发酵剂SM-75对广味香肠特性及风味的影响研究

刘文龙，雷英杰，张孝琴，赵志平，文永平

(成都大学肉类加工四川省重点实验室，成都 610106)

香肠因其独特的风味而广受消费者的喜爱。我国传统广味香肠目前仍以自然风干发酵为主，自然风干发酵的过程中，外界环境是影响微生物生长的主要因素，外界环境的多变性造成了香肠的风味、口感、食用安全性等都具有不确定性和不可控性。另外，生产周期长、产量低也造成香肠制品的质量安全难以得到保障[1-2]。在香肠加工过程中，加入某些特定的发酵剂菌株进行发酵，不仅可以抑制有害杂菌的生长，缩短生产周期，而且能够极大地提高香肠的风味、品质、安全性[3-4]。现有研究表明，肉制品发酵剂主要包含两种优势菌种：一种是乳酸菌，通过促进pH的快速下降，从而抑制腐败微生物，降低微生物反应引起的不良变化，使产品稳定并延长货架期；另一种是葡萄球菌、微球菌，原理是在发酵过程中产生脂肪酶和蛋白酶，改善产品的色泽，增强肉制品的风味[5]。

近年来，有部分学者报道了通过添加发酵剂来提高香肠的品质和安全性。陈桂柳等[6]将从泡菜中分离出的植物乳杆菌应用到广式香肠发酵中，在检测其理化性质和微生物学特征后发现，乳杆菌的加入对香肠的pH值影响较大，可以降低其水分活度，对大肠杆菌和霉菌具有抑制效果，并且对亚硝酸盐表现出良好的降解效果。田甜等[7]将由5种微生物菌株制备成的复合发酵剂添加到广味香肠中进行发酵，测定了香肠理化性质的变化之后得出结论：发酵剂的添加能够降低香肠的pH、水分活度。接种了发酵剂的香肠，亚硝含量、组胺含量、酸价比均低于自然发酵组，这说明发酵剂的添加更利于维持香肠的品质，提升其安全性。Xiao等[8]在香肠中添加植物乳杆菌和木糖葡萄球菌混合发酵，发现香肠的游离脂肪酸、游离氨基酸总含量均增加，香肠的pH值和水分活度显著降低。总的来说，接种处理能提高优势菌的竞争力，抑制有害细菌的生长，有利于促进游离脂肪酸和游离氨基酸的释放，能够防止异味和酸败的形成，改善发酵香肠的风味。

在香肠中添加不同的菌株会对香肠特性产生不同影响，因此如何选择合适的菌种非常关键[9]。现有研究多采用乳酸菌和葡萄球菌进行复合发酵，而乳酸菌菌株大多为产酸菌，根据以往实验结果表明，乳酸菌发酵剂的添加会对香肠的pH值造成很大影响，会使香肠酸味过重，从而影响口感。葡萄球菌产酸少且产酸速率慢，有些葡萄球菌还能够产生硝酸盐还原酶，进而提高蛋白质、脂肪分解活性。本实验选取了德国进口的只含有葡萄球菌的发酵剂SM-75(含木糖葡萄球菌Staphylococcusxylosus、肉葡萄球菌Staphylococcuscarnosus)，通过对比实验，研究了发酵剂的添加对香肠pH、水分活度、水分含量、TBARS值以及风味的影响，为推动肉类食品的健康发展提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与设备

Testo 205肉类专用pH计 德图仪器国际贸易公司；HD-3A型智能水分活度测量仪 无锡华科公司；TGL-20M高速台式冷冻离心机 湖南湘仪离心机仪器有限公司；THZ-92A振荡摇床 上海博迅实业有限公司医疗设备厂；ZFD-A5140鼓风干燥箱 上海智城公司；BFJX-500发酵(烘)箱 浙江嘉兴艾博公司；JA2003N电子天平 上海佑科仪器仪表有限公司；CR-400色彩色差计 日本柯尼卡美能达公司；EPED-EZ-10TJ超纯水制备仪 南京易普易达科技发展有限公司；UV-1100型分光光度仪 上海美谱达仪器有限公司；HP-6890/5973型气相色谱-质谱联用仪 美国安捷伦科技有限公司。

1.2 复合发酵剂

SM-75发酵剂：木糖葡萄球菌(Staphylococcusxylosus)、肉葡萄球菌(Staphylococcuscarnosus)，由德国CHR HANSEN公司提供。添加量为每200 kg原料中添加25 g发酵剂。

1.3 产品配方及工艺

1.3.1 配方

称取5 kg精选猪肉，其中猪瘦肉75%，猪肥肉25%，按肉料质量比例添加食盐2.5%、蔗糖0.3%、葡萄糖0.5%、异抗坏血酸钠0.05%，NaNO20.01%、水5%、复合发酵剂0.625 g、不添加其他香辛料。

1.3.2 工艺

原料肉(肥瘦比1∶3)→切块修整→加料腌制(12 h)→混匀绞碎→灌肠→发酵→成熟。

香肠制备好后，放入恒温恒湿箱中进行发酵(3 d)，温度维持在6～10 ℃，相对湿度维持在75%～80%，风速0.8～1.2 m/s，同时以不添加发酵剂的香肠作为对照组，条件与发酵组一致，发酵完成后，控制温度在16～18 ℃，相对湿度在70%～75%直到香肠成熟。由于发酵剂中优势菌株在香肠中生长繁殖速度快，因此在发酵第0，2，4，6，8，10天对香肠采样，进行指标测定。

1.4 实验方法

1.4.1 pH值的测定

使用德国生产的Testo 205肉类专用pH计进行测定，将穿刺电极插入一节香肠的上端、中端、下端3个不同部位并重复测定3次，取平均值。

1.4.2 色泽的测定

使用切片机将香肠切成1 cm左右薄片，将薄片压平、紧实后用CR-400色彩色差计进行色度值的测定，重复测定3次，并分析其L*、a*和b*值。

1.4.3 Aw值的测定

将香肠切碎混匀，取适量铺满样品盒后使用水分活度仪测定Aw值，每组重复测定3次。

1.4.4 水分含量的测定

香肠水分含量的测定参考GB 5009.3-2016的方法，采用该标准中的直接干燥法测定。

1.4.5 香肠中TBARS值的测定

香肠中TBARS值的测定参考GB 5009.181-2016《食品中丙二醛的测定》。

1.4.6 挥发性风味化合物的测定

参考曹辰辰等[10]的方法并略作修改，采用固相微萃取法进行样品处理。取5 g粉碎均匀的样品，放入15 mL顶空瓶中密封，采用动态顶空制样。

固相微萃取条件：固相微萃取头CAR/PDMS 75 μm(美国Supelco公司)，萃取温度60 ℃，吸附时间30 min，吸附后的萃取头取出后插入气相色谱进样口，于250 ℃解吸3 min，同时启动仪器采集数据。

仪器条件：色谱柱为HP-INNOWAX(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，高纯氦气为载气，流速1 mL/min。进样口温度250 ℃，分流比2∶1。升温程序为起始温度40 ℃，保持3 min，以5 ℃/min的速率升至90 ℃，不保持，再以10 ℃/min的速率升至230 ℃，保持6 min。离子源EI，电离能量70 eV，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，质量扫描范围30～550 m/z。

2 结果与分析

2.1 发酵剂对香肠pH值的影响

自然组和发酵组香肠的pH值随时间的变化见图1，两组数据总体趋势均为先下降再上升，然后下降并趋于平缓。

图1 自然组香肠和发酵组香肠pH值的变化

由图1可知，自然组香肠起初pH值略低于发酵组香肠的pH值5.81左右，从第2天起，两组香肠的pH值开始呈现下降趋势，在第4天达到最低点5.75左右。造成pH值下降可能是香肠中脂肪、蛋白质等开始被微生物分解，在解过程中产生的有机酸导致的。从第5～6 d，pH有上升趋势，这可能是氨基酸水解产生的氨类物质的中和作用导致的[11]。之后香肠的pH变化不大，在第10天左右维持在5.75以内，因为本实验的发酵剂成分主要是两种葡萄球菌，是不产酸的，因此在发酵过程中不会使香肠的pH大幅下降，从而保证香肠的风味不受影响。

2.2 发酵剂对香肠色泽的影响

香肠的色泽变化见表1，自然组与发酵组香肠的L*值都在0～8 d呈下降趋势，这主要是由于发酵过程中，香肠中水分的快速损失导致香肠的色泽变深，使L*值下降。自然组的红度值a*值先下降再上升，而发酵组先上升再下降，从第4天开始发酵组的红度值高于自然组，发酵组的黄度值b*变化相较于自然组更趋于稳定。发酵第10天，两组香肠的亮度值L*存在显著性差异(P<0.05)。发酵组的红度值a*显著高于自然组(P<0.05)。造成发酵组红度值更高的原因可能是发酵剂中的葡萄球菌在发酵过程中产生了硝酸还原酶，将亚硝酸盐还原成NO后，与香肠中的肌红蛋白结合形成了亚硝基肌红蛋白，也可能是高铁肌红蛋白被直接转化成了红色的肌红蛋白衍生物[12]。所以随着发酵时间延长，发酵组香肠的红度值高于自然组，这说明该发酵剂对香肠色泽有一定的促进作用。

表1 自然组香肠和发酵组香肠色泽变化

2.3 发酵剂对香肠Aw的影响

两组香肠水分活度随着时间的变化曲线见图2，最初两组香肠的Aw值均在0.91以上，由于冷藏风干原因，香肠中水分流失速度较快，因此水分活度随时间的延长持续下降。前4 d内下降趋势极为明显，第4～10 天Aw值下降趋势开始变得平缓，第4天时发酵组香肠的Aw值为0.774，低于自然组的0.78，并在随后发酵时间里始终低于自然组。由于Aw值低于0.9时，香肠中大部分有害微生物的生长繁殖受到抑制，因此两组香肠在冷藏风干条件下都处于安全值下。接种发酵剂的香肠在蛋白质降解过程中，香肠的持水性下降，导致凝胶保水性降低，使得香肠中的水分更容易丢失，所以发酵组香肠的水分活度低于自然组[13]。更低的水分活度能够抑制有害微生物的生长，更有利于香肠的保藏，因此发酵剂的添加有助于提升香肠的安全性。

图2 自然组香肠和发酵组香肠Aw的变化

2.4 TBARS含量的测定

TBARS是评价脂肪氧化程度的重要指标，它主要反映了脂肪二级氧化产物丙二醛的含量，其值越高说明脂肪氧化程度越深，丙二醛含量过高会产生哈喇味，从而严重影响香肠的风味和口感[14]。

由图3可知，自然组香肠和发酵组香肠中TBARS含量随着时间增加而显著上升(P<0.05)，说明香肠在发酵过程中脂肪氧化程度逐渐加深。但是发酵组上升趋势远低于自然组，从第2天起，发酵组的TBARS值开始显著低于(P<0.05)自然组，在第10天时发酵组的TBARS值为0.121 mg MAD/kg，而自然组的TBARS值达到了0.272 mg MAD/kg，这说明发酵剂的添加能明显降低香肠中脂肪氧化速度。因为发酵剂中含有木糖葡萄球菌和肉葡萄球菌，能够在发酵过程中产生超氧化物歧化酶及过氧化氢酶，分解香肠成熟过程中产生的过氧化物，从而抑制了脂肪氧化，这与Claudio等的研究结论一致[15]。

图3 自然组香肠和发酵组香肠TBARS值的比较

2.5 发酵剂对香肠挥发性风味物质的影响

自然组与发酵组香肠中挥发性物质的相对含量见表2，自然组香肠中检测出39种挥发性风味物质，发酵组香肠检测出43种，其中自然组香肠挥发性化合物种类最多的分别是烯烃类12种，醇类10种，醛类9种，而发酵组包含烯烃类10种，醇类8种，醛类11种。另外自然组还检出了酚类2种，酯类3种，其他类物质3种；发酵组检出酚类2种，酯类3种，其他类物质5种，并新检出自然组中没有的酸类2种，酮类2种。

表2 香肠挥发性风味物质相对含量

续 表

虽然发酵组香肠与自然组香肠在风味物质种类上没有太大区别，但是发酵组醛类相对含量为21.54%，远高于自然组的10.54%，其中含量最高的是正己醛和壬醛，均是发酵组相对含量更高，正己醛具有苹果香气，对香肠风味具有很大贡献，且酮类、酯类物质的相对含量也是发酵组更高[16]。

据资料显示，醛类、酮类、酯类这3种物质是发酵香肠风味的重要组成部分，它们主要来自香肠中不饱和脂肪酸、游离脂肪酸的氧化以及氨基酸的降解[17]。酸类物质在发酵肉制品中对生成酯类物质有贡献作用，而发酵组香肠不仅醛类、酮类风味物质含量更高，还检测出了自然组没有的2种酸类物质，因此可以得出发酵组香肠在风味物质方面优于自然组。

烯烃类由于阈值较高，因此对香肠风味影响较小，这部分风味物质大多来源于脂肪氧化产物[18]。醇类物质的产生一部分来源于微生物对糖类的代谢，一部分来自脂肪的氧化。大多醇类风味物质的阈值较高，并且对风味的影响并不明显[19]。但是1-辛烯-3-醇在醇类风味物质中的阈值相对较低，具有蘑菇香气，有一定代表性[20]。该物质在自然组和发酵组均有检出，相对含量分别为3.64%、3.57%，差别不大。综合以上分析结果可以得出，发酵剂的添加对香肠风味物质的形成起到了促进作用。

3 结论

本研究讨论了德国进口的发酵剂(含木糖葡萄球菌Staphylococcusxylosus、肉葡萄球菌Staphylococcuscarnosus)对广味香肠理化特性和风味的影响。在与自然发酵组的对比实验中，测定了pH值、水分活度、色差分、TABRS值和挥发性风味物质含量。结果表明：10 d发酵时间内，该发酵剂不会对香肠的pH有太大影响，但是能降低香肠的水分活度，这有利于提升香肠的安全性，便于保藏。色泽方面，随着发酵时间延长，0～8 d，两组香肠的亮度值L*逐渐下降，自然组的红度值a*先下降再上升，而发酵组先上升再下降，发酵组香肠的红度值高于自然组，说明发酵剂对香肠的色泽有一定改善作用。发酵组香肠的TBARS值在实验过程中始终显著(P<0.05)低于自然组，证明发酵剂的添加有效减缓了脂肪氧化，减少了脂肪过度氧化产生哈喇味对香肠风味带来的影响。通过挥发性风味物质含量检测，得出发酵剂的添加对醛类、酮类和酯类这3种主要风味物质含量具有明显提升作用，促进了香肠风味的形成。整体来说，发酵剂对提升香肠安全性、提高香肠风味和口感具有良好效果，能降低食品风险，扩大产量，推动肉制品健康发展。