发酵鸭肉肠加工工艺优化及挥发性风味物质检测

石江涛

摘 要：以鸭腿为原料，选择嗜酸乳杆菌（L. plantarum）和戊糖片球菌（P. pentosaces）为发酵菌种，以感官评分为评价指标，采用单因素结合响应面试验方法优化发酵鸭肉肠的加工工艺，并采用固相微萃取和气质联用技术检测发酵鸭肉肠中挥发性风味物质的组成。结果表明：发酵鸭肉肠较佳的加工工艺条件为：发酵剂添加量106 CFU/g、发酵时间54 h、发酵温度27 ℃，此工艺下制作的发酵鸭肉肠具有较好的感官品质。从发酵鸭肉肠中检测出37种挥发性成分，包括醛类、醇类、烃类、酸类、酯类以及含氮类化合物等。

关键词：发酵鸭肉肠；加工工艺；响应面试验；挥发性风味物质；气质联用

Abstract： The process optimization using combination of single factor method and response surface methodology （RSM） for the production of fermented duck sausage from duck leg meat using a 1：1 mixture of L. plantarum and P. pentosaces as starter culture was conducted in this study. The response was sensory evaluation score. Volatile compounds in fermented sausage were determined by solid-phase microextraction （SPME） and gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）. Results indicated that the optimal processing parameters of fermented duck sausage were 106 CFU/g starter culture， 54 h of fermentation time， and 27 ℃ of fermentation temperature. Totally 37 volatile flavor compounds including aldehydes， alcohols， hydrocarbons， acids， esters and nitrogenous compounds were identified in fermented duck sausage.

Key words： fermented duck sausage； processing technology； response surface methodology （RSM）； volatile flavor； gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）

中图分类号：TS251.65 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2015）11-0019-05

doi： 10.15922/j.cnki.rlyj.2015.11.005

鸭肉具有高蛋白、低脂肪、低胆固醇，富含B族维生素和VE等特点[1-2]，深受消费者欢迎。发酵香肠是指将肉绞碎，添加发酵剂、辅料等，腌制灌肠，经微生物的自然发酵或者人工发酵而制成的具有特殊风味的肉制品[3-5]。

发酵香肠加工生产及成熟的过程中脂肪水解，经过酶和非酶氧化产生直链脂肪烃类、醛类、酮类和羧酸等，形成重要的风味物质[6-7]。同时微生物酶的存在，蛋白质被分解为氨基酸、核苷酸和寡肽等，这些小分子物质在改善发酵香肠的滋味方面发挥着重要作用[8]。然而，发酵香肠风味物质的来源比较复杂，发酵香肠的原辅料、发酵剂的类型和特性、加工条件这些共同决定着发酵香肠的风味[9-11]。挥发性风味物质是影响香肠风味的重要因素，通过感官评价和色谱技术结合的方法可对风味物质进行分析[12-13]。目前，关于传统发酵香肠（猪肉、牛肉）的挥发性风味研究已有报道[14-19]，但对发酵鸭肉肠的挥发性风味物质的研究较少。本实验选择嗜酸乳杆菌

（L. plantarum）和戊糖片球菌（P. pentosaces）为发酵菌种，对鸭肉肠的发酵工艺条件进行优化，并利用固相微萃取技术和气质联用的方法对发酵鸭肉肠的挥发性风味成分进行检测和分析，旨在为鸭肉制品风味产品加工和开发提供更多的技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

樱桃谷鸭腿购于合肥家乐福超市；食盐、白糖、亚硝酸盐（食品级）、肠衣均为市售；MRS肉汤培养基 北京奥博星生物技术有限责任公司。

1.1854型嗜酸乳杆菌（L.plantarum） 中国工业微生物菌种保藏管理中心；F-1型戊糖片球菌（P.pentosaces） 丹麦科汉森公司。

1.2 仪器与设备

SCION TQ气质联用仪 德国布鲁克公司；CAR/PDMS固相微萃取针、固相微萃取手柄、螺口样品瓶 美国Supelco公司；YX280A型高压蒸汽灭菌锅 上海三申医疗器械有限公司；ZWY-100H/240型恒温摇床 上海

智城分析仪器制造有限公司；CT14RD高速冷冻离心机 上海天美科学仪器有限公司；MGB-120绞肉机 佛山市依家电器实业有限公司；HHS-S恒温水浴锅 江苏金坛市金城国胜实验仪器厂；JY60型电子天平 上海精密科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 菌种的活化和发酵剂制备

将嗜酸乳杆菌和戊糖片球菌分别由干粉接种至MRS培养基中，37 ℃条件下培养24 h，活化2～3 次。活化后的菌种作为原液按照4%的接种量在37 ℃的恒温摇床中培养24 h，高速冷冻离心（5 000 r/min、10 min、4 ℃），无菌水稀释得到所需的液体发酵剂，通过菌种计数按照一定的比例接种到肉中。

1.3.2 发酵鸭肉肠的制作工艺

工艺流程：原料肉预处理→切碎→拌料→腌制→接种→灌肠→培养发酵→终止发酵→蒸煮→成品

主要操作要点：1）原料肉预处理：选取鸭腿肉，剔除筋、腱、皮等，将鸭肉切细，并混入一定量的鸭肉脂肪。2）腌制接种：在原料肉中加入一定比例的腌制剂（3.0%食盐、2.5%白糖、0.1%亚硝酸钠），使其充分混匀，于4 ℃冰箱中冷藏腌制4 h。将嗜酸乳杆菌和戊糖片球菌（1∶1）接种到配制好的肉馅中，搅拌均匀后，灌入肠衣中。3）发酵：发酵温度33 ℃、相对湿度86.3 %、发酵时间48 h。终止发酵宜采用低温终止方法，即在15 ℃条件下24 h终止发酵。4）蒸煮：在沸水中煮制20～30 min，然后蒸制15～20 min，即可食用。

1.3.3 单因素试验

1.3.3.1 发酵温度对发酵鸭肉肠感官品质的影响

发酵剂添加量106 CFU/g、发酵时间48 h，选取发酵温度分别为25、30、35、40 ℃进行试验，确定发酵温度对发酵鸭肉肠感官品质的影响。

1.3.3.2 发酵剂添加量对发酵鸭肉肠感官品质的影响

发酵温度选取上述最佳水平，发酵时间为48 h，选取的发酵剂添加量分别为105、106、107、108 CFU/g进行试验，确定发酵剂添加量对发酵鸭肉肠感官品质的影响。

1.3.3.3 发酵时间对发酵鸭肉肠感官品质的影响

发酵温度和发酵剂添加量分别选取上述最佳水平，选取的发酵时间分别为24、36、48、60、72 h进行试验，确定发酵时间对发酵鸭肉肠感官品质的影响。

1.3.4 响应面试验优化

根据单因素试验结果选取发酵时间、发酵温度、发酵剂添加量三因素，以感官评分为指标，利用Design-Expert 8.0软件设计三因素三水平共17 点的响应面试验。

1.4 指标测定

1.4.1 感官评价

感官评价由10 名专家型人员组成，评定过程遵照“双盲”原则，参照香肠标准GB/T 23493—2009《中式香肠》并稍作修改，分别对颜色、香味、口感、形态等指标进行评分[20]，感官评价指标及评分标准见表1。

1.4.2 挥发性风味化合物检测与分析

将处理好的样品每组称取3.0 g于螺口样品瓶中，并用聚四氟乙烯垫密封。用75 μm CAR/PDMS萃取头插入样品瓶中进行萃取，于50 ℃水浴中吸附40 min，然后将萃取头插入气质联用仪进样口中于250 ℃解吸2 min，启动仪器采集数据。每组平行检测3 次。

1.4.2.1 检测条件

色谱条件：DB-5MS毛细管色谱柱（60 m×0.32 mm，1 μm）；升温程序：起始柱温40 ℃，保持2 min，以5 ℃/min上升至60 ℃；再以10 ℃/min上升至100 ℃；再以18 ℃/min上升至240 ℃，保持6 min；载气He气；流速1 mL/min；不分流，恒压35 kPa；进样口温度与接口温度均为250 ℃，检测温度为240 ℃。

质谱条件：离子源温度200 ℃；电子轰击（EI）离子源；电子能量70 eV；灯丝电流150 μA；质量扫描范围33～450 m/z。

1.4.2.2 化合物定性与定量分析

化合物通过计算机检索与NIST Library数据库相匹配，从而确定其化学成分。化合物相对百分含量用峰面积归一化计算。

1.4.2.3 风味化合物的分析

采用相对气味活度值（relative odor activity value，ROAV）[21]对发酵鸭肉肠的挥发性风味物质进行分析。

1.5 数据分析

实验结果采用Excel统计处理，SPSS 19.0统计分析软件进行显著性分析，Design-Expert 8.0软件进行响应面工艺优化。

2 结果与分析

2.1 发酵鸭肉肠加工工艺的单因素试验结果

2.1.1 发酵温度对发酵鸭肉肠品质的影响

由图1可知，发酵温度对发酵香肠的品质影响显著（P<0.05）。温度偏低，微生物产酸较慢，在相同发酵时间下，对香肠品质有一定的影响；温度过高时，微生物产酸迅速，pH值下降剧烈，致使香肠口感变差。因此30 ℃为较佳发酵温度，香肠的感官品质较好。

2.1.2 发酵剂添加量对发酵鸭肉肠品质的影响

由图2可知，发酵剂添加量对鸭肉肠品质的影响显著（P<0.05），当发酵剂添加量从105 CFU/g增加到106 CFU/g

过程中，鸭肉肠的固有风味更加浓郁，感官评分也相应升高。嗜酸乳杆菌产酸能力强，戊糖片球菌促进发色，有效抑制污染杂菌生长，两者配合使用，能有效促进香肠风味形成。但发酵剂添加过多时，会使发酵香肠酸味过重，口感变差。因此较佳的发酵剂添加量为106 CFU/g。

2.1.3 发酵时间对发酵鸭肉肠品质的影响

由图3可知，发酵时间对发酵香肠的品质影响显著（P<0.05）。随着发酵时间的延长，微生物利用糖类发酵产酸，同时有利于纤维蛋白变成凝胶状态，改善肉品的质构。当发酵时间为48 h时，感官评分最高，香肠的口感合适，味道浓郁。

2.2 发酵鸭肉肠的加工工艺优化

由图4a可知，响应面坡度较陡，表明响应值对发酵剂添加量和发酵温度的交互作用较敏感，影响显著，这与方差分析结果一致。随着发酵温度、发酵时间和发酵剂添加量的增加，产品的感官评分先增加后减少。经分析得出发酵鸭肉肠最佳发酵条件为：发酵剂添加量106 CFU/g、发酵时间54 h、发酵温度27 ℃，此发酵条件下感官评分为（93±4） 分。将此发酵条件与单因素试验的最佳发酵条件进行验证实验，结果显示，单因素试验感官评分为（90±2） 分。综合分析，发酵鸭肉肠的最佳发酵条件为发酵剂添加量106 CFU/g、发酵时间54 h、发酵温度27 ℃。

2.3 发酵鸭肉肠风味化合物的检测

由表4可知，从对照组和发酵组中共检测出46 种物质，这其中包括醛类8 种、醇类11 种、烃类10 种、酯类7 种、酸类5 种、醚类2 种、酚类1 种、胺类1 种、呋喃类1 种。与生鸭肉相比，发酵鸭肉中烃类、醛类、醇类、含氮化合物类等挥发性风味化合物含量显著增加，这可能与菌种产生的脂肪酶、蛋白酶等有关，它们能引起肉中脂肪、蛋白质发生水解，导致游离氨基酸和脂肪酸增加[23]。糖类和氨基酸在后期加热过程中，发生美拉德反应，脂质进一步水解，脂质水解与美拉德反应相互作用，对鸭肉的整体香味构成起重要作用[24-25]。

对已知气味阈值的化合物作ROAV方法的分析[21]，结果表明，对发酵鸭肉肠风味起关键作用的物质（ROAV≥1）为壬醛、辛醛、柠檬烯、己醛、庚醛、三甲胺、2-戊基呋喃这7 种化合物；对发酵鸭肉肠总体风味起修饰作用的物质（0.1≤ROAV≤1）为苯甲醛、戊醛、α-甲基苯乙醇这3 种化合物。生鸭肉中主体风味物质（ROAV≥1）分别是壬醛、辛醛、柠檬烯。醛类是脂肪降解的主要产物，可能与肉品的特征性风味有关，它们拥有较低的气味阈值，对肉制品的香味产生很大影响[26-28]。本实验中对发酵鸭肉肠风味起主要贡献的物质为直链醛类较多。直链醛类一般来自不饱和脂肪酸的氧化，中等相对分子质量的醛具有清香、油香、脂香和牛脂香风味[29]，

这可能会与鸭肉的独特香味形成有关。此外，通过与生鸭肉对比，发酵组中还检测出含氮类化合物和呋喃类化合物，其浓度虽然不高，但它们的阈值非常低，具有重要的感官特性[30]，所以对肉品风味形成有一定的影响。结合发酵鸭肉肠检测出的37 种挥发性成分来看，可认为醛类特别是直链醛，为影响发酵鸭肉肠挥发性风味的主要化合物。

3 结 论

采用单因素结合响应面试验对发酵鸭肉肠加工工艺进行优化，结果表明：当发酵剂添加量为106 CFU/g、发酵时间为54 h、发酵温度为27 ℃时，发酵鸭肉肠具有较佳的感官品质，鸭肉的味道浓郁，口感合适。对最佳工艺下发酵鸭肉肠进行挥发性风味物质的测定，共检测出醛类、醇类、烃类、酸类、酯类以及含氮类化合物等挥发性风味成分37 种。这些挥发性成分中，醛类物质较多，对发酵鸭肉肠的总体风味贡献较大，这主要来源于发酵剂菌种对鸭肉中碳水化合物、脂肪和蛋白质等物质的水解利用，以及后期加热中氨基酸热降解反应和美拉德反应等共同作用。

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