基于综合品质预测模型的低钠盐猪肉熏煮香肠感官品质调控

刘昶，孟高歌，王晗，抄玉超，李苗云，祝超智，赵改名，张秋会

(河南农业大学 食品科学技术学院，河南 郑州，450002)

猪肉熏煮香肠是近代新兴的肉制品，具有便携美味、食用方便的特点，深受我国消费者的喜爱。与此同时，这种食品也是典型的高盐食品之一，其加工过程中加入了大量的食盐用以改善风味、提升口感[1]。高盐饮食是导致高血压、心脑血管疾病的重要因素，减少食盐摄入有利于人们的身体健康[2-3]。经调查我国居民近年来人均每日食盐摄入量10.5 g，远超2012年世界卫生组织推荐的5 g[4]。

为降低肉制品中钠盐含量，国内外进行了大量的研究，KCl拥有与钠盐相近的理化性质，且钾作为人体必需元素之一，平均摄入量普遍较少，通过KCl替代钠盐的方法来降低钠盐的摄入是减少对人体不利影响的有效方法之一[5-7]。但随着肉制品中KCl替代钠盐量的增加，乳化肠的品质和风味会明显下降，产生苦涩味[8]。研究表明，可以通过添加氨基酸作为品质改良剂，改善KCl替代钠盐后带来的品质下降[9]。

精氨酸是人体的半必需氨基酸之一，是食品中重要的风味物质，具有螯合性[10-11]，是一种水溶性碱性氨基酸[12-13]，对肉制品可以起到很好的发色作用[14-15]，所以在猪肉熏煮香肠的制作中，精氨酸可能有助于产品色泽、质构、保水性和风味的改善。而在目前研究中精氨酸的应用主要集中在食品香精香料和色泽改良上，关于精氨酸对低钠盐肉制品的质构、色泽、保水性及感官品质的影响研究尚未见报道。

因此本实验在KCl替代钠盐的基础上加入L-精氨酸，探究两者共同作用对猪肉熏煮香肠品质指标的影响，采用多元分析方法，即通过相关性分析评价指标间的相关性，通过主成分分析评价指标的权重，同时构建猪肉熏煮香肠的综合评价模型，并通过感官评价得分对模型进行验证分析，以期为低钠盐猪肉熏煮香肠的生产和品质优化提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 主要实验材料

新鲜猪后腿肉、猪肥膘，双汇生鲜超市；食盐、KCl、白砂糖、白胡椒粉、味精、生姜粉、鸡精、八角粉、复合磷酸盐、亚硝酸盐、异抗坏血酸钠、谷氨酰胺转氨酶、大豆分离蛋白和胶原蛋白肠衣，市售。

1.2 主要仪器与设备

TA.XTplus物性测试仪，英国SMS公司；MM12B型绞肉机(6 mm孔板)，广东省韶关市大金食品机械厂；K15E斩拌机，Talsabell S.A.；BYXX-50型烟熏箱，中国艾博公司；ZE-6000电子色差仪，日本电色工业株式会社。

1.3 实验方法

1.3.1 工艺流程

原料肉→去膜筋→绞肉→腌制→斩拌→灌肠→烘烤→蒸煮→冷却→成品[16]

1.3.2 基础配方

原料肉1 kg(其中瘦肉与肥膘质量比为4∶1), 大豆分离蛋白60 g, 食盐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, 鸡精2 g, 谷氨酰胺转氨酶2 g, 异抗坏血酸钠0.5 g, NaNO20.15 g, 复合磷酸盐3 g, 冰水450 g。

1.3.3 操作要点

将筋膜去除干净的猪瘦肉放进绞肉机(6 mm孔板)绞碎，直到肉质较为细腻，没有较硬的肉块。处理后的猪瘦肉中加入称量好的食盐(部分被KCl替代)、异抗坏血酸钠、NaNO2和复合磷酸盐，将肉样搅拌均匀，使之与肉样充分混合。之后将肉样封好口放入0～4 ℃冷库腌制24 h。腌制完成后，将猪肥膘放进绞肉机绞碎，直到手感黏腻，没有颗粒感，将其与猪瘦肉以1∶4的质量比混合，每组1 kg，斩拌时为防止肉馅温度上升，将冰水和配料分次加入，具体操作如下。第一步斩拌(1 min)：加入猪瘦肉；第二步斩拌(3 min)：加1/3冰水，1/3脂肪；第三步斩拌(3 min)：加1/3脂肪、1/3冰水，加调味料；第四步斩拌(2 min)：加入1/3冰水，1/3脂肪。斩拌过程中温度控制在14 ℃以下，将斩拌完成的肉糜使用灌肠机灌入24 mm胶原蛋白肠衣中，放在烟熏炉中用60 ℃烟熏60 min。将水加热至80 ℃，放入烟熏后的猪肉香肠煮制40 min取出，晾至常温。

1.4 试验设计

实验因素设计见表1。

1.5 指标测定方法

1.5.1 保水率的测定[17]

按GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》测得香肠煮制后和烘烤前的水分含量X1和X2;m1为蒸煮后香肠质量,g；m2为烘烤前香肠质量,g，保水率按公式(1)计算：

(1)

1.5.2 色泽的测定

香肠的色泽指标测定选用的仪器为色差仪，将香肠切成大小厚度均匀的圆片，仪器通过标准比色板校准后进行测定，L*值显示为明度，a*值显示为红度，b*值显示为黄度，每组做5个平行。

表1 实验因素设计表Table 1 Design Table of Experimental Factors

1.5.3 质构的测定

参考杨欢欢[18]的方法，并稍作修改，选用物性分析仪，测定香肠的硬度、弹性、内聚性、胶着性、咀嚼性和回复性。参数如下：P50探头；测前、测试和测后速度分别为2.0、0.8、0.8 mm/s；数据采集频率200 pps；两次下压间隔时间为5 s；负载类型：自动；负载力：g；压缩比65%。样品规格：直径18 mm、高14 mm的圆柱体，每组做10个平行。

1.5.4 感官评定

邀请10名食品方面研究人员进行感官评定，主要对产品的色泽、口感、风味和组织结构4个项目进行综合评分。评分方法参考了赵春波等[19]的方法，并稍作修改，具体见表2。

表2 感官评价标准Table 2 Sensory evaluation criteria

1.6 数据处理

采用SPSS 25.0，使用方差分析、主成分分析、相关性分析和回归分析等方法对实验结果进行分析。

2 结果与分析

2.1 L-精氨酸添加量对低钠盐猪肉香肠保水性的影响

由表3可知，在不同KCl替代量下，随着L-精氨酸添加量的增加，猪肉香肠的保水性呈先降后升的趋势，当L-精氨酸添加量为0.3%时，猪肉香肠的保水性低于对照组，当L-精氨酸添加量达到0.6%以上时，猪肉香肠保水性均高于对照组，但并不显著(P>0.05)，在L-精氨酸添加量达到0.9%时，猪肉香肠保水性显著高于对照组(P<0.05)。由此可知，在本实验梯度下，添加L-精氨酸可以提高猪肉香肠的保水性。与李俊[20]的研究结果一致。

表3 L-精氨酸添加量对低钠盐猪肉香肠保水性的影响Table 3 Effect of L-arginine on water retention of low sodium pork sausage

2.2 L-精氨酸添加量对低钠盐猪肉香肠色泽的影响

由表4可知，在各个L-精氨酸添加量下，随着KCl替代量的增加，猪肉香肠的明度发生下降。在KCl替代量0%～30%的条件下，添加0.6%～0.9%的L-精氨酸使猪肉香肠的红度显著降低(P<0.05)，而在KCl替代量>40%时，添加0.3%的L-精氨酸就使猪肉香肠的红度显著降低(P<0.05)。在KCl替代量0%～30%的条件下，随着L-精氨酸添加量的上升，猪肉香肠黄度发生先升后降的趋势，而在KCl替代量>40%时，随着精氨酸添加量的上升，猪肉香肠黄度只有下降趋势。许鹏[21]也得出了类似的结果，添加精氨酸后，香肠的亮度和红度发生显著下降，黄度得到提高。由此可知，L-精氨酸在适合的KCl替代条件下，可以降低猪肉香肠的亮度和黄度，提高香肠的红度，在生产时要适量添加，否则会影响香肠的色泽品质。

表4 L-精氨酸添加量对低钠盐猪肉香肠色泽的影响Table 4 Effect of L-arginine on the color of low sodium pork sausage

2.3 L-精氨酸添加量对低钠盐猪肉香肠质构的影响

由表5可知，在KCl替代量为0%～40%时，添加0.3%和0.6%的L-精氨酸显著增大了猪肉香肠的硬度、弹性、内聚性、胶着性、咀嚼性和回复性(P<0.05)。这可能与L-精氨酸的螯合性和KCl对肉制品质构的改善作用有关，并且与郑亚东[22]的研究结果也较为相符。但当L-精氨酸的添加量增大到0.9%时减弱了这个趋势，说明过量的L-精氨酸对猪肉香肠的质构会产生负面影响。

在KCl替代量为50%时，L-精氨酸的添加显著减小了猪肉香肠的各个质构指标值(P<0.05)。同时在各个L-精氨酸添加量下，随着KCl替代量的增加，质构指标的值也有所下降。这可能是因为KCl替代食盐量的增加，使食盐原本对香肠组织结构的正向影响减弱[23]，并影响或抑制了L-精氨酸对质构的改善作用。由此可知，过量的KCl替代和L-精氨酸添加不利于香肠组织结构的改善，在生产或二次实验中可加入适量L-精氨酸来改善香肠的质构。

表5 L-精氨酸添加量对低钠盐猪肉香肠质构的影响Table 5 Effect of L-arginine addition on texture of low sodium pork sausage

2.4 L-精氨酸添加量对低钠盐猪肉香肠感官的影响

由表6可知，L-精氨酸的添加显著降低了猪肉香肠的色泽评分，与猪肉香肠的色泽指标分析结果相符。当KCl替代量为0%～40%时，0%～0.6%的L-精氨酸添加量显著提高了猪肉香肠的口感和组织结构评分(P<0.05)，但0.9%的L-精氨酸添加量降低甚至显著减低了口感和组织结构评分(P<0.05)；KCl替代量为50%时，L-精氨酸的添加显著降低了口感和组织结构评分(P<0.05)。在各个KCl替代量下，L-精氨酸的添加，显著提高了猪肉香肠的风味评分(P<0.05)；尤其在KCl替代量为50%时，0%L-精氨酸添加量的香肠的风味评分最低，产生了苦涩味，但随着L-精氨酸的添加，风味评分得到显著提高(P<0.05)。说明L-精氨酸使添加了KCl的猪肉香肠的苦涩味有所降低，改善了KCl替代食盐对猪肉香肠风味的负面影响，与实验的预设猜测相符。从感官总分来看，最优组为KCl替代量为30%，L-精氨酸添加量为0.3%；并且评分排名较高的组分主要分布在L-精氨酸添加量0.3%～0.6%的组分中，说明添加L-精氨酸对KCl替代钠盐后造成的香肠感官品质下降的调控具有一定的可行性。

2.5 低钠盐猪肉香肠品质指标的相关性分析

猪肉香肠不同品质指标间进行相关性分析，结果见表7。保水性和明度、黄度、硬度之间显著相关(P<0.05)；明度与黄度之间极显著相关(P<0.01)；硬度和内聚性、胶着性之间显著相关(P<0.05)，与咀嚼性之间极显著相关(P<0.01)；内聚性、胶着性和咀嚼性相互之间都存在极显著相关(P<0.01)；感官评分和硬度、胶着性之间极显著相关(P<0.01)；其他指标之间的相关性不显著(P>0.05)。

表7 低钠盐猪肉香肠品质指标相关性分析结果Table 7 Correlation analysis of quality indexes of low sodium pork sausage

2.6 低钠盐猪肉香肠品质指标的主成分分析

低钠盐猪肉香肠品质指标主成分分析结果见表8，排在前3位的主成分分类的特征值分别为4.008、2.429和1.312，均大于1，并且他们的方差贡献率分别为40.076%、24.291%和13.125%，累计方差贡献率超过70%，为77.491%，占比较大，所以这3类主成分包含了猪肉香肠品质指标的大部分信息，可以选取并进行分析。各个指标的权重按照此主成分分析结果计算如表8所示，其中胶着性占比最高。此外质构指标权重均较高，可以看出质构对猪肉香肠的品质评价至关重要。

表8 低钠盐猪肉香肠品质指标主成分分析结果Table 8 Principal component analysis of quality indexes of low sodium pork sausage

2.7 建立低钠盐猪肉香肠品质调控模型

综上所述，根据主成分分析结果选取3个主成分构建综合品质评价模型。第1主成分主要是胶着性、咀嚼性、硬度、内聚性和回复性；第2主成分主要是亮度、黄度、保水性和弹性；第3主成分主要是红度。表9中的特征向量是各自主成分载荷除以各自主成分特征值的算术平方根，以Y1、Y2和Y3代表主成分1、2、3，可得3个主成分的函数表达式分别为(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 低钠盐猪肉香肠品质指标特征向量Table 9 Characteristic vector of quality index of low sodium pork sausage

根据3个主成分的方差贡献率，再结合主成分分析的结果，建立出低盐猪肉香肠综合品质评价模型，如公式(5)所示：

Y4=0.401Y1+0.243Y2+0.131Y3

(5)

2.8 基于本实验的综合品质调控模型应用

将实验所测各指标的均值分别代入得出的函数式和模型，得到16组实验因素下各主成分的得分和综合得分，见表10。模型应用结果显示，KCl替代食盐量为30%，L-精氨酸添加量为0.3%是对低钠盐猪肉熏煮综合得分最高的实验组。并且评分排名较高的主要分布在L-精氨酸添加量0.3%～0.6%的组分中，与感官评价结果较符合。

表10 基于本实验的模型应用结果Table 10 Model application results based on this experiment

2.9 感官评价验证品质评价模型

感官评价是反映消费者喜爱程度的首要标准，也是对产品市场接受度和销量的有效预测指标之一。感官评价存在很大的主观性，难以被系统估量。但是感官与香肠的品质指标之间存在密不可分的关系，这点从表6的相关性分析结果中也可以看出，所以可以用客观可控的实测指标预测主观的感官评分，基于上文构建出的模型来预测。

将综合品质调控模型得分与感官评价得分进行线性回归分析，得到线性回归方程Y5=0.011 2Y4+67.037，模型判别系数R2值为0.708 5，表明该回归方程中自变量有效预测了因变量70.85%的变异信息；并且自变量对因变量的预测力正相关，也就是说综合品质调控模型可以很大程度上预测感官评价。准确因子(Af)和偏差因子(Bf)是描述模型准确性的重要参数，Af和Bf接近于1，表明该方程能较好预测猪肉香肠的感官评价得分。将线性回归方程结果Y5选为预测集，感官评价得分选为实测集进行分析，求得Af和Bf分别为1.009 773和1.009 776。

3 结论

限于本实验梯度下，L-精氨酸的添加提高了猪肉香肠的保水性；在KCl对食盐的替代为 0%～40%时，0%～0.6%L-精氨酸的添加增加了猪肉香肠的胶着性、咀嚼性、内聚性、回复性、硬度和弹性，改善了低盐猪肉香肠的品质，而0.9%L-精氨酸的添加对质构有负面影响；在KCl对食盐的替代为50%时，随着L-精氨酸的添加，质构数据发生下降。此外，L-精氨酸的添加减弱了猪肉香肠明度和红度，改善了黄度。感官评定中，添加L-精氨酸改善了KCl替代较多带来的苦涩味，提升了低盐猪肉香肠的口感、风味和组织结构，但减弱了色泽。综合考虑，建议KCl对食盐的替代量为30%，L-精氨酸添加量为0.3%～0.6%。

经分析发现实验所选质构指标间多数具有极显著相关性(P<0.01)，且这些指标在主成分中权重较高，对猪肉香肠的品质有较大影响。通过对实验数据进行相关性、主成分等分析后，评价了实验梯度下KCl替代食盐和L-精氨酸添加对猪肉香肠的综合影响，建立了综合品质评价模型：Y4=0.401Y1+0.243Y2+0.131Y3，经验证后，所建模型可预测猪肉香肠的感官品质，可为低盐猪肉香肠的生产和品质优化提供参考依据，具有一定的指导意义。