不同微生物菌株对干腌肉块挥发性风味化合物的影响

于 海，李 想，葛庆丰，蒋云升，汪志君*

(扬州大学食品科学与工程学院，江苏 扬州 225127)

不同微生物菌株对干腌肉块挥发性风味化合物的影响

于 海，李 想，葛庆丰，蒋云升，汪志君*

(扬州大学食品科学与工程学院，江苏 扬州 225127)

以干腌猪肉块为原料，分别接种表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)、木糖葡萄球菌(Staphylococcus xylosus)和耳氏葡萄球菌(Staphylococcus auricularis)后按火腿加工工艺进行发酵生产干腌肉块。采用固相微萃取(SPME)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)进行挥发性风味化合物的测定，研究不同干腌发酵肉块中挥发性风味化合物的种类和相对含量，以探讨不同微生物发酵剂对干腌发酵肉块中挥发性风味化合物的影响。本实验共鉴定出149种挥发性风味化合物，包括17种醛、32种醇、44种烷烃、28种酯、10种酮、10种酸、5种杂环化合物、1种酚和1种醚。不同微生物菌株对干腌发酵肉块挥发性风味化合物的种类、数量和相对含量都产生了非常明显的影响。对照处理组的发酵肉块中烃类物质的相对含量较高，木糖葡萄球菌处理的发酵肉块中杂环类化合物相对含量较高，木糖葡萄球菌处理的发酵肉块中醛类物质相对含量较高、耳氏葡萄球菌处理的发酵肉块中酯类物质的相对含量较高。

微生物发酵菌种；干腌肉块；挥发性风味化合物

Abstract：Pork was used as the material to prepare into dry-cured pork withStaphylococcus epidermidis,Staphylococcus xylosusandStaphylococcus auricularisaccording to the technological processing of Rugao ham. Solid-phase micro-extraction and gas chromatography-mass spectrometer were used to determine the relative contents of volatile flavor components and identify the species in dry-cured pork. Meanwhile, the effect of microorganism fermentation strain on volatile flavor compounds in drycured pork was explored. Totally 149 compounds including 17 aldehydes, 32 alcohols, 44 hydrocarbons, 28 esters, 10 ketones,10 acids, 5 heterocyclics, 1 phenol and 1 ether were identified in four samples. Different microorganism fermentation strains had significant impacts on the species and relative contents of flavor compounds in dry-cured pork. Compared with the control group, hydrocarbons in dry-cured pork exhibited a higher content. Whereas, heterocyclics exhibited a higher content inStaphylococcus xylosusgroup; aldehydes were more inStaphylococcus xylosusgroup and esters were more inStaphylococcus auricularisgroup.

Key words：microorganism fermentation strain；dry-cured pork；volatile flavor compounds

干腌火腿由于风味、质地独特，深受消费者喜爱。在地中海地区、东亚和东南亚地区以及美国等地区最为流行。干腌火腿所具有的特殊风味与其漫长的发酵过程密切相关，其中微生物发挥了重要作用[1-4]。然而目前干腌火腿由于体积较大，携带不方便等缺点，从而限制了火腿的产量和市场影响力，导致火腿产业经营方式落后、特色不明显、加工工艺落后、生产不规范等诸多弊端；同时生产方式也停留在传统作坊式生产的模式上，标准化生产步伐缓慢，很难满足国际市场食品生产的规范要求，更不可能满足进行机械化、规模化、自动化、安全化的生产要求。

国内外对香肠发酵剂的研究较多，但对中式火腿、腌肉发酵剂的报道很少[5]。本实验选用从如皋火腿中分离得到的3株葡萄球菌作为微生物发酵剂，按照如皋火腿加工工艺发酵干腌猪肉块，利用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用仪对产品的香气进行分析，以探讨不同微生物发酵剂对干腌火腿风味品质特征形成的作用，为研制干腌火腿发酵剂提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜猪肉块购于扬州市超市。

表皮葡萄球菌(S. epidermidis，以下简称S1)、木糖葡萄球菌(S. xylosus，以下简称S2)、耳氏葡萄球菌(S. auricularis，以下简称S3)均由扬州大学食品微生物实验室保存。

1.2 仪器与设备

复合式75μm Car/PDMS萃取头、手动SPME进样器 美国Supelco公司；Trace气相色谱-质谱联用仪(GC-MS) 美国Finnigan公司。

1.3 发酵肉块制作工艺流程

原料肉块→快速冷却(温度5～10℃，14～18h)→腌制(8%食盐，温度2.5～4.5℃，湿度65%～75%，15d)→浸泡(5℃清水中浸泡8～10h)→风干(温度10～15℃，湿度70%～95%，3 d)→接入菌株于干腌肉块(1×107CUF/kg)，以不接入菌株的处理为对照(CK处理组)→发酵(温度15～20℃，湿度65%～80%，120d)→后熟(30d)。

1.4 挥发性化合物的富集

称取20.0 g样品，室温下迅速剪成厚度为1～2mm小块后立即装于顶空萃取瓶中密封，萃取头先在GC进样口(250℃)老化20min，然后将固相萃取头插入顶空萃取瓶中，使纤维头探伸至样品上部，在60℃条件下萃取顶空中挥发性化合物60min。萃取纤维头长度为10mm，涂层为Car/PDMS，非极性，厚度为75μm。

1.5 风味化合物的分离和鉴定

气相色谱条件：OV1701弹性石英毛细管色谱柱(30m×0.25mm，0.3μm)，载气为He，不分流，流量0.8mL/min；进样口温度为250℃，解析2min；程序升温为32℃保持10min，以3℃/min升至160℃，保持5min，检测温度为160℃。质谱条件：离子源为EI源，温度为200℃；接口温度为250℃；检测器电压350V；发射电流150μA；扫描范围33～500。定性方法：化合物经计算机检索，与NIST library相匹配，相似指数(SI)800以上为确认化合物(最大值为1000)。定量方法：相对百分含量按峰面积归一化法计算。

2 结果与分析

不同处理后的发酵肉块中挥发性风味化合物的总离子流图如图1所示，挥发性风味化合物成分和相对含量见表1。

图1 不同菌株处理后发酵肉块中风味成分总离子图Fig.1 Total ion chromatogram (TIC) of flavor compounds in dry-cured pork prepared by different fermentation strains

表1 不同菌株发酵肉块中挥发性化合物种类及相对含量Table 1 Volatile flavor compounds and their relative contents in drycured pork prepared by different fermentation strains

续表1

续表1

续表1

从图1可以看出，接种不同微生物发酵剂的各处理组挥发性物质的种类及含量均高于对照组。从表1可以看出，本实验共检测到挥发性风味物质149种，包括醛17种、醇32种、烷烃44种、酯28种、酮10种、酸10种、杂环化合物5种、酚1种、醚1种，这些物质共同形成了干腌肉块的香味。由于接种不同的微生物发酵剂，火腿中挥发性化合物的成分和相对含量与对照组相比都发生了明显而复杂的变化。

对照组挥发性化合物相对含量最高的是烃(52.31%)，其次是醇(14.59%)；S1处理组相对含量较高的是烃(35.35%)、醛(18.01%)、醇(14.73%)和杂环类化合物(13.06%)；S2处理组的醛(56.13%)相对含量最高，其次是烃(21.06%)；S3处理组相对含量较高的有烃(28.96%)、醛(26.15%)、酯(16.33%)、醇(14.29%)。

在检测到的醛类物质相对含量中，各接种微生物发酵剂处理组显著高于CK处理组(8.27%)，S1处理组为18.01%，S3处理组为26.15%，S2处理组最高，为56.13%，S2处理组接种的木糖葡萄球菌能产生大量的蛋白酶和脂酶，从而使蛋白质能够转换成更多的氨基酸，进一步生成更多的风味前体物质，促进风味物质的形成[6]。各处理组检测到的醛类物质除丙醛、辛醛、己二醛、十一醛、十三二烯醛外，其余均为支链醛。各处理组均检测到且含量较高的是2-甲基丁醛和3-甲基丁醛，二者分别由异亮氨酸及亮氨酸的Strecker降解产生[7]。在Iberian火腿中发现2-甲基丁醛和3-甲基丁醛这两种醛与火腿风味正相关，在Serrano火腿中的3-甲基丁醛具有干乳酪香味[8]，在宣威火腿中2-甲基丁醛和3-甲基丁醛有黑巧克力味[9]。其他含量较丰富的支链醛有S1处理组中的2-乙烯基-2-丁醛(7.43%)、S2处理组中的2-乙基丁醛(11.45%)、S3处理组中的2-乙基-2-丁醛(5.33%)。

本实验测得醇的相对含量CK组为14.59%、S1处理组为14.73%、S2处理组为9.64%和S3处理组为14.29%，在挥发性物质中所占比例较高，但醇类化合物的风味阈值高于醛，故其对风味的贡献可能小于醛。

烃类化合物是干腌火腿挥发性化合物中的重要组分，各处理组烃类化合物含量都比较高，其中CK组高达52.31%，但由于脂肪烃类物质风味阈值较高，故对干腌火腿风味的贡献不大。

本实验发酵火腿中CK处理组酯的相对含量为3.51%，而S1处理组是其3.3倍，S2处理组是其1.7倍，S3处理组是其4.7倍，所以微生物发酵剂的添加对火腿风味的形成起了较好的促进作用；S3处理组中相对含量最高，为16.33%，但S2处理组中含有较高相对含量的6-脱氧甘露醇内酯，文献报道此物质具有奶油味，能明显改善发酵肉块的风味[10]。发酵肉制品中的酯类是由脂质氧化产生的羧酸和醇在肌肉脂肪组织中经酯化作用形成，主要包括直链、支链，还包括乙酸、丙酸和丁酸与不同醇类形成的酯。短链酸形成的酯具有水果香味，而长链酸形成的酯有轻微的油脂味，因此酯的含量与发酵肉制品的成熟风味成正相关[11]。

各处理组检测到的酮类物质主要以甲基环酮或呋喃酮为主，但总酮相对含量并不高，S3处理组为最高，仅有3.43%，但各微生物发酵剂处理组中甲基酮的含量高于CK处理组，各处理组中仅有S1处理组中有5种不饱和酮。酮类也是火腿中重要的挥发性化合物，含量在不同的火腿中差别较大，其中法国火腿中的酮类含量最高，以丙酮为主或以甲基酮和反式香叶烯丙酮为主，而在其他火腿中酮类物质以甲基酮为主。甲基酮是干酪香气的重要成分，是在微生物参与下产生的，但在干腌火腿中，微生物数量较少，很可能是化学反应的产物，只有在甲基酮含量特别丰富的火腿中才可能是微生物参与形成的[12]。

S2处理组中杂环化合物是CK处理组的2.8倍，其中含量高达12.73%的2,4,6三甲基嘧啶。杂环类物质的阈值相对较低，对发酵肉的风味影响很大，而且表现出不同的特征风味，如2,6-二甲基吡嗪为烤坚果香味，2-戊基呋喃具有类似火腿香味，1-H吡咯呈现肉香味等[11]。

3 结 论

接种不同微生物发酵剂的干腌肉块中挥发性风味化合物的种类、数量和相对含量与对照组相比都有明显的差异。表皮葡萄球菌处理组的发酵肉块中杂环类化合物相对含量较高，木糖葡萄球菌处理的发酵肉块中醛类物质相对含量较高，耳氏葡萄球菌处理的发酵肉块中酯类物质相对含量较高，这些挥发性风味化合物的差异使干腌肉块表现出不同的风味特性，说明微生物发酵剂对干腌肉块的风味具有较好的促进作用。

[1] 黄艾祥. 云南干腌火腿品质特征形成与微生物作用研究[D]. 重庆:西南大学, 2006:6.

[2] WANG Xinghong, MA Ping, JIANG Dongfu, et al. The natural microflora of Xuan Wei ham and the no-mouldy ham production[J]. Journal of Food Engineering, 2006, 77(1):103-111.

[3] 郇延军, 周光宏, 徐幸莲, 等. 不同等级金华火腿风味特点研究[J].食品科学, 2006, 27(6):39-45.

[4] PINTO M F, PONSANO E H G, FRANCO B D G M, et al. Charqui meats as fermented meat products:role of bacteria for some sensorial properties development[J]. Meat Science, 2002, 61(2):187-191.

[5] SANCHEZ-MOLINERO F, ARNAU J. Effect of the inoculation of a starter culture and vacuum packaging (during resting stage) on the appearance and some microbiological and physicochemical parameters of dry-cured ham[J]. Meat Science, 2008, 79(1):29-38.

[6] BECK H C, HANSEN A M, LAURITSEN F R. Catabolism of leucine to branched-chain fatty acids inStaphylococcus xylosus[J]. Journal of Applied Microbiology, 2004, 96(5):1185-1193.

[7] GASPARDO B, PROCIDA G, TOSO B, et al. Determination of volatile compounds in San Daniele ham using headspace GC-MS[J]. Meat Science, 2008, 80(2):204-209.

[9] 何洁, 宋焕禄, 陈耿俊, 等. 宣威火腿中香味活性化合物的分析[J].食品科技, 2008(10):78-82.

[12] BENITO M J, NEZ F, CRDOBA M G, et al. Generation of nonprotein nitrogen and volatile compounds byPenicillium chrysogenumPg222 activity on pork myofibrillar proteins[J]. Food Microbiology,2005, 22(6):513-519.

Effect of Fermentation Strains on Volatile Flavor Components in Dry-cured Pork

YU Hai，LI Xiang，GE Qing-feng，JIANG Yun-sheng，WANG Zhi-jun*
(College of Food Science and Engineering , Yangzhou University, Yangzhou 225127, China)

TS201.3

A

1002-6630(2010)21-0266-05

2010-08-01

江苏省农业支撑项目(BE2009367)；江苏省自然科学基金项目(BK2008212)；扬州大学科技培育基金项目(2009CXJ052)；扬州大学“新世纪人才工程”项目

于海(1973—)，男，副教授，博士，研究方向为食品微生物学。E-mail：yuhai@yzu.edu.cn

*通信作者：汪志君(1949—)，男，教授，博士，研究方向为食品加工。E-mail：zjwang@yzu.edu.cn