正交试验优化低钠火腿肠生产的复合配比

凌云霄 殷嘉忆 蔡克周 王旗 姜绍通 陈从贵

摘 要：通过添加钠盐替代物开发低钠肉制品选用氯化钾、氯化钙部分替代氯化钠添加到肉制品中，并加入大豆分离蛋白，通过单因素与正交试验，研究生产低钠火腿肠的最佳复合配比。结果显示：替代量分别为28%和8%的氯化钾、氯化钙作为复合替代盐，并添加1.5%的大豆分离蛋白制做的火腿肠品质最好。

关键词：低钠肉制品；氯化钾；氯化钙；大豆分离蛋白

Optimizing the Formulation of Low-Salt Pork Sausages by Orthogonal Array Design

LING Yun-xiao，YIN Jia-yi，CAI Ke-zhou，WANG Qi，JIANG Shao-tong*，CHEN Cong-gui

（Anhui Province Key Laboratory for Agricultural Processing Product， School of Biotechnology and Food Engineering，

Hefei University of Technology， Hefei 230009， China）

Abstract：In the present study， low-salt pork sausages were created by partial addition of potassium chloride and calcium chloride as salt substitutes in the presence of soy protein isolate （SPI）. Following one-factor-at-a-time experiments， an orthogonal array design was used to establish the optimum formulation of low-salt pork sausages. The results obtained indicated that low-salt pork sausages with 28% potassium chloride， 8% calcium chloride and 1.5% SPI had the best quality.

Key words：low-salt pork meat；potassium chloride；calcium chloride；soy protein isolate （SPI）

中图分类号：TS251.6 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2013）03-0017-05

肉制品是我国居民日常消费量较大的食品之一，在食品工业中占有十分重要的地位。由于我国人民的饮食习惯问题，在加工肉制品时会使用大量的食盐[1-3]。研究发现过量摄入食盐会诱发高血压，且推荐每天盐分摄入量不要超过6g[4]。由于氯化钠的起味及营养作用，导致在肉制品中无法被完全替代，因此，尝试用其他盐部分替代氯化钠是低钠肉制品的研究热点[5]。

早期人们在钠盐替代盐方面做了较多的工作。Armenteros等[6]发现，用氯化钾代替50%的氯化钠与用100%氯化钠腌制的肉制品的物化和感官特性无明显差异。Pasin和Whiting在肉制品中用氯化钾代替氯化钠制作猪肉香肠，得出相近的结论，氯化钾部分替代氯化钠对肉制品的风味、色泽都无明显影响，一定程度范围内对肉制品的质构也无明显影响，但是过量添加会导致肉制品的质构特性降低[7-9]。在应用钙盐替代氯化钠时，发现也有同样的问题[10]。大豆分离蛋白（soy protein isolate，SPI）具有乳化性、保水性、吸油性和黏结性等特殊功能，通过添加大豆分离蛋白，可以明显改善肉制品的质构特性[11]。

因此，本实验以氯化钾和氯化钙的复合盐替代部分氯化钠，同时添加大豆分离蛋白作为肉制品质构改良剂，研究三者复配最佳比例，旨在为低钠肉制品开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

猪瘦肉 家乐福售新鲜猪后腿肉。辅料：白糖、料酒、五香粉、氯化钠（食品级）、氯化钙（食品级）、氯化钾（食品级）、豆分离蛋白（食品级）。

1.2 仪器与设备

FA/004型电子天平 Ohaus（上海）有限公司；TA-XT Plus物性分析仪 英国Stable Micro System公司；K9840凯式定氮仪 济南海能仪器有限公司；DHP-781恒温干燥箱 武进电器仪器厂；CT14RD台式冷冻高速离心机 上海天美公司；HH-S恒温水浴锅 常州国华电器有限公司；SYP-MM12绞肉机（绞肉盘孔径Φ5mm）、SF-200塑料薄膜封口机 温州兴业机械设备有限公司；BD（C）-69冷藏柜 青岛澳柯玛股份有限公司；BC/BD-241GS冰柜 美菱股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料准备

市售猪后腿肉，将瘦肉和肥肉分开，去除可见的结缔组织，分别用电动绞肉机绞碎呈糜状。分装好，至于冷冻柜里储藏，待用。

1.3.2 工艺流程与操作要点

工艺流程：原料处理→腌制→充填→煮制→冷却→成品。

原料处理：将分装好的肉糜拿出一份至于冷藏柜0～4℃解冻24h；腌制：以肉总量为100%计，准确称取80%猪瘦肉、20%肥膘、1.5%白砂糖、0.3%五香粉、10%料酒、7%水和3%的盐（氯化钠与其替代盐的总和）辅料，斩拌均匀，置于冷藏柜0～4℃环境中腌制24h；充填：手工灌肠，保证用力均匀，肠体密实度一致，无空气进入肠体。每根火腿肠质量均匀，约在25g左右。压扣封口的时候，注意不要使得钉扣刺破肠衣，避免蒸煮过程爆肠现象；煮制：在80℃水浴锅中将火腿肠煮制40min；冷却：火腿肠出锅后，迅速用流水冷却20min。置于冷藏柜暂存，待检测。

1.3.3 单因素试验

考察氯化钾替代量（0%、25%、30%、35%、40%），氯化钙替代量（0%、10%、20%、30%、40%），大豆分离蛋白添加量（0%、0.5%、1%、1.5%、2%），确定各单因素的最适宜条件。

1.3.4 正交试验方案设计

在前期单因素试验的基础上，采用L9（34）正交表。3个因素为氯化钾替代量、氯化钙替代量和大豆分离蛋白添加量。每个因素在单因素试验的水平基础上细化，选取3个水平，进行三因素三水平的L9（34）正交试验。正交试验的方案见表1。

1.3.5 指标检测

1.3.5.1 总持水性的测定

蒸煮损失率（cooking loss，CL）检测：参Pietrasik的方法[12]，试验做3个平行样，重复3次。

保水性（water holding capacity，WHC）的检测：采用离心法[13]，试验做3个平行样，重复3次。

总持水性（total water-binding capacity，TWBC）计算如下：

TWBC =（1-CL）×WHC

1.3.5.2 质构检测

参照Trespalacios等[14]方法，并稍作改动。选用质构仪的TPA模型；测定参数设定为触发类型Auto（Force）、触发力5.0g、测试速率1.00mm/s、返回速率1.00mm/s、下压距离4.00mm，压缩探头为不锈钢P/36R圆柱形。试验做3个平行样，重复3次。

硬度（hardness）：第1次下压过程中的压力峰值，单位N；咀嚼性（hewiness）=弹性×硬度×黏结性，单位N。

原料肉测定结果为：水分71.7%、粗蛋白20.08%、粗脂肪4.85%、灰分91.89%。

1.3.6 数据分析方法

单因素试验方差的显著性采用F检验。F检验时，置信度取P<0.05差异显著，P<0.01差异极显著。正交试验采用综合平衡法，通过极差分析处理数据，得到最优值。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 氯化钾替代量对火腿肠品质的影响

2.1.1.1 氯化钾替代量对火腿肠总持水性的影响

由图1可以看出，随氯化钾的增加，火腿肠总持水性成峰状波动，在氯化钾替代量为35%时达最高峰。从整体看当氯化钾的替代量不超过40%时，对火腿肠的总持水是有好的作用，尤其是替代量在35%左右时有较好的效果，但是超过35%后就会产生反作用。数据分析（F检验）显示，氯化钾替代量对火腿肠弹性有显著影响。

2.1.1.2 氯化钾替代量对火腿肠硬度的影响

由图2可以看出，火腿肠的硬度随着氯化钾替代量的增加而变化，在替代量为25%时达到最高峰，之后火腿肠的硬度开始下降，虽然在替代量接近40%又开始上升，但总体比较还是下降的。数据分析（F检验）显示，氯化钾替代量对火腿肠硬度没有显著影响。

2.1.1.3 氯化钾替代量对火腿肠咀嚼性的影响

由图3可以看出，在氯化钾替代量25%时咀嚼性达到最高，在替代量为30%时，火腿肠的咀嚼性达到最低，之后又随着替代量的增加开始上升，但总体比较还是下降的。数据分析（F检验）显示，氯化钾替代量对火腿肠咀嚼性有显著影响。

综合考虑氯化钾对火腿肠总持水性、硬度和咀嚼性的影响，选择25%～31%替代量为后续氯化钾正交试验水平。

2.1.2 氯化钙替代量对火腿肠品质影响

2.1.2.1 氯化钙替代量对火腿肠总持水性的影响

由图4可以看出，随着氯化钙替代量的增加，火腿肠的总持水性会升高，当替代量为10%时出现峰值，然后随着替代量的增加而缓慢降低。这可能是由于在较低替代量情况下，钙离子能够与肉中蛋白质结合，使蛋白质结构发生松弛，导致肉制品吸水膨胀，而过量替代可能引起结构松弛度过大，难以维持与水的结合[5]。数据分析（F检验）显示，氯化钙替代量对火腿肠的总持水性有较显著影响。

2.1.2.2 氯化钙替代量对火腿肠硬度的影响

钙离子会促进肉释放组织蛋白酶，使得蛋白水解活性增强，导致结构蛋白被水解，从而可以起到嫩化肉的效果，这也直接会造成肉制品硬度的下降[10]。由图5可以看出，随着氯化钙替代量的增加，火腿肠的硬度整体呈现下降趋势，在替代量为20%时负面效果最大。数据分析（F检验）显示，氯化钙替代量对火腿肠硬度有显著影响。

2.1.2.3 氯化钙替代量对火腿肠咀嚼性的影响

因为钙离子会促进肉质的嫩化，所以对火腿肠的咀嚼性有负面影响。由图6可以看出，加入钙盐后火腿肠的咀嚼性降低了，尤其是在替代量为10%～20%之间降低幅度较大，在替代量为20%时负面效果最大。之后咀嚼性又开始缓慢上升，但总体来说用氯化钙替代氯化钠后火腿肠的咀嚼性下降。数据分析（F检验）显示，氯化钙替代量对火腿肠咀嚼性有显著影响。

综合考虑氯化钙对火腿肠总持水性、硬度和咀嚼性的影响，选择8%～12%替代量为后续氯化钙正交试验水平。

2.1.3 大豆分离蛋白对火腿肠品质影响

2.1.3.1 大豆分离蛋白添加量对火腿肠总持水性的影响

大豆分离蛋白的蛋白主链含有大量亲水性侧链，能吸收大量水分，因此，大豆分离蛋白常被用于肉制品改善口感[3]。本实验考察0.5%～2.5%大豆分离蛋白添加量对肉制品总持水性的影响。结果如图7所示，随着大豆分离蛋白添加量的增加，火腿肠的总持水性呈现波状波动的趋势，在添加量为1.5%时有最高峰。数据分析（F检验）显示，大豆分离蛋白添加量对火腿肠的总持水性有较显著性影响。

2.1.3.2 大豆分离蛋白添加量对火腿肠硬度的影响

由图8可以看出，随着大豆分离蛋白添加量的增加，火腿肠的硬度整体呈增加趋势，这可能由于大豆分离蛋白具有乳化性、保水性、吸油性和黏结性等特殊功能，大豆分离蛋白通过亲水和疏水基团与肉制品中的水和脂肪相互作用，形成脂肪-蛋白质-水的凝胶网状的结构[3]，当添加量0.5%时出现峰值。数据分析（F检验）显示，氯化钾替代量对火腿肠硬度有显著影响。

2.1.3.3 大豆分离蛋白添加量对火腿肠咀嚼性的影响

由于大豆分离蛋白的乳化性等特殊功能性的作用，大豆分离蛋白对火腿肠的咀嚼性有较大的影响。由图9可以看出，随着大豆分离蛋白添加量的增加，火腿肠的咀嚼性先上升后又有下降趋势，当添加量为1%时出现峰值。数据分析（F检验）显示，氯化钾替代量对火腿肠咀嚼性有显著影响。

综合考虑大豆分离蛋白对火腿肠总持水性、硬度和咀嚼性的影响，选择1.5%～2.0%添加量为后续大豆分离蛋白正交试验水平。

2.2 正交试验结果

根据各指标对应的主次顺序，按照总持水性、硬度、咀嚼性的次序的排列分别为D>B>C>A、B>C>D>A、B>D>C>A，可以看出无论用哪个指标去考察，因素B与因素D都要比因素A重要，所以因素A排在最后；在总持水性分析中，因素D的极差比因素B大0.002207，而在硬度与咀嚼性分析中因素B的极差比因素D大0.19452和0.04915，所以因素B比因素D重要；所以3个因素的主次顺序为B>D>A；B：对于总持水性、咀嚼性和硬度，B2是最佳水平，最后取B2为最佳水平；D：对于总持水性、硬度与咀嚼性，D1是最优水平，最后取D1为最佳水平；A：对于总持水性，A3为最优水平，对于硬度和咀嚼性，A1是最佳水平，由于A1是3个指标中的两个指标的最优水平所以取A1为最佳水平。

综合上述的分析，最优组合为B2D1A1，即氯化钾替代量28%、氯化钙替代量为8%、大豆分离蛋白添加量1.5%。而正交试验中未有此组合，所以进行验证实验，实验结果为总持水性为0.6194537、硬度2.678643N、咀嚼性1.345701N。经过验证实验证明氯化钾替代量28%、氯化钙替代量8%、大豆分离蛋白添加量1.5%为最优组合。

此外，分析发现空列R值大于A因素，分析可能是由于各因素间有较强的交互作用。

3 结 论

3.1 用28%的氯化钾替代氯化钠，除了能够降低产品的钠含量，还能提高产品的总持水性，提高产品的硬度和咀嚼性，从而改善火腿肠的品质，但是如果替代量例超过35%则会起到反作用。

3.2 用8%氯化钙替代氯化钠，除了能够降低产品的钠含量，还能提高产品的总持水性，从而改善火腿肠的品质。但是氯化钙会对产品的质构产生不好的影响。

3.3 1.5%的大豆分离蛋白，能够提高产品的总持水性、硬度和咀嚼性，从而改善火腿肠的品质。

3.4 优化的工艺条件为氯化钾替代量28%、氯化钙替代量8%、大豆分离蛋白添加量1.5%。在此工艺条件下可以得到在本实验设定的条件下具有较优凝胶品质的低钠猪肉香肠。

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