发酵香肠加工中WBL-45菌种发酵条件的优化

王水晶，高青，李茜，岳兰昕，郭耀华，朱迎春，*

（1.山西农业大学食品科学与工程学院，山西太谷030801；2.天津农学院食品科学系，天津300384）

发酵香肠加工中WBL-45菌种发酵条件的优化

王水晶1，2，高青1，李茜1，2，岳兰昕2，郭耀华2，朱迎春1，*

（1.山西农业大学食品科学与工程学院，山西太谷030801；2.天津农学院食品科学系，天津300384）

本试验通过三因子二次通用旋转试验设计，以pH为指标对以WBL-45为发酵剂的猪肉发酵香肠进行了发酵条件的优化研究。试验以8 h为时间段，通过对糖的添加量、发酵剂的添加量以及发酵温度对发酵香肠产酸能力的影响进行了48 h的检测，得出发酵香肠发酵产酸的最佳条件为：糖的添加量为5.32%，菌种的添加量为0.007%，发酵温度为24.5℃，由此可制出产酸能力较强的发酵香肠。

发酵香肠；发酵温度；发酵条件的优化

近年来，安全卫生、风味独特的发酵香肠越来越受到人们的青睐[1]。发酵香肠是指将肉切成小块，加入辅料如盐、发酵剂和香辛料等充分混合后填充到肠衣中，在自然或人工控制的条件下，利用微生物的发酵作用，经干燥、成熟等工序，制成的具有典型发酵色泽、风味、质地和良好贮藏性的发酵肠类制品[2-3]。目前传统香肠的生产主要是依赖自然发酵过程完成的，受到不同季节、地区和气候等条件所限制，生产时多凭借经验，产品质量很不稳定，其安全性也存在一定问题[4-6]。

乳酸菌类微生物在发酵肉制品中起到呈色、呈味及保存中的作用[7]。乳酸菌能将原料肉所添加的糖类分解为乳酸，致使产品的pH下降，酸性条件对病原菌及有害菌的生长可起到抑制作用，并赋予产品特有的风味。在欧美等国，发酵剂在肉类工业中的应用越来越广泛[8]。Nurmi[5]在研究中发现：只接种乳酸杆菌虽然可以快速降低发酵肉制品的pH，但发酵肉制品却出现严重的褪色现象；而若只接种微球菌虽然能改善肉制品的色泽，但pH的降低却十分缓慢；若将二者混合使用则能获得较好的效果[9]。本试验在相关理论研究的基础上，将研究添加意大利进口混合发酵剂WBL-45型菌株对发酵香肠的产酸能力，并通过响应面法优化发酵香肠的发酵工艺参数。

1 材料与方法

1.1 试验材料

猪后腿肉和猪肥膘：购自于山西农业大学家属院双汇冷鲜肉店；肠衣：购自于成都市蜀滋蜀味食品专营店；添加剂：食盐、蔗糖、葡萄糖、亚硝酸钠等均为市售优质品。发酵剂：[WBL-45（肉葡萄球菌、木糖葡萄球菌、清酒乳杆菌的混合）发酵剂]：购于上海昊特生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

BS224S分析天平：北京赛多利斯仪器系统有限公司；LRHS-150恒温恒湿培养箱：上海跃进饮料器械厂；HPP-9272电热恒温培养箱：北京东联哈尔仪器制造有限公司；FA25model高剪切分散乳化机：上海弗路克流体机械制造有限公司；CX-WDJ200LCD数显温度计：上海创新仪器仪表有限公司；MM12型绞肉机：广东韶关市新通力食品机械有限公司；华映牌斩拌机：上海青浦食品包装机械经营部；HANNA pH211酸度计：意大利哈纳公司。

1.3 方法

1.3.1 发酵香肠的生产工艺

发酵香肠的工艺流程[10]：

1.3.2 发酵香肠的工艺优化

1.3.2.1 单因素试验设计

腌制时食盐添加量为2.0%、亚硝酸钠添加量为0.15 g/kg，肠馅中选取糖（葡萄糖∶蔗糖=2∶1）的添加量分别为1.0%、2.0%和3.0%，在接种时选取菌种接种量分别为0.01%、0.02%和0.03%，按照发酵香肠的生产工艺制作，发酵温度分别控制为20、25、30、35℃，在48 h发酵过程中，每隔8 h对pH进行测定，从而确定适宜糖的添加量、菌种添加量和发酵温度。

1.3.2.2 响应面法试验设计

在单因素试验基础上，通过响应面试验设计，以糖的添加量、发酵剂添加量和发酵温度3个因子为自变量，分别以X1、X2和X3来表示，通过测定发酵香肠的pH，进行响应面分析，研究多因素系统中因素的作用并计算出最大响应值时所对应的最优化条件[11]。响应面设计因素与水平设计见表1。

表1 响应面设计因素与水平Table1 Factorsand levelof response surfacedesign

1.3.3 发酵香肠pH的测定

参照GB9695.5-88的方法，将样品绞碎后，准确称取10.00 g加入90mL蒸馏水中，用高剪切分散乳化机（A档，11 000 r/min）将样品乳化，静置30min后过滤，取滤液用pH211酸度计进行pH的测定。

1.3.4 数据处理方法

本试验数据采用design exper7.0统计软件、Sigma Plot10.0画图软件、Excel、ASM11分析软件和SAS软件进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 糖的添加量对发酵香肠产酸能力的影响

选定菌种添加量0.02%，温度25℃的条件下糖的添加量分别为1.0%、2.0%、3.0%进行单因素试验，并测定pH，确定糖的添加量见图1。

图1 糖的添加量对发酵香肠产酸能力单因素结果图Fig.1 AMountof sugar added single factor fermented sausages acid production results

由图1可知，随着香肠发酵时间的延长，pH总体呈下降趋势。在8 h~32 h内，糖的添加量不同，对应的发酵香肠产酸能力不同；在32 h~48 h内，不同糖的添加量之间差异显著（P＜0.05）。糖添加量为2.0%的发酵香肠产酸能力要优于添加量为1.0%、3.0%的发酵香肠。由此可认为糖的适宜添加量为2.0%。

2.1.2 发酵剂的添加量对发酵香肠产酸能力的影响

选定糖的添加量为2.0%，在温度25℃的条件下选取发酵剂的添加量分别为0.01%、0.02%、0.03%进行单因素试验，并测定pH，确定发酵剂的添加量见图2。

图2 发酵剂的添加量对发酵香肠产酸能力单因素结果图Fig.2 Fermentation agentadded single factor fermented sausages acid production results

由图2可知，随着香肠发酵时间的延长，pH总体呈下降趋势。在8 h~32 h内，菌种添加量为0.02%的发酵香肠pH明显低于菌种添加量为0.01%和0.03%的发酵香肠（P＜0.05）；而在32 h～48 h内，三组之间的差异不显著（P＞0.05），由此即可认为菌种的适宜添加量为0.02%。

2.1.3 发酵温度对发酵香肠产酸能力的影响

在选定糖的添加量2.0%，发酵剂的添加量0.02%的条件下对发酵温度分别为20、25、30、35℃的香肠制品进行单因素试验，并测定其pH，确定发酵香肠的适宜发酵温度见图3。

图3 发酵温度对发酵香肠产酸能力单因素结果图Fig.3 Fermentation temperature single factor fermented sausages acid production results

由图3可知，随着香肠发酵时间的延长，pH总体上呈下降趋势。在8 h～24 h内，各温度之间的差异不显著（P＞0.05）；在24 h～48 h内，发酵香肠产酸能力为30℃＞35℃＞25℃＞20℃，即发酵温度为30℃的发酵香肠产酸能力优于发酵温度为35、25、20℃发酵香肠。

2.2 发酵香肠产酸能力的模型建立与统计分析

试验选取3个主要的影响因子[糖的添加量（X1）、发酵剂的添加量（X2）、发酵温度（X3），pH Y1为响应值，进行响应面分析[12]。响应面分析方案与试验结果见表2。

表2 响应面分析方案与试验结果Tab le2 Response surfaceanalysisprograMwith the test results

将试验所得的数据进行多元回归分析。根据三因子二次通用旋转设计统计软件SAS对表中的数据进行处理，结果见表3所示。

表3 多元回归分析系数检验表Table3 Multiple regression analysiscoefficient test table

从表中数据可得到回归方程：

对此方程进行二次F检验，失拟检验F1=1.486＜F0.05（9，10）=3.02，失拟检验不显著；拟和检验F2= 3.886 353＞F0.05（9，10）=3.02，拟和检验显著。拟和检验显著，说明此回归模型中三因子（糖的添加量、发酵剂添加量、发酵温度）的设置水平合理。由于数据进行了中心标准化，消除了量纲上的差异，可以直接从回归系数绝对值的大小来分析各个因子对酸度pH测定的影响。由回归方程可知，三个一次项回归系数绝对值的大小依次为B3＞B1＞B2。说明发酵温度对发酵香肠产酸能力的测定影响最大，糖的添加量次之，发酵剂添加量最小。

2.3 交互效应分析

1）X1与X2的交互效应方程为：

根据方程可得到交互效应图，如图4所示。

图4 X1与X2的交互效应分析图Fig.4 X1and X2interaction analysis chart

由图4可以得出，糖的添加量（X1）对发酵香肠产酸能力的影响要比发酵剂的添加量（X2）对发酵香肠产酸能力影响大。当糖的添加量（X1）逐渐增大时，Y值逐渐降低，即发酵香肠产酸越多。当糖的添加量达到最大，发酵剂的添加量最大时，发酵香肠产酸达到最大值。

2）X1与X3的交互效应方程：

Y13=5.424 015+（0.108 952）X1+（-0.152 437）X3+（-0.020 00）X1X3+（-0.020 954）X12+（-0.057 193）X32。根据方程可得到交互效应图，如图5所示。

图5 X1与X3的交互效应分析图Fig.5 X1and X3interaction analysis chart

由图5可得到，糖的添加量（X1）对发酵香肠产酸能力的影响要比发酵温度（X3）对发酵香肠产酸能力的影响大。当糖的添加量（X1）逐渐增大时，Y值逐渐降低，即发酵香肠产酸越多。当糖的添加量达到最大，发酵温度最高时，发酵香肠产酸达到最大值。

3）X2与X3的交互效应方程：

根据方程可得到交互效应图，如图6。

图6 X2与X3的交互效应分析图Fig.6 X2and X3interaction analysis chart

由图6可得到，发酵剂的添加量（X2）对发酵香肠产酸能力的影响要比发酵温度（X3）对发酵香肠产酸能力的影响小。当发酵温度（X3）逐渐增大时，Y值逐渐降低，即发酵香肠产酸越多。当发酵温度最高，发酵剂的添加量最大时，发酵香肠产酸达到最大值。

3.4 最佳工艺参数的确定

通过对三因子二次通用旋转设计的试验结果进行分析，可以得到三因子极值点编码值为：X1=3.32，X2=-1.30，X3=-1.84，将编码值换算成实际值，可以得到三因子的最佳水平，即发酵香肠发酵产酸指标方面的最优条件为：糖的添加量为5.32%，菌种的添加量为0.007%，发酵温度为24.5℃。

3 结论

本试验通过三因子二次通用旋转试验，以pH为指标，得出了发酵香肠发酵产酸的最优条件为：糖的添加量为5.32%，菌种的添加量为0.007%，发酵温度为24.5℃。在此条件下，香肠产酸达到最大值。随着人们消费观念的改变和生活水平的提高，以及对食品的营养、安全越来越重视，发酵香肠的优越性会越来越凸显。

[1]Brian JBWood.发酵食品微生物学[M].徐岩译.北京：中国轻工业出版社,2001：328-359

[2]葛长荣,马美湖,马长伟,等.肉与肉制品工艺学[M].北京：中国轻工业出版社,2002：211-240

[3]王立梅,胡耀辉.发酵香肠的工艺研究[J].吉林农业大学学报, 1999,21(3)：104-107

[4]李婉涛.发酵香肠工艺研究[J].河南农业科学,2004(11)：57-58

[5]江洪波,薛文斌.发酵香肠的工艺研究[J].食品研究与开发,2009 (10)：75-78

[6]孔凡真.我国肉类企业的现状与展望[J].山东食品科技,2004(5)：3-5

[7]张红印,崔焕成.乳酸菌发酵在食品加工中的应用[J].郑州牧业工程高等专科学校学报,2000(3)：23-24

[8]刘会平.发酵肉制品的生产[J].肉类工业,1999(4)：16

[9]HugasM,Monfort JM.Bacterial starter cultures formeat fermentation[J].Food Chemistry,1997,59(4)：547-554

[10]司俊林.灌肠的加工工艺[J].肉类工业,2008(5)：15-16

[11]成晓瑜,杨巍,史智佳,等.蒸煮提取牛骨汤工艺的研究[J].肉类研究,2010(11)：29-32

[12]王艳萍,许女,赵江,等.乳酸菌直投发酵剂培养与冷干条件的优化[J].食品科技,2007(2)：41-45

OptiMization of Fermentation Conditions of Fermented Sausage by WBL-45 Strain

WANGShui-jing1，2，GAOQing1，LIQian1，2，YUE Lan-xin2，GUOYao-hua2，ZHUYing-chun1，*
（1.Collegeof Food Scienceand Technology，ShanxiAgriculturalUniversity，Taigu 030801，Shanxi，China；2.Food Science Department，Tianjin AgriculturalCollege，Tianjin 300384，China）

The fermentation conditions of fermented pork sausage byWBL-45 was optimized through the three factor quadratic General Rotary testby using the index of pH value.The effectof sugar of added volume，and fermentation agent of added volume and fermentation temperature on fermentation sausage produced acid capacitywas detected 48 h with each 8 h.Results showed the optimuMfermentation conditionswere as follows：sugardosage5.32%，dosagestrains0.007%，fermentation temperature24.5℃.

fermented sausage；fermentation temperature；optimization of fermentation conditions

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.18.012

2014-09-15

王水晶（1989—），女（汉），硕士研究生，研究方向：农产品加工与贮藏。

*通信作者：朱迎春（1970—），女，副教授，博士，研究方向：农产品加工与贮藏。