基于主成分分析花生蛋白对低盐香肠品质的影响

高浩源，赵春波，李苗云，马阳阳，赵莉君，朱瑶迪，赵改名

(河南农业大学 食品科学技术学院，河南 郑州，450002)

熏煮香肠是深受广大消费者喜爱的一种低温肉制品，为使其拥有良好的质地和丰富的口味，在加工生产过程中会添加一定量的食盐(NaCl)，但是随着消费者饮食水平的提高，熏煮香肠含盐量偏高，不能满足人们对绿色健康生活的需求。过量摄入钠盐会引起高血压和心血管疾病等[1]。目前，我国居民人均每天食盐摄入量超过12 g[2]，而《国民营养计划(2017—2030年)》中提出，到2030年实现全国人均日食盐摄入量减少20%。因此，有必要降低熏煮香肠中的钠盐使用量。

直接减少食盐在熏煮香肠中的使用量是一种有效的减盐方式，但这会造成香肠的质地松散、咸味下降，不被消费者认可[3]。KCl与NaCl性质相似，也可以使香肠带有咸味，目前已有学者通过KCl替代部分食盐来降低香肠中钠含量[4-7]，为了防止食盐减少后熏煮香肠的质地发生改变，常常添加一些辅料来保证低盐香肠的品质[8]。

花生蛋白是通过低温制取的一种无蛋白质热变性、营养价值较高的植物蛋白，它最大程度地保留了花生中的营养成分，是一种营养价值较高的优质蛋白质[9]。因其具有的凝胶性和持水性[10]，花生蛋白也常常被用于肉制品中[11-14]，可丰富肉制品的营养，同时也可以改善其品质。本实验以低盐猪肉熏煮肠为载体，采用全因子试验，通过测定低盐猪肉熏煮香肠的出品率、保水率、色差和质构测定，采用主成分分析探究添加花生蛋白对低盐猪肉熏煮香肠质构品质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

猪后腿瘦肉、猪肥膘、花生蛋白(99%)，上海金尊食品科技有限公司；食盐、KCl(食品级)、复合磷酸盐、谷氨酰胺转氨酶、调味料、复合硝酸盐、异抗坏血酸钠，市售。

1.2 仪器与设备

100型绞肉机，山东新派食品机械有限公司；BYXX-50型烟熏箱，杭州艾博机械工程有限公司；VF608Plus真空灌肠机，松原市百诚润和机械有限公司；TA.XTplus物性测试仪，英国Stable Micro Systems公司；CR-400色差计，柯尼卡美能达株式会社(日本)。

1.3 实验方法

1.3.1 工艺流程[15]

原料肉→去筋膜→绞肉→腌制→斩拌→灌肠→烘烤→蒸煮→冷却→成品

1.3.2 基础配方

猪肉 1 kg、冰水450 g、食盐25 g，白砂糖15 g、味精3 g、复合磷酸盐3 g、鸡精2 g、白胡椒粉1.5 g、生姜粉1.5 g、八角粉1 g，异抗坏血酸钠0.5 g、NaNO20.15 g。

1.3.3 操作要点

猪后腿肉去除筋膜，清洗干净后用绞肉机(6 mm孔板)将猪后腿瘦肉和肥膘绞碎。绞碎过的瘦肉和肥膘按肥瘦质量比4∶1一共分成20组，每组1.5 kg。将绞后的猪后腿瘦肉加入食盐(或部分用KCl代替)、磷酸盐、异抗坏血酸钠和NaNO2(需溶于水后加入)，混合均匀后在0～4 ℃腌制24 h。将腌制好的肉粒斩拌均匀，且在斩拌过程中为防止肉粒温度上升，应随时加入冰水，并加入其他配料。第一步斩拌(1 min)：猪瘦肉；第二步(2 min)：加1/3冰水；第三步(2 min)：加白砂糖、生姜粉、八角粉、味精、鸡精、谷氨酰胺转氨酶，加1/3冰水；第四步(2 min)：加肥膘，花生蛋白，1/3冰水。将斩拌均匀的肉馅进行灌肠，称质量并记录，然后将其放在烟熏炉中，60 ℃烘烤约60 min。将灌好的生肠放入80 ℃左右的水中，煮制30～40 min取出，冷却后称质量并记录。

1.4 试验设计

以猪肉质量1 kg计，实验为在KCl替代食盐量为0%、20%、30%、40%、50%(质量分数，下同)的香肠下分别添加0%、4%、6%、8%的花生蛋白，实验共20组，如表1所示。

1.5 检测指标

1.5.1 出品率

参考赵春波等[16]的方法，按照公式(1)计算。

(1)

式中：m1,蒸煮后低盐香肠质量，g；m2,蒸煮前低盐香肠肉糜质量，g；公式(2)同。

1.5.2 保水率

参考赵春波等[16]的方法，测得蒸煮后低盐香肠和烘烤前低盐香肠的水分含量x1和x2，每个测定3次，香肠保水率按照公式(2)计算。

(2)

1.5.3 色差

参考赵春波等[16]的方法，使用前把色差计先与标准比色板校准，再将准备好的样放于小孔中心进行测定。每组选取3根香肠，每根香肠随机选取2个点测定香肠样品的L*、a*和b*，每组香肠测定6次。

1.5.4 质构的测定

参考赵春波等[16]的方法，采用物性测试仪对香肠进行质构测定。参数设置：探头选取P/50，测前速度2 mm/s，测试速度0.8 mm/s，测试后速度0.8 mm/s，压缩比75%，时间5 s，用模具把样品切成高16 mm，直径18 mm的圆柱体，处理好的低盐香肠放在质构仪中测定并记录数据。每个处理重复12次。

1.6 数据处理

实验数据使用SPSS 24.0软件进行单因素分析和主成分分析，用Origin 2017软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 花生蛋白对低盐猪肉熏煮香肠出品率与保水率的影响

如图1所示，在KCl替代食盐量为30%～50%时，添加8%花生蛋白可以显著提高低盐香肠的出品率和保水率(P<0.05)；尤其当KCl替代食盐量为40%～50%时，添加4%～8%花生蛋白可以显著提高低盐香肠的出品率和保水率(P<0.05)，对于提高低盐香肠的保水率更加明显；在KCl替代食盐量为40%时，花生蛋白添加量8%时，低盐香肠的出品率和保水率达到最高。石晓等[12]发现添加4%的花生蛋白能提高香肠的出品率。杜娟等[13]考察了不同原料比的花生蛋白粉灌肠产品的质量，确定花生蛋白粉有利于灌肠水分的增加。SUN等[11]发现花生蛋白的添加提高了鸡肉盐溶性蛋白混合凝胶在热诱导过程中的保水能力、弹性和凝胶强度。李响等[17]利用不同手段对花生蛋白进行改性，发现改性后的花生蛋白的溶解性、起泡性及乳化性都得到了改善，使花生蛋白产品的附加值得到了提高。封小龙[18]使用转谷氨酰胺酶交联花生球蛋白和伴花生球蛋白制备凝胶，将其添加于香肠中，可以使香肠产品拥有更好的质地和良好的咀嚼性。徐芬等[19]研究发现马铃薯面条中添加花生蛋白可显著降低其蒸煮损失。

a-出品率；b-保水率图1 花生蛋白对低盐熏煮猪肉香肠出品率和保水率的影响Fig.1 Effect of peanut protein on yield and water retention rate of low-salt smoked pork sausage注：不同小写字母表示同组内数值具有显著差异(P<0.05)(下同)

2.2 花生蛋白对低盐猪肉熏煮香肠色差的影响

如图2所示，在KCl替代食盐量为30%和50%时，添加8%花生蛋白可以显著降低香肠的亮度(P<0.05)；降低了低盐香肠的光泽。在KCl替代食盐量为40%和50%时；添加6%～8%的花生蛋白显著提高了低盐香肠的红度(P<0.05)；在KCl替代食盐量为0%～30%时，添加花生蛋白对低盐香肠的红度不存在显著性影响(P>0.05)。在KCl替代食盐量为0%～50%时，添加4%～8%花生蛋白显著提高了低盐香肠的黄度，这可能是花生蛋白本身特有的颜色造成的。徐芬等[19]发现面条的红黄度随着花生蛋白粉添加量的增加而增加，而亮度减小，使面条整体颜色变深。

a-L*值；b-a*值；c-b*值图2 花生蛋白对低盐熏煮猪肉香肠色差L*、a*、b*值的影响Fig.2 Effect of peanut protein on L*，a* and b* value of low-salt smoked pork sausage

2.3 花生蛋白对低盐猪肉熏煮香肠质构的影响

由表2可得，全部使用食盐时，4%～8%的花生蛋白添加后可以改善低盐熏煮香肠的硬度、内聚性、胶着性、咀嚼性和回复性，但效果不明显；在KCl替代食盐量为20%时，8%的花生蛋白与不加花生蛋白相比，花生蛋白可以明显改善低盐熏煮香肠的硬度、弹性和咀嚼性(P<0.05)；在KCl替代食盐量为30%时，添加6%和8%的花生蛋白可以增强低盐熏煮香肠的硬度、弹性、内聚性、胶着性、咀嚼性和回复性，但效果不明显。在KCl替代食盐量为40%时，与不加花生蛋白相比，添加4%和6%的花生蛋白对改善低盐熏煮香肠的硬度、胶着性和咀嚼性具有显著性影响(P<0.05)；在KCl替代食盐量为50%时，4%～8%的花生蛋白与不加花生蛋白相比，花生蛋白的添加对改善低盐熏煮香肠的硬度、胶着性和咀嚼性具有显著影响(P<0.05)。杜娟等[13]研究发现添加5%的花生蛋白可使香肠富有弹性。徐芬等[19]研究发现花生蛋白粉的添加能显著提高马铃薯鲜切面的硬度、粘合性、咀嚼性，降低面条的弹性及黏结性。王立新[20]还发现花生蛋白可以改善香肠的质构。唐善虎等[21]发现香肠中花生含量的改变对香肠的硬度、弹性和黏聚性起着重要作用。贾丽娇[22]通过向肉糜中添加花生蛋白，使肉糜品质得到显著提高，弹性增加。石晓等[23]发现花生蛋白粉的添加可以改善三明治火腿等低温肉制品的内聚性。

表2 花生蛋白对低盐熏煮猪肉香肠质构的影响Table 2 Effect of peanut protein on texture of low-salt smoked pork sausage

2.4 低盐猪肉熏煮香肠品质主成分分析

主成分分析是利用数据降维，通过线性变换将多个变量转化为几个互不相关的综合指标，用较少的变量反映原始数据的多元统计方法[24]。目前主成分分析已广泛用于肉糜制品的综合评价，低盐猪肉熏煮香肠品质主成分分析结果见表3，前3个主成分特征值为5.700、2.348和1.260，均大于1。三者方差贡献率分别为51.821%、21.348%、11.453%，累积贡献率达84.632%，能够反映低盐熏煮猪肉香肠品质指标的大部分信息，因此可以选取前3个成分进行分析。

2.5 低盐猪肉熏煮香肠品质综合评价模型的建立

由表3可知，根据主成分分析结果可以把品质指标分成3个成分，成分1载荷较高的主要有硬度、弹性、内聚性、胶着性、咀嚼性和回复性；成分2载荷较高主要是a*值和b*值；成分3载荷较高主要是保水率。低盐猪肉熏煮香肠品质指标的主成分特征向量见表4，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计算得来的；低盐猪肉熏煮香肠品质指标分别用X1、X2、X3……X10、X11表征。以Z1、Z2和Z3为主成分1、2和3的得分，再根据主成分特征向量和变量，可以得到3个主成分的函数表达式分别为：

Z1=-0.095X1-0.293X2+0.948X3+……-0.004X10-0.042X11

Z2=0.765X1+0.674X2+0.006X3+……+0.775X10+0.807X11

Z3=0.536X1+0.595X2-0.039X3+……-0.546X10-0.521X11

表3 花生蛋白对低盐猪肉熏煮香肠质构指标影响主成分分析结果Table 3 Principal component analysis results of peanut protein affecting texture indexes of low-salt smoked pork sausage

根据成分1、2和3的方差贡献率，然后再结合表3和表4对花生蛋白低盐猪肉熏煮香肠品质主成分分析结果；以Z为综合品质得分建立低盐猪肉熏煮香肠品质综合评价模型：Z=0.518Z1+0.213Z2+0.114Z3，最后根据模型计算出各实验组别的品质综合评价模型得分并进行排名，结果见表5。

表4 低盐猪肉熏煮香肠质构指标主成分特征向量Table 4 Principal component feature vectors of low-salt smoked pork sausage quality and structure indicators

表5 低盐猪肉熏煮香肠质构指标主成分得分Table 5 Principal component score of texture index of low-salt smoked pork sausage

排名较高的主要分布在10～20组，KCl替代食盐量在30%～50%，说明花生蛋白可以提高低盐熏煮猪肉香肠的综合品质得分，改善低盐熏煮香肠的综合品质；实验组最高得分为14组，即当KCl替代食盐量为40%，花生蛋白添加量为4%时，低盐熏煮猪肉香肠的综合品质得分最高。

3 结论

本研究可知，添加花生蛋白可以提高低盐熏煮香肠的出品率、保水率和黄度；花生蛋白的添加使低盐猪肉熏煮香肠的硬度、弹性和咀嚼性增加，对低盐熏煮香肠的质构特性起到改善作用；并且在KCl替代食盐量为40%～50%时，花生蛋白对猪肉熏煮香肠质构的改善作用较强。通过对保水率、色差等指标进行主成分分析，评价花生蛋白对低盐猪肉熏煮香肠品质影响，建立了关于花生蛋白对低盐猪肉熏煮香肠的品质综合评价模型。综合考虑，建议KCl替代食盐的量为40%，花生蛋白添加量在4%～6%。该评价模型可为低盐猪肉熏煮香肠的研发提供参考数据。