劉 鑫 樸春香 李 敏 劉東敏 李官浩

(1. 得利斯集團(tuán)有限公司，山東 濰坊 2622000；2. 延邊大學(xué)食品研究中心，吉林 延吉 133000)

發(fā)酵火腿是以豬后腿為原料，經(jīng)長期的發(fā)酵成熟，形成的一種具有獨(dú)特風(fēng)味的發(fā)酵肉制品。傳統(tǒng)的火腿加工一般從冬季開始加工，在自然條件下風(fēng)干、發(fā)酵成熟。冬季低溫能抑制微生物生長繁殖；春季溫度回升，利于火腿風(fēng)干，增強(qiáng)微生物的抑制作用；夏季溫度較高，有利于火腿的成熟，火腿風(fēng)味物質(zhì)增加[1]。整個(gè)過程受自然因素制約，而且加工時(shí)間長，衛(wèi)生質(zhì)量存在隱患。而現(xiàn)代的發(fā)酵工藝加工火腿，在不同時(shí)期采用不同的發(fā)酵溫度和濕度，有利于其風(fēng)味的形成并能抑制有害微生物的生長繁殖。如：在火腿上鹽階段，維持低溫高濕環(huán)境，有利于食鹽滲透，防止微生物過度繁殖，避免火腿發(fā)酵前期腐敗[2]8-11；在火腿加工后期，升高溫度濕度，組織蛋白酶B活性增高，加快肌肉中氨基酸的分解，有利于火腿風(fēng)味的形成[3]。在中國，目前控溫控濕技術(shù)已被應(yīng)用于金華火腿加工[4-5]，但該技術(shù)應(yīng)用于西式火腿發(fā)酵的研究還鮮有報(bào)道。將控溫控濕新技術(shù)運(yùn)用火腿生產(chǎn)，能夠大幅提高產(chǎn)量且干凈衛(wèi)生，但制品口感風(fēng)味與傳統(tǒng)工藝發(fā)酵的火腿存在一定差異。目前中國對于西式發(fā)酵火腿控溫控濕與傳統(tǒng)發(fā)酵的火腿產(chǎn)品品質(zhì)比較研究甚少，如何運(yùn)用合理控溫控濕技術(shù)生產(chǎn)西式發(fā)酵火腿使其具有與傳統(tǒng)發(fā)酵火腿同樣優(yōu)良甚至風(fēng)味更優(yōu)的火腿，是目前大型西式火腿加工企業(yè)亟待解決的問題。

試驗(yàn)擬采用控溫控濕技術(shù)發(fā)酵西式火腿，并對發(fā)酵過程中的理化變化及風(fēng)味物質(zhì)的差異進(jìn)行研究，以期實(shí)現(xiàn)控溫控濕技術(shù)在西式火腿加工中的應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

豬后腿肉：山東省濰坊市得利斯同路食品有限公司；

硫酸溶液、硝酸銀溶液：分析純，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；

硫酸鉀、三氯乙酸、鉻酸鉀：分析純，科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

水分活度儀：LabMASTER-aw型，瑞士NOVASINA公司；

電子天平：YP302N型，上海菁海儀器有限公司；

凱式定氮儀：FOSS8200型，福斯分析儀器公司；

箱式電阻爐：SX2-4-10型，山東省龍口市先科儀器公司；

電子鼻：PEN3型，德國Airsense公司；

氣相色譜-質(zhì)相聯(lián)用儀：QP2010 Plus型，日本島津公司；

萃取纖維：65 μm PDMS/DVB型，美國Supelco公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備

(1) 工藝流程：

原料預(yù)處理(冷卻排酸，需確保排酸24 h后豬腿中心溫度在4.6～5.0 ℃)→一次上鹽(溫度2～3 ℃，相對濕度80%～85%)→二次上鹽(2～3 ℃，相對濕度調(diào)整至70%～80%)→去鹽→預(yù)腌制(溫度3～5 ℃，相對濕度60%～75%)→腌制(溫度3～5 ℃，相對濕度65%～80%)→清洗、修整及風(fēng)干(溫度24～14 ℃)→熟化→包裝→入庫

(2) 分組及取樣：試驗(yàn)分為2組，每組12條火腿，對照組(CK)，控溫控濕組(TH)，從熟化期開始對照組置于常溫庫[(20±5) ℃]進(jìn)行自然發(fā)酵，控溫控濕組采用表1的溫度濕度進(jìn)行發(fā)酵。對照組和控溫控濕組火腿取樣分別于4個(gè)主要工藝步驟進(jìn)行取樣?；鹜劝l(fā)酵第1個(gè)月時(shí)在其表面涂抹豬油，防止水分流失及產(chǎn)品過度氧化。樣品取出后攪碎真空包裝，-20 ℃下保存。

根據(jù)帕爾瑪火腿加工工藝[6]及得利斯實(shí)際生產(chǎn)加工工藝，設(shè)置如下溫濕度參數(shù)。具體溫度濕度參數(shù)詳見表1。

表1 控溫控濕組火腿加工過程中溫度濕度參數(shù)及取樣工藝點(diǎn)

1.2.2 水分的測定 按GB 5009.3—2016的直接干燥法執(zhí)行。

1.2.3 pH的測定 參照文獻(xiàn)[7]。

1.2.4 顏色的測定 采用便攜式色差計(jì)。肉色用亮度(L*值)、紅度(a*值)、黃度(b*值)表示。

1.2.5 灰分的測定 按GB 5009.4—2016的第一法執(zhí)行。

1.2.6 食鹽的測定 按GB 5009.44—2019的第三法(銀量法)執(zhí)行。

1.2.7 總蛋白質(zhì)的測定 稱取絞碎樣品0.5 g于消化管中，加入硫酸鎂0.2 g、硫酸鉀6 g和98%濃硫酸12 mL，置于加熱爐上，從140 ℃升溫，每隔1 h升溫100 ℃ 直至升溫至440 ℃下消化4 h以上，室溫冷卻后用全自動凱氏定氮儀測定。

1.2.8 電子鼻分析 取5 g樣品置于樣品瓶中，密封。測試前平衡氣體30 min，以干燥空氣為載氣，氣體流速400 mL/min，清洗時(shí)間240 s，測試時(shí)間100 s，準(zhǔn)備時(shí)間10 s，測試溫度25 ℃。采集樣品氣味數(shù)據(jù)。

1.2.9 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析 參照文獻(xiàn)[8]。

1.2.10 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 所有試驗(yàn)重復(fù)3次，使用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)整理，結(jié)果用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Prism8.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 對發(fā)酵火腿水分的影響

如圖1所示，對照組和控溫控濕組在發(fā)酵過程中水分變化趨勢一致，均隨著發(fā)酵時(shí)間的延長先升高后降低，在發(fā)酵第2個(gè)月達(dá)到最大值，分別為50.79%和56.53%?；鹜仍诎l(fā)酵期間，食鹽不斷滲透導(dǎo)致水分流失，當(dāng)涂抹豬油時(shí)，表面水分不易蒸發(fā)，水分含量升高。發(fā)酵第5個(gè)月時(shí)對照組與控溫控濕組水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為42.25%和50.16%，存在顯著差異(P<0.05)。水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化趨勢與大多數(shù)發(fā)酵肉制品水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化趨勢一致[9]。Giovanelli等[10]研究了3種意大利火腿發(fā)酵時(shí)的變化，發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵過程中水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)劇烈下降原因之一是鹽的滲透作用。試驗(yàn)通過控溫控濕技術(shù)能夠改變食鹽滲透速率，進(jìn)而改變兩組火腿水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，促進(jìn)火腿發(fā)酵，提高產(chǎn)品品質(zhì)。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖1 加工過程中火腿水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Figure 1 Changes in water content of ham during processing

2.2 對發(fā)酵火腿pH值的影響

由圖2可知，加工過程中火腿處在偏酸性環(huán)境，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，對照組和控溫控濕組pH值均呈上升趨勢。火腿pH值上升與微生物代謝產(chǎn)生酸性的代謝產(chǎn)物以及蛋白質(zhì)和脂肪的分解有關(guān)[11-12]。這種偏酸環(huán)境能抑制有害微生物的生長繁殖，促進(jìn)發(fā)酵火腿風(fēng)味品質(zhì)的形成[13]。發(fā)酵第1個(gè)月，對照組和控溫控濕組pH值分別為3.96和3.85；發(fā)酵第5個(gè)月，對照組和控溫控濕組的pH值分別達(dá)到4.40和4.21，控溫控濕組pH值低于對照組，說明控溫控濕組的蛋白質(zhì)和脂肪分解速率高，這更有利于火腿風(fēng)味物質(zhì)的形成。

2.3 對發(fā)酵火腿顏色的影響

由圖3可知，對照組和控溫控濕組火腿在發(fā)酵過程中L*值逐漸降低，a*值、b*值逐漸升高。控溫控濕組火腿相較于對照組火腿偏亮、偏紅?；鹜仍诎l(fā)酵第2個(gè)月時(shí)進(jìn)入高溫發(fā)酵階段，蛋白質(zhì)降解速率增加，其顏色變化主要由肌肉纖維中的亞硝酰基肌紅蛋白累計(jì)引起，積累量越高火腿顏色越紅[14]。此外肌肉中食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)、水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異都會導(dǎo)致顏色差異，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高肌肉顏色越亮，這也許是控溫控濕組L*值高于對照組的原因。經(jīng)過控溫控濕可以顯著提高火腿的顏色，使感官品質(zhì)得到提升。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖2 加工過程中火腿pH的變化Figure 2 Changes in pH of ham during processing

2.4 對發(fā)酵火腿食鹽的影響

由圖4可知，控溫控濕組食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于對照組，發(fā)酵末期控溫控濕組食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)與對照組相比顯著降低(P<0.05)，降低了6.00%。說明控溫控濕處理可以有效降低含鹽量，提高產(chǎn)品品質(zhì)。有研究[15]表明，火腿食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%～13%時(shí)，火腿香味物質(zhì)隨發(fā)酵時(shí)間的延長逐漸增加。試驗(yàn)過程中，發(fā)酵5個(gè)月時(shí)對照組食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.17%，控溫控濕組食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.5%，與上述研究結(jié)果相符。

2.5 對發(fā)酵火腿灰分的影響

發(fā)酵過程中由于食鹽滲透，火腿水分流失，無機(jī)鹽含量不斷升高。因此，火腿在發(fā)酵期間灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈上升趨勢(圖5)，發(fā)酵第5個(gè)月時(shí)對照組灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到13.56%，而控溫控濕組灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.51%?；鹜戎械幕曳仲|(zhì)量分?jǐn)?shù)可以作為判斷其食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)、蛋白質(zhì)降解和脂肪氧化程度的指標(biāo)之一[15]。蛋白質(zhì)降解和脂肪氧化產(chǎn)生次級產(chǎn)物都會使灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷增加[16]。由于控溫控濕組食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于對照組，因此可以推測控溫控濕條件下加工的火腿，氧化程度較低，可以防止火腿因過度氧化而產(chǎn)生不良風(fēng)味，間接證明了火腿在控溫控濕的條件下，品質(zhì)得到更好提升。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖3 火腿加工過程中顏色的變化Figure 3 Change of color of ham during processing

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖4 火腿加工過程中食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Figure 4 Changes of salt content in ham during processing

2.6 對發(fā)酵火腿蛋白質(zhì)的影響

由圖6可知，對照組和控溫控濕組火腿蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)先升高，在發(fā)酵第2個(gè)月時(shí)達(dá)到峰值，之后蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈降低趨勢，在發(fā)酵第5個(gè)月時(shí)控溫控濕組和對照組蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著(P<0.05)，分別為32.12%，28.50%。發(fā)酵前期，火腿水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減少和食鹽的滲透使得其干基蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，但是隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，發(fā)酵溫度上升，使組織蛋白酶和氨肽酶的活性增加，加快了蛋白質(zhì)降解，形成小分子多肽和多種游離氨基酸，這是形成火腿特殊風(fēng)味的重要過程[17]。Zhou等[3]對金華火腿加工過程中蛋白質(zhì)降解規(guī)律的研究發(fā)現(xiàn)相似結(jié)果：與傳統(tǒng)加工的火腿相比，現(xiàn)代加工的火腿在成熟后的火腿中組織蛋白酶B活性的值是傳統(tǒng)加工火腿的2倍，這可能有助于現(xiàn)代加工火腿的肌肉蛋白質(zhì)的廣泛降解。試驗(yàn)中控溫控濕組蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于對照組，有利于火腿風(fēng)味的形成。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖5 火腿加工過程中灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Figure 5 Changes of ash content in ham during processing

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖6 火腿加工過程中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Figure 6 Changes in protein content of ham during processing

2.7 電子鼻分析

對發(fā)酵第5個(gè)月的火腿進(jìn)行電子鼻分析。由圖7可知，第一主成分貢獻(xiàn)率占75.76%，第二主成分貢獻(xiàn)率占23.55%。二者之和達(dá)到99.31%，表明這兩個(gè)主成分基本可以代表分析樣品所有信息，可以用來表征所選擇的兩組火腿樣品[18]。從圖7中還可以看出，控溫控濕組的火腿樣品與對照組的火腿樣品距離較遠(yuǎn)且無重疊部分，區(qū)分度良好，表明電子鼻可以區(qū)分常溫條件下發(fā)酵的火腿和控溫控濕條件下發(fā)酵的火腿。由于濕度和溫度不同，控溫控濕組比對照組pH低，導(dǎo)致火腿表面及內(nèi)部微生物群落產(chǎn)生差異，兩組火腿的微生物產(chǎn)生蛋白酶、脂肪酶的量不同。蛋白質(zhì)在蛋白酶作用下經(jīng)Strecker降解產(chǎn)生游離氨基酸；脂肪酶將肌內(nèi)脂肪氧化形成游離脂肪酸，進(jìn)一步水解形成揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。溫度和濕度不同，導(dǎo)致兩組火腿揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)不相同，因此在電子鼻檢測中，兩種條件發(fā)酵的火腿特征性風(fēng)味化合物不同，可以被有效區(qū)分。

2.8 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

由表2可知，對照組和控溫控濕組共鑒定出17種醛、10種醇、4種酯、4種酮、7種烷、3種其他類，共計(jì)45種揮發(fā)性風(fēng)味化合物。

圖7 發(fā)酵第5個(gè)月火腿主成分分析圖Figure 7 Principal component analysis of ham at the 5th month of fermentation

表2 發(fā)酵第5個(gè)月火腿揮發(fā)性成分及相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.8.1 醛類化合物 醛類化合物是脂質(zhì)氧化的主要副產(chǎn)物。醛類化合物中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的是己醛、壬醛、辛醛、庚醛己醛。對照組己醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)38.91%，控溫控濕組己醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42.13%，降低了7.64%。醛類化合物通常表現(xiàn)為水果香味且閾值相對較低，對整體香味的貢獻(xiàn)較大[19]。己醛、壬醛、辛醛等來源于n-6脂肪酸等不飽和脂肪酸的氧化，不飽和脂肪酸進(jìn)一步降解，形成短鏈醛。其中己醛在許多干腌肉制品中都是比較重要的揮發(fā)性化合物[20]。而支鏈醛主要來源于氨基酸的Strecker降解，如苯甲醛、苯乙醛等，其中苯乙醛是苯丙氨酸降解的一個(gè)標(biāo)志性產(chǎn)物[2]8，控溫控濕組的苯乙醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于對照組，說明控溫控濕組蛋白質(zhì)降解程度較大，對風(fēng)味的形成有利。在火腿發(fā)酵過程中醛類物質(zhì)是一個(gè)積累的過程，隨著脂肪不斷分解以及游離氨基酸的增加，醛類物質(zhì)也逐漸升高。醛類化合物主要是脂質(zhì)降解以及亮氨酸與異亮氨酸Strecker降解生成的[21]。

2.8.2 醇類、酯類化合物 醇類化合物閾值較高，因而對風(fēng)味的貢獻(xiàn)度不高。1-辛烯-3-醇又稱蘑菇醇，具有蘑菇香味是主要的醇類化合物，其閾值相對不高。發(fā)酵5個(gè)月火腿對照組中1-辛烯-3-醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.02%，控溫控濕組的為6.36%。1-辛烯-3-醇通常是肉制品最豐富的醇類，在Iberico干腌火腿中較為常見[22]。正辛醇來自油酸氧化，具有脂香和蠟香，直鏈伯醇風(fēng)味香氣隨著碳鏈增長，香氣增加，呈正比關(guān)系[23]?？販乜貪窠M正辛醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.14%略低于對照組，但無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。對照組1-壬-4醇和十二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3.6%和3.02%，而在控溫控濕組未檢出，但由于二者閾值高，因此對整體風(fēng)味貢獻(xiàn)率較小。

酯類化合物由酸和醇酯化形成[24]，己酸乙酯和辛酸乙酯都具有水果香氣，通常在葡萄酒中比較常見，作為發(fā)酵葡萄酒中的特征性風(fēng)味化合物，對酒體香氣有突出貢獻(xiàn)[25]。

2.8.3 酮類、烷烴類化合物 酮類化合物一般具有奶香或果香味，是火腿香氣的重要組成部分，2-庚酮主要由亞油酸分解得到，是肉類發(fā)酵后期的主要揮發(fā)性化合物，在Isrrian火腿中也是主要的揮發(fā)性化合物[26]。在控溫控濕條件下發(fā)酵的火腿2-庚酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.09%，高于對照組，也證明在控溫控濕條件下發(fā)酵的火腿滋味更濃烈一些。不飽和酮類化合物是植物油脂味的主要來源，1-辛烯-3-酮氧化形成1-辛烯3-醇，控溫控濕組中1-辛烯-3-酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，可進(jìn)一步反應(yīng)形成1-辛烯3-醇。2-庚酮和1-辛烯3-酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均可以反映控溫控濕組火腿揮發(fā)性香氣優(yōu)于對照組火腿。

烷烴類的閾值普遍較高，對香氣的貢獻(xiàn)率較小，一般不作為火腿特征性揮發(fā)性化合物，因此十三烷雖然在對照組和控溫控濕組的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均不低，但對整體香氣貢獻(xiàn)率不高。

綜上，控溫控濕組火腿己醛、壬醛、庚醛、1-辛烯-3-醇、2-庚酮等化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于對照組火腿的，香氣比對照組火腿更加濃郁。此外，這些揮發(fā)性化合物氣味活性閾值較小，對火腿整體香氣的貢獻(xiàn)率較大。因此，可以證明采用控溫控濕技術(shù)發(fā)酵火腿，在風(fēng)味上優(yōu)于正常條件下發(fā)酵的火腿，兩組不同加工工藝發(fā)酵的火腿能夠被區(qū)分開，與電子鼻分析結(jié)果一致。

3 結(jié)論

通過控溫控濕技術(shù)能夠有效提高發(fā)酵火腿的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，降低火腿發(fā)酵過程中的pH值，抑制有害微生物的生長繁殖；降低火腿的食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)，更加符合現(xiàn)代人對低鹽健康的需求，同時(shí)節(jié)約生產(chǎn)成本。此外，控溫控濕技術(shù)還提高火腿的色澤以及蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，使產(chǎn)品品質(zhì)得到提升。通過控溫控濕的合理應(yīng)用，使火腿有益微生物得到良好發(fā)展，在高溫熟化階段，蛋白酶活性增強(qiáng)，因此在發(fā)酵第2個(gè)月時(shí)蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，隨后蛋白質(zhì)在蛋白酶作用下分解速率增加，獲得多種氨基酸，滋味得到改善。主成分分析顯示控溫控濕條件下發(fā)酵的火腿與正常條件發(fā)酵的火腿有良好的區(qū)分度。氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用分析表明通過控溫控濕條件下發(fā)酵火腿的己醛、壬醛、庚醛、1-辛烯-3-醇、2-庚酮等特征性風(fēng)味化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于對照組，氣味更濃郁。后續(xù)可進(jìn)一步探究控溫控濕條件下對火腿脂質(zhì)代謝與風(fēng)味形成機(jī)制，以期進(jìn)一步提高發(fā)酵火腿產(chǎn)品質(zhì)量。