基于主成分分析花生蛋白對低鹽香腸品質的影響

高浩源，趙春波，李苗云，馬陽陽，趙莉君，朱瑤迪，趙改名

(河南農業大學 食品科學技術學院，河南 鄭州，450002)

熏煮香腸是深受廣大消費者喜愛的一種低溫肉制品，為使其擁有良好的質地和豐富的口味，在加工生產過程中會添加一定量的食鹽(NaCl)，但是隨著消費者飲食水平的提高，熏煮香腸含鹽量偏高，不能滿足人們對綠色健康生活的需求。過量攝入鈉鹽會引起高血壓和心血管疾病等[1]。目前，我國居民人均每天食鹽攝入量超過12 g[2]，而《國民營養計劃(2017—2030年)》中提出，到2030年實現全國人均日食鹽攝入量減少20%。因此，有必要降低熏煮香腸中的鈉鹽使用量。

直接減少食鹽在熏煮香腸中的使用量是一種有效的減鹽方式，但這會造成香腸的質地松散、咸味下降，不被消費者認可[3]。KCl與NaCl性質相似，也可以使香腸帶有咸味，目前已有學者通過KCl替代部分食鹽來降低香腸中鈉含量[4-7]，為了防止食鹽減少后熏煮香腸的質地發生改變，常常添加一些輔料來保證低鹽香腸的品質[8]。

花生蛋白是通過低溫制取的一種無蛋白質熱變性、營養價值較高的植物蛋白，它最大程度地保留了花生中的營養成分，是一種營養價值較高的優質蛋白質[9]。因其具有的凝膠性和持水性[10]，花生蛋白也常常被用于肉制品中[11-14]，可豐富肉制品的營養，同時也可以改善其品質。本實驗以低鹽豬肉熏煮腸為載體，采用全因子試驗，通過測定低鹽豬肉熏煮香腸的出品率、保水率、色差和質構測定，采用主成分分析探究添加花生蛋白對低鹽豬肉熏煮香腸質構品質的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬后腿瘦肉、豬肥膘、花生蛋白(99%)，上海金尊食品科技有限公司；食鹽、KCl(食品級)、復合磷酸鹽、谷氨酰胺轉氨酶、調味料、復合硝酸鹽、異抗壞血酸鈉，市售。

1.2 儀器與設備

100型絞肉機，山東新派食品機械有限公司；BYXX-50型煙熏箱，杭州艾博機械工程有限公司；VF608Plus真空灌腸機，松原市百誠潤和機械有限公司；TA.XTplus物性測試儀，英國Stable Micro Systems公司；CR-400色差計，柯尼卡美能達株式會社(日本)。

1.3 實驗方法

1.3.1 工藝流程[15]

原料肉→去筋膜→絞肉→腌制→斬拌→灌腸→烘烤→蒸煮→冷卻→成品

1.3.2 基礎配方

豬肉 1 kg、冰水450 g、食鹽25 g，白砂糖15 g、味精3 g、復合磷酸鹽3 g、雞精2 g、白胡椒粉1.5 g、生姜粉1.5 g、八角粉1 g，異抗壞血酸鈉0.5 g、NaNO20.15 g。

1.3.3 操作要點

豬后腿肉去除筋膜，清洗干凈后用絞肉機(6 mm孔板)將豬后腿瘦肉和肥膘絞碎。絞碎過的瘦肉和肥膘按肥瘦質量比4∶1一共分成20組，每組1.5 kg。將絞后的豬后腿瘦肉加入食鹽(或部分用KCl代替)、磷酸鹽、異抗壞血酸鈉和NaNO2(需溶于水后加入)，混合均勻后在0～4 ℃腌制24 h。將腌制好的肉粒斬拌均勻，且在斬拌過程中為防止肉粒溫度上升，應隨時加入冰水，并加入其他配料。第一步斬拌(1 min)：豬瘦肉；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、雞精、谷氨酰胺轉氨酶，加1/3冰水；第四步(2 min)：加肥膘，花生蛋白，1/3冰水。將斬拌均勻的肉餡進行灌腸，稱質量并記錄，然后將其放在煙熏爐中，60 ℃烘烤約60 min。將灌好的生腸放入80 ℃左右的水中，煮制30～40 min取出，冷卻后稱質量并記錄。

1.4 試驗設計

以豬肉質量1 kg計，實驗為在KCl替代食鹽量為0%、20%、30%、40%、50%(質量分數，下同)的香腸下分別添加0%、4%、6%、8%的花生蛋白，實驗共20組，如表1所示。

1.5 檢測指標

1.5.1 出品率

參考趙春波等[16]的方法，按照公式(1)計算。

(1)

式中：m1,蒸煮后低鹽香腸質量，g；m2,蒸煮前低鹽香腸肉糜質量，g；公式(2)同。

1.5.2 保水率

參考趙春波等[16]的方法，測得蒸煮后低鹽香腸和烘烤前低鹽香腸的水分含量x1和x2，每個測定3次，香腸保水率按照公式(2)計算。

(2)

1.5.3 色差

參考趙春波等[16]的方法，使用前把色差計先與標準比色板校準，再將準備好的樣放于小孔中心進行測定。每組選取3根香腸，每根香腸隨機選取2個點測定香腸樣品的L*、a*和b*，每組香腸測定6次。

1.5.4 質構的測定

參考趙春波等[16]的方法，采用物性測試儀對香腸進行質構測定。參數設置：探頭選取P/50，測前速度2 mm/s，測試速度0.8 mm/s，測試后速度0.8 mm/s，壓縮比75%，時間5 s，用模具把樣品切成高16 mm，直徑18 mm的圓柱體，處理好的低鹽香腸放在質構儀中測定并記錄數據。每個處理重復12次。

1.6 數據處理

實驗數據使用SPSS 24.0軟件進行單因素分析和主成分分析，用Origin 2017軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 花生蛋白對低鹽豬肉熏煮香腸出品率與保水率的影響

如圖1所示，在KCl替代食鹽量為30%～50%時，添加8%花生蛋白可以顯著提高低鹽香腸的出品率和保水率(P<0.05)；尤其當KCl替代食鹽量為40%～50%時，添加4%～8%花生蛋白可以顯著提高低鹽香腸的出品率和保水率(P<0.05)，對于提高低鹽香腸的保水率更加明顯；在KCl替代食鹽量為40%時，花生蛋白添加量8%時，低鹽香腸的出品率和保水率達到最高。石曉等[12]發現添加4%的花生蛋白能提高香腸的出品率。杜娟等[13]考察了不同原料比的花生蛋白粉灌腸產品的質量，確定花生蛋白粉有利于灌腸水分的增加。SUN等[11]發現花生蛋白的添加提高了雞肉鹽溶性蛋白混合凝膠在熱誘導過程中的保水能力、彈性和凝膠強度。李響等[17]利用不同手段對花生蛋白進行改性，發現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，使花生蛋白產品的附加值得到了提高。封小龍[18]使用轉谷氨酰胺酶交聯花生球蛋白和伴花生球蛋白制備凝膠，將其添加于香腸中，可以使香腸產品擁有更好的質地和良好的咀嚼性。徐芬等[19]研究發現馬鈴薯面條中添加花生蛋白可顯著降低其蒸煮損失。

a-出品率；b-保水率圖1 花生蛋白對低鹽熏煮豬肉香腸出品率和保水率的影響Fig.1 Effect of peanut protein on yield and water retention rate of low-salt smoked pork sausage注：不同小寫字母表示同組內數值具有顯著差異(P<0.05)(下同)

2.2 花生蛋白對低鹽豬肉熏煮香腸色差的影響

如圖2所示，在KCl替代食鹽量為30%和50%時，添加8%花生蛋白可以顯著降低香腸的亮度(P<0.05)；降低了低鹽香腸的光澤。在KCl替代食鹽量為40%和50%時；添加6%～8%的花生蛋白顯著提高了低鹽香腸的紅度(P<0.05)；在KCl替代食鹽量為0%～30%時，添加花生蛋白對低鹽香腸的紅度不存在顯著性影響(P>0.05)。在KCl替代食鹽量為0%～50%時，添加4%～8%花生蛋白顯著提高了低鹽香腸的黃度，這可能是花生蛋白本身特有的顏色造成的。徐芬等[19]發現面條的紅黃度隨著花生蛋白粉添加量的增加而增加，而亮度減小，使面條整體顏色變深。

a-L*值；b-a*值；c-b*值圖2 花生蛋白對低鹽熏煮豬肉香腸色差L*、a*、b*值的影響Fig.2 Effect of peanut protein on L*，a* and b* value of low-salt smoked pork sausage

2.3 花生蛋白對低鹽豬肉熏煮香腸質構的影響

由表2可得，全部使用食鹽時，4%～8%的花生蛋白添加后可以改善低鹽熏煮香腸的硬度、內聚性、膠著性、咀嚼性和回復性，但效果不明顯；在KCl替代食鹽量為20%時，8%的花生蛋白與不加花生蛋白相比，花生蛋白可以明顯改善低鹽熏煮香腸的硬度、彈性和咀嚼性(P<0.05)；在KCl替代食鹽量為30%時，添加6%和8%的花生蛋白可以增強低鹽熏煮香腸的硬度、彈性、內聚性、膠著性、咀嚼性和回復性，但效果不明顯。在KCl替代食鹽量為40%時，與不加花生蛋白相比，添加4%和6%的花生蛋白對改善低鹽熏煮香腸的硬度、膠著性和咀嚼性具有顯著性影響(P<0.05)；在KCl替代食鹽量為50%時，4%～8%的花生蛋白與不加花生蛋白相比，花生蛋白的添加對改善低鹽熏煮香腸的硬度、膠著性和咀嚼性具有顯著影響(P<0.05)。杜娟等[13]研究發現添加5%的花生蛋白可使香腸富有彈性。徐芬等[19]研究發現花生蛋白粉的添加能顯著提高馬鈴薯鮮切面的硬度、粘合性、咀嚼性，降低面條的彈性及黏結性。王立新[20]還發現花生蛋白可以改善香腸的質構。唐善虎等[21]發現香腸中花生含量的改變對香腸的硬度、彈性和黏聚性起著重要作用。賈麗嬌[22]通過向肉糜中添加花生蛋白，使肉糜品質得到顯著提高，彈性增加。石曉等[23]發現花生蛋白粉的添加可以改善三明治火腿等低溫肉制品的內聚性。

表2 花生蛋白對低鹽熏煮豬肉香腸質構的影響Table 2 Effect of peanut protein on texture of low-salt smoked pork sausage

2.4 低鹽豬肉熏煮香腸品質主成分分析

主成分分析是利用數據降維，通過線性變換將多個變量轉化為幾個互不相關的綜合指標，用較少的變量反映原始數據的多元統計方法[24]。目前主成分分析已廣泛用于肉糜制品的綜合評價，低鹽豬肉熏煮香腸品質主成分分析結果見表3，前3個主成分特征值為5.700、2.348和1.260，均大于1。三者方差貢獻率分別為51.821%、21.348%、11.453%，累積貢獻率達84.632%，能夠反映低鹽熏煮豬肉香腸品質指標的大部分信息，因此可以選取前3個成分進行分析。

2.5 低鹽豬肉熏煮香腸品質綜合評價模型的建立

由表3可知，根據主成分分析結果可以把品質指標分成3個成分，成分1載荷較高的主要有硬度、彈性、內聚性、膠著性、咀嚼性和回復性；成分2載荷較高主要是a*值和b*值；成分3載荷較高主要是保水率。低鹽豬肉熏煮香腸品質指標的主成分特征向量見表4，特征向量是各自主成分載荷除以各自主成分特征值的算術平方根計算得來的；低鹽豬肉熏煮香腸品質指標分別用X1、X2、X3……X10、X11表征。以Z1、Z2和Z3為主成分1、2和3的得分，再根據主成分特征向量和變量，可以得到3個主成分的函數表達式分別為：

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 花生蛋白對低鹽豬肉熏煮香腸質構指標影響主成分分析結果Table 3 Principal component analysis results of peanut protein affecting texture indexes of low-salt smoked pork sausage

根據成分1、2和3的方差貢獻率，然后再結合表3和表4對花生蛋白低鹽豬肉熏煮香腸品質主成分分析結果；以Z為綜合品質得分建立低鹽豬肉熏煮香腸品質綜合評價模型：Z=0.518Z1+0.213Z2+0.114Z3，最后根據模型計算出各實驗組別的品質綜合評價模型得分并進行排名，結果見表5。

表4 低鹽豬肉熏煮香腸質構指標主成分特征向量Table 4 Principal component feature vectors of low-salt smoked pork sausage quality and structure indicators

表5 低鹽豬肉熏煮香腸質構指標主成分得分Table 5 Principal component score of texture index of low-salt smoked pork sausage

排名較高的主要分布在10～20組，KCl替代食鹽量在30%～50%，說明花生蛋白可以提高低鹽熏煮豬肉香腸的綜合品質得分，改善低鹽熏煮香腸的綜合品質；實驗組最高得分為14組，即當KCl替代食鹽量為40%，花生蛋白添加量為4%時，低鹽熏煮豬肉香腸的綜合品質得分最高。

3 結論

本研究可知，添加花生蛋白可以提高低鹽熏煮香腸的出品率、保水率和黃度；花生蛋白的添加使低鹽豬肉熏煮香腸的硬度、彈性和咀嚼性增加，對低鹽熏煮香腸的質構特性起到改善作用；并且在KCl替代食鹽量為40%～50%時，花生蛋白對豬肉熏煮香腸質構的改善作用較強。通過對保水率、色差等指標進行主成分分析，評價花生蛋白對低鹽豬肉熏煮香腸品質影響，建立了關于花生蛋白對低鹽豬肉熏煮香腸的品質綜合評價模型。綜合考慮，建議KCl替代食鹽的量為40%，花生蛋白添加量在4%～6%。該評價模型可為低鹽豬肉熏煮香腸的研發提供參考數據。