮→冷卻→成品

1.3.2 基礎(chǔ)配方

豬肉 1 kg、冰水450 g、食鹽25 g，白砂糖15 g、味精3 g、復(fù)合磷酸鹽3 g、雞精2 g、白胡椒粉1.5 g、生姜粉1.5 g、八角粉1 g，異抗壞血酸鈉0.5 g、NaNO20.15 g。

1.3.3 操作要點(diǎn)

豬后腿肉去除筋膜，清洗干凈后用絞肉機(jī)(6 mm孔板)將豬后腿瘦肉和肥膘絞碎。絞碎過的瘦肉和肥膘按肥瘦質(zhì)量比4∶1一共分成20組，每組1.5 kg。將絞后的豬后腿瘦肉加入食鹽(或部分用KCl代替)、磷酸鹽、異抗壞血酸鈉和NaNO2(需溶于水后加入)，混合均勻后在0～4 ℃腌制24 h。將腌制好的肉粒斬拌均勻，且在斬拌過程中為防止肉粒溫度上升，應(yīng)隨時(shí)加入冰水，并加入其他配料。第一步斬拌(1 min)：豬瘦肉；第二步(2 min)：加1/3冰水；第三步(2 min)：加白砂糖、生姜粉、八角粉、味精、雞精、谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶，加1/3冰水；第四步(2 min)：加肥膘，花生蛋白，1/3冰水。將斬拌均勻的肉餡進(jìn)行灌腸，稱質(zhì)量并記錄，然后將其放在煙熏爐中，60 ℃烘烤約60 min。將灌好的生腸放入80 ℃左右的水中，煮制30～40 min取出，冷卻后稱質(zhì)量并記錄。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以豬肉質(zhì)量1 kg計(jì)，實(shí)驗(yàn)為在KCl替代食鹽量為0%、20%、30%、40%、50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)的香腸下分別添加0%、4%、6%、8%的花生蛋白，實(shí)驗(yàn)共20組，如表1所示。

1.5 檢測指標(biāo)

1.5.1 出品率

參考趙春波等[16]的方法，按照公式(1)計(jì)算。

(1)

式中：m1,蒸煮后低鹽香腸質(zhì)量，g；m2,蒸煮前低鹽香腸肉糜質(zhì)量，g；公式(2)同。

1.5.2 保水率

參考趙春波等[16]的方法，測得蒸煮后低鹽香腸和烘烤前低鹽香腸的水分含量x1和x2，每個(gè)測定3次，香腸保水率按照公式(2)計(jì)算。

(2)

1.5.3 色差

參考趙春波等[16]的方法，使用前把色差計(jì)先與標(biāo)準(zhǔn)比色板校準(zhǔn)，再將準(zhǔn)備好的樣放于小孔中心進(jìn)行測定。每組選取3根香腸，每根香腸隨機(jī)選取2個(gè)點(diǎn)測定香腸樣品的L*、a*和b*，每組香腸測定6次。

1.5.4 質(zhì)構(gòu)的測定

參考趙春波等[16]的方法，采用物性測試儀對(duì)香腸進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測定。參數(shù)設(shè)置：探頭選取P/50，測前速度2 mm/s，測試速度0.8 mm/s，測試后速度0.8 mm/s，壓縮比75%，時(shí)間5 s，用模具把樣品切成高16 mm，直徑18 mm的圓柱體，處理好的低鹽香腸放在質(zhì)構(gòu)儀中測定并記錄數(shù)據(jù)。每個(gè)處理重復(fù)12次。

1.6 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPSS 24.0軟件進(jìn)行單因素分析和主成分分析，用Origin 2017軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 花生蛋白對(duì)低鹽豬肉熏煮香腸出品率與保水率的影響

如圖1所示，在KCl替代食鹽量為30%～50%時(shí)，添加8%花生蛋白可以顯著提高低鹽香腸的出品率和保水率(P<0.05)；尤其當(dāng)KCl替代食鹽量為40%～50%時(shí)，添加4%～8%花生蛋白可以顯著提高低鹽香腸的出品率和保水率(P<0.05)，對(duì)于提高低鹽香腸的保水率更加明顯；在KCl替代食鹽量為40%時(shí)，花生蛋白添加量8%時(shí)，低鹽香腸的出品率和保水率達(dá)到最高。石曉等[12]發(fā)現(xiàn)添加4%的花生蛋白能提高香腸的出品率。杜娟等[13]考察了不同原料比的花生蛋白粉灌腸產(chǎn)品的質(zhì)量，確定花生蛋白粉有利于灌腸水分的增加。SUN等[11]發(fā)現(xiàn)花生蛋白的添加提高了雞肉鹽溶性蛋白混合凝膠在熱誘導(dǎo)過程中的保水能力、彈性和凝膠強(qiáng)度。李響等[17]利用不同手段對(duì)花生蛋白進(jìn)行改性，發(fā)現(xiàn)改性后的花生蛋白的溶解性、起泡性及乳化性都得到了改善，使花生蛋白產(chǎn)品的附加值得到了提高。封小龍[18]使用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)花生球蛋白和伴花生球蛋白制備凝膠，將其添加于香腸中，可以使香腸產(chǎn)品擁有更好的質(zhì)地和良好的咀嚼性。徐芬等[19]研究發(fā)現(xiàn)馬鈴薯面條中添加花生蛋白可顯著降低其蒸煮損失。

a-出品率；b-保水率圖1 花生蛋白對(duì)低鹽熏煮豬肉香腸出品率和保水率的影響Fig.1 Effect of peanut protein on yield and water retention rate of low-salt smoked pork sausage注：不同小寫字母表示同組內(nèi)數(shù)值具有顯著差異(P<0.05)(下同)

2.2 花生蛋白對(duì)低鹽豬肉熏煮香腸色差的影響

如圖2所示，在KCl替代食鹽量為30%和50%時(shí)，添加8%花生蛋白可以顯著降低香腸的亮度(P<0.05)；降低了低鹽香腸的光澤。在KCl替代食鹽量為40%和50%時(shí)；添加6%～8%的花生蛋白顯著提高了低鹽香腸的紅度(P<0.05)；在KCl替代食鹽量為0%～30%時(shí)，添加花生蛋白對(duì)低鹽香腸的紅度不存在顯著性影響(P>0.05)。在KCl替代食鹽量為0%～50%時(shí)，添加4%～8%花生蛋白顯著提高了低鹽香腸的黃度，這可能是花生蛋白本身特有的顏色造成的。徐芬等[19]發(fā)現(xiàn)面條的紅黃度隨著花生蛋白粉添加量的增加而增加，而亮度減小，使面條整體顏色變深。

a-L*值；b-a*值；c-b*值圖2 花生蛋白對(duì)低鹽熏煮豬肉香腸色差L*、a*、b*值的影響Fig.2 Effect of peanut protein on L*，a* and b* value of low-salt smoked pork sausage

2.3 花生蛋白對(duì)低鹽豬肉熏煮香腸質(zhì)構(gòu)的影響

由表2可得，全部使用食鹽時(shí)，4%～8%的花生蛋白添加后可以改善低鹽熏煮香腸的硬度、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性和回復(fù)性，但效果不明顯；在KCl替代食鹽量為20%時(shí)，8%的花生蛋白與不加花生蛋白相比，花生蛋白可以明顯改善低鹽熏煮香腸的硬度、彈性和咀嚼性(P<0.05)；在KCl替代食鹽量為30%時(shí)，添加6%和8%的花生蛋白可以增強(qiáng)低鹽熏煮香腸的硬度、彈性、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性和回復(fù)性，但效果不明顯。在KCl替代食鹽量為40%時(shí)，與不加花生蛋白相比，添加4%和6%的花生蛋白對(duì)改善低鹽熏煮香腸的硬度、膠著性和咀嚼性具有顯著性影響(P<0.05)；在KCl替代食鹽量為50%時(shí)，4%～8%的花生蛋白與不加花生蛋白相比，花生蛋白的添加對(duì)改善低鹽熏煮香腸的硬度、膠著性和咀嚼性具有顯著影響(P<0.05)。杜娟等[13]研究發(fā)現(xiàn)添加5%的花生蛋白可使香腸富有彈性。徐芬等[19]研究發(fā)現(xiàn)花生蛋白粉的添加能顯著提高馬鈴薯鮮切面的硬度、粘合性、咀嚼性，降低面條的彈性及黏結(jié)性。王立新[20]還發(fā)現(xiàn)花生蛋白可以改善香腸的質(zhì)構(gòu)。唐善虎等[21]發(fā)現(xiàn)香腸中花生含量的改變對(duì)香腸的硬度、彈性和黏聚性起著重要作用。賈麗嬌[22]通過向肉糜中添加花生蛋白，使肉糜品質(zhì)得到顯著提高，彈性增加。石曉等[23]發(fā)現(xiàn)花生蛋白粉的添加可以改善三明治火腿等低溫肉制品的內(nèi)聚性。

表2 花生蛋白對(duì)低鹽熏煮豬肉香腸質(zhì)構(gòu)的影響Table 2 Effect of peanut protein on texture of low-salt smoked pork sausage

2.4 低鹽豬肉熏煮香腸品質(zhì)主成分分析

主成分分析是利用數(shù)據(jù)降維，通過線性變換將多個(gè)變量轉(zhuǎn)化為幾個(gè)互不相關(guān)的綜合指標(biāo)，用較少的變量反映原始數(shù)據(jù)的多元統(tǒng)計(jì)方法[24]。目前主成分分析已廣泛用于肉糜制品的綜合評(píng)價(jià)，低鹽豬肉熏煮香腸品質(zhì)主成分分析結(jié)果見表3，前3個(gè)主成分特征值為5.700、2.348和1.260，均大于1。三者方差貢獻(xiàn)率分別為51.821%、21.348%、11.453%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)84.632%，能夠反映低鹽熏煮豬肉香腸品質(zhì)指標(biāo)的大部分信息，因此可以選取前3個(gè)成分進(jìn)行分析。

2.5 低鹽豬肉熏煮香腸品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)模型的建立

由表3可知，根據(jù)主成分分析結(jié)果可以把品質(zhì)指標(biāo)分成3個(gè)成分，成分1載荷較高的主要有硬度、彈性、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性和回復(fù)性；成分2載荷較高主要是a*值和b*值；成分3載荷較高主要是保水率。低鹽豬肉熏煮香腸品質(zhì)指標(biāo)的主成分特征向量見表4，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)平方根計(jì)算得來的；低鹽豬肉熏煮香腸品質(zhì)指標(biāo)分別用X1、X2、X3……X10、X11表征。以Z1、Z2和Z3為主成分1、2和3的得分，再根據(jù)主成分特征向量和變量，可以得到3個(gè)主成分的函數(shù)表達(dá)式分別為：

Z1=-0.095X1-0.293X2+0.948X3+……-0.004X10-0.042X11

Z2=0.765X1+0.674X2+0.006X3+……+0.775X10+0.807X11

Z3=0.536X1+0.595X2-0.039X3+……-0.546X10-0.521X11

表3 花生蛋白對(duì)低鹽豬肉熏煮香腸質(zhì)構(gòu)指標(biāo)影響主成分分析結(jié)果Table 3 Principal component analysis results of peanut protein affecting texture indexes of low-salt smoked pork sausage

根據(jù)成分1、2和3的方差貢獻(xiàn)率，然后再結(jié)合表3和表4對(duì)花生蛋白低鹽豬肉熏煮香腸品質(zhì)主成分分析結(jié)果；以Z為綜合品質(zhì)得分建立低鹽豬肉熏煮香腸品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)模型：Z=0.518Z1+0.213Z2+0.114Z3，最后根據(jù)模型計(jì)算出各實(shí)驗(yàn)組別的品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)模型得分并進(jìn)行排名，結(jié)果見表5。

表4 低鹽豬肉熏煮香腸質(zhì)構(gòu)指標(biāo)主成分特征向量Table 4 Principal component feature vectors of low-salt smoked pork sausage quality and structure indicators

表5 低鹽豬肉熏煮香腸質(zhì)構(gòu)指標(biāo)主成分得分Table 5 Principal component score of texture index of low-salt smoked pork sausage

排名較高的主要分布在10～20組，KCl替代食鹽量在30%～50%，說明花生蛋白可以提高低鹽熏煮豬肉香腸的綜合品質(zhì)得分，改善低鹽熏煮香腸的綜合品質(zhì)；實(shí)驗(yàn)組最高得分為14組，即當(dāng)KCl替代食鹽量為40%，花生蛋白添加量為4%時(shí)，低鹽熏煮豬肉香腸的綜合品質(zhì)得分最高。

3 結(jié)論

本研究可知，添加花生蛋白可以提高低鹽熏煮香腸的出品率、保水率和黃度；花生蛋白的添加使低鹽豬肉熏煮香腸的硬度、彈性和咀嚼性增加，對(duì)低鹽熏煮香腸的質(zhì)構(gòu)特性起到改善作用；并且在KCl替代食鹽量為40%～50%時(shí)，花生蛋白對(duì)豬肉熏煮香腸質(zhì)構(gòu)的改善作用較強(qiáng)。通過對(duì)保水率、色差等指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，評(píng)價(jià)花生蛋白對(duì)低鹽豬肉熏煮香腸品質(zhì)影響，建立了關(guān)于花生蛋白對(duì)低鹽豬肉熏煮香腸的品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)模型。綜合考慮，建議KCl替代食鹽的量為40%，花生蛋白添加量在4%～6%。該評(píng)價(jià)模型可為低鹽豬肉熏煮香腸的研發(fā)提供參考數(shù)據(jù)。