響應面法優化鹽焗雞腿的低鈉復合鹽配方及揮發性風味物質分析

張 杰，董華發，馮美琴，韓敏義,，孫 健,

（1.南京農業大學食品科技學院，國家肉品質量安全控制工程技術研究中心，江蘇南京 210095；2.溫氏食品集團股份有限公司，廣東云浮 527400；3.金陵科技學院動物科學與食品工程學院，江蘇南京 210038）

鹽焗雞是廣東東江地區極具特色的名菜，也是一種傳統特色熟雞肉制品，其特點是皮爽骨香、色澤誘人、鮮香可口[1]。氯化鈉可為肉制品提供咸味，改善嫩度與多汁性，抑制微生物生長。鹽焗雞鹵水中常含有4%~6%的食鹽，而某些鹽焗雞產品中鈉含量高達1750 mg/100 g。我國居民人均食鹽攝入量為10.5 g/d，而世界衛生組織則提倡每人的鹽攝入量應＜5 g/d，《健康中國行動計劃（2019-2030 年）》也建議人均食鹽攝入量不高于5 g/d。研究表明，攝入過量食鹽會引發高血壓和心腦血管等疾病。因此，減鹽但保持產品原有的理化特性及品質成為學者們的研究熱點。

目前未見在鹽焗雞中進行減鹽的研究，而其他肉制品主要的減鹽措施有：a.直接減少食鹽添加量。但是該方法會降低肉制品風味、品質[2]。b.使用氯化鈉替代物。目前肉制品中應用與研究較多的氯化鈉替代物有鹽酸鹽、乳酸鹽等，這些物質均能部分替代食鹽調味。Gou 等[3]使用氯化鉀替代干腌豬肉中的氯化鈉，發現該處理對質構和顏色沒有顯著影響，但當替代比達到50%~60%時，彈性降低并且苦澀味明顯。Horita 等[4]用氯化鉀、氯化鎂和氯化鈣同時替代香腸中的氯化鈉，氯化鈣能夠降低彈性和粘聚性但能增加硬度。c.使用風味增強劑。替代鹽過量使用會影響感官及品質，因此常與風味增強劑復配使用。氨基酸類、酵母提取物等是使用較多的風味增強劑。酵母提取物是風味前體物質的來源，能夠改善風味[5]。d.改變工藝或食鹽形態。但該方法也有一定的局限性。

本文旨在使用替代鹽制作鹽焗制品，以雞腿為原料，使用氯化鉀、乳酸鈣和酵母抽提物分別替代鹵水中的氯化鈉進而制作鹽焗雞腿，根據模糊數學感官評價、色差和質構選擇最佳替代比并利用響應面法對三種替代物的配比進行優化，得到低鈉復合鹽的最佳配比。通過對比低鈉組與對照組的揮發性風味物質，探究低鈉復合鹽對鹽焗雞腿風味的影響，為生產低鈉肉制品提供技術支持，改善肉制品的健康品質。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮雞琵琶腿 品種妃子鳳雞，重量（75±5） g，日齡50 d，廣東溫氏佳潤食品有限公司新城佳豐屠宰廠；鹽焗雞粉、沙姜粉 廣東友泰食品有限公司；食鹽、白砂糖、紅曲黃色素、焦糖色素等 廣東溫氏佳味食品有限公司；食品級氯化鉀、乳酸鈣、酵母抽提物 優寶嘉食品公司；實驗試劑均為分析純或色譜純。

MS304TS/02 電子天平 瑞士梅特勒托得多公司；CR 400 色差儀 日本柯尼卡美能達公司；TAXT plus C 質構儀 英國 Stable Micro Systems 公司；900T 原子吸收光譜儀 美國PerkinElmer 公司；LC-20AT 高效液相色譜儀 日本SHIMADZU 公司；FlavourSpec?氣相離子遷移譜儀 德國G.A.S.公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 鹽焗雞腿制作配方與工藝 鹵水配方：以雞湯重量計，鹽焗雞粉1%，糖1%，沙姜粉0.5%，乙基麥芽酚0.03%，紅曲黃色素0.02%，焦糖色素0.015%，白胡椒粉0.2%，鹽4.5%。

工藝流程：新鮮雞腿→清洗→預煮→制備湯底→制備鹵水→焗制→冷卻→真空包裝→成品

操作要點：

a.制備湯底：每10 斤水熬煮5 斤老母雞塊，制成雞湯作為鹵水湯底。

b.預煮：雞腿入沸水60 s 撈出以去除血水。

c.制備鹵水：湯底沸騰后放入鹵水配方中的調料并使其完全溶解，調料使用量以雞湯重量為基礎，按上述比例添加。

d.焗制：將預煮后的雞腿使用鹵水焗制25 min，此時水溫控制在86~88 ℃。

e.冷卻與包裝：焗制后的鹽焗雞腿進行風冷，降至常溫后迅速真空包裝。

1.2.2 單因素實驗 探究不同替代量氯化鉀、乳酸鈣、酵母抽提物對鹽焗雞腿的影響，以感官評分、色差、質構為評價指標，確定每種替代物的最佳替代比。替代比以鹽的重量計算，替代比0%即全部使用氯化鈉作為對照組。單因素實驗中各因素的水平如表1 所示。

表1 單因素實驗因素與水平Table 1 Factors and levels of single factor test

1.2.3 響應面試驗 根據單因素實驗結果進行響應面試驗，采用Design-Expert V8.06 軟件，依據Box-Behnken 試驗設計原理，以感官評分為響應值，進行3 因素3 水平共17 點的響應面試驗，試驗方案設計見表2。

表2 響應面試驗因素水平設計Table 2 Response surface test factor and level table

1.2.4 模糊數學感官評價體系構建

1.2.4.1 感官評價方式 感官評價小組由10 名經過培訓的食品專業人員（5 男5 女）組成，分辨色香味的能力強。對樣品進行隨機編號，感官評價小組成員對樣品進行評定，在評價不同樣品時需用溫水漱口，小組成員之間不交流。感官評價評分標準如表3 所示。

表3 鹽焗雞腿感官評分標準Table 3 Sensory scoring standards for salt-baked chicken thighs

1.2.4.2 因素集U、評語集V 及權重集X 的確定 因素集：評價指標為色澤、風味、組織結構、咸度和總體喜愛程度，因素集U={色澤u1，風味u2，組織結構u3，咸度u4，總體喜愛程度u5}，其中，ui為第i 個因素。

評語集：評語集 V={優v1，良v2，中v3，差v4}，其中，vi為第i 個因素；優（100 分），良（75 分），中（50 分），差（25 分）[6]。

權重集：根據姬長英[7]的研究，強制法確定色澤權重為0.2、風味權重為0.2、組織結構權重為0.2、咸度權重為0.2、總體喜愛程度權重為0.2，即權重集X=（0.2，0.2，0.2，0.2，0.2）。

1.2.4.3 模糊數學感官評價體系模型及模糊矩陣的確定 參考劉艷紅等[8]的研究，假設食品感官因素綜合評判結果向量為Y，對10 名感官評定人員的各項評語等級次數進行統計，各評語等級次數除以10 即為各因素對5 項評語等級的隸屬度，得到的隸屬度矩陣即構成模糊評定矩陣 R，該模糊矩陣R 與權重集X 合成模糊感官評定結果向量Y，即 Y=X·R。

1.2.5 色差測定 將鹽焗雞腿平放于桌面，使用色差儀測定雞腿表皮的亮度（L*）、紅度（a*）、黃度（b*），色差儀使用標準白板Y=84.80、x=0.3151、y=0.3207校正。

1.2.6 質構測定 參照李繼昊[9]的方法并適當修改，將雞腿肉切成1 cm×1 cm×1 cm 的肉塊，使用質構儀進行質構剖面分析測定。參數如下：測前速度2.00 mm/s；測試速度1.00 mm/s；測后速度1.00 mm/s；兩次測定時間間隔3.00 s；測定壓縮比50%；觸發力5.00 g；探頭型號P/75。

1.2.7 離子含量及氯化物測定 鈉、鉀、鈣及氯化物含量分別按照GB 5009.91-2017《食品安全國家標準食品中鉀、鈉的測定》、GB 5009.92-2016《食品安全國家標準 食品中鈣的測定》、GB 5009.44-2016《食品安全國家標準 食品中氯化物的測定》進行測定。

1.2.8 揮發性風味物質測定 參照胡洋健等[10]的方法并適當修改，將1 g 雞腿肉放入20 mL 頂空瓶中，用氣相-離子遷移譜儀（Gas chromatography-Ion mobility spectrometry，GC-IMS）進行檢測。進樣參數：80 ℃孵化15 min；載氣N2（純度≥99.99%）；進樣針溫度85 ℃。

氣相色譜參數條件：色譜柱溫40 ℃，起始流速2 mL/min，保持2 min 后在8 min 內增至20 mL/min，而后在10 min 內增至100 mL/min，最后5 min 增至150 mL/min，共運行25 min。

離子遷移譜參數條件：漂移管長度98000 μm；漂移管溫度40 ℃；漂移氣流速150 mL/min；IMS 溫度45 ℃。

使用 GAS 開發的功能軟件 LAV（Laboratory Analytical Viewer）分析樣品譜圖，用GC×IMS Library Search 中內置的NIST（The National Institute of Standards and Technology 2014 Retention Index Database）數據庫、IMS（G.A.S.mbH，Dortmund，德國）數據庫對物質進行定性分析，用Reporter 和Gallery Plot 插件分析數據。

1.3 數據處理

每個處理設置3 個重復，采用SAS V8 軟件進行數據的顯著性分析，P＜0.05 表示差異顯著，數據結果用“平均值±標準差”表示；采用Design-Expert V8.0.6.1 軟件進行響應面試驗設計與分析；利用Origin 2018 進行繪圖。

為了解“校企融合”人才培養模式下，應用型高校思政教育方面存在的問題和學生的思想道德素質情況，筆者于2017年5月10日至2017年5月30日對我院思想政治教育狀況進行了一次調查。本研究采用隨機抽樣和分層抽樣相結合的方法，在我院大一到大三的大專生中隨機抽取不同系別的9個班級學生作為調查對象。結合訪談法和個案法進行研究，一共發放問卷300份，對12名學生和5位輔導員老師進行訪談。最后收回問卷262份，有效問卷243份，有效率為92.75%。主要采用計算機輔助方法對數據統計處理，結果如下：

2 結果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 模糊數學感官評價結果 感官評價結果如表4所示。

表4 模糊數學感官評價結果Table 4 Fuzzy mathematical sensory evaluation results

2.1.2 模糊矩陣的建立結果 參考孫娜等[11]的計算方法，以氯化鉀10%替代比為例，在10 人組成的感官評價小組對色澤進行評價中，有2 人認為優，6 人認為良，2 人認為中，0 人認為差，則R色澤=[0.2 0.6 0.2 0]，風味等指標同理，將評價結果寫成評判矩陣即比的矩陣R2~R5。

將權重X 乘以評判矩陣R 進行模糊變換，即Yi=X×Ri（i=1，2，···，5），即各個樣品的模糊關系綜合評價結果，該矩陣反映對樣品進行感官評價時優、良、中、差的贊成比。最終，模糊變換綜合評價結果如下：

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，則Y1=（0.30，0.42，0.26，0.02）。在該替代比下，優的贊成比為30%，良中差同理。同理可得Y2~Y5的模糊關系綜合評價結果。

評語等級集V=（100，75，50，25），模糊綜合評分即感官評分T=Y×K，T1=Y1×V=0.3×100+0.42×75+0.26×50+0.02×25=75，同理可得其余組的感官評分。

2.1.3 氯化鉀替代比對鹽焗雞腿的影響 感官評分如圖1 所示，在替代比為30%時顯著高于其余替代組（P＜0.05），此時感官評分為89.33 分。當氯化鉀替代量增加到40%時，感官評分顯著下降（P＜0.05），這是因為鹽焗雞腿顏色及風味發生變化，鹽焗雞腿的整體得分變低。Gelabert 等[12]用氯化鉀替代發酵香腸中的氯化鈉，替代比達到40%時出現苦味。當鉀鹽的替代量超過50%時，會產生苦味和金屬味等異味[13]。

圖1 氯化鉀替代比對鹽焗雞腿感官評分的影響Fig.1 Effect of KCl substitution on sensory score of salt-baked chicken thighs注：不同小寫字母表示差異顯著（P＜0.05）；圖2~圖3 同。

色差如表5 所示。氯化鉀替代比為30%時，鹽焗雞腿的b*顯著高于其余組（P＜0.05），與對照組沒有顯著差異（P>0.05）；隨著氯化鉀替代比的增加，亮度值L*先減小后增大，紅度值a*先增大后減小，這與趙芩[14]制作低鈉豬里脊肉時的結論類似。這可能是由于肌紅蛋白通過氧化作用和氧化還原反應發生互變，影響肉制品表面色澤[15]。使用氯化鉀后對鹽焗雞腿的b*有影響，這有可能與產品的加工方式及氯化鉀用量增大、氯化鈉用量減少與色素發生作用有關。

表5 氯化鉀替代比對鹽焗雞腿色差的影響Table 5 Effect of KCl substitution on chromatic aberration of salt-baked chicken thighs

表6 氯化鉀替代比對鹽焗雞腿質構的影響Table 6 Effect of KCl substitution on textural properties of salt-baked chicken thighs

綜合考慮感官評分、色差及質構，氯化鉀最佳替代比為30%，此時產品各方面品質都較好。

2.1.4 乳酸鈣替代比對鹽焗雞腿的影響 感官評分如圖2 所示，隨著乳酸鈣替代比的增加，感官評分先增加后減小，同時10%替代組的感官評分顯著高于其他替代組（P＜0.05），最高分為87.33 分。當乳酸鈣替代比大于10%之后，隨著替代比的增加，鹽焗雞腿顏色改變并出現異味，導致感官評分降低。徐雯雅[18]應用乳酸鈣部分替代氯化鈉制作西式鹽水火腿，最佳替代比為10%，與本實驗結果一致。

圖2 乳酸鈣替代比對鹽焗雞腿感官評分的影響Fig.2 Effect of calcium lactate substitution on sensory score of salt-baked chicken thighs

色差如表7 所示。隨著乳酸鈣替代比的增加，亮度值L*先減小后增大，紅度值a*和黃度值b*均呈現先上升后下降的趨勢。Gimeno 等[19]使用混合鹽生產發酵肉制品，發現鈣鹽的存在會增大產品亮度值。乳酸鈣替代比為10%時，亮度、黃度與對照組沒有顯著差異（P>0.05）。

表7 乳酸鈣替代比對鹽焗雞腿色差的影響Table 7 Effect of calcium lactate substitution on chromatic aberration of salt-baked chicken thighs

質構如表8 所示，乳酸鈣替代比10%時，咀嚼性高于對照組，但無顯著差異（P>0.05）。這與Cáceres等[20]研究結果一致，隨乳酸鈣替代比的增加硬度先升高后降低，未見顯著性變化（P>0.05），Ca2+增強肌球蛋白之間的連接，從而形成穩定的網狀結構，使肉制品結構更緊密。綜合感官評分、色差與質構，乳酸鈣最佳替代比為10%。

表8 乳酸鈣替代比對鹽焗雞腿質構的影響Table 8 Effect of calcium lactate substitution on textural properties of salt-baked chicken thighs

2.1.5 酵母抽提物替代比對鹽焗雞腿的影響 感官評分如圖3 所示，隨著酵母抽提物替代比的增加，感官評分逐漸減小，10%替代比的感官評分顯著高于其余組（P＜0.05），超過對照組的92.00 分達到了92.50 分。酵母提取物是能夠在肉制品中用作增鮮劑，當其替代比較小時能提升鹽焗雞腿的風味，提高鹽焗雞腿的感官評分；但是替代比過大時咸度降低，未達到鹽焗產品所需的咸度。

圖3 酵母抽提物替代比對鹽焗雞腿感官評分的影響Fig.3 Effect of yeast extract substitution on sensory score of salt-baked chicken thighs

色差如表9 所示。隨酵母抽提物替代比的增加亮度值L*先增大后減小，紅度值a*和黃度值b*在逐漸減小。這與付麗等[21]的研究結果一致。酵母抽提物為黃色粉末，使用后可能會影響鹽焗雞腿的顏色，但是添加量少故影響較小。

表9 酵母抽提物替代比對鹽焗雞腿色差的影響Table 9 Effect of yeast extract substitution on chromatic aberration of salt-baked chicken thighs

質構如表10 所示，隨著酵母抽提物替代比的增加，硬度和咀嚼性逐漸減小，彈性和回復性先增大后減小，變化不明顯。這與趙子瑞[22]的研究結果相似，隨著酵母抽提物用量的增加，產品硬度和咀嚼性下降，可能是因為酵母抽提物含有一些蛋白質，這些蛋白質在NaCl 的作用下，分子間的縫隙加大留有大量的持水空間，會提高產品保水性。

表10 酵母抽提物替代比對鹽焗雞腿質構的影響Table 10 Effect of yeast extract substitution on textural properties of salt-baked chicken thighs

綜合感官評分、色差和質構指標，酵母抽提物最佳替代比為10%，此時產品更受到消費者的喜愛。

2.2 響應面試驗結果與分析

2.2.1 響應面優化試驗結果及方差分析 鹽焗雞腿的黃度及咀嚼性是考察低鈉鹽焗雞腿品質的重要指標，對不同條件下的這2 項指標進行測定，并對相應產品進行感官評定。選取A 氯化鉀替代比（%）、B 乳酸鈣替代比（%）、C 酵母抽提物替代比（%）為自變量，感官評分（Y）為因變量，試驗組合及結果如表11 所示。軟件擬合后得到的二次多項方程：Y=90.33?4.86A?7.25B?4.52C+0.71AB+0.000AC?1.37BC?10.08A2?7.96B2?12.17C2；R2=0.9857，表明該方程擬合性較好，R2Adj=0.9674，說明數據可靠性較高。從表12 可得，模型顯著（P＜0.05）、失擬項不顯著（P>0.05），說明該模型有效且可用；一次項A、B、C及二次項A2、B2、C2對感官評分影響極顯著（P＜0.01），而交互項AB、AC、BC 影響不顯著（P>0.05）。通過F檢驗可知，乳酸鈣對鹽焗雞腿感官評分影響最大。

表11 響應面試驗設計方案及結果Table 11 Response surface test design scheme and results

表12 響應面試驗方差分析Table 12 Variance analysis of response surface test

2.2.2 響應面試驗交互作用分析 響應曲面的陡峭程度能夠反應自變量交互作用對響應值的影響，即響應曲面越陡峭，自變量間的交互作用對響應值影響越顯著[23]。結果如圖4 所示，BC 的曲面比其余更陡峭，乳酸鈣和酵母抽提物的交互作用最強，說明其交互作用對感官評分的影響更大，這與方差分析的結果表述一致。

圖4 各因素間交互作用對感官評分影響的響應面圖Fig.4 Response surface plots of the interactive effects of various factors on sensory score

2.2.3 驗證試驗 通過回歸模型確定各替代物最佳替代比為氯化鉀29.16%、乳酸鈣8.55%、酵母抽提物9.69%，預測感官評分為92.33。考慮到實際生產的可行性，參數調整為：氯化鉀30%、乳酸鈣9%、酵母抽提物10%，驗證試驗重復3 次。產品感官評分為92.00 分，與模型理論值相近，說明該模型能夠較好地用于鹽焗雞腿替代鹽配方的優化，此時黃度38.43，咀嚼性796.66 g。低鈉組與對照組鹽焗雞腿的感官評分、質構及色差結果如表13 所示。

表13 鹽焗雞腿的感官評分、質構及色差Table 13 Sensory score, texture and chromatic aberration of salt-baked chicken thighs

2.3 離子及氯化物含量

鹽焗雞腿的鉀鈣鈉離子及氯化物含量如表14所示，低鈉復合鹽的使用顯著降低鹽焗雞腿中Na+及氯化物的含量（P＜0.05），即鈉含量降低了37.29%，同時K+與Ca2+的含量顯著增加（P＜0.05）。

表14 鹽焗雞腿中離子含量Table 14 Ion content in salt-baked chicken thighs

2.4 低鈉復合鹽對鹽焗雞腿揮發性風味物質的影響

2.4.1 GC-IMS 譜圖分析 指紋圖譜如圖5 所示。藍色行代表對照組，紅色行代表低鈉組；每列亮點均表示同一保留時間及漂移時間的揮發性化合物的信號峰，已定性的物質標名字，未定性的物質標數字。亮點的顏色與范圍代表揮發性化合物含量，顏色深、范圍大表明該揮發性化合物的相對含量高。物質名稱中的“M-”代表單體，“D-”代表二聚體。

圖5 不同鹽焗雞腿的 GC-IMS 指紋譜圖Fig.5 GC-IMS fingerprint of different salt-baked chicken thighs

2.4.2 GC-IMS 定性及相對定量分析 從表15 可知，鹽焗雞腿中檢測出31 種可定性的揮發性風味物質，包括9 種酮類、14 種醛類、6 種醇類、1 種酯類和1 種烯類。低鈉組的酮類、醇類化合物的相對含量顯著高于對照組（P＜0.05）。使用低鈉復合鹽后2-庚酮、2-丙酮等物質的相對含量顯著高于對照組（P＜0.05），壬醛和己醛二聚體含量顯著升高（P＜0.05），苯甲醛單體的含量也高于對照組。醛類物質閾值低，對雞肉的風味具有重要貢獻，大多來自于脂肪氧化和氨基酸降解[24]，亞油酸和花生四烯酸的氧化產生己醛[25]，油酸氧化產生壬醛[26]。己醛有青草香味，壬醛有口香糖與果香味，對雞肉風味有重要作用；苯甲醛對鹽焗雞的風味具有重要作用[1]。酮類物質是脂肪氧化產生的另一重要物質，對肉香味的形成具有重要意義[27]，其閾值通常會高于醛類，具有花香、水果香等令人愉悅的風味。使用低鈉復合鹽后鹽焗雞腿中酮類物質的含量顯著增加（P＜0.05）。脂肪氧化和美拉德反應能夠產生2-庚酮，它能夠減小腥味[28]，可能會減少鹽焗雞腿的異味。

表15 指紋圖譜中部分揮發性物質定性結果Table 15 Qualitative results of some volatile substances in the fingerprint

綜上所述，將低鈉復合鹽應用于鹽焗雞腿中，大多數揮發性風味物質變化不顯著（P>0.05），這說明低鈉復合鹽的使用未對鹽焗雞腿的風味造成明顯的負面影響；同時一些重要風味物質含量的增加能表明使用低鈉復合鹽在一定程度上提升了鹽焗雞腿的風味。

3 結論

本研究結合模糊數學感官評價、色差和質構來探究氯化鉀、乳酸鈣和酵母抽提物對鹽焗雞腿的影響。通過單因素實驗得到三種替代物的最佳替代比：氯化鉀30%，乳酸鈣10%，酵母抽提物10%，在此基礎上利用響應面優化并結合實際操作得到最佳參數為：氯化鉀30%、乳酸鈣9%、酵母抽提物10%，此時感官評分為92.00 分，黃度為38.43，咀嚼性為796.66 g，與模型理論值相近。此條件下鹽焗雞腿的品質與對照組接近，同時鈉含量、氯化物含量分別降低了37.29%、24.00%。2-庚酮、苯甲醛單體、壬醛等重要風味物質相對含量顯著增加（P＜0.05），應用低鈉復合鹽在一定程度上提升了鹽焗雞腿的風味。低鈉鹽焗雞的研究還處于起步階段，本研究為開發低鈉鹽焗雞制品提供理論依據，也為低鈉鹽產品的開發提供了一定思路。