基于綜合品質預測模型的低鈉鹽豬肉熏煮香腸感官品質調控

劉昶，孟高歌，王晗，抄玉超，李苗云，祝超智，趙改名，張秋會

(河南農業大學 食品科學技術學院，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，深受我國消費者的喜愛。與此同時，這種食品也是典型的高鹽食品之一，其加工過程中加入了大量的食鹽用以改善風味、提升口感[1]。高鹽飲食是導致高血壓、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]。經調查我國居民近年來人均每日食鹽攝入量10.5 g，遠超2012年世界衛生組織推薦的5 g[4]。

為降低肉制品中鈉鹽含量，國內外進行了大量的研究，KCl擁有與鈉鹽相近的理化性質，且鉀作為人體必需元素之一，平均攝入量普遍較少，通過KCl替代鈉鹽的方法來降低鈉鹽的攝入是減少對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，乳化腸的品質和風味會明顯下降，產生苦澀味[8]。研究表明，可以通過添加氨基酸作為品質改良劑，改善KCl替代鈉鹽后帶來的品質下降[9]。

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

因此本實驗在KCl替代鈉鹽的基礎上加入L-精氨酸，探究兩者共同作用對豬肉熏煮香腸品質指標的影響，采用多元分析方法，即通過相關性分析評價指標間的相關性，通過主成分分析評價指標的權重，同時構建豬肉熏煮香腸的綜合評價模型，并通過感官評價得分對模型進行驗證分析，以期為低鈉鹽豬肉熏煮香腸的生產和品質優化提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 主要實驗材料

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、復合磷酸鹽、亞硝酸鹽、異抗壞血酸鈉、谷氨酰胺轉氨酶、大豆分離蛋白和膠原蛋白腸衣，市售。

1.2 主要儀器與設備

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

1.3 實驗方法

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 基礎配方

原料肉1 kg(其中瘦肉與肥膘質量比為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, 谷氨酰胺轉氨酶2 g, 異抗壞血酸鈉0.5 g, NaNO20.15 g, 復合磷酸鹽3 g, 冰水450 g。

1.3.3 操作要點

將筋膜去除干凈的豬瘦肉放進絞肉機(6 mm孔板)絞碎，直到肉質較為細膩，沒有較硬的肉塊。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 ℃冷庫腌制24 h。腌制完成后，將豬肥膘放進絞肉機絞碎，直到手感黏膩，沒有顆粒感，將其與豬瘦肉以1∶4的質量比混合，每組1 kg，斬拌時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，加調味料；第四步斬拌(2 min)：加入1/3冰水，1/3脂肪。斬拌過程中溫度控制在14 ℃以下，將斬拌完成的肉糜使用灌腸機灌入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 試驗設計

實驗因素設計見表1。

1.5 指標測定方法

1.5.1 保水率的測定[17]

按GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》測得香腸煮制后和烘烤前的水分含量X1和X2;m1為蒸煮后香腸質量,g；m2為烘烤前香腸質量,g，保水率按公式(1)計算：

(1)

1.5.2 色澤的測定

香腸的色澤指標測定選用的儀器為色差儀，將香腸切成大小厚度均勻的圓片，儀器通過標準比色板校準后進行測定，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個平行。

表1 實驗因素設計表Table 1 Design Table of Experimental Factors

1.5.3 質構的測定

參考楊歡歡[18]的方法，并稍作修改，選用物性分析儀，測定香腸的硬度、彈性、內聚性、膠著性、咀嚼性和回復性。參數如下：P50探頭；測前、測試和測后速度分別為2.0、0.8、0.8 mm/s；數據采集頻率200 pps；兩次下壓間隔時間為5 s；負載類型：自動；負載力：g；壓縮比65%。樣品規格：直徑18 mm、高14 mm的圓柱體，每組做10個平行。

1.5.4 感官評定

邀請10名食品方面研究人員進行感官評定，主要對產品的色澤、口感、風味和組織結構4個項目進行綜合評分。評分方法參考了趙春波等[19]的方法，并稍作修改，具體見表2。

表2 感官評價標準Table 2 Sensory evaluation criteria

1.6 數據處理

采用SPSS 25.0，使用方差分析、主成分分析、相關性分析和回歸分析等方法對實驗結果進行分析。

2 結果與分析

2.1 L-精氨酸添加量對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，當L-精氨酸添加量為0.3%時，豬肉香腸的保水性低于對照組，當L-精氨酸添加量達到0.6%以上時，豬肉香腸保水性均高于對照組，但并不顯著(P>0.05)，在L-精氨酸添加量達到0.9%時，豬肉香腸保水性顯著高于對照組(P<0.05)。由此可知，在本實驗梯度下，添加L-精氨酸可以提高豬肉香腸的保水性。與李俊[20]的研究結果一致。

表3 L-精氨酸添加量對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-精氨酸添加量對低鈉鹽豬肉香腸色澤的影響

由表4可知，在各個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，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，豬肉香腸黃度發生先升后降的趨勢，而在KCl替代量>40%時，隨著精氨酸添加量的上升，豬肉香腸黃度只有下降趨勢。許鵬[21]也得出了類似的結果，添加精氨酸后，香腸的亮度和紅度發生顯著下降，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，在生產時要適量添加，否則會影響香腸的色澤品質。

表4 L-精氨酸添加量對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-精氨酸添加量對低鈉鹽豬肉香腸質構的影響

由表5可知，在KCl替代量為0%～40%時，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、內聚性、膠著性、咀嚼性和回復性(P<0.05)。這可能與L-精氨酸的螯合性和KCl對肉制品質構的改善作用有關，并且與鄭亞東[22]的研究結果也較為相符。但當L-精氨酸的添加量增大到0.9%時減弱了這個趨勢，說明過量的L-精氨酸對豬肉香腸的質構會產生負面影響。

在KCl替代量為50%時，L-精氨酸的添加顯著減小了豬肉香腸的各個質構指標值(P<0.05)。同時在各個L-精氨酸添加量下，隨著KCl替代量的增加，質構指標的值也有所下降。這可能是因為KCl替代食鹽量的增加，使食鹽原本對香腸組織結構的正向影響減弱[23]，并影響或抑制了L-精氨酸對質構的改善作用。由此可知，過量的KCl替代和L-精氨酸添加不利于香腸組織結構的改善，在生產或二次實驗中可加入適量L-精氨酸來改善香腸的質構。

表5 L-精氨酸添加量對低鈉鹽豬肉香腸質構的影響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分，與豬肉香腸的色澤指標分析結果相符。當KCl替代量為0%～40%時，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構評分(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構評分(P<0.05)；KCl替代量為50%時，L-精氨酸的添加顯著降低了口感和組織結構評分(P<0.05)。在各個KCl替代量下，L-精氨酸的添加，顯著提高了豬肉香腸的風味評分(P<0.05)；尤其在KCl替代量為50%時，0%L-精氨酸添加量的香腸的風味評分最低，產生了苦澀味，但隨著L-精氨酸的添加，風味評分得到顯著提高(P<0.05)。說明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替代食鹽對豬肉香腸風味的負面影響，與實驗的預設猜測相符。從感官總分來看，最優組為KCl替代量為30%，L-精氨酸添加量為0.3%；并且評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，說明添加L-精氨酸對KCl替代鈉鹽后造成的香腸感官品質下降的調控具有一定的可行性。

2.5 低鈉鹽豬肉香腸品質指標的相關性分析

豬肉香腸不同品質指標間進行相關性分析，結果見表7。保水性和明度、黃度、硬度之間顯著相關(P<0.05)；明度與黃度之間極顯著相關(P<0.01)；硬度和內聚性、膠著性之間顯著相關(P<0.05)，與咀嚼性之間極顯著相關(P<0.01)；內聚性、膠著性和咀嚼性相互之間都存在極顯著相關(P<0.01)；感官評分和硬度、膠著性之間極顯著相關(P<0.01)；其他指標之間的相關性不顯著(P>0.05)。

表7 低鈉鹽豬肉香腸品質指標相關性分析結果Table 7 Correlation analysis of quality indexes of low sodium pork sausage

2.6 低鈉鹽豬肉香腸品質指標的主成分分析

低鈉鹽豬肉香腸品質指標主成分分析結果見表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率分別為40.076%、24.291%和13.125%，累計方差貢獻率超過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指標的大部分信息，可以選取并進行分析。各個指標的權重按照此主成分分析結果計算如表8所示，其中膠著性占比最高。此外質構指標權重均較高，可以看出質構對豬肉香腸的品質評價至關重要。

表8 低鈉鹽豬肉香腸品質指標主成分分析結果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調控模型

綜上所述，根據主成分分析結果選取3個主成分構建綜合品質評價模型。第1主成分主要是膠著性、咀嚼性、硬度、內聚性和回復性；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平方根，以Y1、Y2和Y3代表主成分1、2、3，可得3個主成分的函數表達式分別為(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指標特征向量Table 9 Characteristic vector of quality index of low sodium pork sausage

根據3個主成分的方差貢獻率，再結合主成分分析的結果，建立出低鹽豬肉香腸綜合品質評價模型，如公式(5)所示：

Y4=0.401Y1+0.243Y2+0.131Y3

(5)

2.8 基于本實驗的綜合品質調控模型應用

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16組實驗因素下各主成分的得分和綜合得分，見表10。模型應用結果顯示，KCl替代食鹽量為30%，L-精氨酸添加量為0.3%是對低鈉鹽豬肉熏煮綜合得分最高的實驗組。并且評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，與感官評價結果較符合。

表10 基于本實驗的模型應用結果Table 10 Model application results based on this experiment

2.9 感官評價驗證品質評價模型

感官評價是反映消費者喜愛程度的首要標準，也是對產品市場接受度和銷量的有效預測指標之一。感官評價存在很大的主觀性，難以被系統估量。但是感官與香腸的品質指標之間存在密不可分的關系，這點從表6的相關性分析結果中也可以看出，所以可以用客觀可控的實測指標預測主觀的感官評分，基于上文構建出的模型來預測。

將綜合品質調控模型得分與感官評價得分進行線性回歸分析，得到線性回歸方程Y5=0.011 2Y4+67.037，模型判別系數R2值為0.708 5，表明該回歸方程中自變量有效預測了因變量70.85%的變異信息；并且自變量對因變量的預測力正相關，也就是說綜合品質調控模型可以很大程度上預測感官評價。準確因子(Af)和偏差因子(Bf)是描述模型準確性的重要參數，Af和Bf接近于1，表明該方程能較好預測豬肉香腸的感官評價得分。將線性回歸方程結果Y5選為預測集，感官評價得分選為實測集進行分析，求得Af和Bf分別為1.009 773和1.009 776。

3 結論

限于本實驗梯度下，L-精氨酸的添加提高了豬肉香腸的保水性；在KCl對食鹽的替代為 0%～40%時，0%～0.6%L-精氨酸的添加增加了豬肉香腸的膠著性、咀嚼性、內聚性、回復性、硬度和彈性，改善了低鹽豬肉香腸的品質，而0.9%L-精氨酸的添加對質構有負面影響；在KCl對食鹽的替代為50%時，隨著L-精氨酸的添加，質構數據發生下降。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。感官評定中，添加L-精氨酸改善了KCl替代較多帶來的苦澀味，提升了低鹽豬肉香腸的口感、風味和組織結構，但減弱了色澤。綜合考慮，建議KCl對食鹽的替代量為30%，L-精氨酸添加量為0.3%～0.6%。

經分析發現實驗所選質構指標間多數具有極顯著相關性(P<0.01)，且這些指標在主成分中權重較高，對豬肉香腸的品質有較大影響。通過對實驗數據進行相關性、主成分等分析后，評價了實驗梯度下KCl替代食鹽和L-精氨酸添加對豬肉香腸的綜合影響，建立了綜合品質評價模型：Y4=0.401Y1+0.243Y2+0.131Y3，經驗證后，所建模型可預測豬肉香腸的感官品質，可為低鹽豬肉香腸的生產和品質優化提供參考依據，具有一定的指導意義。