响应面法优化盐焗鸡腿的低钠复合盐配方及挥发性风味物质分析

张 杰，董华发，冯美琴，韩敏义,，孙 健,

（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.温氏食品集团股份有限公司，广东云浮 527400；3.金陵科技学院动物科学与食品工程学院，江苏南京 210038）

盐焗鸡是广东东江地区极具特色的名菜，也是一种传统特色熟鸡肉制品，其特点是皮爽骨香、色泽诱人、鲜香可口[1]。氯化钠可为肉制品提供咸味，改善嫩度与多汁性，抑制微生物生长。盐焗鸡卤水中常含有4%~6%的食盐，而某些盐焗鸡产品中钠含量高达1750 mg/100 g。我国居民人均食盐摄入量为10.5 g/d，而世界卫生组织则提倡每人的盐摄入量应＜5 g/d，《健康中国行动计划（2019-2030 年）》也建议人均食盐摄入量不高于5 g/d。研究表明，摄入过量食盐会引发高血压和心脑血管等疾病。因此，减盐但保持产品原有的理化特性及品质成为学者们的研究热点。

目前未见在盐焗鸡中进行减盐的研究，而其他肉制品主要的减盐措施有：a.直接减少食盐添加量。但是该方法会降低肉制品风味、品质[2]。b.使用氯化钠替代物。目前肉制品中应用与研究较多的氯化钠替代物有盐酸盐、乳酸盐等，这些物质均能部分替代食盐调味。Gou 等[3]使用氯化钾替代干腌猪肉中的氯化钠，发现该处理对质构和颜色没有显著影响，但当替代比达到50%~60%时，弹性降低并且苦涩味明显。Horita 等[4]用氯化钾、氯化镁和氯化钙同时替代香肠中的氯化钠，氯化钙能够降低弹性和粘聚性但能增加硬度。c.使用风味增强剂。替代盐过量使用会影响感官及品质，因此常与风味增强剂复配使用。氨基酸类、酵母提取物等是使用较多的风味增强剂。酵母提取物是风味前体物质的来源，能够改善风味[5]。d.改变工艺或食盐形态。但该方法也有一定的局限性。

本文旨在使用替代盐制作盐焗制品，以鸡腿为原料，使用氯化钾、乳酸钙和酵母抽提物分别替代卤水中的氯化钠进而制作盐焗鸡腿，根据模糊数学感官评价、色差和质构选择最佳替代比并利用响应面法对三种替代物的配比进行优化，得到低钠复合盐的最佳配比。通过对比低钠组与对照组的挥发性风味物质，探究低钠复合盐对盐焗鸡腿风味的影响，为生产低钠肉制品提供技术支持，改善肉制品的健康品质。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜鸡琵琶腿 品种妃子凤鸡，重量（75±5） g，日龄50 d，广东温氏佳润食品有限公司新城佳丰屠宰厂；盐焗鸡粉、沙姜粉 广东友泰食品有限公司；食盐、白砂糖、红曲黄色素、焦糖色素等 广东温氏佳味食品有限公司；食品级氯化钾、乳酸钙、酵母抽提物 优宝嘉食品公司；实验试剂均为分析纯或色谱纯。

MS304TS/02 电子天平 瑞士梅特勒托得多公司；CR 400 色差仪 日本柯尼卡美能达公司；TAXT plus C 质构仪 英国 Stable Micro Systems 公司；900T 原子吸收光谱仪 美国PerkinElmer 公司；LC-20AT 高效液相色谱仪 日本SHIMADZU 公司；FlavourSpec®气相离子迁移谱仪 德国G.A.S.公司。

1.2 实验方法

1.2.1 盐焗鸡腿制作配方与工艺 卤水配方：以鸡汤重量计，盐焗鸡粉1%，糖1%，沙姜粉0.5%，乙基麦芽酚0.03%，红曲黄色素0.02%，焦糖色素0.015%，白胡椒粉0.2%，盐4.5%。

工艺流程：新鲜鸡腿→清洗→预煮→制备汤底→制备卤水→焗制→冷却→真空包装→成品

操作要点：

a.制备汤底：每10 斤水熬煮5 斤老母鸡块，制成鸡汤作为卤水汤底。

b.预煮：鸡腿入沸水60 s 捞出以去除血水。

c.制备卤水：汤底沸腾后放入卤水配方中的调料并使其完全溶解，调料使用量以鸡汤重量为基础，按上述比例添加。

d.焗制：将预煮后的鸡腿使用卤水焗制25 min，此时水温控制在86~88 ℃。

e.冷却与包装：焗制后的盐焗鸡腿进行风冷，降至常温后迅速真空包装。

1.2.2 单因素实验 探究不同替代量氯化钾、乳酸钙、酵母抽提物对盐焗鸡腿的影响，以感官评分、色差、质构为评价指标，确定每种替代物的最佳替代比。替代比以盐的重量计算，替代比0%即全部使用氯化钠作为对照组。单因素实验中各因素的水平如表1 所示。

表1 单因素实验因素与水平Table 1 Factors and levels of single factor test

1.2.3 响应面试验 根据单因素实验结果进行响应面试验，采用Design-Expert V8.06 软件，依据Box-Behnken 试验设计原理，以感官评分为响应值，进行3 因素3 水平共17 点的响应面试验，试验方案设计见表2。

表2 响应面试验因素水平设计Table 2 Response surface test factor and level table

1.2.4 模糊数学感官评价体系构建

1.2.4.1 感官评价方式 感官评价小组由10 名经过培训的食品专业人员（5 男5 女）组成，分辨色香味的能力强。对样品进行随机编号，感官评价小组成员对样品进行评定，在评价不同样品时需用温水漱口，小组成员之间不交流。感官评价评分标准如表3 所示。

表3 盐焗鸡腿感官评分标准Table 3 Sensory scoring standards for salt-baked chicken thighs

1.2.4.2 因素集U、评语集V 及权重集X 的确定 因素集：评价指标为色泽、风味、组织结构、咸度和总体喜爱程度，因素集U={色泽u1，风味u2，组织结构u3，咸度u4，总体喜爱程度u5}，其中，ui为第i 个因素。

评语集：评语集 V={优v1，良v2，中v3，差v4}，其中，vi为第i 个因素；优（100 分），良（75 分），中（50 分），差（25 分）[6]。

权重集：根据姬长英[7]的研究，强制法确定色泽权重为0.2、风味权重为0.2、组织结构权重为0.2、咸度权重为0.2、总体喜爱程度权重为0.2，即权重集X=（0.2，0.2，0.2，0.2，0.2）。

1.2.4.3 模糊数学感官评价体系模型及模糊矩阵的确定 参考刘艳红等[8]的研究，假设食品感官因素综合评判结果向量为Y，对10 名感官评定人员的各项评语等级次数进行统计，各评语等级次数除以10 即为各因素对5 项评语等级的隶属度，得到的隶属度矩阵即构成模糊评定矩阵 R，该模糊矩阵R 与权重集X 合成模糊感官评定结果向量Y，即 Y=X·R。

1.2.5 色差测定 将盐焗鸡腿平放于桌面，使用色差仪测定鸡腿表皮的亮度（L*）、红度（a*）、黄度（b*），色差仪使用标准白板Y=84.80、x=0.3151、y=0.3207校正。

1.2.6 质构测定 参照李继昊[9]的方法并适当修改，将鸡腿肉切成1 cm×1 cm×1 cm 的肉块，使用质构仪进行质构剖面分析测定。参数如下：测前速度2.00 mm/s；测试速度1.00 mm/s；测后速度1.00 mm/s；两次测定时间间隔3.00 s；测定压缩比50%；触发力5.00 g；探头型号P/75。

1.2.7 离子含量及氯化物测定 钠、钾、钙及氯化物含量分别按照GB 5009.91-2017《食品安全国家标准食品中钾、钠的测定》、GB 5009.92-2016《食品安全国家标准 食品中钙的测定》、GB 5009.44-2016《食品安全国家标准 食品中氯化物的测定》进行测定。

1.2.8 挥发性风味物质测定 参照胡洋健等[10]的方法并适当修改，将1 g 鸡腿肉放入20 mL 顶空瓶中，用气相-离子迁移谱仪（Gas chromatography-Ion mobility spectrometry，GC-IMS）进行检测。进样参数：80 ℃孵化15 min；载气N2（纯度≥99.99%）；进样针温度85 ℃。

气相色谱参数条件：色谱柱温40 ℃，起始流速2 mL/min，保持2 min 后在8 min 内增至20 mL/min，而后在10 min 内增至100 mL/min，最后5 min 增至150 mL/min，共运行25 min。

离子迁移谱参数条件：漂移管长度98000 μm；漂移管温度40 ℃；漂移气流速150 mL/min；IMS 温度45 ℃。

使用 GAS 开发的功能软件 LAV（Laboratory Analytical Viewer）分析样品谱图，用GC×IMS Library Search 中内置的NIST（The National Institute of Standards and Technology 2014 Retention Index Database）数据库、IMS（G.A.S.mbH，Dortmund，德国）数据库对物质进行定性分析，用Reporter 和Gallery Plot 插件分析数据。

1.3 数据处理

每个处理设置3 个重复，采用SAS V8 软件进行数据的显著性分析，P＜0.05 表示差异显著，数据结果用“平均值±标准差”表示；采用Design-Expert V8.0.6.1 软件进行响应面试验设计与分析；利用Origin 2018 进行绘图。

为了解“校企融合”人才培养模式下，应用型高校思政教育方面存在的问题和学生的思想道德素质情况，笔者于2017年5月10日至2017年5月30日对我院思想政治教育状况进行了一次调查。本研究采用随机抽样和分层抽样相结合的方法，在我院大一到大三的大专生中随机抽取不同系别的9个班级学生作为调查对象。结合访谈法和个案法进行研究，一共发放问卷300份，对12名学生和5位辅导员老师进行访谈。最后收回问卷262份，有效问卷243份，有效率为92.75%。主要采用计算机辅助方法对数据统计处理，结果如下：

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 模糊数学感官评价结果 感官评价结果如表4所示。

表4 模糊数学感官评价结果Table 4 Fuzzy mathematical sensory evaluation results

2.1.2 模糊矩阵的建立结果 参考孙娜等[11]的计算方法，以氯化钾10%替代比为例，在10 人组成的感官评价小组对色泽进行评价中，有2 人认为优，6 人认为良，2 人认为中，0 人认为差，则R色泽=[0.2 0.6 0.2 0]，风味等指标同理，将评价结果写成评判矩阵即比的矩阵R2~R5。

将权重X 乘以评判矩阵R 进行模糊变换，即Yi=X×Ri（i=1，2，···，5），即各个样品的模糊关系综合评价结果，该矩阵反映对样品进行感官评价时优、良、中、差的赞成比。最终，模糊变换综合评价结果如下：

Y11=0.2×0.2+0.2×0.4+0.2×0.3+0.2×0.4+0.2×0.2=0.3；Y12、Y13、Y14同理，则Y1=（0.30，0.42，0.26，0.02）。在该替代比下，优的赞成比为30%，良中差同理。同理可得Y2~Y5的模糊关系综合评价结果。

评语等级集V=（100，75，50，25），模糊综合评分即感官评分T=Y×K，T1=Y1×V=0.3×100+0.42×75+0.26×50+0.02×25=75，同理可得其余组的感官评分。

2.1.3 氯化钾替代比对盐焗鸡腿的影响 感官评分如图1 所示，在替代比为30%时显著高于其余替代组（P＜0.05），此时感官评分为89.33 分。当氯化钾替代量增加到40%时，感官评分显著下降（P＜0.05），这是因为盐焗鸡腿颜色及风味发生变化，盐焗鸡腿的整体得分变低。Gelabert 等[12]用氯化钾替代发酵香肠中的氯化钠，替代比达到40%时出现苦味。当钾盐的替代量超过50%时，会产生苦味和金属味等异味[13]。

图1 氯化钾替代比对盐焗鸡腿感官评分的影响Fig.1 Effect of KCl substitution on sensory score of salt-baked chicken thighs注：不同小写字母表示差异显著（P＜0.05）；图2~图3 同。

色差如表5 所示。氯化钾替代比为30%时，盐焗鸡腿的b*显著高于其余组（P＜0.05），与对照组没有显著差异（P>0.05）；随着氯化钾替代比的增加，亮度值L*先减小后增大，红度值a*先增大后减小，这与赵芩[14]制作低钠猪里脊肉时的结论类似。这可能是由于肌红蛋白通过氧化作用和氧化还原反应发生互变，影响肉制品表面色泽[15]。使用氯化钾后对盐焗鸡腿的b*有影响，这有可能与产品的加工方式及氯化钾用量增大、氯化钠用量减少与色素发生作用有关。

表5 氯化钾替代比对盐焗鸡腿色差的影响Table 5 Effect of KCl substitution on chromatic aberration of salt-baked chicken thighs

表6 氯化钾替代比对盐焗鸡腿质构的影响Table 6 Effect of KCl substitution on textural properties of salt-baked chicken thighs

综合考虑感官评分、色差及质构，氯化钾最佳替代比为30%，此时产品各方面品质都较好。

2.1.4 乳酸钙替代比对盐焗鸡腿的影响 感官评分如图2 所示，随着乳酸钙替代比的增加，感官评分先增加后减小，同时10%替代组的感官评分显著高于其他替代组（P＜0.05），最高分为87.33 分。当乳酸钙替代比大于10%之后，随着替代比的增加，盐焗鸡腿颜色改变并出现异味，导致感官评分降低。徐雯雅[18]应用乳酸钙部分替代氯化钠制作西式盐水火腿，最佳替代比为10%，与本实验结果一致。

图2 乳酸钙替代比对盐焗鸡腿感官评分的影响Fig.2 Effect of calcium lactate substitution on sensory score of salt-baked chicken thighs

色差如表7 所示。随着乳酸钙替代比的增加，亮度值L*先减小后增大，红度值a*和黄度值b*均呈现先上升后下降的趋势。Gimeno 等[19]使用混合盐生产发酵肉制品，发现钙盐的存在会增大产品亮度值。乳酸钙替代比为10%时，亮度、黄度与对照组没有显著差异（P>0.05）。

表7 乳酸钙替代比对盐焗鸡腿色差的影响Table 7 Effect of calcium lactate substitution on chromatic aberration of salt-baked chicken thighs

质构如表8 所示，乳酸钙替代比10%时，咀嚼性高于对照组，但无显著差异（P>0.05）。这与Cáceres等[20]研究结果一致，随乳酸钙替代比的增加硬度先升高后降低，未见显著性变化（P>0.05），Ca2+增强肌球蛋白之间的连接，从而形成稳定的网状结构，使肉制品结构更紧密。综合感官评分、色差与质构，乳酸钙最佳替代比为10%。

表8 乳酸钙替代比对盐焗鸡腿质构的影响Table 8 Effect of calcium lactate substitution on textural properties of salt-baked chicken thighs

2.1.5 酵母抽提物替代比对盐焗鸡腿的影响 感官评分如图3 所示，随着酵母抽提物替代比的增加，感官评分逐渐减小，10%替代比的感官评分显著高于其余组（P＜0.05），超过对照组的92.00 分达到了92.50 分。酵母提取物是能够在肉制品中用作增鲜剂，当其替代比较小时能提升盐焗鸡腿的风味，提高盐焗鸡腿的感官评分；但是替代比过大时咸度降低，未达到盐焗产品所需的咸度。

图3 酵母抽提物替代比对盐焗鸡腿感官评分的影响Fig.3 Effect of yeast extract substitution on sensory score of salt-baked chicken thighs

色差如表9 所示。随酵母抽提物替代比的增加亮度值L*先增大后减小，红度值a*和黄度值b*在逐渐减小。这与付丽等[21]的研究结果一致。酵母抽提物为黄色粉末，使用后可能会影响盐焗鸡腿的颜色，但是添加量少故影响较小。

表9 酵母抽提物替代比对盐焗鸡腿色差的影响Table 9 Effect of yeast extract substitution on chromatic aberration of salt-baked chicken thighs

质构如表10 所示，随着酵母抽提物替代比的增加，硬度和咀嚼性逐渐减小，弹性和回复性先增大后减小，变化不明显。这与赵子瑞[22]的研究结果相似，随着酵母抽提物用量的增加，产品硬度和咀嚼性下降，可能是因为酵母抽提物含有一些蛋白质，这些蛋白质在NaCl 的作用下，分子间的缝隙加大留有大量的持水空间，会提高产品保水性。

表10 酵母抽提物替代比对盐焗鸡腿质构的影响Table 10 Effect of yeast extract substitution on textural properties of salt-baked chicken thighs

综合感官评分、色差和质构指标，酵母抽提物最佳替代比为10%，此时产品更受到消费者的喜爱。

2.2 响应面试验结果与分析

2.2.1 响应面优化试验结果及方差分析 盐焗鸡腿的黄度及咀嚼性是考察低钠盐焗鸡腿品质的重要指标，对不同条件下的这2 项指标进行测定，并对相应产品进行感官评定。选取A 氯化钾替代比（%）、B 乳酸钙替代比（%）、C 酵母抽提物替代比（%）为自变量，感官评分（Y）为因变量，试验组合及结果如表11 所示。软件拟合后得到的二次多项方程：Y=90.33−4.86A−7.25B−4.52C+0.71AB+0.000AC−1.37BC−10.08A2−7.96B2−12.17C2；R2=0.9857，表明该方程拟合性较好，R2Adj=0.9674，说明数据可靠性较高。从表12 可得，模型显著（P＜0.05）、失拟项不显著（P>0.05），说明该模型有效且可用；一次项A、B、C及二次项A2、B2、C2对感官评分影响极显著（P＜0.01），而交互项AB、AC、BC 影响不显著（P>0.05）。通过F检验可知，乳酸钙对盐焗鸡腿感官评分影响最大。

表11 响应面试验设计方案及结果Table 11 Response surface test design scheme and results

表12 响应面试验方差分析Table 12 Variance analysis of response surface test

2.2.2 响应面试验交互作用分析 响应曲面的陡峭程度能够反应自变量交互作用对响应值的影响，即响应曲面越陡峭，自变量间的交互作用对响应值影响越显著[23]。结果如图4 所示，BC 的曲面比其余更陡峭，乳酸钙和酵母抽提物的交互作用最强，说明其交互作用对感官评分的影响更大，这与方差分析的结果表述一致。

图4 各因素间交互作用对感官评分影响的响应面图Fig.4 Response surface plots of the interactive effects of various factors on sensory score

2.2.3 验证试验 通过回归模型确定各替代物最佳替代比为氯化钾29.16%、乳酸钙8.55%、酵母抽提物9.69%，预测感官评分为92.33。考虑到实际生产的可行性，参数调整为：氯化钾30%、乳酸钙9%、酵母抽提物10%，验证试验重复3 次。产品感官评分为92.00 分，与模型理论值相近，说明该模型能够较好地用于盐焗鸡腿替代盐配方的优化，此时黄度38.43，咀嚼性796.66 g。低钠组与对照组盐焗鸡腿的感官评分、质构及色差结果如表13 所示。

表13 盐焗鸡腿的感官评分、质构及色差Table 13 Sensory score, texture and chromatic aberration of salt-baked chicken thighs

2.3 离子及氯化物含量

盐焗鸡腿的钾钙钠离子及氯化物含量如表14所示，低钠复合盐的使用显著降低盐焗鸡腿中Na+及氯化物的含量（P＜0.05），即钠含量降低了37.29%，同时K+与Ca2+的含量显著增加（P＜0.05）。

表14 盐焗鸡腿中离子含量Table 14 Ion content in salt-baked chicken thighs

2.4 低钠复合盐对盐焗鸡腿挥发性风味物质的影响

2.4.1 GC-IMS 谱图分析 指纹图谱如图5 所示。蓝色行代表对照组，红色行代表低钠组；每列亮点均表示同一保留时间及漂移时间的挥发性化合物的信号峰，已定性的物质标名字，未定性的物质标数字。亮点的颜色与范围代表挥发性化合物含量，颜色深、范围大表明该挥发性化合物的相对含量高。物质名称中的“M-”代表单体，“D-”代表二聚体。

图5 不同盐焗鸡腿的 GC-IMS 指纹谱图Fig.5 GC-IMS fingerprint of different salt-baked chicken thighs

2.4.2 GC-IMS 定性及相对定量分析 从表15 可知，盐焗鸡腿中检测出31 种可定性的挥发性风味物质，包括9 种酮类、14 种醛类、6 种醇类、1 种酯类和1 种烯类。低钠组的酮类、醇类化合物的相对含量显著高于对照组（P＜0.05）。使用低钠复合盐后2-庚酮、2-丙酮等物质的相对含量显著高于对照组（P＜0.05），壬醛和己醛二聚体含量显著升高（P＜0.05），苯甲醛单体的含量也高于对照组。醛类物质阈值低，对鸡肉的风味具有重要贡献，大多来自于脂肪氧化和氨基酸降解[24]，亚油酸和花生四烯酸的氧化产生己醛[25]，油酸氧化产生壬醛[26]。己醛有青草香味，壬醛有口香糖与果香味，对鸡肉风味有重要作用；苯甲醛对盐焗鸡的风味具有重要作用[1]。酮类物质是脂肪氧化产生的另一重要物质，对肉香味的形成具有重要意义[27]，其阈值通常会高于醛类，具有花香、水果香等令人愉悦的风味。使用低钠复合盐后盐焗鸡腿中酮类物质的含量显著增加（P＜0.05）。脂肪氧化和美拉德反应能够产生2-庚酮，它能够减小腥味[28]，可能会减少盐焗鸡腿的异味。

表15 指纹图谱中部分挥发性物质定性结果Table 15 Qualitative results of some volatile substances in the fingerprint

综上所述，将低钠复合盐应用于盐焗鸡腿中，大多数挥发性风味物质变化不显著（P>0.05），这说明低钠复合盐的使用未对盐焗鸡腿的风味造成明显的负面影响；同时一些重要风味物质含量的增加能表明使用低钠复合盐在一定程度上提升了盐焗鸡腿的风味。

3 结论

本研究结合模糊数学感官评价、色差和质构来探究氯化钾、乳酸钙和酵母抽提物对盐焗鸡腿的影响。通过单因素实验得到三种替代物的最佳替代比：氯化钾30%，乳酸钙10%，酵母抽提物10%，在此基础上利用响应面优化并结合实际操作得到最佳参数为：氯化钾30%、乳酸钙9%、酵母抽提物10%，此时感官评分为92.00 分，黄度为38.43，咀嚼性为796.66 g，与模型理论值相近。此条件下盐焗鸡腿的品质与对照组接近，同时钠含量、氯化物含量分别降低了37.29%、24.00%。2-庚酮、苯甲醛单体、壬醛等重要风味物质相对含量显著增加（P＜0.05），应用低钠复合盐在一定程度上提升了盐焗鸡腿的风味。低钠盐焗鸡的研究还处于起步阶段，本研究为开发低钠盐焗鸡制品提供理论依据，也为低钠盐产品的开发提供了一定思路。