商业发酵剂对发酵香肠成熟过程中理化性质的影响

2019-09-10李玉娥李晓宏朱迎春闫玉雯

肉类研究 2019年8期

李玉娥，李晓宏，朱迎春*，闫玉雯

（山西农业大学食品科学与工程学院，山西晋中 030801）

发酵香肠是指将绞碎的肉和动物脂肪及辅料等混合后灌进肠衣，在自然或人工控制条件下，经微生物发酵而成的具有较好稳定性、贮藏性和典型发酵风味的肉制品[1]。香肠的发酵、成熟过程伴随着复杂的物理、化学变化，生产过程中发酵剂的使用可以改善发酵香肠的色泽和风味、缩短发酵时间、提高生产效率、抑制有害微生物的生长，延长产品货架期。王德宝等[2]利用清酒乳杆菌与木糖葡萄球菌进行单一和复配发酵，结果表明，复配发酵剂有效抑制了香肠中亚硝酸盐、饱和脂肪酸及有害生物胺的含量。Nie Xiaohua等[3]研究表明，复合发酵剂加快蛋白质降解，增加风味氨基酸的含量。Sun Qinxiu等[4]研究表明，哈尔滨干香肠接种木糖葡萄球菌和植物乳杆菌能够减少脂质氧化程度，抑制生物胺的积累，提高香肠的品质特性。Essid等[5]以植物乳杆菌和木糖葡萄球菌作为发酵剂生产发酵香肠，结果表明，接种发酵剂的香肠可在一定程度上抑制肠杆菌等有害菌的生长繁殖。何建叶[6]研究表明，以乳杆菌与葡萄球菌为混合发酵剂，混合发酵香肠在一定程度上阻止了蛋白分解菌和脂肪分解菌的作用，抑制了腐败菌的生长。Ge Qingfeng等[7]研究表明，在发酵香肠中添加植物乳杆菌（NJAU-01）可以降低羰基含量和蛋白质表面疏水性，进而降低发酵香肠在发酵和成熟过程中的蛋白质氧化程度。周慧敏等[8]研究发现，在发酵香肠中添加木糖葡糖球菌和肉葡萄球菌可以缩短产品成熟周期，延缓脂肪氧化。杜宝[9]发现，将植物乳杆菌（37X-6、X3-3b）和戊糖片球菌（37X-8、30X-11）作为发酵剂加入发酵羊肉香肠中，其硫代巴比妥酸反应物（thiobarbituric acid reactive substance，TBARs）值低于自然发酵组，说明添加商业发酵剂可以有效降低香肠的脂质氧化，改善香肠的品质及贮藏性，提高其食用安全性。

不同发酵剂所含微生物的种类和数量不同，对发酵香肠理化性质的影响也不尽相同。本研究选用3 种不同的商业发酵剂（SBM-52、SHI-59、VBM-60）生产发酵香肠，以自然发酵（不添加发酵剂）为对照，对4 组发酵香肠成熟过程中的理化指标进行测定，探究不同商业发酵剂对发酵香肠品质的影响，为商业发酵剂在实际生产中的应用提供理论依据和数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

猪里脊肉和猪背膘山西农业大学双汇肉制品经营店；肠衣（直径26～28 mm的猪小肠肠衣）江苏南通双宇肠衣直销商；调味粉（50440）意大利丹尼斯克公司。

亚硝酸钠天津市恒兴化学试剂制造有公司；盐、葡萄糖山西农业大学寸草心超市；SBM-52（木糖葡萄球菌、肉葡萄球菌、戊糖片球菌、乳酸片球菌）、SHI-59（木糖葡萄球菌、戊糖片球菌、植物乳杆菌）、VBM-60（木糖葡萄球菌、戊糖片球菌、植物乳杆菌、乳酸片球菌）意大利丹尼斯克公司；盐酸、硼酸、三氯乙酸、氧化镁、氯仿、丁基羟基茴香醚、乙二胺四乙酸二钠、石油醚、无水乙醇、氢氧化钾、乙酸锌、硼砂、亚铁氰化钾（均为分析纯）天津市化学试剂一厂。

1.2 仪器与设备

YC-500绞肉机上海烨昌食品机械有限公司；ZB-5斩拌机山西青浦食品包装机械经营厂；S-Z200灌肠机广州辉辉厨房设备有限公司；FA25高剪切分散乳化机海弗鲁克流体机械制造有限公司；SP-XCSDJ01 pH计晋中佳通机电科技有限公司；LD4-2A低速离心机北京雷勃尔离心机有限公司；HY-2调速多用振荡器常州国华电器有限公司；CM-5色差仪苏州科晟泰机械设备有限公司；723可见分光光度计上海菁华科技仪器有限公司；AW-1水分活度仪无锡市碧波电子设备厂。

1.3 方法

1.3.1 发酵香肠的加工工艺及配方

本研究中发酵香肠的工艺参数与配方由意大利丹尼斯克公司提供。

发酵香肠的制作过程中，辅料的添加种类和添加量均相同。以猪肉质量为基数，添加亚硝酸钠0.01%、食盐2%、复合磷酸盐0.2%、抗坏血酸钠0.05%。将0.02%的商业发酵剂用脱脂乳活化后与各种辅料一起加入到原料肉中，真空搅拌均匀，腌制后灌入肠衣中。成熟时间为香肠失重率达到30%所需的时间。

发酵香肠的制作工艺流程如下：原料肉预处理→瘦肉搅碎→加入调味粉进行腌制→与切丁的肥肉混合→接种→灌肠→发酵→成熟→成品

发酵香肠的工艺参数如表1所示。

表1 发酵香肠工艺参数Table 1 Processing parameters for fermented sausages

1.3.2 实验设计

实验分为4 组，分别选用SBM-52、SHI-59、VBM-60商业发酵剂生产发酵香肠，并以不添加发酵剂作为对照组。发酵开始后，随时监测4 组产品的pH值，直到pH值降至5.1时停止发酵，立刻进行干燥成熟，对发酵香肠成熟第1、4、7、10天的pH值、总挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量、非蛋白氮（non-protein nitrogen，NPN）含量、酸价、亚硝酸盐含量、水分活度（water activity，aw）、色差等理化指标进行测定。

1.3.3 指标测定

1.3.3.1 pH值的测定

参照GB/T 9695.5ü2008《肉与肉制品 pH测定》。

1.3.3.2 NPN含量的测定

参照杜智慧[10]的测定方法。

1.3.3.3 亚硝酸盐含量的测定

参照GB 5009.33ü2010《食品安全国家标准食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》中的分光光度法。

1.3.3.4 酸价的测定

参考GB/T 5009.37ü2003《食用植物油卫生标准的分析方法》。

1.3.3.5 aw的测定

将2 g样品均匀平铺于玻璃器皿中，再将玻璃器皿放入测试盒，旋紧测试盒开始检测，测试结束后记录aw。

1.3.3.6 色差的测定

取已剪碎的肉样置于比色皿内，压实，使得测试皿表面无可见气泡，利用CM-5色差仪检测样品，记录样品的亮度值（L*）、红度值（a*）和黄度值（b*）。

1.3.3.7 失重率的测定

取待测样品并测定其质量（精确到0.01 g），记为m1，发酵开始前的样品质量记为m2。失重率按照下式计算。

1.4 数据处理

实验均重复3 次，结果表示为平均值±标准差。用Microsoft Excel 2010软件进行数据计算，用Statistix 8.1软件进行数据分析，通过Turkey test程序对数据进行差异显著性分析（P＜0.05），用Sigmaplot 13.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 4 种发酵香肠发酵及成熟过程中pH值的变化

由图1A可知，在温度为30 ℃、湿度为90%的恒温恒湿培养箱中，4 组发酵香肠的pH值均随着发酵时间的延长而降低，且在整个发酵过程中对照组的pH值始终高于其他3 组。在发酵17 h时，SHI-59组与VBM-60组的pH值均降至5.1以下，SBM-52组的pH值在19 h时降至5.1以下，而此时对照组的pH值只降至5.22，可见添加发酵剂可以加快产酸，加速发酵过程尽快完成。朱志远等[11]发现，乳杆菌与木糖球菌混合发酵剂能迅速降低香肠pH值，抑制腐败微生物的生长，提高产品的安全性。

由图1B可知：4 组发酵香肠成熟过程中的pH值变化趋势大致相同，各组发酵香肠成熟第1～4天时，pH值呈现显著下降趋势（P＜0.05），且在第4天时各组的pH值均低于4.9；在成熟第4～7天时，各组pH值开始回升，可能原因是在成熟中后期香肠中的碳水化合物被消耗，含氮化合物被乳酸菌作为能源利用，蛋白质被降解，从而使得一些碱性物质含量增加[12-13]。各组pH值回升的幅度不同可能与发酵剂所含的菌种种类及数量不同有关。除SBM-52组外，在成熟第7～10天，其他3 组的pH值呈现缓慢下降的趋势，最终各组的pH值均小于5.0，这有利于抑制腐败菌的生长，从而提高发酵香肠的安全性。

2.2 4 种发酵香肠成熟过程中NPN含量的变化

NPN是非蛋白态含氮化合物的总称，是蛋白酶降解蛋白质形成的[14]，对形成发酵香肠特有风味和质构起关键作用[15]。

由图2可知：各组发酵香肠的NPN含量在成熟前期（0～4 d）变化不显著（P＞0.05）；成熟中期（4～7 d），除对照组外各组的NPN含量均呈现迅速上升的趋势，这是由于香肠在成熟过程中肌浆蛋白和肌原纤维蛋白降解生成低分子质量的多肽，从而使NPN含量增加；成熟后期（7～10 d），添加发酵剂各组的NPN含量基本维持在2.54%～7.32%之间，与成熟0 d相比含量显著增加（P＜0.05）。对照组发酵香肠的NPN含量在成熟第0天与成熟第10天变化不显著（P＞0.05），说明商业发酵剂的添加有利于发酵香肠中NPN的产生。

2.3 4 种发酵香肠成熟过程中亚硝酸盐含量的变化

由图3可知，各组发酵香肠成熟终点的亚硝酸盐含量均低于成熟初期，且均远低于国家规定的残留限量30 mg/kg。导致亚硝酸盐含量降低的原因可能是发酵过程中产生的乳酸可以促使亚硝酸盐分解为NO，使得香肠中的亚硝酸盐含量降低[16]。成熟结束时，与添加发酵剂组相比，对照组发酵香肠的亚硝酸盐含量最低，且显著低于其他组（P＜0.05），其次依次是VBM-60组、SHI-59组及SBM-52组。商业发酵剂的使用对降低发酵香肠中亚硝酸盐的含量无明显作用，这与Tiso[17]、李沛军[18]等的研究结果存在差异，原因有待进一步探讨。

2.4 4 种发酵香肠成熟过程中酸价的变化

在香肠生产及贮藏过程中，由于微生物及酶等的作用脂肪会分解产生游离脂肪酸，一般用酸价来衡量样品中游离羧基的数量，从而对脂肪氧化的程度进行评定[19]。

由图4可知，4 组发酵香肠成熟期间的酸价变化趋势大致相同：成熟结束时各组的酸价均远高于成熟开始时（P＜0.05），这说明香肠在成熟过程中脂类分解较多，从而导致大量游离脂肪酸的积累，脂肪氧化程度加深[20]。对4 组产品进行比较，其酸价排序为SHI-59组＞对照组＞VBM-60组＞SBM-52组，其中VBM-60组和SBM-52组的酸价低于对照组（P＜0.05），说明添加商业发酵剂VBM-60和SBM-52可抑制发酵香肠的脂质氧化。

2.5 4 种发酵香肠成熟过程中aw的变化

发酵香肠的aw反应肉制品中水分的存在状态和结合程度[21]。由图5可知：在第0天时，对照组发酵香肠的aw为0.658，显著低于其他3 组（P＜0.05）；成熟4 d之后，除对照组外，3 组香肠的aw均呈现下降趋势，且低于0.66，而对照组的aw呈现上升趋势，且显著高于其他3 组（P＜0.05），这说明商业发酵剂的添加有利于降低aw，从而提高发酵香肠的贮藏稳定性。

2.6 4 种发酵香肠成熟过程中失重率的变化

失重率是判定香肠成熟终点的关键指标，失重率过高或过低都会影响香肠的食用品质，一般认为香肠成熟终点的失重率应达到30%。

由图6可知，4 种发酵香肠在成熟过程中的失重率均迅速上升，且在成熟第10天时，SBM-52、SHI-59、VBM-60组的失重率分别为33.12%、31.10%、30.22%，都达到成熟终点，而对照组的失重率在成熟第10天时仅为22.00%，显著低于其他3 组（P＜0.05），说明商业发酵剂的添加有助于加快发酵香肠的成熟，从而提高生产效率，缩短成熟周期，这与刘静等[22]的研究结果相一致。

2.7 4 种发酵香肠成熟过程中色差的变化

由表2可知：各组发酵香肠在成熟过程中的L*呈现先升高后降低的趋势，除对照组外，各组在第0天和第1天的L*差异不显著（P＞0.05），成熟第10天时的L*均低于第0天，这是由于随着成熟时间的延长，发酵香肠中的水分含量逐渐降低，从而使香肠的L*降低；除对照组外，各组发酵香肠成熟第10天时的a*均较成熟第0天时有所增加，但差异不显著（P＜0.05），这可能是由于商业发酵剂中的葡萄球菌分泌的硝酸还原酶将亚硝酸盐转变为NO，NO与瘦肉中的肌红蛋白结合生成红色的一氧化氮肌红蛋白，使得a*增加[23]；4 组发酵香肠的b*在整个成熟过程中无显著变化。

表2 4 种发酵香肠成熟过程中色差的变化Table 2 Color changes of different fermented sausages during ripening

3 讨论

发酵香肠中添加发酵剂是为了使碳水化合物迅速分解产酸，使pH值降低并接近蛋白质等电点，促进香肠中的肉质由溶胶态变成凝胶态，瘦肉与脂肪颗粒结合更紧密[24]。本研究使用的商业发酵剂中所包含的微生物为葡萄球菌（木糖葡萄球菌、肉葡萄球菌）和乳酸菌（戊糖片球菌、乳酸片球菌、植物乳杆菌）。发酵剂在发酵过程中分解糖类生成乳酸等有机酸，pH值显著低于对照组（P＜0.05），3 组发酵剂组发酵19 h后的pH值均小于5.0，可以结束发酵，而对照组则需要经过22 h发酵才能使pH值达到5.0。成熟过程中3 组发酵剂组发酵香肠的失重率均迅速上升且显著高于对照组（P＜0.05），说明添加发酵剂有利于缩短香肠发酵周期与成熟周期。

发酵香肠在发酵成熟过程中易产生致腐菌，影响香肠品质，其致腐原因主要是霉菌和酵母过度生长，引起香肠表面的白斑和香肠内的白色细丝[25]。与对照组相比，添加发酵剂可使香肠成熟过程中的aw显著降低，低酸、低aw的环境不利于腐败菌的生长，从而为香肠的微生物安全性提供了保障[26]。李俊霞等[27]也发现，添加植物乳杆菌可提高香肠的安全性和贮藏性。

在成熟中后期，香肠中的碳水化合物被消耗，蛋白质被蛋白酶降解，使得NPN含量增加[28]。在成熟终点，发酵剂组的NPN含量高于对照组，在一定程度上反映了发酵剂具有较强的蛋白质降解能力。杨洁[29]在研究添加不同发酵剂对羊肉香肠的影响时也得出相同的结论。杨扬[30]研究发现，乳酸菌的蛋白质分解能力在一定程度上提高了游离氨基酸的含量，改善了羊肉干发酵香肠品质。

4 组发酵香肠在成熟结束时的酸价均高于成熟初期，说明香肠在成熟过程中脂类氧化程度加深。与对照组相比，VBM-60组和SBM-52组酸价显著低于对照组，而SHI-59组在酸价方面没有显示出优势，原因可能是SBM-52与VBM-60发酵剂中含有具有较强抗氧化能力的乳酸片球菌，而SHI-59中不含乳酸片球菌。