不同发酵剂对发酵猪肉香肠品质的影响

杨 滔，张晓东,2，刘红梅，李 彦，刘 焱,2,

（1.湖南农业大学食品科学技术学院, 湖南长沙 410128；2.湖南省发酵食品工程技术中心, 湖南长沙 410128；3.芷江侗族自治县农业农村局, 湖南芷江 419100；4.长沙理工大学化学与食品工程学院, 湖南长沙 410128）

发酵香肠制品是指将绞碎的肥瘦肉同香肠辅料及其他香辛料进行混合，搅拌均匀后直接灌入肠衣，经常温发酵后而制成的一种具有发酵香味的肉制品[1-4]。香肠在自然条件下发酵生产的周期长，品质不稳定，无法满足消费者的需求[5-6]。有研究表明，作为天然发酵剂的乳酸菌可应用于发酵肉制品中，可以缩短香肠成熟时间、降解糖类物质，产生乳酸并降低产品的pH，抑制有害微生物的生长繁殖，从而达到延长产品保质期的效果[7-9]。同时乳酸菌新陈代谢过程中产生的如乳酸等代谢产物可以改善和提高产品风味与品质[10-12]。

有研究表明，戊糖片球菌可以减少香肠中亚硝酸盐、胺类残留，更重要的是能降低肉制品中致癌物亚硝胺的含量[13]。发酵乳杆菌与植物乳杆菌等乳杆菌属在肉制品加工中已显示出将高铁肌红蛋白（MbFeIII）转化为亚硝基亚铁肌红蛋白（MbFeIINO）的能力[14]。Luo等[15]在肉糊中接种发酵乳杆菌后肉的红度值（a*）提升。戊糖片球菌、发酵乳杆菌、植物乳杆菌在发酵肉制品中已有广泛应用，但主要集中于理化特性、工艺优化的研究。有关三种乳酸菌对发酵香肠品质的影响，特别是风味物质的影响还鲜有报道。因此，本研究通过接种不同的乳酸菌发酵剂生产发酵香肠，并与自然发酵香肠对比，探究不同发酵剂对香肠风味和品质的影响。旨在为乳酸菌发酵剂的研发以及猪肉香肠风味的改善提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

戊糖片球菌、发酵乳杆菌、植物乳杆菌 由课题组筛选自意大利萨拉米香肠[16]；猪肉、肠衣、盐、蔗糖等材料 市购。

TA-XT.plus质构仪 英国Stable Micro System公司；CR-400色差仪 日本柯尼卡美能达公司；GCMS-QP2010气相色谱-质谱联用仪 日本岛津公司；FF50/30umFDVB/CAR/PDM固相微萃取器 美国SUPELCO公司。

1.2 实验方法

1.2.1 实验设计 本实验以接种不同菌株各分为5组：A组接种戊糖片球菌（RY500）；B组接种发酵乳杆菌（RY75）；C组接种植物乳杆菌（RY25）；D组接种相互之间没有拮抗作用的RY500与RY25复配菌，配比为2:1；E组为自然发酵组，不接种任何菌株即对照组。接种量均为107CFU/g。

1.2.2 香肠加工方法 参照吴雪燕[17]香肠加工工艺，并将配方适当调整：肥肉18%，瘦肉82%；其他配料按肉重计算：盐 2.5%、蔗糖 2.5%、葡萄糖 0.5%、NaNO20.01%、胡椒粉 0.2%、白酒0.5%，发酵天数为26 d。

1.2.3 发酵香肠产品品质分析方法

1.2.3.1 乳酸菌的测定 参照《GB 4789.35-2010》规定的方法。

1.2.3.2 质构分析（TPA） 参照赵光辉[18]的方法，将样品尺寸调整为直径18 mm，高20 mm的圆柱体，采用P/50探头，测试前下压速度：2 mm/s，测试下压速度：5 mm/s，测试后速度：5 mm/s，下压速度百分比：50%；平行测量5次。

1.2.3.3 色泽的测定 采用CR-400比色计测量1 cm厚度香肠切片的L*、a*、b*值，旋转0度、90度、180度、270度后各测1次，重复测定3次并取其平均值。

1.2.3.4 感官评定 参照杜智慧[19]的方法，以色泽、质地、外观、气味及滋味为评分指标，选择经过专业感官培训的志愿者10名成立感官评定小组，评分标准如表1所示。

1.2.3.5 挥发性风味物质的测定 参照段艳[20]的方法，固相微萃取（SPME）条件：称取4 g香肠绞碎，然后置于15 mL萃取瓶中，恒温60 ℃萃取30 min，最后在进样口解析1 min。气相色谱（GC）条件：色谱柱为TRACETR-5GC（30 m，0.25 mm×0.25 μm）；载气：99.999%氦气；流速0.8 mL/min；进样口温度为250 ℃，起始柱温为40 ℃，保持5 min，以5 ℃/min的速度升温至100 °C，以 10 °C/min的速度升温至180 °C，最后以15 °C/min的速度升温至240 ℃，期间保持10 min。质谱联用（MS）条件：不分流进样。质谱条件：电离方式为EI，电离电压70 eV，质量扫描范围为33～450 amu。

1.3 数据处理与统计分析

所有数据均采用Microsoft Excel 2010（MicroCal公司）和SPSS 25.0软件（IBM公司）进行数据统计处理和显著性分析；采用Origin 2018软件（MicroCal公司）绘图。

2 结果与分析

2.1 发酵剂对发酵香肠中乳酸菌数的影响

有研究表明乳酸菌在香肠发酵的整个过程中起决定性作用，乳酸菌发酵的产物有利于香肠特殊风味的形成[21]。由图1可知，4组实验组的乳酸菌数量始终高于对照组，5组发酵香肠的乳酸菌整体变化情况都是先迅速增加后缓慢减少。乳酸菌菌数的增加与乳酸菌自身的生长繁殖有关，而乳酸菌菌数的减少可能是乳酸菌产物的积累抑制了乳酸菌的繁殖，或者是随着发酵时间的延长，乳酸菌活性降低，使其数量减少[22]。因此，添加乳酸菌发酵剂的香肠中乳酸菌数量更多，风味可能更加丰富。

图1 不同发酵剂发酵的香肠中乳酸菌数的变化Fig.1 Changes of lactic acid bacteria in sausages fermented by different starters

2.2 发酵剂对发酵香肠质构（TPA）的影响

图2 显示，不同实验组之间硬度无显著差异（P＞0.05），且硬度均极显著高于对照组（P＜0.01），这与图1乳酸菌数量的差异性一致，更多的乳酸菌导致pH的下降，而发酵香肠的硬度和pH具有较强相关性[23]。对照组不论是咀嚼性，还是弹性值都极显著低于实验组（P＜0.01），可能是在添加乳酸菌后，导致香肠Aw快速降低，pH降低，游离氨基酸含量升高，蛋白质的变性和凝固程度升高，香肠的持水性变低，使得香肠的结构更加紧密，更加结实具有弹性[24-26]。

图2 不同发酵剂对发酵香肠质构的影响Fig.2 Effect of different starter on texture of fermented sausage

2.3 发酵剂对发酵香肠色泽的影响

从表2可知，对照组的L*值（亮度值）、a*值（红度值）、b*值（黄度值）都极显著低于各实验组（P＜0.01），4组实验组的L*值差异不大，但D组的a*值和b*值都高于其它三组实验组。有研究表明，评价香肠的色泽时，一般用a*/b*的大小来判断，a*/b*越大，产品红色越鲜艳[19,27-28]。从上述表中可以看出，对照组的a*/b*最小，D组的a*/b*最大，与下文感官评价色泽组别中的对照组评分最低，D组评分最高结果一致。说明不同发酵剂对香肠的发色有不同程度的影响，且混合发酵剂的发色效果比单一发酵剂的效果更好。

表2 不同发酵剂对发酵香肠色泽的影响Table 2 Effect of different starters on color of fermented sausage

2.4 感官评定结果

从图3可知，添加四种不同的发酵剂均能极显著提高香肠的各项感官评分（P＜0.01）。D组在色泽、外观、香味、滋味的评分显著高于其它各组（P＜0.05）；B组的色泽、香味方面评分要低于其他各组（P＜0.05）；A组和C组在各项感官评价指标上均无显著差异（P＞0.05），有研究发现，添加戊糖片球菌或植物乳杆菌发酵剂的红肠中乳酸菌数、细菌总数、弹性均无显著差异（P＞0.05）[24]；各实验组在质地方面差别不大（P＞0.05），这与TPA中所测硬度指标结果一致。有研究表明，添加乳酸菌发酵剂与否，发酵香肠中乳酸菌都是优势菌种。自然发酵香肠主要依靠乳酸菌与杂菌的竞争，与接种发酵香肠相比，其产品质量不稳定[29]。对照组评分较低的原因可能是香肠产品质量不稳定所致。

图3 不同发酵剂发酵香肠的感官评定Fig.3 Sensory evaluation of fermented sausages with different starters

2.5 不同发酵组香肠的挥发性风味物质

如表3所示，在发酵香肠中检出酸类、酯类、醇类、醛类、酮类、碳氢化合物类及其他类风味物质。结合表4可知，酸类、酯类和醛类化合物为香肠中的主要风味物质。自然发酵组中的酸类、酯类和醛类分别为30.24%、33.92%、21.96%，添加不同发酵剂后，实验组中的风味物质相对百分含量均有不同变化：C组、D组酸类化合物相对百分含量分别达到了68.15%、35.79%，这与植物乳杆菌在发酵过程中有较高的活菌数及能大量产酸的特性有关；A组、B组和D组酯类化合物相对百分含量分别达到了55.56%、67.57%、49.51%。A组、B组和D组风味物质种类较对照组有所增加，主要表现为酯类物质种类的大量增加。C组风味物质种类有所减少，但其感官评分仍高于对照组，可能是由于C组酸类化合物相对百分含量达到68.15%， 9-十八碳烯酸的大量增加改善了香肠风味。

表3 发酵香肠中各类挥发性风味物质的相对百分含量Table 3 Relative percentage of various volatile flavor substances in fermented sausages

表4 不同发酵剂条件下香肠中风味物质的种类及相对含量Table 4 Types and relative contents of flavor compounds in sausage with different starter cultures

续表 3

续表 3

酸类物质阈值普遍较高，其对香肠风味贡献不大，但酸类物质可以促进香肠形成独特的感官风味特点。香肠中检测出的酸类物质主要包括有：己酸、辛酸、癸酸、十四酸、十六酸、9-十八碳烯酸、正戊酸。四组香肠中辛酸含量都很高，辛酸会进一步与乙醇反应生成辛酸乙酯，在四组香肠中检测出的辛酸乙酯含量都较高。在C、D组中检测到了大量9-十八碳烯酸，有研究表明植物乳杆菌具有将亚油酸通过酶转化为共轭亚油酸的重要能力,共轭亚油酸具有抗癌、预防动脉硬化、增强提高机体自身免疫力的重要作用[30]。

酯类物质多由酸类和醇类物质酯化反应生成，对发酵香肠的风味有特殊的贡献[31]。A、B、D组酯类化合物相对含量百分比及种类含量较对照组有所提高。正己酸乙酯、辛酸乙酯、9-十八碳烯酸乙酯、癸酸乙酯、十八烷酸甲酯等为香肠中主要检出的几种酯类物质。酯类物质的嗅感特征与其前体物质的碳链长短有关，C10及以下短链酯类物质通常会直接赋予产品水果甜香味，而C10以上长链的脂类物质则表现出淡淡的油脂味[32-33]。正己酸乙酯和辛酸乙酯在实验组所检出的含量较高，香肠主要由这两种带有菠萝甜香的物质贡献风味[34]。在A组、B组和D组检出大量的癸酸乙酯，癸酸乙酯赋予香肠淡甜香味，对促进发酵香肠特殊风味的形成具有重要的贡献[35]。

醛类物质风味阈值较低，对香肠风味影响较大。它不仅可以直接有效影响香肠的整体风味，还可以直接作为合成香肠中其他芳香族化合物的前体物质[36]。己醛、壬醛、癸醛、十二醛、十三醛、苯乙醛、2,4-癸二烯醛、3,5-二叔丁基-4-羟基甲醛等为香肠中主要检出的醛类物质。在A、B、D三组样品中通过检测发现己醛的相对含量较高，己醛通常是所有肉类制品中含量最丰富的脂质氧化产物，己醛被描述为青草香味，能明显改善香肠的风味，同时己醛也可以作为氧化水平的指标[37-39]。壬醛具有烤焦香味，由油酸氧化产生[40]。癸醛被描述为干草味。仅在对照组检出的2-十一烯醛相对含量较多，此物质具有醛气味[41]，可能是导致对照组感官评分较低的原因之一，短链醛类物质有刺激性的风味特征，而挥发性较低的大分子量醛类对香肠风味的贡献不大[42]。

酮类物质通常通过美拉德反应生成，也能通过脂肪的氧化分解生成[43]；醇类物质通常和酚类物质是香肠中重要的挥发性物质；烷烃类物质、醚类物质对香肠的风味也有一定的影响，但其感官阈值较高，故不列入讨论。

3 结论

本研究通过接种戊糖片球菌、发酵乳杆菌、植物乳杆菌及戊糖片球菌与植物乳杆菌复配菌，探究不同发酵剂对香肠品质的影响。结果表明：无论是添加单一发酵剂还是混合发酵剂均可以显著提高香肠质构、色泽及感官品质。采用SPME-GC-MS技术分析表明：不论添加乳酸菌发酵剂与否，酸类、醛类和酯类化合物均为香肠中的主要风味物质。发酵剂的添加提高了香肠中的特征风味物质如己醛、正己酸乙酯、正辛酸乙酯、十六酸甲酯的含量。结合感官评价，添加2:1的戊糖片球菌与植物乳杆菌复配菌的香肠品质最好。

添加单一戊糖片球菌、发酵乳杆菌及混合发酵剂的香肠风味物质种类较对照组有所增加，酯类化合物相对百分含量增加。但添加单一植物乳杆菌的香肠不同于其他实验组，其风味物质种类有所减少，酸类化合物相对百分含量增加，且感官评分仍然较高。酸类化合物的大量增加与植物乳杆菌能大量产酸的特性有关，而风味物质种类减少以及大量酸类化合物导致感官评分较高的原因有待进一步研究。