正交实验优化西式火腿食用品质

胡冠蓝，邓绍林，刘 婷，何栩晓，李春保，徐幸莲，*，史百鸣

（1.南京农业大学食品科技学院国家肉品质量安全控制工程技术研究中心，江苏南京210095；2.泰兴市一鸣生物制品有限公司，江苏泰兴225400）

西式火腿又称低温火腿、盐水火腿，是以猪肉为主要原料，经分割、盐水注射或不注射腌制后，加入辅料，经滚揉、灌装、蒸煮、烟熏、冷却、包装等工艺制作的火腿类低温熟食制品[1]。由于西式重组火腿中瘦肉含量高，蛋白质含量高，口感脆嫩[2]，是深受消费者喜爱的西式肉制品之一[3]。西式火腿食用品质指标主要有保水性、质构特性、感官品质、风味等。目前有多种方法能提高西式火腿食用品质并运用于实验和生产。磷酸盐是肉制品生产中使用较多的保水剂[4]。彭增起等[5]的研究中证明磷酸盐能改变肌原纤维蛋白的热诱导凝胶流变特性，提高盐溶蛋白质热诱导凝胶保持水分和脂肪的能力，减少营养成分的损失，从而影响肉制品保水性、成品率[6]。李苗云等[7]的实验中研究证明不同磷酸盐混合可以明显减少蒸煮损失。一般情况下，不同磷酸盐混合使用比单独使用的效果好，混合比例不同其效果也不同。谷氨酰胺转胺酶（Transglutamnase，简称TG）的加入能够提高肉制品的凝胶强度，改善质构特性，并且在一定的条件下还能减少蒸煮损失，提高凝胶的保水性。但是，关于低温腌制条件下TG对肉制品品质的影响鲜见报道。在风味产生的复杂的生化反应中，酶起到了重要的作用，它参与了蛋白质降解和脂肪的水解及氧化[8]。研究表明[9]，组织中影响脂类物质水解的酶类主要有脂肪酶和磷脂酶游离脂肪酸的产生使脂类物质更易发生氧化而产生风味成分。Fernandez等[10]研究发现，将胰脂酶添加到发酵香肠中，对风味的形成有促进作用，也可减少成熟时间。蛋白质的水解不仅需要内切酶，还需要外切肽酶的参与[11]。张根生等[12]采用风味蛋白酶和复合蛋白酶分步水解脱脂碎肉粉，旨在获得高产率、低苦味、盐含量低、成本低的水解产物，作为Maillard反应制备肉味香精的前体物质。复合蛋白酶水解解决风味方面的研究文献已有相关报道，张谦益[13]选用Protamex复合蛋白酶进行牛肉的酶水解研究，最终水解物具有纯正、柔和的牛肉香味。成坚等[14]用木瓜蛋白酶、复合风味酶和风味蛋白酶对鸡肉进行水解并进行感官评价，Wang[15]和Li[16]用复合风味蛋白酶大大改善了罗非鱼的风味。

总而言之，转谷氨酰胺酶和磷酸盐能一定程度的改善西式火腿制品的质构特性与保水特性，而风味蛋白酶和脂肪酶能促进风味的形成，这些因素共同决定着西式火腿制品的食用品质。然而目前磷酸盐、转谷氨酰胺酶、风味蛋白酶和脂肪酶之间复配对肉制品的食用品质改善的研究相对较少。对这几种影响西式火腿品质的因素进行合理正交设计与分析能在很大程度上改善产品品质，促进生产。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

猪后腿肉、磷酸盐 食品级；TG酶（酶活力100U/g）、脂肪酶（酶活力100U/g）泰兴市一鸣生物制品有限公司；风味蛋白酶、糖、食盐、各种调味料。

ESK125型滚揉机 德国VAKONA公司；TA-XT2i型质构仪 英国Stable Micro Systems公司；Minolta CR-200型色差仪 日本柯尼卡Minolta公司；SANYO SIM-F124型制冰机 日本三洋公司。

1.2 样品制备

猪后腿肉修去脂肪、结缔组织、瘀血、筋膜和碎骨，切成3～5cm肉块待用。按比例称取配料配制腌制液，以精肉100（质量分数）计，添加水20.75，糖0.383，盐2.0，白糖1.25，异VC0.5，味精0.157，亚硝酸钠0.012，变性淀粉2，五香粉0.3和一定量的酶和复合磷酸盐，充分搅拌至完全溶解。将腌制液和碎肉同时放入滚揉机中，真空滚揉12h，开机20min，停10min，静置8h。将滚揉按摩好的原料填充入模具。于82℃热水中蒸煮至产品中心温度72℃。在84℃热水中进行二次杀菌，冷却，真空包装，贮藏待用。

1.3 测定方法

1.3.1 加压损失的测定 采用经Farouk[17]改进的加压滤纸法测定，将样品切成2mm左右的薄片，测量肉样在35kg压力下保持5min后的水分损失量。加压前后分别准确称重，记录加压前重量（W1）和加压后重量（W2），加压损失即加压失水率（Pressure loss）表示为：加压失水率（%）=（W1-W2）/W1×100。

1.3.2 肉色的测定 样品从真空包装袋中取出后，切片，置于空气中暴露约20min，然后用色差计测量。每个处理测五次，分别记录L*、a*、b*值（L*表示亮度，a*表示红绿范围，b*表示蓝黄范围）。

1.3.3 质构特性的测定 采用物性测试仪进行测定，程序选用TPA（texture profile analysis）程序模块。测试方法参考Bourne等[18]的设置并加以修改。

a.样品处理：TPA实验时，将样品切成长2cm的圆柱体。

b.仪器参数：P50探头；测试前速度：1mm/s；测试后速度：5mm/s；测试速度5mm/s；测定间隔时间：5s；压缩比：50%；TPA结果采用TPA-macro分析。

1.3.4 感官评定 由8位从事食品专业的研究生和本科生组成感官评定小组，事先进行感官评定的专业培训。为减少从测定到形成概念之间的许多因素如嗜好与偏爱、经验等对检验结果的影响，采用双盲法进行检验。即对样品进行密码编号（本实验采用随机大写字母），检验样品也随机化。评定分数见表1，采用10分制，0分最低，10分最高。按组织状态、色泽、风味、口感指标进行综合评价。其中组织状态包括硬度、黏聚性、咀嚼性，其中硬度指咬样品所需的力度；黏聚性指用臼齿咬住样品使其变形的容易程度，而不是碾碎、裂碎或破碎的容易程度；咀嚼性指咀嚼样品使其能够吞咽的工作量，即每秒咀嚼一次决定能够吞咽的时间或咀嚼次数。色泽包括颜色、表面光滑度、成型性；风味包括咸味、西式火腿风味、异味；口感指西式火腿食用的总体接受性。评定由每个成员单独进行，相互不接触交流，样品评定之间用清水漱口[19]。最后按照组织状态25%、色泽15%、风味25%、口感35%的权重，评价产品的整体感官接受性。

1.4 实验设计方法

本实验包括4个因素，分别是脂肪酶浓度（A）、转谷氨酰胺酶浓度（B）、复合磷酸盐浓度（C）、风味蛋白酶浓度（D）。根据本项目前期的脂肪水解图谱研究和以往生产经验[20]，我们得出该脂肪酶的最适添加量，并据此确定脂肪酶优化实验的添加量范围0.6% ～0.9%[21]。在前期TG酶单因素实验中我们得出TG酶在低温西式火腿制品中的最适添加量为0.3%[22]，我们适当降低该酶用量，希望达到更适合工业化生产的配方，故选取0.1% ～0.3%的添加量。周明超等的研究结果表明[23]，西式火腿加工中磷酸盐的用量一般在0.2% ～0.4%。依据风味蛋白酶的特性和生产经验，我们选取0.005% ～0.01%的添加量。在此基础上，本实验确定了每个因素的水平值，采用L9（34）正交设计，共进行9个处理4次重复实验。

表1 盲评计分法感官评定标准Table 1 Sensory evaluation standards of emulsion-type ham

表2 正交实验因素水平表L9（34）Table 2 Factors and levels of L9（34）orthogonal design

1.5 数据处理

采用SAS（9.2）的ANOVA进行方差分析，显著性差异用邓肯氏多重比较（Duncan’s multiple-range test）进行检验，p＞0.05判定为变化不显著，p＜0.05判定为变化显著，p＜0.01为极显著。

2 结果与分析

2.1 添加复合磷酸盐和酶对西式火腿加压损失的影响

保水性是肉制品的重要品质指标之一[24]，蛋白质的结构决定了保水性的差异。肉制品的加压损失越小，说明肉制品的保水性越好。

复合磷酸盐能改变肌原纤维蛋白的热诱导凝胶流变特性[25]，提高盐溶蛋白质热诱导凝胶保持水分和脂肪的能力，减少营养成分的损失，从而影响肉制品保水性、成品率[26]。从压力损失的结果（表3）中可以看出，第7组的压力损失值最小（0.271），表现出较好的保水特性。数据分析表明，脂肪酶（A）和复合磷酸盐（C）的添加对西式火腿压力损失指标的影响最大，风味蛋白酶对压力损失的影响较小。当复合磷酸盐添加量为0.4%，脂肪酶添加量为0.9%时，压力损失较小，产品比较理想。

表3 西式火腿正交实验压力损失结果Table 3 Results of orthogonal test for pressure loss of western-style ham

分析结果显示的最优水平（A3B2C3D2）并不在9个正交实验结果中，对该组合进行验证实验得出，在其他因素保持不变的情况下，添加0.1%和0.2%的转谷氨酰胺酶，压力损失差异并不显著（p＞0.05）。A3B2C3D2组合的压力损失值0.2710略小于A3B1C3D2组合的0.2714，品质最佳（表4）。但考虑到生产上添加TG酶成本的问题，在不减少食用品质的情况下，我们尽量降低TG酶的添加量，因此选择第7组（A3B1C3D2）作为最适组合。

表4 补充实验压力损失结果Table 4 Additional test for pressure loss of western-style ham

2.2 添加复合磷酸盐和酶对西式火腿颜色的影响

亮度值L*值代表了样品明亮程度，L*值越大表明样品越亮，反之越暗[27]。a*值反映了样品在红绿之间的变化情况，数值越大，反映被测样品越红。通常希望低温肉制品的a*值较大。

由表5可知，各组L*、a*、b*均有一定程度的差异。这一方面可能是由于谷氨酰胺转胺酶促使蛋白质发生了交联反应，形成的ε-（γ-Glu）Lys键非常稳定[28]，改变了产品的折光率，另一方面，产品经腌制后，肌红蛋白与亚硝酸盐发色反应形成的亚硝基肌红蛋白也比较稳定，从而削弱了谷氨酰胺转胺酶对西式火腿肉色的影响。

表5 西式火腿正交实验色差测试结果Table 5 Results of orthogonal test for pressure color of western-style ham

向西式火腿中加入复合酶对L*值影响不大，除第5处理组亮度值最大，且与其他组相比显著升高外，其余各处理组L*值变化不显著，第8处理组的亮度值最低。第7组a*值最高，说明第七组在色差指标上占优势。由极差分析可知添加风味蛋白酶对产品L*值影响最大，添加风味蛋白酶和转谷氨酰胺酶对产品组a*值影响较大。这可能是由于风味蛋白酶能水解肉中的部分物质从而改变颜色。数据分析可知各因素影响西式火腿制品色差L*值的顺序为D＞B＞C＞A，且差异显著（p＜0.05）。各因素影响西式火腿制品色差a*值的顺序为B＞D＞C＞A，差异显著性不如L*指标。

2.3 添加复合磷酸盐和酶对西式火腿质构特性的影响

对质构特性指标测定的实验结果见表6。

从表7中可以看出，硬度、胶黏性、咀嚼性的最优水平为A3B1C3D1，但考虑到风味蛋白酶添加量对西式火腿质构的影响不大，而对其风味的影响更为明显，我们可以适当增加其添加量，考虑到添加成本问题，选择0.01%的添加量更为合适，即脂肪酶添加量0.9%、TG酶添加量0.1%、复合磷酸盐添加量0.4%、风味蛋白酶添加量0.01%的组合，与正交设计中的第7处理组（A3B1C3D2）相对应。而质构中的弹性指标各因素影响差异不显著（p＞0.05），从极差分析中可以看出，因素B（转谷氨酰胺酶的添加）对西式火腿产品的粘聚性影响最大，该结果也与回复性、硬度、胶黏性指标的检测结果一致。因此可以看出，影响质构的主要因素是转谷氨酰胺酶的添加。粘聚性和回复性结果显示最优水平为第7处理组（A3B1C3D2），考虑到磷酸盐的添加能使产品有较好的滴水损失，并可降低转谷氨酰胺酶的用量，出于产品成本考虑，选择更少的转谷氨酰胺酶的添加量。综上所述，最适添加量为脂肪酶添加量0.9%、TG酶添加量0.1%、复合磷酸盐添加量0.4%、风味蛋白酶添加量0.01%。

表6 西式火腿正交实验质构特性测试结果Table 6 Results of orthogonal test for texture characteristics of western-style ham

表7 西式火腿质构特性极差分析结果Table 7 Range analysis results of texture characteristics on western-style ham

2.4 感官评定结果

从评分结果（表8）和总体接受性（表9）可以看出，组合为脂肪酶添加量0.9%、TG酶添加量0.1%、复合磷酸盐添加量0.4%、风味蛋白酶添加量0.01%的西式火腿质量较好。组织状态和风味最佳，总体接受性最高（7.96），并且色泽和口感得分也排在前列。该处理组的西式火腿拥有良好的切片性和微红的外观，肉质细腻，饱满富有弹性，咀嚼性良好，火腿风味浓郁。其次是组合为脂肪酶添加量0.9%、TG酶添加量0.2%、复合磷酸盐添加量0.2%、风味蛋白酶添加量0.015%的西式火腿，总体接受性（7.91）仅次于最优组。感官评定的结果与质构测定结果基本相吻合。

表8 西式火腿感官评定结果Table 8 Results of sensory characteristics on western-style ham

3 结论

研究发现在低温腌制的条件下，西式火腿正交实验的最优工艺为：脂肪酶添加量0.9%、TG酶添加量0.1%、复合磷酸盐添加量0.4%、风味蛋白酶添加量0.01%。该优化组合能维持产品较好的保水性，显著提高西式火腿的硬度、弹性、咀嚼性等质构特性，并且拥有较好的色泽风味，感官品质优良，总体来说是令人们满意的产品。该优化配方在西式火腿生产中具有指导意义。

表9 西式火腿感官总体接受性结果Table 9 Total results of sensory characteristics on western-style ham

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