鸭肉发酵菌株筛选及发酵工艺研究

冯 冲,姚 虹,陈红锦,乔书豪,郑绪文

(郑州工程技术学院 化工食品学院,河南 郑州 450044)

发酵鸭肉是一种经过腌制和发酵而成的产品,通过发酵,鸭肉的品质明显改善,更容易被人体消化吸收[1-2]。国外主要通过自然发酵和成熟干燥制成产品[3],我国多采用天然发酵法,但由于其生产周期较长、卫生状况较差、成本较高、产量较低,且缺乏明确的品质衡量指标,人工接种技术逐步替代了早期的天然发酵。我国鸭肉加工尚处在从分割到深加工的过渡阶段,加工企业少,规模小,产品单一,加工水平尚不高[4-6]。虽然熏鸭、盐水鸭和北京烤鸭制作前期需要腌制发酵,但多数是靠传统秘方和厨师经验来检验发酵的成熟与否,有无杂菌污染和菌群过量也是未知的[7-8]。目前有关鸭肉发酵剂的研究报道较少,筛选适合鸭肉发酵的发酵剂迫在眉睫。优良的菌种不但可以产生良好的风味、色泽和抗菌素,还可以降解生物胺,减少亚硝酸盐的残留,同时还具备抗氧化、降胆固醇等功效[9-10]。本文通过筛选优良鸭肉发酵菌株并优化其发酵工艺条件,以期获得优质的发酵鸭肉预制品,为鸭肉的系列深加工提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

鸭脯肉:河南华英农业发展股份有限公司;红曲霉菌:福建屏湖红生物科技有限公司;酿酒干酵母:Lesaffre公司;乳酸菌:安琪酵母股份有限公司;根霉菌:安琪酵母股份有限公司。

1.2 仪器与设备

LRH-150生化培养箱:上海一恒科学仪器有限公司;CT3质构仪:美国Brookfield公司;LCD-A200电子天平:福州华志科学仪器有限公司;IS128手持pH计:上海仪迈仪器科技有限公司;立式压力蒸汽灭菌锅:上海博讯医疗生物仪器股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

鸭脯肉→漂洗→腌制→添加发酵剂→发酵→烤制→冷却→检测→成品

1.3.2 pH值的测定

参照李超[11]等的方法,略加修改。取10 g样品,加入90 mL无菌水,破碎1 min,过滤后用手持pH计测定滤液的pH值。

1.3.3 质构的测定

测试类型为TPA质构分析,对样品的硬度、形变量、粘力、黏性、弹性等参数指标[12]进行分析。探头NONE,夹具TA-SBA,测试距离目标13 mm,测试速度2 mm/s,返回速度2 mm/s,预测试速度1 mm/s,负载单元10000 g。

1.3.4 感官评定

用空气油炸锅把发酵好的鸭肉加工成成品,参考GB 5009.44—2003《肉与肉制品卫生标准分析方法》,对鸭肉发酵产品的色泽、气味、硬度、弹性、滋味、口感等进行感官评定。参与感官评定的人员为10位不同年龄的人员和专家,评分标准见表1。

表1 发酵鸭肉感官评价评分标准

1.3.5 正交试验设计

以感官评分、pH值为评价指标,以单因素试验结果为依据,按照 Minitab17.0处理系统L9(34)的正交试验设计方法,选取3种不同的水平进行试验并对其结果进行极差分析,以接种量(A)、菌种配比(B)、发酵温度(C)、发酵时间(D)作为4个考察因素进行研究,确定最优发酵工艺条件。正交试验因素水平设计见表2,使用Excel 2021软件进行数据处理。

表2 正交试验因素水平

2 结果与分析

2.1 最佳发酵剂的选择

分别向鸭肉料中加入质量百分比为0.05%的红曲霉菌、根霉菌、乳酸菌、酿酒酵母菌,在28℃下进行发酵,发酵时间为6 h,对成品进行感官评分和pH测定,结果见图1。

图1 不同菌种对发酵鸭肉品质的影响

由图1可看出,相比对照组,发酵鸭肉均可提高鸭肉口感质量,其中用红曲霉菌和酿酒酵母菌发酵鸭肉感官评分值最高为84分,其pH值分别为6.5和6.1,红曲霉菌发酵pH升高,酵母菌发酵pH稍降低。乳酸菌发酵鸭肉pH最低值为5.7,其感官评分为80分。

2.2 菌种配比对发酵鸭肉品质的影响

根据2.1优化结果,采用红曲霉菌和酿酒酵母菌的混合发酵,将红曲霉菌与酿酒酵母菌的质量百分比设为21,32,11,23,12,混合均匀接种到鸭肉中,发酵温度28℃,发酵时间6 h,结果见图2。

图2 菌种配比对发酵鸭肉品质的影响

由图2可以看出,随着比例的增大,感官评分明显下降,pH值也随之下降。当菌种比例为11时,感官评分最高为83分, pH值为6.3,当菌种比例为12时,感官评分显著降低,大概是酵母菌比例过大,发酵产生二氧化碳过多,使pH降低,影响鸭肉的口感。因此,选用11的菌种配比是最优的。

2.3 接种量对发酵鸭肉品质的影响

根据2.2优化结果,采用红曲霉菌和酿酒酵母菌的混合发酵,将质量百分比设为11,混合均匀加入鸭胸肉中,接种量分别为0.04%,0.05%,0.06%,0.07%,0.08%,发酵温度28℃,发酵时间6 h,结果见图3。

图3 接种量对发酵鸭肉品质的影响

由图3可以看出,随接种量的增大感官评分和pH值先上升后下降,当接种数量为0.06%时,得分最高为86分。可能是由于发酵过程中随接种量的添加产生的风味物质也在增加,从而提高了发酵鸭肉的口感和质量。当接种量过大时,酵母菌发酵产生的二氧化碳过量,从而导致了pH偏低。综合感官评分和pH值,以0.06%的接种量为最佳。

2.4 发酵温度对发酵鸭肉品质的影响

根据上述优化结果,采用接种量0.06%,红曲霉菌与酿酒酵母菌的比例11,分别在22,24,26,28和30℃的温度下,发酵6 h,结果如图4。

图4 发酵温度对发酵鸭肉品质的影响

从图4可以看出,感官评分随发酵温度的增加而增加,pH也在上升,因为温度越高,发酵越快,产生的发酵产物也就越多,所以发酵鸭肉的口感品质就更好。因此选取发酵温度30℃为最适条件。

2.5 发酵时间对发酵鸭肉品质的影响

选取上述最优条件,接种量0.06%、红曲霉菌-酿酒酵母菌菌种配比11、发酵温度28℃,分别发酵2,4,6,8 和10 h,结果如图5。

图5 发酵时间对发酵鸭肉品质的影响

由图5可看出,随着发酵时间的不断延长,感官评分逐渐增大,发酵6 h后,感官评分最高为83分,此时的pH也是最高为6.4。在2～4 h内pH值差异不大,可能是由于发酵初期发酵时间过短,发酵未完全进行,未形成较好的香味,之后发酵的时间的增加,红曲霉菌和酿酒酵母菌相互作用,从而得到了良好的风味物质。6 h后,发酵的时间逐渐增加,感官评分却逐渐降低,这可能是由于发酵时间太长,产生的二氧化碳等物质积累使其味道变差。因此选择发酵时间6 h是最佳的。

2.6 正交试验结果

以感官评分、pH为评价指标,以单因素试验结果为依据,以鸭肉为原料,采用正交设计的方法进行试验研究。正交试验结果见表3,感官评分方差分析见表4,验证试验结果见表5。

表3 正交试验结果

表4 感官评分的方差分析

表5 验证试验结果

由极差分析可知各因素对发酵鸭肉感官评分影响程度为D>A>C>B,结果表明,影响最大的是发酵时间,接种量、发酵温度次之,菌种配比的影响最小, 最优因素组合为A3B1C2D3。极差分析各因素对发酵鸭肉pH影响结果表明,菌种配比及发酵时间对产品的影响较大,为了得到较低pH,选取最优因素组合为A1B1C3D3。对上述A3B1C2D3和A1B1C3D3与表4中感官评分最高和pH值较小的A2B1C2D3进行验证试验,结果如表5所示。由表5可知,A2B1C2D3组的感官评分最高,另外,A2B1C2D3组的pH值介于A3B1C2D3组和A1B1C3D3组之间,其发酵产品不仅有利于保存,而且也不会因为过酸影响口感。因此最后确定A2B1C2D3为最优工艺方案,即红曲霉菌和酿酒酵母菌的菌种配比11,发酵温度28 ℃,接种量0.06%,发酵时间8 h。

2.7 发酵鸭肉质构测定结果

发酵鸭肉质构测定结果见图6。由图6可知,鸭肉经过发酵后可明显降低第一循环硬度,第一循环硬度越低,鸭肉纤维较细,肉质嫩,更易消化吸收。经发酵后胶着性明显升高,可能是因为发酵过程中大分子有机物质被分解成小分子,发酵后咀嚼性有所提高,可提高鸭肉口感,同时也有利于消化吸收。

图6 发酵剂对鸭肉质构数据的影响

3 结果与讨论

通过单因素和正交试验确定鸭脯肉的最佳发酵菌株及发酵工艺条件。(1)最佳菌株:红曲霉菌和酿酒酵母菌混合配比为11。(2)最佳发酵工艺条件:接种量0.06%,发酵时间8 h,发酵温度28℃。(3)通过质构分析得出:鸭肉发酵产品比未发酵产品具有硬度低、胶着性高、咀嚼性稍高、黏性高、弹性低等特点,品质更好。

菌种在混合发酵过程中产酶量、产酸量、亚硝酸盐和有毒物质的检测,以及在发酵过程中鸭肉各营养成分的变化、香气成分的变化等有待继续研究。