凌 逍 马世广 汪学荣

西南大学动物科学学院食品科学系 重庆 402460

猪肉干含有丰富的蛋白质及脂肪、碳水化合物、钙、铁、磷等营养成分，具有补虚强身，滋阴润燥、丰肌泽肤的作用，是如今市场上最为畅销的猪肉制品之一[1]。传统猪肉制品在加工过程中存在着感官品质较难控制的缺点，如色泽发黑，口感粗糙；还因糖分含量不好控制，在后期储藏过程中易出现蔗糖返砂等[2]，为了克服这些问题，一些肉干加工企业根据市场需求进行质量改进，如改进烘干工艺来适当提高肉干水分含量到20%左右，这样的猪肉干被称为半干猪肉干[3]，因为这类新型加工符合半干食品加工的工艺要求。

但是，半干猪肉干的加工增加了这类产品的水分含量，水分活度随之升高，易于微生物生长繁殖，大大影响了安全性、储藏性。水分活度反映了供微生物生长所需的自由水的情况[4]，大部分细菌在水分活度小于0.9时无法繁殖，因此低Aw有利于控制食品中病原菌的生长，在不考虑复水性、交叉污染等情况下，低Aw食品一般可以被认为是安全食品[5]。

当在食品加工工艺不变的情况下，可以通过添加一些水分活度降低剂来对食品进行改进，从而使其能在较高水分含量时，也具有较低的水分活度，达到改善食品口感的同时，也能控制微生物的生长繁殖和一些化学变化，以延长保质期[6]。Aw降低剂是一类具有极性集团，亲水性强的物质。目前对Aw降低剂种类的研究主要有盐类、糖类、醇类、有机酸等。使用单一Aw降低剂可能会出现用量超标、降低范围狭窄等问题，所以目前对复合Aw降低剂的使用已经成为研究热点[1]。

本实验选取不同钠盐、醇类、糖醇类物质，研究其对半干猪肉干水分活度的影响，通过单因素实验确定最优的钠盐、醇类、糖醇类Aw降低剂，再通过正交实验优化该复合Aw降低剂的最佳配比，以期为半干猪肉干的加工提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

冷鲜里脊肉(市售)；

卤水为自制；

氯化钠(用于校准水分活度仪)为分析纯；

食盐、乙二胺四乙酸二钠、三聚磷酸钠、柠檬酸钠、丙三醇、丙二醇、聚乙二醇、赤藓糖醇、木糖醇、山梨糖醇均为食品级。

1.2 仪器与设备

GZX-9420 MBE电热恒温鼓风干燥箱，上海博讯实业有限公司医疗设备厂；

HD-3A型智能水分活度测量仪，无锡市华科仪器仪表有限公司；

BCS-3-SN电子计数秤，厦门佰伦斯电子科技有限公司。

1.3 测试指标

水分活度，按GB5009.238-2016《食品水分活度的测定》[7]。

1.4 方法

将猪瘦肉按纤维纵向切割成200～250g肉块。将肉块置于锅中煮制5min，去除血水，便于切条。肉块冷却后，按肉块纤维纵向切成长8～10cm，宽3～5cm，厚3～6mm的条状；然后将肉条放入卤水中，100℃下卤制30min。接着将卤制后猪肉尽量切碎，磨细至颗粒小于2mm，并分成若干个样品，每个样品质量为10g，将水分活度降低剂按实验设计加入猪肉碎中，混合腌渍40min。根据经验和预实验的结果将猪肉在干燥温度为105℃条件下烘干至含水量为20%左右，干燥时间是通过预实验来确定的。取出置于干燥室静置30min后，测定样品的水分活度。

试验首先通过预实验，确定出在105℃下，控制无添加半干猪肉干的水分含量在20%左右的烘干时间和对应的Aw值。然后研究不同钠盐、醇类、糖醇类物质对半干猪肉干水分活度的影响，筛选最优的钠盐、醇类、糖醇类Aw降低剂，接着分别进行单因素实验找出因素水平，在单因素实验基础上进行三因素三水平单指标正交试验，设计优化复合Aw降低剂的最佳配比，最后进行验证实验。

1.5 数据处理

正交试验的试验数据采用IBM SPSS Statistics 25数据处理系统和Microsoft Excel 2013软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同钠盐对半干猪肉干Aw的影响

根据表1可知。不同加热时间下，添加了不同钠盐的半干猪肉干Aw值大小顺序基本相一致，比较得出降低半干猪肉干Aw的能力大小顺序为乙二胺四乙酸二钠>柠檬酸钠>三聚磷酸钠。

表1 不同钠盐对半干猪肉干Aw的影响

当加热时间在2h时，在乙二胺四乙酸二钠添加下半干猪肉干水分活度降至0.772，能够限制大多数酵母菌和霉菌的生长。相比之下其他添加因素只能限制部分霉菌的生长[8]。因此，最优钠盐类Aw降低剂为乙二胺四乙酸二钠。

2.2 不同醇类物质对半干猪肉干Aw的影响

根据表2可知，不同加热时间下，添加了不同醇类的半干猪肉干Aw值大小顺序基本相一致，比较得出降低半干猪肉干Aw的能力大小顺序为丙三醇>丙二醇>聚乙二醇。在丙三醇添加下半干猪肉干水分活度降至0.684，在大多数酵母菌和霉菌生存范围之下，且对干性霉菌也有限制[8]，对延长肉干保质期有明显作用。杨文鸽[9](2015)等研究得出丙三醇能明显降低缢蛏制品的水分活度。因此，最优醇类Aw降低剂为丙三醇。

表2 不同醇类对半干猪肉干Aw的影响

2.3 不同糖醇类物质对半干猪肉干Aw的影响

根据表3可知。不同加热时间下，添加了不同糖醇类的半干猪肉干Aw值大小顺序基本相一致，比较得出降低半干猪肉干Aw的能力大小顺序为山梨糖醇>木糖醇>赤藓糖醇。

表3 不同糖醇类对半干猪肉干Aw的影响

该结果和杨祯祯[10](2018)等在研究不同糖醇对鱿鱼丝贮藏品质的影响的研究结果相似。在山梨糖醇添加下半干猪肉干水分活度降至0.712，对延长肉干保质期有最大作用，且山梨糖醇常与丙三醇配合使用[11]，对食品Aw值的降低效果更好，因此，最优糖醇类Aw降低剂为山梨糖醇。

2.4 各类最佳水分活度降低剂对半干猪肉干Aw的影响

由图1可知，在添加乙二胺四乙酸二钠的样品中，添加量为0.05、0.10、0.15g/100g的处理组与对照组之间均存在显著差异(p<0.05)。差异不显著组存在的原因可能与肉品的混合不均匀有关。乙二胺四乙酸二钠是常用作一种亲水处理剂，能束缚了一部分的自由水，从而降低了猪肉干的水分活度[12]，研究表明盐类物质的降低Aw机理是能增强肉质体系的离子强度，促进肌原纤维蛋白的溶解，增强了肉品的凝胶吸水能力[13]。空白组猪肉干的水分活度为0.820，在添加量为0.15g/100g之前，肉品Aw值和添加量呈负相关，在添加量为0.15g/100g之后，水分活度呈反弹趋势，而后趋于稳定，这可能是由于高浓度的钠盐改变了肉质内的渗透压环境，从而使得肉质的水分含量增加的缘故[14]。当添加量在0.15g/100g时，水分活度由对照组的0.820降至0.674的最低值，因此确定乙二胺四乙酸四钠的最优添加量为0.15g/100g。

图1 各类最佳Aw降低剂对半干猪肉干Aw的影响Figure 1 Effect of various optimal water activity-lowering agents on water activity of semi-dried pork

添加丙三醇的样品中，5个处理组与对照组之间均存在显著差异(p<0.05)，丙三醇降低Aw的主要机理是与制品中的脂肪和蛋白质结合后增加了基团的极性，把部分自由水转为束缚水从而降低了水分活度。肉品Aw值随丙三醇添加量上下波动，这可能是由于液态的丙三醇，在猪肉干加工过程中，因环境温度上升，而有挥发损失，或者是因其黏性大而无法避免，在容器中残留，从而造成一定的误差。但Aw曲线的总体趋势为先下降后上升，该结果与龚丽[15](2006)等研究结果相似，曲线上升可能是因为高浓度的醇类物质，反而会减弱了脂肪和蛋白质结合水分子的能力[16]，也可能与液态的丙三醇其游离羟基分布状态有关，从而影响了肌肉组织中水分子缔合状态，因此在合理添加量范围内，肉品间水分活度差别不大[17]。也有研究表明不同添加量的丙三醇对食品水分活度的调节能力，易受到食品原料组成的影响[18]。

添加山梨糖醇的样品中，除了2.5g/100g添加量之外，其他4个处理组与对照组之间均存在显著差异(p<0.05)，受温度与肉品混合程度的影响较小。山梨糖醇具有显著的吸湿性，从而降低自由水分的活动性而降低水分活度[19]。史春娟[20](2014)等研究得出，其降低机理可能是随着山梨糖醇添加量增加，猪肉中的非蛋白氮含量、蛋白降解指数和氨基态氮含量逐渐升高，从而增加了肌肉组织对水的结合能力。山梨糖醇样品的Aw曲线先随药品添加量增多而降低，且在0～0.5g/100g之间下降趋势大，而在添加量为1g/100g时，水分活度降至最低的0.691，之后则与添加量增加呈正相关，这与陈宇飞，杨柳[21](2014)研究的山梨糖醇添加量对猪肉糜脯品质的影响相似。Aw曲线上升，可能是因为在0～0.5g/100g时的水分活度值降低幅度最大，因此山梨糖醇的最优添加量为0.5g/100g。

2.5 水分活度降低剂最佳配比的确定

在单因素试验基础上，以最优钠盐类添加量、最优醇类添加量、最优糖醇类添加量为影响因子，以水分活度为指标，采用L9(34)正交表进行3因素3水平单指标正交试验设计优化复合水分活度降低剂的最佳配比。正交试验因素与水平设计见表4，实验结果见表5。

表4 因数水平表

由表6的方差分析结果可知：A和C因素对猪肉干水分活度的影响有显著性差异，C比A更为显著，而B因素对猪肉干水分活度的影响无显著性差异。本实验要求水分活度取最小值，因此根据各因素k值可知，A因素中k1>k3>k2,A因素应取2水平，C因素中k2>k3>k1，C因素应取1水平。B因素对实验结果影响不显著，虽然B因素中2水平的Aw降低效果比1水平好，但罗海波[16](2005)等发现随着丙三醇添加量增多，处理虾干会有微弱的涩味，且遵循减少生产成本的原则，所以B因素应取1水平。

表5 L9(34)正交试验结果与极差分析

表6 方差分析表

综上所述，最优的复合水分活度降低剂配比应改为A2B1C1，即乙二胺四乙酸二钠添加量取0.1g/100g,丙三醇添加量取1g/100g,山梨糖醇添加量取1g/100g。

由表5可知：R(C)>R(A)>R(B)，所以影响猪肉干水分活度的主次顺序为C>A>B，即山梨糖醇添加量为最重要的影响因素，其次是乙二胺四乙酸二钠添加量，最后是丙三醇添加量，与方差分析结果一致。

2.6 验证实验

按照上述最佳配比的复合水分活度降低剂进行3次验证试验，其结果见表7。由验证结果可知，按最佳配比的复合水分活度降低剂，处理过的猪肉干得到的水分活度均低于其它各正交试验值，三份样品的平均提取率为0.633，相对标准偏差为0.880%。说明该工艺稳定、可靠，达到了优化的目的。

表7 验证结果

3 结论与讨论

乙二胺四乙酸二钠、丙三醇和山梨糖醇可有效降低半干猪肉干的水分活度，三种物质的最佳添加量分别为0.1、1、1g/100g，在此条件下半干猪肉干的水分活度为0.633，降低效果明显。

半干猪肉干制品属于中等水分食品，这类食品的保质期常由于酵母菌和霉菌引起的腐败而受到限制。大多数酵母菌的水分活度生存范围在0.94～0.88，而耐高渗酵母则在0.6左右，大多数霉菌的水分活度生存范围则在0.94～0.73，干性霉菌则可在0.65的环境生存[8]。在本实验的优化条件下，对半干猪肉干保质期影响最大的绝大多数霉菌、酵母菌能够利用的有效水分量变得极低，难以进行生长繁殖，大大延缓半干猪肉干的腐败速度，因此保质期得以有效延长。

此外，各类Aw降低剂的降低机理也不同，乙二胺四乙酸二钠是通过增强体系的离子强度，增强凝胶吸水能力，从而降低Aw；丙三醇是与脂肪和蛋白质结合，增强了基团的极性，把部分自由水转为束缚水，从而降低Aw；山梨糖醇则是本身具有吸湿性，降低自由水的活动性而降低Aw。所以，该复合Aw降低剂比单一Aw降低剂更具有优势。

在后续的产品封装、储存、出售中，半干猪肉干的Aw值还与Aw降低剂与猪肉干混合是否均匀、环境温度、湿度和食品包装等有关。本试验中难以控制各组别中Aw降低剂与肉样的混合程度完全一致，因此混合度的差异会对实验结果造成一定的误差，也同样会影响最终产品的保质期；而因测量Aw过程中不可避免的使肉样在称量皿之间的转移、存放等操作中与外界环境之间有了直接接触的机会，因此环境的温度、空气湿度，都可能引起猪肉干Aw的变化，如在食品组成变化不大时，温度升高到一定范围，水分活度会随之增加，使得最终产品的Aw值与理论值存在差异，使产品的实际保质期缩短；最终成品包装的密封性良好，可以有效阻挡空气中的水分进入并吸附于猪肉干上，从而避免水分活度上升，产品保质期缩短；且在半干猪肉干的实际生产加工过程中往往因设备、加热功率等不同，使得加工处理中温度变化控制不能完全一致也会造成最终产品Aw与理论Aw的差别。除此之外，成品的封装过程过慢、复水性、猪肉原料种类或部位不同、其他添加剂的加入等其他因素也会不同程度的提高最终成品的Aw，增加腐败风险。