張開屏，張保軍，田建軍，*

（1.內(nèi)蒙古商貿(mào)職業(yè)學(xué)院食品工程系，內(nèi)蒙古呼和浩特010070；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010018）

羊肉干是在油炸、微波、高溫等條件下制作而成一種水分含量較低、貨架期較長、具有特殊肉香味的干肉制品，通過微生物發(fā)酵可改善肉干質(zhì)地、色澤及風(fēng)味，是消費(fèi)者最為喜愛的一種肉干產(chǎn)品[1-2]。肉干干燥方式包括自然干燥和熱風(fēng)干燥，自然干燥主要被用于牧戶自制肉干，而熱風(fēng)干燥主要被用于工業(yè)化生產(chǎn)。因熱風(fēng)干燥過程溫度控制較為自動化，從而降低制作成本，但產(chǎn)品干燥速率表現(xiàn)為內(nèi)慢外快，致使肉干表面結(jié)痂較為嚴(yán)重，同時易引起內(nèi)部酶變，常需添加嫩化劑進(jìn)行嫩化處理達(dá)到改善肉干質(zhì)地和品質(zhì)的目的[3-5]。國外學(xué)者通過改進(jìn)羊肉干干燥方式達(dá)到改善羊肉干物性特性的目的，Shi等[6]研究表明，利用紅外-熱風(fēng)組合（combination of Infrared-hot air，CMIHA）干燥方法處理后藍(lán)莓質(zhì)構(gòu)特性好于經(jīng)熱風(fēng)干燥后樣品的品質(zhì)。為了改善經(jīng)熱風(fēng)干燥而造成羊肉干過度硬化，目前國內(nèi)已采用多種嫩化方法，如滾揉、添加外源蛋白酶、添加CaCl2嫩化劑等[7-8]。添加外源酶嫩化處理主要原理：外源酶在適宜溫度和一定時間內(nèi)分解肌肉中肌原纖維蛋白及膠原蛋白起到嫩化作用。本試驗(yàn)主要通過添加外源木瓜蛋白酶及具有較強(qiáng)抗氧化、清除自由基等特性的戊糖片球菌制作發(fā)酵羊肉干，以自然發(fā)酵為對照，探究木瓜蛋白酶、戊糖片球菌及其復(fù)配對羊肉干品質(zhì)特性的影響，旨在為發(fā)酵羊肉干的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與主要設(shè)備

羊后腿肉（去肥膘及筋膜）、食鹽、綿白糖、黑胡椒粉、生姜、洋蔥、生抽：市售；谷氨酸鈉、亞硝酸鹽（均為食品級）：呼和浩特美通市場；戊糖片球菌（內(nèi)蒙古傳統(tǒng)風(fēng)干肉中分離）：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)肉品科學(xué)與技術(shù)團(tuán)隊(duì)提供；木瓜蛋白酶（80萬U/g）：江蘇寶萊生物科技有限公司。

TA.XT Express質(zhì)構(gòu)儀：英國Stable Micro System公司；TCP色差儀：北京奧依克光電儀器公司；SIGMA 3-18K高速臺式冷凍型離心機(jī)、BSA223S-CW電子精密天平：德國Sartorius公司；KDY-9830凱氏定氮儀：北京瑞邦興業(yè)科技有限公司；PB-10 pH計(jì)：德國Sartorius公司；Lab Master-Aw控溫臺式水活度測定儀：瑞士Novasina公司。

1.2 工藝配方

1.2.1 配方

食鹽 5 g/kg；發(fā)酵劑 107CFU/g；白砂糖 0.5%；葡萄糖0.1%；黑胡椒粉0.5%；生姜0.5%；洋蔥0.5%；生抽5 mL/kg；亞硝酸鹽70 mg/kg；硝酸鹽100 mg/kg。

1.2.2 工藝

發(fā)酵羊肉干工藝條件見表1。

表1 發(fā)酵羊肉干工藝條件Table 1 The process conditions of fermented dry mutton

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)按照發(fā)酵肉制品篩選要求，選用一株具有較強(qiáng)產(chǎn)酸能力、抗氧化、清除自由基能力的戊糖片球菌；并且通過木瓜蛋白酶與戊糖片球菌配比試驗(yàn)，獲得發(fā)酵劑與木瓜蛋白酶最佳添加量分別為107CFU/g和2.4×106U/kg。以不加發(fā)酵劑為對照組；只加木瓜蛋白酶，為木瓜蛋白酶組；只加戊糖片球菌，為單一組；木瓜蛋白酶與戊糖片球菌為復(fù)配組。樣品分別將原料肉及腌制結(jié)束（0.5 d）、發(fā)酵結(jié)束（2 d）、干燥中期（4 d）、成熟（7 d）等工藝點(diǎn)樣品隨機(jī)抽取，并測定如下理化品質(zhì)。

1.3.2 菌株特性測定

1.3.2.1 完整細(xì)胞和無細(xì)胞提取物的制備

將篩選好的菌株在MRS液體培養(yǎng)基中連續(xù)傳代3次后離心（6500 r/min，7 min），用雙蒸水洗滌3次菌體沉淀后，調(diào)整菌懸液濃度為109CFU/mL。將菌懸液分為兩組，一組為完整細(xì)胞組，另一組采用超聲波冰浴破碎（功率為400 W，處理5 s、間隔5 s，持續(xù)10 min）后，經(jīng)12000 r/min離心15 min，取上清液即為胞內(nèi)提取物組。

1.3.2.2 清除DPPH自由基能力的測定

參考Van等[9]方法：取待測液和1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）無水乙醇溶液（0.2 mmol/L）各1 mL，混勻后避光反應(yīng)后30 min 離心（6500 r/min，10 min），測定上清液的OD517。

式中：A1為1 mL的DPPH溶液+1mL樣品的OD值；A2為1 mL無水乙醇+1 mL樣品的OD值；A0為1 mL DPPH溶液+1 mL無水乙醇的OD值。

1.3.2.3 清除羥自由基能力的測定

參照Wu等方法[10]的，在滅菌試管中加入水楊酸-乙醇溶液（5 mmol/L）、FeSO4溶液（5 mmol/L）和 H2O2溶液（3 mmol/L）各 1 mL 混勻后加入不同體積（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mL）的待測液，以及與待測液相同體積的VC（1 mmol/L），37 ℃水浴 15 min 后離心（6500 r/min，10 min），測定 OD510。

式中：A1為加入待測溶液后的OD值；A0為用蒸餾水代替樣品溶液的OD值。

1.3.2.4 抗脂質(zhì)過氧化能力測定

首先將PBS（pH值7.4）與等體積蛋黃混合為1∶25（體積比）的蛋黃懸液。分別取1 mL蛋黃懸液、PBS、FeSO4（25 mmol/L）與 0.5 mL 菌懸液混勻，37 ℃振蕩30 min，然后加入1 mL 20%三氯乙酸，靜置10 min后3500 r/min離心10 min，取3 mL上清液與2 mL TBARS（0.8%）混勻，沸水浴中反應(yīng) 10 min，冷卻后在532 nm波長處測其吸光值[11]。

式中：A1為樣品溶液的OD值；A0為用PBS代替樣品溶液的OD值。

1.3.3 理化品質(zhì)的測定

參照GB/T9695.5-2008《肉與肉制品pH測定》測定香腸pH值[12]；參照硫代巴比妥酸法（thiobarbital acid，TBA）測定羊肉干中丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量[13]；使用HD-3A型智能水分活度儀測定Aw。

成品率：從原料肉開始，每一階段結(jié)束測定羊肉干的重量，直到發(fā)酵羊肉干成熟。計(jì)算公式：X=M/M0，式中：M0為指起始羊肉干質(zhì)量，g；M為指原料、腌制、發(fā)酵、干燥、成熟結(jié)束等階段羊肉干質(zhì)量，g。

1.3.4 羊肉干質(zhì)構(gòu)的測定

利用質(zhì)構(gòu)儀測量的是發(fā)酵羊肉干質(zhì)構(gòu)（TPA）參數(shù)。TPA試驗(yàn)同樣將成熟后的發(fā)酵羊肉干切為1 cm×1 cm×1 cm（長×寬×高）的立方體，探頭選擇為 P35，測前速度為2 mm/s，測中速度為10 mm/s，測后速度為10 mm/s，目標(biāo)模式為壓縮模式（compression），應(yīng)變值選擇40%，時間選為5 s，觸發(fā)模式為自動，觸發(fā)力選擇5.0 g。通過TPA試驗(yàn)可以獲得的參數(shù)有硬度、咀嚼性、彈性、內(nèi)聚性、回復(fù)性。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和Spss19.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理和顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵劑菌株特性研究

通過測定菌株抑制率、羥自由基及DPPH自由基清除率等指標(biāo)，探究發(fā)酵特性如圖1。

圖1 戊糖片球菌抗氧化能力研究Fig.1 Study on the antioxidant capacity of P.pentosaceus

圖1比較了戊糖片球菌的完整細(xì)胞及胞內(nèi)提取物的脂質(zhì)過氧化抑制率、清除DPPH自由基及清除羥自由基能力大小。試驗(yàn)表明戊糖片球菌抗脂肪氧化及清除羥自由基、DPPH自由基的能力均高于胞內(nèi)提取物；且兩者抗脂肪氧化、DPPH自由基清除率差異極顯著（P＜0.001）；說明將戊糖片球菌完整細(xì)胞應(yīng)用于發(fā)酵肉干有助于提高羊肉干品質(zhì)及抑制脂質(zhì)過度氧化。

2.2 發(fā)酵羊肉干pH值的變化

發(fā)酵劑與木瓜蛋白酶對發(fā)酵羊肉干加工過程pH值變化的影響見圖2。

圖2 發(fā)酵劑與木瓜蛋白酶對發(fā)酵羊肉干加工過程pH值變化的影響Fig.2 Effects of starter culture and papain on pH value changes of the fermented dry mutton in the production process

由圖2知，原料肉pH值為5.74，酸度接近排酸后新鮮原料肉酸度值。腌制結(jié)束，各組pH值雖有小幅降低，但與原料肉pH值相比差異不顯著（P＞0.05）。0.5 d～2 d發(fā)酵期間，4組肉干pH值下降速率顯著升高；添加發(fā)酵劑可能促進(jìn)原料肉中碳水化合物快速分解為乳酸等小分子有機(jī)酸，促使單一組和復(fù)配組羊肉干pH值下降速率顯著高于對照和木瓜蛋白酶組（P＜0.05），而對照組與木瓜蛋白酶組及單一組與復(fù)配組的組間pH值差異不顯著（P＞0.05），說明添加戊糖片球菌可顯著快速降低發(fā)酵羊肉干pH值。在2 d～4 d干燥期間，溫度和濕度（RH）低至14℃和75%～85%，低溫和低濕條件可能影響產(chǎn)酸酶類活性降低產(chǎn)酸速率，也可能由于蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生氨類等堿性物質(zhì)中和羊肉干中乳酸等酸性物質(zhì)，促使肉干pH值在干燥后期呈現(xiàn)上升趨勢[14-15]；干燥結(jié)束，復(fù)配組和單一組pH值分別上升至5.56、5.58，其它兩組pH值升至5.66。

2.3 發(fā)酵羊肉干Aw的變化

水分活度（water activity，Aw）是衡量食品保質(zhì)期長短的一個重要物理指標(biāo)，當(dāng)Aw＞0.9時，大部分腐敗菌及致病菌可正常生長；當(dāng)Aw低于0.9時，大部分細(xì)菌及有害菌生長均受到抑制；Aw＜0.6時，霉菌及耐鹽細(xì)菌代謝活性幾乎為零[16-17]。發(fā)酵劑與木瓜蛋白酶對發(fā)酵羊肉干加工過程Aw值變化的影響見圖3。

圖3 發(fā)酵劑與木瓜蛋白酶對發(fā)酵羊肉干加工過程Aw值變化的影響Fig.3 Effects of starter culture and papain on Aw value changes of the fermented dry mutton in the production process

由圖3可知，羊肉干在制作初期水分活度變化微小，可能由于腌制時添加配料促使腌制時Aw略高于原料肉。在0.5 d～2 d發(fā)酵期間，羊肉干所處環(huán)境溫度較高，濕度接近95%，環(huán)境條件抑制了羊肉干內(nèi)部水分向外部環(huán)境遷移的速率，導(dǎo)致發(fā)酵結(jié)束羊肉干Aw下降幅度較小。在2 d～4 d干燥過程中，由于pH值降低，接近蛋白質(zhì)等電點(diǎn)，致使蛋白質(zhì)對水分吸附能力下降，此時羊肉干Aw相對腌制結(jié)束，變化差異較為顯著（P＜0.05），復(fù)配組、單一組、木瓜蛋白酶組及對照組Aw 分別為 0.923、0.924、0.933、0.933，對比說明添加戊糖片球菌有助羊肉干水分活度的降低。4 d～7 d干燥階段，溫度和RH分別被降到13℃、65%，由于溫度和濕度急劇降低，環(huán)境較為干燥，環(huán)境條件致使羊肉干內(nèi)部水分大幅向外遷移，成熟結(jié)束各組Aw顯著低于干燥結(jié)束對應(yīng)組，且復(fù)配組降到組中最低為0.801。

2.4 發(fā)酵羊肉干硫代巴比妥酸反應(yīng)產(chǎn)物（the thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）的變化

TBARS實(shí)為一種脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物，大量積累不利于產(chǎn)品安全性，據(jù)研究報(bào)道，TBARS指數(shù)越高代表脂質(zhì)被氧化氧化程度越高；含量處于0.6～2.0時[18]，產(chǎn)品仍為正常，若超過2.0說明產(chǎn)品脂質(zhì)氧化過程，TBARS過度積累，給產(chǎn)品造成極大危害性。發(fā)酵劑與木瓜蛋白酶對發(fā)酵羊肉干加工過程TBARS變化的影響見圖4。

圖4 發(fā)酵劑與木瓜蛋白酶對發(fā)酵羊肉干加工過程TBARS變化的影響Fig.4 Effects of starter culture and papain on TBARS changes of the fermented dry mutton in the production process

由圖4可知，原料肉TBARS為0.15；腌制結(jié)束，所測得4組TBARS均上升，說明在原料肉切割和腌制過程成中存在脂質(zhì)微量氧化；發(fā)酵過程中，TBARS仍呈上升趨勢，但單一組TBARS（0.25）顯著低于其它3組；在干燥過程，木瓜蛋白酶組TBARS值（0.68）最高，而單一組最低（0.46），說明添加木瓜蛋白酶可能會促使脂質(zhì)過度氧化；干燥第二階段，4組TBARS仍快速上升，通過圖4可知仍是木瓜蛋白酶組TBARS（1.251）最高，而單一發(fā)酵劑組（0.585）為組中最低，而戊糖片球菌與木瓜蛋白酶復(fù)配組TBARS也高為0.827，說明添加木瓜蛋白酶在促進(jìn)蛋白質(zhì)分解的過程中可能加速脂質(zhì)的氧化。因而添加戊糖片球菌可有效抑制脂質(zhì)過氧化，保證產(chǎn)品質(zhì)量和安全性。

2.5 發(fā)酵羊肉干質(zhì)構(gòu)的變化

質(zhì)構(gòu)可整體反應(yīng)產(chǎn)品組織狀態(tài)及食用口感。肉干硬度與嫩度呈線性負(fù)相關(guān)，硬度越大則表示咀嚼時所需力將越大，嫩度則越差；彈性表示在所受外力撤去時的回復(fù)程度；咀嚼性表示固體食品咀嚼到可吞咽時所需功，數(shù)值上等同于彈性、硬度與內(nèi)聚性的乘積；內(nèi)聚性表示對食品咀嚼時抵抗性[19-20]。

從表2可知，木瓜蛋白酶組和對照組硬度分別為3902.399、6729.667N，說明添加木瓜蛋白酶可顯著改善羊肉干嫩度（P＜0.05），單一組和復(fù)配組硬度分別為2418.78、4650.91N，再次說明通過添加木瓜蛋白酶可能顯著促進(jìn)肌原纖維蛋白降解，進(jìn)而改善羊肉干嫩度。比較4組彈性可知，木瓜蛋白酶組與單一發(fā)酵劑組彈性顯著低于對照組和復(fù)配組（P＜0.05），說明單一添加木瓜蛋白酶或發(fā)酵劑有助于促進(jìn)蛋白質(zhì)降解，彈性下降，而復(fù)配組彈性高于其它3組，說明復(fù)合添加酶與發(fā)酵劑可整體提高羊肉干彈性；單一組和木瓜蛋白酶組內(nèi)聚性顯著低于對照組和復(fù)配組（P＜0.05），且對照組內(nèi)聚性低于復(fù)配組；復(fù)配組與木瓜蛋白酶組咀嚼性差異不顯著（P＞0.05），但顯著低于其它兩組；復(fù)配組回復(fù)性顯著高于其它3組。

2.6 發(fā)酵羊肉干成品率

發(fā)酵劑及木瓜蛋白酶對發(fā)酵羊肉干加工過程成品率的影響見圖5。

羊肉中水分主要為自由水和結(jié)合水，環(huán)境條件改變有助于羊肉干中自由水向環(huán)境中遷移，結(jié)合水由于氫鍵、范德華力束縛，致使其較難丟失。因?yàn)樵谥谱鞒跗诩半缰坪桶l(fā)酵期，環(huán)境RH接近95%，因此此時羊肉干水分丟失較少；隨著環(huán)境溫度和RH急劇下降，促使環(huán)境與羊肉干內(nèi)部形成一定濕度梯度，致使羊肉干內(nèi)部水分不斷向環(huán)境中遷移，使得羊肉干在干燥期水分含量急劇下降，由于發(fā)酵劑添加使得單一組和復(fù)配組水分下降速率快于其它兩組，對照組和木瓜蛋白酶組成品相率高于其它量發(fā)酵組；在成熟過程，環(huán)境RH降到最低65%，致使羊肉干在成熟3 d下降幅度達(dá)到最大，單一組和復(fù)配組成品率降到組中最低。根據(jù)試驗(yàn)制作要求，通過添加發(fā)酵劑可顯著縮短制作周期，降低制作成本。

3 討論與討論

本試驗(yàn)設(shè)置木瓜蛋白酶組和單一發(fā)酵劑組，目的是對比木瓜蛋白酶在制作過程對羊肉干嫩化效果。有研究表明，在嫩肉粉中添加木瓜蛋白酶，可使得肉類食物在加熱烹煮后，口感變得較為松軟和嫩滑。木瓜蛋白酶能夠快速降解肌原纖維和結(jié)締組織，特別對于含有筋腱較多的牛肉而言，添加木瓜蛋白酶更能使得產(chǎn)品口感松軟、易于咀嚼。并且試驗(yàn)中通過添加，有助于改善羊肉干嫩度及咀嚼特性，但其對羊肉干pH值、Aw、成品率影響較小。木瓜蛋白酶促進(jìn)蛋白質(zhì)降解，蛋白質(zhì)分解可能對脂質(zhì)氧化分解有一定貢獻(xiàn)作用，使得木瓜蛋白酶組羊肉干TBARS值高于其它組。試驗(yàn)中通過添加具有較強(qiáng)抗脂質(zhì)過氧化性、清除羥自由基和DPPH自由基特性的戊糖片球菌不但可快速降低羊肉干pH值、Aw，并且也有助于改善羊肉干嫩度和咀嚼特性，相比木瓜蛋白酶可有效抑制脂質(zhì)過氧化，在羊肉干成熟結(jié)束單一發(fā)酵劑TBARS均低于其它三組，且低于0.6。說明添加木瓜蛋白酶可以改善羊肉干口感特性，添加發(fā)酵劑可有效抑制脂質(zhì)過氧化。

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