D-最优混料设计优化腊肉低盐配方

张东，李洪军,2，王鑫月，贺稚非,2*

1(西南大学 食品科学学院，重庆,400715) 2(重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆,400715)

D-最优混料设计优化腊肉低盐配方

张东1，李洪军1,2，王鑫月1，贺稚非1,2*

1(西南大学 食品科学学院，重庆,400715) 2(重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆,400715)

为了降低腊肉制品的含盐量，进行了低盐腊肉加工的研究。应用D-最优混料设计优化腊肉低盐配方，以腊肉的色泽、口感、咸味和综合评分为指标，考察KCl、抗坏血酸钙和NaCl的配比对腊肉感官品质的影响。以NaCl添加量为4%的腊肉作为对照组，应用混料设计中的最优设计，按照不同比例：KCl(20%～30%)、抗坏血酸钙Vc-Ca(10%～15%)和NaCl(55%～70%)的限定条件替代添加量为4%的NaCl组合低盐配方。运用5分嗜好尺度评定低盐腌制腊肉的色泽、口感、咸度和综合评分4个指标，运用Design Expert软件进行分析，建立回归方程和多目标优化分析，得到优化的低盐配方为22%KCl、11%抗坏血酸钙和67%NaCl，经验证，优化的低盐腊肉的色泽、口感、咸味和综合评分分值分别为4.55、4.4、4.2和4.33，与预测值相符。

D-最优混料设计；KCl；抗坏血酸钙；NaCl；低盐配方

腊肉作为中国腌肉的一种，是新鲜原料肉经腌制后再通过烘烤(或者日晒)所制成的加工品。传统腊肉含盐量较高，属于典型高盐肉制品，含盐量在8%左右，高出其他食品含盐量的数倍，多食对人体健康十分不利[1]。

一些研究指出，钠的过量摄入可能造成血压的升高，增加心血管疾病的死亡率，而且还与胃癌和肾脏疾病有关[2-5]。在食品工业中减少NaCl的添加已经成为了一种趋势[6]。

由于NaCl对传统腌制肉制品的风味、质地、安全性有着重要的影响，减少NaCl的添加会降低产品的品质[7-8]。所以，目前国内外学者都试图寻找食盐的合适替代物，以期在质量控制、感官和理化特性方面达到与NaCl相似的效果[9-13]。

本实验是研究在腊肉的生产中用KCl和抗坏血酸钙替代部分食盐，以期替代后的复合盐腌制的腊肉在感官品质上达到与对照组相似的效果，复合盐与对照组相比降低食盐添加量30%以上，研究出一种新型低钠盐配方。

1 材料与方法

1.1实验材料

1.1.1 原辅料

新鲜猪后腿肉、腌制盐、绵白糖、料酒、辣椒粉、花椒粉、十三香均购买于重庆北碚雄风超市。

1.1.2 药品试剂

NaNO2、异抗坏血酸钠(食品级),河南巧手食品添加剂有限公司；Ⅱ-普通山楂核烟熏香味料(食品级),济南华鲁食品有限公司。

1.1.3 实验设备

DGG-9240A型电热恒温鼓风干燥箱，上海森信实验仪器有限公司。

1.2试验设计与样品制备

在预实验中，选用KCl和抗坏血酸钙替代腌制腊肉的4%NaCl。设定抗坏血酸钙替代比为10%，KCl替代范围为10%～40%，以色泽、口感、咸味和综合评分为感官指标，对腌制后的腊肉进行感官评定，结果表明,KCl替代比<30%时，品尝不出苦味和金属味，因为期望降盐率大，所以在不影响感官的条件下设定KCl替代比为20%～30%。设定KCl替代比为30%，抗坏血酸钙替代范围为5%～20%，对腌制后的腊肉进行感官评定，结果表明抗坏血酸钙替代范围为10%～15%时，感官分数较高。

根据预试验得到KCl、抗坏血酸钙和NaCl的比例范围，然后采用辅助软件 Design Expert(V.8.0.6)中的D-最优混料试验(D-optimal)设计。以NaCl添加量为4%的腊肉作为对照组，以KCl、抗坏血酸钙和NaCl的添加比例为变量，以最终产品的色泽、口感、咸味和综合评分作为响应值。参考文献资料[14]及预试验结果，以复合盐总量为1，设计混料试验的因素及水平见表1，KCl、抗坏血酸钙和NaCl组合配方见表2。

表1 混料试验因素和水平

选择新鲜猪后腿肉，去除筋膜、淤血等，将肉切成长方形肉条，重约0.25 kg。根据预试验以肉块质量计，按实验设计方案称取各配料，将腌制盐、十三香、白糖、花椒粉等混匀，均匀涂抹于原料肉的表面，10 ℃下腌制5 d，每2 d将缸内的肉上下翻动1次。腌制后的肉用30 ℃左右的热水清洗，除去表面上的杂物。晾干后，将肉浸渍到用Ⅱ-普通山楂核烟熏香味料配成浓度为5%溶液中，液熏150 min。将液熏后的肉样沥干后放入烘箱中，50 ℃左右烘烤，时间为48 h，烘烤中观察到肉皮略带黄色，则需翻动1次，使受热面均匀。等到肉皮干硬，瘦肉呈鲜玫瑰红，肥肉透明时，说明已经达到成品的标准[15]。烘烤后的腊肉拿出烘箱后不要堆积，待腊肉内部热量散尽降到室温后即为成品。

表2 腊肉低盐配方的混料设计组合设计表

1.3感官评定

采用5段嗜好尺度[16]，考察各因素对腊肉感官品质(色泽、口感、咸味和综合评分)的影响。 感官评定参考廖帆[17]的方法，选择来自不同地方的12名(6男6女)经过专业培训的食品专业的硕士研究生。具体评分标准如表3所示，每个样品每人评价1次。每个评价指标权重不一样，综合评分X=0.2×色泽+0.3×口感+0.5×咸味，最终分数取平均值。感官评定之前，参评人员不宜过饿或者过饱，每次评定之前需要用温白开水漱口，评定过程中参评人员间不得相互交谈。

表3 5段嗜好尺度感官评定标准

2 结果与分析

2.1感官评定及回归方程的建立

选用分析模型Cubic和Quadratic回归方程分析法分析，可得预测方程，如表5所示。根据 Design Expert建议，色泽和口感选用立方分析模型，咸味和综合评分选用二次分析模型。

p值的大小表示模型或各考察因素的显著水平。当p值小于0.05时，说明模型或者各因素具有显著影响。当p值小于0.01时，说明模型或者各因素具有极显著影响。

表4 低盐配方腌制腊肉的色泽、口感、咸味和综合评分的感官分数

从表6可知，以色泽为响应值，模型p=0.044 6<0.050 0，说明该立方模型显著，失拟项p=0.404 1>0.100 0，说明该试验结果与数学模型拟合良好，可以运用该数学模型来推测试验结果。方程相关系数R2=0.866 1，说明86.61%的数据可以运用此方程解释。模型的置信度是通过变异系数(CV)反映的，变异系数越小，模型置信度越高。本实验变异系数为2.04%，说明置信度较高，该模型方程可以较好反映真实试验值，可以运用此模型分析色泽的变化。从表6还可以知道AB、BC、ABC、AB(A-B)和BC(B-C)的影响差异极显著，而AC和AC(A-C)的影响差异不显著。

从表7可知，以口感为响应值，模型p=0.003 4<0.010 0，说明该立方模型极显著，失拟项p=0.369 2>0.100 0，说明该试验结果与数学模型拟合良好，可以运用该数学模型来推测试验结果。方程相关系数R2=0.947 3，说明94.73%的数据可以运用此方程解释。变异系数为1.15%，说明置信度较高，该模型方程可以较好反映真实试验值，可以运用此模型分析口感的变化。从表7还可以知道AC(A-C)的影响差异显著，而AB、AC、BC、ABC、AB(A-B)和BC(B-C)的影响差异不显著。

表5 感官指标评价的预测模型

表6 色泽方差分析

注：*：差异显著，p<0.05； **：差异极显著，p<0.01。

表7 口感方差分析

注：*：差异显著，p<0.05； **：差异极显著，p<0.01。

从表8可知，以咸味为响应值，模型p=0.002 2<0.010 0，说明该二次方程模型极显著，失拟项p=0.444 9>0.100 0，说明该试验结果与数学模型拟合良好，可以运用该数学模型来推测试验结果。方程相关系数R2=0.810 6，说明81.06%的数据可以运用此方程解释。变异系数为1.38%，说明置信度较高，该模型方程可以较好反映真实试验值，可以运用此模型分析咸味的变化。从表8还可以知道AC的影响差异极显著，而AB和BC的影响差异不显著。

表8 咸味方差分析

注：*：差异显著，p<0.05； **：极差异显著，p<0.01。

从表9可知，以综合评分为响应值，模型p=0.031 7<0.050 0，说明该二次方程模型显著，失拟项p=0.174 3>0.100 0，说明该试验结果与数学模型拟合良好，可以运用该数学模型来推测试验结果。方程相关系数R2=0.661 7，说明66.17%的数据可以运用此方程解释。变异系数为1.59%，说明置信度较高，该模型方程可以较好反映真实试验值，可以运用此模型分析综合评分的变化。从表9还可以知道AB、AC和BC的影响差异不显著。

表9 综合评分方差分析

注：*：差异显著，p<0.05； **：差异极显著，p<0.01。

2.2复合盐不同配比对色泽、口感、咸味和综合评分的影响

在最优混料设计中，各因素对指标的影响可以在等高线图及3D效应面图谱表示，在实验中，KCl、抗坏血酸钙和NaCl三者的交互作用下，对色泽、口感、压榨损失和综合评分的作用如图所示。

图1描述了3种配料不同配比对色泽的影响作用，响应图为曲面，说明KCl、抗坏血酸钙和NaCl三者之间具有交互作用。3D效应面图呈马鞍形，在抗坏血酸钙替代的一定范围内，色泽的感官分数较高。赵芩等[18]研究用抗坏血酸钙去替代部分NaCl对猪肉品质的影响时，发现当抗坏血酸钙替代比在10%～15%时，猪肉的各项指标均较优，说明在低盐配方中，抗坏血酸钙的一定替代量对色泽具有一定的影响。KCl部分替代时对色泽的影响不显著，这与ALINO等[19]的研究结果相似。CAMPAGNOL等[20]在发酵香肠中用KCl替代配方中50%NaCl时也发现对照组与替代组的L*值、a*值和b*值无显著差异，说明用KCl替代部分NaCl时不会对产品的色泽产生显著差异。

图1 3种配料配比对色泽感官分数影响的等高线图及3D效应面图谱Fig.1 3D response surface figures and contour plots showing the effects of different proportions of KCl,Vc-Ca and NaCl on color score

图2描述了3种配料不同配比对口感的影响作用，响应曲面图为曲面，说明KCl、抗坏血酸钙和NaCl三者之间具有一定交互作用。从曲面图可以看出，曲面呈明显马鞍形，效果不明显。主要原因可能是参评者主观因素较强，若要使得响应值更加精确，应该增加参评者样品容量数。但从图2可以看出，随着NaCl比例的增加，口感感官分数上升，口感评分较佳。这可能是由于NaCl可以提高肌原纤维蛋白的溶解度，使得大部分水不溶性蛋白溶解到水相中，达到包裹脂肪颗粒的作用，使得肉的乳化性增强。此外，NaCl可以使蛋白发生变性重组，形成凝胶，改善肉的多汁性和嫩度[21]，同时使得肉制品持水力上升。

图2 3种配料配比对口感感官分数影响的等高线图及3D效应面图谱Fig.2 3D response surface figures and contour plots showing the effects of different proportions of KCl,Vc-Ca and NaCl on mouthfeel score

图3描述了3种配料不同配比对咸度的影响作用，响应曲面图为曲面，说明KCl、抗坏血酸钙和NaCl三者之间具有一定交互作用。从图3可以看出指标随着NaCl添加量的减少而降低，即NaCl添加量减少到一定量时，咸度评分会明显降低。主要原因可能是KCl虽然常常作为非钠代用盐，咸度与同浓度的NaCl相当，但是苦涩味明显，当KCl的添加量超过一定比例时，金属味也会增加，这与廖帆的研究结果相似。ZANARDI等[22]减少萨拉米香肠中的NaCl添加量，结果使得香肠咸味降低。CAMPAGNOL等[23]用KCl替代发酵香肠中50%NaCl的同时添加一定量的赖氨酸、次黄嘌呤核苷酸盐和鸟苷酸盐才显著改善大量KCl替代NaCl时带来的苦涩味和金属味等感官缺陷，因此KCl的替代率需要控制在一定范围内。在抗坏血酸钙替代率为10%～15%时，并不会对肉的感官品质带来明显的影响，这与CHOI Y M的研究结果相似。

图3 3种配料配比对咸味感官分数影响的等高线图及3D效应面图谱Fig.3 3D response surface figures and contour plots showing the effects of different proportions of KCl,Vc-Ca and NaCl on salty taste score

图4描述了3种配料不同配比对综合评分的影响作用，响应曲面图为曲面，说明KCl、抗坏血酸钙和NaCl三者之间具有一定交互作用。从图4可以看出指标随着NaCl添加比例的增加而上升，即在配料中NaCl添加比例增加时，综合评分会明显增加。这可能是因为NaCl可促进亚硝酸盐、白糖等向肉中渗透，使得产品具有良好的色泽和较好的质地，并且可以提高腌肉的风味[24]，增加产品的可接受性。MCGOUGH 等[25]使用自然酿造酱油替代法兰克香肠中的钠盐时，随着钠含量减少，香肠的感官品质变差，说明在配料中NaCl的添加量对肉制品综合评分起着决定性作用。

图4 3种配料配比对综合评分分数影响的等高线图及3D效应面图谱Fig.4 3D response surface figures and contour plots showing the effects of different proportions of KCl,Vc-Ca and NaCl on comprehensive score

2.3配方的优化及验证实验

期望色泽和综合评分分数同时达到最大值，因此设定色泽和综合评分的水平在范围以内，因为是研究腊肉低盐配方，所以口感和咸度分数在设定范围内，以期降盐率达到最大。运用软件多目标同时优化，得到2个组合配方，即：22%KCl、11%抗坏血酸钙和67%NaCl(配方1)；20%KCl、11%抗坏血酸钙和69%NaCl(配方2)，如表10所示。分析优化结果可知，期望值越接近1综合评价越好，实验点(0.22,0.11,0.67)处最高，与对照组相比，减少NaCl添加量33%，达到预期目标，所以可作为低盐的优化配方。

表10 低盐配方腌制腊肉感官属性指标同时优化的参数、预测值和期望值

表11 优化配方验证实验的感官属性指标评定

得到优化配方后进行验证实验，对配方1和配方2进行感官评定，结果见表11。配方1和配方2中色泽指标与预测值差异显著(p<0.05)，其他指标与预测值差异不显著(p>0.05)。说明得到的目标配方和预测值可靠，与实验值一致。

3 结论

配方中不同的KCl、抗坏血酸钙和NaCl比例对腊肉的色泽具有一定的交互作用，在抗坏血酸钙的一定添加范围内，具有较好的色泽；不同的KCl、抗坏血酸钙和NaCl比例对腊肉的口感、咸度和综合评分具有一定的交互作用，而且总的趋势是NaCl添加比例越大，感官评定值越高。

通过回归方程和多目标优化分析，得到组合配方为22%KCl、11%抗坏血酸钙和67%NaCl，经验证，优化的配方色泽、口感、咸度和综合评分分值分别为4.55、4.4、4.2和4.33，与预测值相符，与对照相比减少NaCl添加量33%，达到预期目标。优化配方后的腊肉瘦肉呈玫瑰红，肥肉透明，质地较适口，柔软多汁，易于咀嚼。咸味与对照组相比无明显差别，无其他异味。

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Optimizationoflow-saltbaconbyD-optimalmixturedesign

ZHANG Dong1,LI Hong-jun1,2,WANG Xin-yue1,HE Zhi-fei1,2*

1 (College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400715,China) 2 (Chongqing Engineering Research Center of Regional Food,Chongqing 400715,China)

In order to protect people's health and reduce salt content,low-salt bacon was studied.The optimization the formulation of low-salt bacon was performed by D-optimal mixture design.The effect of different proportions of KCl (20%-30%),Vc-Ca(10%-15%) and NaCl (55%-70%) on sensory quality of bacon were investigated,and color,mouthfeel,salty taste and comprehensive score of bacon were chosen as sensory parameters.The control group was 4% sodium chloride becon.Four sensory parameters were evaluated using a 5-point hedonic scale.Statistical analysis of data using Design Expert software was carried out to build a regression model for each of the four sensory parameters.Based on comprehensive consideration of these sensory parameters,the optimal low-salt bacon formulation was consist of 22% KCl,11% Vc-Ca and 67% NaCl.The actual sensory scores of the optimized formulation were 4.55,4.4,4.2 and 4.33 for color,mouthfeel,salty taste and comprehensive score,respectively.It was very close with the predicted values of each parameter.

D-optimal mixture design; KCl; Vc-Ca; NaCl; low salt formula

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.013782

硕士研究生(贺稚非教授为通讯作者,E-mail:2628576386@qq.com)。

国家重点研发计划资助(2016YFD0401503)；重庆市特色食品工程技术研究中心能力提升项目(cstc2014pt-gc8001)

2017-01-09，改回日期：2017-02-12