慕婷婷,吳建軍,榮良燕,李儒仁

1(甘肅中醫(yī)藥大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院,甘肅 蘭州,730030)2(陜西科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 西安,710000)

傳統(tǒng)發(fā)酵香腸是一種主要依賴原料肉、環(huán)境菌群中的乳酸菌與雜菌競(jìng)爭(zhēng)作用自然發(fā)酵的產(chǎn)品,這種產(chǎn)品存在發(fā)酵周期長(zhǎng),產(chǎn)品質(zhì)量不易控制等缺陷[1-3]。近年來(lái),隨著大食物觀的樹(shù)立,消費(fèi)者更注重食品的營(yíng)養(yǎng)、安全性。在發(fā)酵過(guò)程中人工添加發(fā)酵劑,不僅可以代謝形成對(duì)人體健康有益的代謝產(chǎn)物,還可在更短的成熟時(shí)間內(nèi)獲得較好的產(chǎn)品風(fēng)味和質(zhì)量[4]。發(fā)酵性能良好的益生菌菌株(乳桿菌屬、凝固酶陰性葡萄球菌等)成為發(fā)酵劑的候選菌種[5-7]。副干酪乳桿菌是一種革蘭氏陽(yáng)性厭氧菌,其在發(fā)酵食品中的應(yīng)用有助于代謝形成愉悅的風(fēng)味物質(zhì)[8]。木糖葡萄球菌是一種重要的產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)香菌種[9-11]。2種菌株復(fù)配使用對(duì)發(fā)酵香腸品質(zhì)和風(fēng)味的影響研究少見(jiàn)報(bào)道。

本研究以自然發(fā)酵為對(duì)照組,副干酪乳桿菌YL-1、木糖葡萄球菌E-2、NY-2單一菌株和復(fù)配菌株發(fā)酵為試驗(yàn)組,通過(guò)分析不同處理組發(fā)酵香腸的感官、pH、水分活度、水分含量、色澤、質(zhì)構(gòu)、揮發(fā)性成分等指標(biāo),對(duì)比不同發(fā)酵劑對(duì)香腸品質(zhì)和風(fēng)味的影響,這對(duì)尋找具有益生菌潛力的新菌株用于發(fā)酵劑開(kāi)發(fā)具有積極影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

木糖葡萄球菌、副干酪乳桿菌菌株,本實(shí)驗(yàn)室保藏;豬瘦肉、豬背膘,揚(yáng)德(北京)生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司;葡萄糖、食鹽,市售;膠原蛋白腸衣,北京福得客科技有限公司。

鹽酸、NaOH、2-丁醇、2-辛醇,阿拉丁試劑 (上海)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

9120APWP穿刺式pH計(jì),美國(guó)賽默飛世爾公司;CR-400色彩色差計(jì),柯尼卡美能達(dá)光學(xué)有限公司;TA.XT.plus質(zhì)構(gòu)儀,英國(guó)Stable Micro Systems公司;7890B/5977B氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,美國(guó)Agilent公司;HD-4水分活度測(cè)量?jī)x,廣州瑞豐實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)不同類型的發(fā)酵劑分為6組:(1)自然發(fā)酵組,CK;(2)副干酪乳桿菌YL-1組;(3)木糖葡萄球菌E-2組;(4)木糖葡萄球菌NY-2組;(5)副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌E-2組,以Y+E表示;(6)副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌NY-2組,以Y+N表示。

1.3.2 發(fā)酵香腸制備

原料預(yù)處理→絞肉混合→配料接種→攪拌均勻→灌腸→發(fā)酵成熟→成品

操作要點(diǎn):(1)原料預(yù)處理:豬肉去除筋膜、血漬后,絞成4～7 mm的顆粒;(2)腸衣泡制:用清水和少量白醋清洗后,置于清水中浸泡12 h取出備用;(3)配料、接種:m(豬瘦肉)∶m(背膘)=76∶24,加入調(diào)味料、副干酪乳桿菌有效活菌數(shù)為107CFU/g,木糖葡萄球菌的有效活菌數(shù)為108CFU/g;(4)灌腸:將攪拌好的肉餡填充到30 mm的豬腸衣中,每隔10 cm打結(jié),用清水清洗腸體表面,去除附著的多余水分后,懸掛直至腸體溫度恢復(fù)至室溫,若回溫后腸體表面凝結(jié)水分,則除去后再開(kāi)始發(fā)酵;(5)發(fā)酵成熟:于20 ℃,濕度85%～95%,發(fā)酵12 h,再于12 ℃,濕度70%～80%下成熟22 d。

1.3.3 感官評(píng)定

表1 發(fā)酵香腸感官評(píng)定細(xì)則

1.3.4 水分測(cè)定

參照GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》[13]進(jìn)行。

1.3.5 pH測(cè)定

參照PéREZ-ALVAREZ等[14]的方法,利用插入式pH計(jì),垂直插入發(fā)酵香腸中部進(jìn)行測(cè)定。

1.3.6 色差測(cè)定

參照OLIVARES等[15]的方法,利用校準(zhǔn)后的色差儀,使其鏡頭垂直緊貼于2 mm現(xiàn)切的樣品表面。

1.3.7 質(zhì)構(gòu)測(cè)定

1.3.8 揮發(fā)性成分測(cè)定

參照CORRAL等[16]的方法稍作修改。稱取100 mg絞碎的發(fā)酵香腸樣品并量取10 μL 2-甲基-3-庚酮于20 ml頂空瓶中封蓋,在60 ℃水浴鍋中平衡15 min。將50/30 μm CAR/DVB/PDMS固相微萃取頭插入頂空瓶中,60 ℃萃取30 min。萃取頭于GC-MS進(jìn)樣口250 ℃,熱解吸4 min[17]。

色譜條件:DB-Wax毛細(xì)管柱(30 m×250 μm×0.25 μm);載氣He,流速1.0 mL/min,不分流方式進(jìn)樣;進(jìn)樣口溫度250 ℃;升溫程序:初始溫度40 ℃,保持4 min;以5 ℃/min升至245 ℃,保持5 min。

質(zhì)譜條件:離子源溫度230 ℃,電離方式為EI+,電子能量-70 eV,GC-MS傳輸線溫度250 ℃;溶劑延遲時(shí)間0 min,掃描范圍20～500m/z。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 19軟件。采用方差分析確定差異顯著性,P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

為了對(duì)比自然發(fā)酵與加入菌株發(fā)酵對(duì)發(fā)酵香腸感官品質(zhì)的影響,選擇相同的原輔料、加工工藝,分別在自然發(fā)酵狀態(tài)下、加入菌株的狀態(tài)下制作香腸,觀察并測(cè)定兩類菌株單獨(dú)使用和復(fù)配使用對(duì)香腸品質(zhì)的影響。

2.1 不同菌株對(duì)發(fā)酵香腸的感官影響

發(fā)酵香腸的感官品質(zhì)是影響消費(fèi)者是否購(gòu)買(mǎi)產(chǎn)品的重要因素[18]。由圖1～圖2感官分析可知,加入菌株的發(fā)酵香腸無(wú)論是口感、氣味、滋味還是總體可接受度都優(yōu)于自然發(fā)酵香腸,這說(shuō)明加入菌株后可增強(qiáng)肉中的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)代謝,產(chǎn)生更多的香味物質(zhì),提高發(fā)酵香腸的感官品質(zhì)。非揮發(fā)性物質(zhì)使香腸具有獨(dú)特、復(fù)雜的滋味,感官評(píng)定中被描述為酸味、咸味、甜味的組合[19]。復(fù)配菌株發(fā)酵香腸具有更理想的口感、氣味、滋味等,總體可接受度高,其肉香味、奶香味、酯香味都要更加濃郁。感官特性的變化與香腸中存在的優(yōu)勢(shì)微生物活性密切相關(guān),菌株類型越多,發(fā)酵、成熟過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)也越多,產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物及次級(jí)代謝產(chǎn)物也就越多,這些代謝產(chǎn)物相互之間又可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng),賦予了香腸更好的感官性狀[20]。

a-感官評(píng)分;b-風(fēng)味評(píng)分

圖2 接種木糖葡萄球菌、副干酪乳桿菌發(fā)酵香腸的總體可接受度評(píng)分

2.2 不同菌株對(duì)發(fā)酵香腸pH、水分活度、水分含量、色澤的影響

發(fā)酵工藝的不同會(huì)改變發(fā)酵香腸的水分含量和水分活度,繼而不同的水分含量和水分活度會(huì)進(jìn)一步影響菌種的生長(zhǎng)。由表2可知,不同處理組之間的水分含量、水分活度無(wú)顯著差異。本研究所用發(fā)酵工藝相同,由此可見(jiàn)在相同發(fā)酵工藝下菌種添加與否、菌株的變化對(duì)水分含量、水分活度的影響不大。

表2 木糖葡萄球菌、副干酪乳桿菌對(duì)發(fā)酵香腸pH、水分活度、水分含量、色澤的影響

加入副干酪乳桿菌YL-1發(fā)酵香腸的pH顯著低于對(duì)照組和其他實(shí)驗(yàn)組(P<0.05),添加單一木糖葡萄球菌NY-2、E-2對(duì)pH值降低沒(méi)有影響(P>0.05)。副干酪乳桿菌YL-1產(chǎn)生大量乳酸維持發(fā)酵香腸的酸度,有效降低香腸pH值。另一方面發(fā)酵香腸的低pH值又決定了乳酸菌菌株與原料中的天然微生物競(jìng)爭(zhēng)并進(jìn)行有效代謝活動(dòng),即低pH值可促進(jìn)乳酸菌菌株生長(zhǎng),并可提高其代謝活動(dòng)。因此產(chǎn)酸菌株的選擇在發(fā)酵香腸制作中非常關(guān)鍵[21-22]。

發(fā)酵香腸的色澤受原料、輔料、菌株類型、發(fā)酵方式、發(fā)酵條件等諸多方面的影響,為了明確發(fā)酵香腸發(fā)色效果對(duì)菌株選擇和協(xié)同發(fā)酵方式的依賴性,評(píng)估了相同原輔料、發(fā)酵條件下副干酪乳桿菌YL-1、木糖葡萄球菌E-2、木糖葡萄球菌NY-2單獨(dú)使用和復(fù)配時(shí)對(duì)發(fā)酵香腸色澤的影響。結(jié)果顯示,試驗(yàn)組的b*值變化不大,L*值、a*值顯著高于對(duì)照組(P<0.05),其中副干酪乳桿菌YL-1處理組L*值最高,說(shuō)明在發(fā)色方面,副干酪乳桿菌YL-1的作用較強(qiáng),其硝酸鹽還原酶活性高,在發(fā)酵和成熟過(guò)程中,可將硝酸鹽還原成亞硝酸鹽并產(chǎn)生大量的NO,NO又進(jìn)一步和肌紅蛋白反應(yīng)生成亞硝基肌紅蛋白,賦予香腸穩(wěn)定的酒紅色[23-24]。

2.3 不同菌株對(duì)發(fā)酵香腸質(zhì)構(gòu)特性的影響

由表3可知,添加乳酸菌菌株的處理組硬度值顯著高于對(duì)照組,尤其是副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌E-2、副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌NY-2復(fù)配組,菌株的添加及菌株帶來(lái)的蛋白質(zhì)水解增強(qiáng)都對(duì)硬度提升發(fā)揮一定作用。試驗(yàn)組黏聚性、膠著度、咀嚼度均顯著高于對(duì)照組(P<0.05);混菌發(fā)酵組的咀嚼性顯著高于單菌發(fā)酵組,其中副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌E-2組咀嚼性值最大,為634.60 g。質(zhì)構(gòu)結(jié)果表明,添加菌株會(huì)有效改善發(fā)酵香腸的質(zhì)構(gòu)特性,尤其是菌株協(xié)同對(duì)硬度、咀嚼度的影響較大,質(zhì)構(gòu)特性的提升很大程度上是由于乳酸菌在發(fā)酵過(guò)程中水解蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),使肉類蛋白變性、持水力下降,在香腸內(nèi)部形成了緊密的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[25]。

表3 木糖葡萄球菌、副干酪乳桿菌對(duì)發(fā)酵香腸質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.4 不同菌株對(duì)發(fā)酵香腸揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

發(fā)酵香腸的特殊風(fēng)味是它區(qū)別于其他肉制品的重要屬性,也是驅(qū)動(dòng)消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)的主要原因。由表4可看出,每種菌株對(duì)于風(fēng)味物質(zhì)的貢獻(xiàn)是不同的,復(fù)配菌株發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生更多的風(fēng)味物質(zhì)。部分風(fēng)味物質(zhì)僅在單一菌株發(fā)酵香腸中可以檢出,如甲氧基乙酸乙酯在所有單一菌株發(fā)酵時(shí)都可檢出,但在副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌E-2復(fù)配組未檢出;相反,有些風(fēng)味物質(zhì)在單一菌株發(fā)酵組未檢出,但可在復(fù)配發(fā)酵組檢出,如乙醇、正己酸乙酯、癸酸乙酯、異戊酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、2-甲基丙酸乙酯等。這可能是由于單一菌種發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)在復(fù)配發(fā)酵時(shí)參與了某些化學(xué)反應(yīng)生成了新的風(fēng)味物質(zhì),出現(xiàn)了自身消耗。副干酪乳桿菌水解脂肪釋放出大量特征脂肪酸,產(chǎn)生了新的揮發(fā)性酸和酯類物質(zhì),同時(shí)也減少了部分酸、酯、醇類的數(shù)量,使發(fā)酵香腸風(fēng)味更優(yōu)。添加菌株降低了乙酸、正辛醛、壬醛、苯乙醛、2,3-丁二醇、1-辛醇、庚醇、2-壬酮、2,6-二叔丁基對(duì)甲酚、對(duì)二甲苯等風(fēng)味物質(zhì)的含量,添加了復(fù)配菌株形成了更多的3-甲基丁酸、3-甲基戊酸、2-甲基丁酸、乙醇,部分酸類、醇類物質(zhì)進(jìn)一步反應(yīng)形成酯類[26],因此,副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌E-2混合發(fā)酵形成了更多的乙酸乙酯、丁酸乙酯、辛酸乙酯、正己酸乙酯、異戊酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、2-甲基丙酸乙酯等,副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌NY-2混合發(fā)酵形成了正己酸乙酯、癸酸乙酯、異戊酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、2-甲基丙酸乙酯。復(fù)配菌株對(duì)發(fā)酵香腸揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的累積產(chǎn)生了積極影響,增加了酯類化合物含量,并減少了醇類、醛類的不良?xì)馕?。上述結(jié)果說(shuō)明副干酪乳桿菌和葡萄球菌組合可能存在共生效應(yīng),這對(duì)愉悅風(fēng)味物質(zhì)的形成至關(guān)重要。

表4 木糖葡萄球菌、副干酪乳桿菌對(duì)發(fā)酵香腸的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量的影響 單位:μg/kg

3 結(jié)論

相較于傳統(tǒng)發(fā)酵香腸,添加副干酪乳桿菌YL-1發(fā)酵香腸的酸度優(yōu)于其他組,添加菌株發(fā)酵的香腸色澤、質(zhì)構(gòu)特性都優(yōu)于對(duì)照組,復(fù)配菌株(副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌E-2、副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌NY-2)發(fā)酵對(duì)香腸特殊風(fēng)味、氣味、質(zhì)構(gòu)特性具有顯著的積極影響,有助于發(fā)酵香腸的香氣和揮發(fā)性物質(zhì)含量的穩(wěn)定性。由復(fù)配菌株發(fā)酵的香腸無(wú)論從感官特性,還是硬度、咀嚼度上都明顯優(yōu)于單一菌株發(fā)酵香腸。添加不同菌株發(fā)酵的香腸產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)不同,同一菌株單一發(fā)酵與2種菌株復(fù)配發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)也有所不同。相較自然發(fā)酵,復(fù)配菌株發(fā)酵有助于積累酯類物質(zhì),減少部分醛類、醇類物質(zhì)的種類和數(shù)量。