不同微生物菌株對干腌肉塊揮發(fā)性風(fēng)味化合物的影響

于 海，李 想，葛慶豐，蔣云升，汪志君*

(揚州大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚州 225127)

不同微生物菌株對干腌肉塊揮發(fā)性風(fēng)味化合物的影響

于 海，李 想，葛慶豐，蔣云升，汪志君*

(揚州大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚州 225127)

以干腌豬肉塊為原料，分別接種表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)、木糖葡萄球菌(Staphylococcus xylosus)和耳氏葡萄球菌(Staphylococcus auricularis)后按火腿加工工藝進行發(fā)酵生產(chǎn)干腌肉塊。采用固相微萃取(SPME)和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)進行揮發(fā)性風(fēng)味化合物的測定，研究不同干腌發(fā)酵肉塊中揮發(fā)性風(fēng)味化合物的種類和相對含量，以探討不同微生物發(fā)酵劑對干腌發(fā)酵肉塊中揮發(fā)性風(fēng)味化合物的影響。本實驗共鑒定出149種揮發(fā)性風(fēng)味化合物，包括17種醛、32種醇、44種烷烴、28種酯、10種酮、10種酸、5種雜環(huán)化合物、1種酚和1種醚。不同微生物菌株對干腌發(fā)酵肉塊揮發(fā)性風(fēng)味化合物的種類、數(shù)量和相對含量都產(chǎn)生了非常明顯的影響。對照處理組的發(fā)酵肉塊中烴類物質(zhì)的相對含量較高，木糖葡萄球菌處理的發(fā)酵肉塊中雜環(huán)類化合物相對含量較高，木糖葡萄球菌處理的發(fā)酵肉塊中醛類物質(zhì)相對含量較高、耳氏葡萄球菌處理的發(fā)酵肉塊中酯類物質(zhì)的相對含量較高。

微生物發(fā)酵菌種；干腌肉塊；揮發(fā)性風(fēng)味化合物

Abstract：Pork was used as the material to prepare into dry-cured pork withStaphylococcus epidermidis,Staphylococcus xylosusandStaphylococcus auricularisaccording to the technological processing of Rugao ham. Solid-phase micro-extraction and gas chromatography-mass spectrometer were used to determine the relative contents of volatile flavor components and identify the species in dry-cured pork. Meanwhile, the effect of microorganism fermentation strain on volatile flavor compounds in drycured pork was explored. Totally 149 compounds including 17 aldehydes, 32 alcohols, 44 hydrocarbons, 28 esters, 10 ketones,10 acids, 5 heterocyclics, 1 phenol and 1 ether were identified in four samples. Different microorganism fermentation strains had significant impacts on the species and relative contents of flavor compounds in dry-cured pork. Compared with the control group, hydrocarbons in dry-cured pork exhibited a higher content. Whereas, heterocyclics exhibited a higher content inStaphylococcus xylosusgroup; aldehydes were more inStaphylococcus xylosusgroup and esters were more inStaphylococcus auricularisgroup.

Key words：microorganism fermentation strain；dry-cured pork；volatile flavor compounds

干腌火腿由于風(fēng)味、質(zhì)地獨特，深受消費者喜愛。在地中海地區(qū)、東亞和東南亞地區(qū)以及美國等地區(qū)最為流行。干腌火腿所具有的特殊風(fēng)味與其漫長的發(fā)酵過程密切相關(guān)，其中微生物發(fā)揮了重要作用[1-4]。然而目前干腌火腿由于體積較大，攜帶不方便等缺點，從而限制了火腿的產(chǎn)量和市場影響力，導(dǎo)致火腿產(chǎn)業(yè)經(jīng)營方式落后、特色不明顯、加工工藝落后、生產(chǎn)不規(guī)范等諸多弊端；同時生產(chǎn)方式也停留在傳統(tǒng)作坊式生產(chǎn)的模式上，標準化生產(chǎn)步伐緩慢，很難滿足國際市場食品生產(chǎn)的規(guī)范要求，更不可能滿足進行機械化、規(guī)?；?、自動化、安全化的生產(chǎn)要求。

國內(nèi)外對香腸發(fā)酵劑的研究較多，但對中式火腿、腌肉發(fā)酵劑的報道很少[5]。本實驗選用從如皋火腿中分離得到的3株葡萄球菌作為微生物發(fā)酵劑，按照如皋火腿加工工藝發(fā)酵干腌豬肉塊，利用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對產(chǎn)品的香氣進行分析，以探討不同微生物發(fā)酵劑對干腌火腿風(fēng)味品質(zhì)特征形成的作用，為研制干腌火腿發(fā)酵劑提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮豬肉塊購于揚州市超市。

表皮葡萄球菌(S. epidermidis，以下簡稱S1)、木糖葡萄球菌(S. xylosus，以下簡稱S2)、耳氏葡萄球菌(S. auricularis，以下簡稱S3)均由揚州大學(xué)食品微生物實驗室保存。

1.2 儀器與設(shè)備

復(fù)合式75μm Car/PDMS萃取頭、手動SPME進樣器 美國Supelco公司；Trace氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS) 美國Finnigan公司。

1.3 發(fā)酵肉塊制作工藝流程

原料肉塊→快速冷卻(溫度5～10℃，14～18h)→腌制(8%食鹽，溫度2.5～4.5℃，濕度65%～75%，15d)→浸泡(5℃清水中浸泡8～10h)→風(fēng)干(溫度10～15℃，濕度70%～95%，3 d)→接入菌株于干腌肉塊(1×107CUF/kg)，以不接入菌株的處理為對照(CK處理組)→發(fā)酵(溫度15～20℃，濕度65%～80%，120d)→后熟(30d)。

1.4 揮發(fā)性化合物的富集

稱取20.0 g樣品，室溫下迅速剪成厚度為1～2mm小塊后立即裝于頂空萃取瓶中密封，萃取頭先在GC進樣口(250℃)老化20min，然后將固相萃取頭插入頂空萃取瓶中，使纖維頭探伸至樣品上部，在60℃條件下萃取頂空中揮發(fā)性化合物60min。萃取纖維頭長度為10mm，涂層為Car/PDMS，非極性，厚度為75μm。

1.5 風(fēng)味化合物的分離和鑒定

氣相色譜條件：OV1701彈性石英毛細管色譜柱(30m×0.25mm，0.3μm)，載氣為He，不分流，流量0.8mL/min；進樣口溫度為250℃，解析2min；程序升溫為32℃保持10min，以3℃/min升至160℃，保持5min，檢測溫度為160℃。質(zhì)譜條件：離子源為EI源，溫度為200℃；接口溫度為250℃；檢測器電壓350V；發(fā)射電流150μA；掃描范圍33～500。定性方法：化合物經(jīng)計算機檢索，與NIST library相匹配，相似指數(shù)(SI)800以上為確認化合物(最大值為1000)。定量方法：相對百分含量按峰面積歸一化法計算。

2 結(jié)果與分析

不同處理后的發(fā)酵肉塊中揮發(fā)性風(fēng)味化合物的總離子流圖如圖1所示，揮發(fā)性風(fēng)味化合物成分和相對含量見表1。

圖1 不同菌株處理后發(fā)酵肉塊中風(fēng)味成分總離子圖Fig.1 Total ion chromatogram (TIC) of flavor compounds in dry-cured pork prepared by different fermentation strains

表1 不同菌株發(fā)酵肉塊中揮發(fā)性化合物種類及相對含量Table 1 Volatile flavor compounds and their relative contents in drycured pork prepared by different fermentation strains

續(xù)表1

續(xù)表1

續(xù)表1

從圖1可以看出，接種不同微生物發(fā)酵劑的各處理組揮發(fā)性物質(zhì)的種類及含量均高于對照組。從表1可以看出，本實驗共檢測到揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)149種，包括醛17種、醇32種、烷烴44種、酯28種、酮10種、酸10種、雜環(huán)化合物5種、酚1種、醚1種，這些物質(zhì)共同形成了干腌肉塊的香味。由于接種不同的微生物發(fā)酵劑，火腿中揮發(fā)性化合物的成分和相對含量與對照組相比都發(fā)生了明顯而復(fù)雜的變化。

對照組揮發(fā)性化合物相對含量最高的是烴(52.31%)，其次是醇(14.59%)；S1處理組相對含量較高的是烴(35.35%)、醛(18.01%)、醇(14.73%)和雜環(huán)類化合物(13.06%)；S2處理組的醛(56.13%)相對含量最高，其次是烴(21.06%)；S3處理組相對含量較高的有烴(28.96%)、醛(26.15%)、酯(16.33%)、醇(14.29%)。

在檢測到的醛類物質(zhì)相對含量中，各接種微生物發(fā)酵劑處理組顯著高于CK處理組(8.27%)，S1處理組為18.01%，S3處理組為26.15%，S2處理組最高，為56.13%，S2處理組接種的木糖葡萄球菌能產(chǎn)生大量的蛋白酶和脂酶，從而使蛋白質(zhì)能夠轉(zhuǎn)換成更多的氨基酸，進一步生成更多的風(fēng)味前體物質(zhì)，促進風(fēng)味物質(zhì)的形成[6]。各處理組檢測到的醛類物質(zhì)除丙醛、辛醛、己二醛、十一醛、十三二烯醛外，其余均為支鏈醛。各處理組均檢測到且含量較高的是2-甲基丁醛和3-甲基丁醛，二者分別由異亮氨酸及亮氨酸的Strecker降解產(chǎn)生[7]。在Iberian火腿中發(fā)現(xiàn)2-甲基丁醛和3-甲基丁醛這兩種醛與火腿風(fēng)味正相關(guān)，在Serrano火腿中的3-甲基丁醛具有干乳酪香味[8]，在宣威火腿中2-甲基丁醛和3-甲基丁醛有黑巧克力味[9]。其他含量較豐富的支鏈醛有S1處理組中的2-乙烯基-2-丁醛(7.43%)、S2處理組中的2-乙基丁醛(11.45%)、S3處理組中的2-乙基-2-丁醛(5.33%)。

本實驗測得醇的相對含量CK組為14.59%、S1處理組為14.73%、S2處理組為9.64%和S3處理組為14.29%，在揮發(fā)性物質(zhì)中所占比例較高，但醇類化合物的風(fēng)味閾值高于醛，故其對風(fēng)味的貢獻可能小于醛。

烴類化合物是干腌火腿揮發(fā)性化合物中的重要組分，各處理組烴類化合物含量都比較高，其中CK組高達52.31%，但由于脂肪烴類物質(zhì)風(fēng)味閾值較高，故對干腌火腿風(fēng)味的貢獻不大。

本實驗發(fā)酵火腿中CK處理組酯的相對含量為3.51%，而S1處理組是其3.3倍，S2處理組是其1.7倍，S3處理組是其4.7倍，所以微生物發(fā)酵劑的添加對火腿風(fēng)味的形成起了較好的促進作用；S3處理組中相對含量最高，為16.33%，但S2處理組中含有較高相對含量的6-脫氧甘露醇內(nèi)酯，文獻報道此物質(zhì)具有奶油味，能明顯改善發(fā)酵肉塊的風(fēng)味[10]。發(fā)酵肉制品中的酯類是由脂質(zhì)氧化產(chǎn)生的羧酸和醇在肌肉脂肪組織中經(jīng)酯化作用形成，主要包括直鏈、支鏈，還包括乙酸、丙酸和丁酸與不同醇類形成的酯。短鏈酸形成的酯具有水果香味，而長鏈酸形成的酯有輕微的油脂味，因此酯的含量與發(fā)酵肉制品的成熟風(fēng)味成正相關(guān)[11]。

各處理組檢測到的酮類物質(zhì)主要以甲基環(huán)酮或呋喃酮為主，但總酮相對含量并不高，S3處理組為最高，僅有3.43%，但各微生物發(fā)酵劑處理組中甲基酮的含量高于CK處理組，各處理組中僅有S1處理組中有5種不飽和酮。酮類也是火腿中重要的揮發(fā)性化合物，含量在不同的火腿中差別較大，其中法國火腿中的酮類含量最高，以丙酮為主或以甲基酮和反式香葉烯丙酮為主，而在其他火腿中酮類物質(zhì)以甲基酮為主。甲基酮是干酪香氣的重要成分，是在微生物參與下產(chǎn)生的，但在干腌火腿中，微生物數(shù)量較少，很可能是化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物，只有在甲基酮含量特別豐富的火腿中才可能是微生物參與形成的[12]。

S2處理組中雜環(huán)化合物是CK處理組的2.8倍，其中含量高達12.73%的2,4,6三甲基嘧啶。雜環(huán)類物質(zhì)的閾值相對較低，對發(fā)酵肉的風(fēng)味影響很大，而且表現(xiàn)出不同的特征風(fēng)味，如2,6-二甲基吡嗪為烤堅果香味，2-戊基呋喃具有類似火腿香味，1-H吡咯呈現(xiàn)肉香味等[11]。

3 結(jié) 論

接種不同微生物發(fā)酵劑的干腌肉塊中揮發(fā)性風(fēng)味化合物的種類、數(shù)量和相對含量與對照組相比都有明顯的差異。表皮葡萄球菌處理組的發(fā)酵肉塊中雜環(huán)類化合物相對含量較高，木糖葡萄球菌處理的發(fā)酵肉塊中醛類物質(zhì)相對含量較高，耳氏葡萄球菌處理的發(fā)酵肉塊中酯類物質(zhì)相對含量較高，這些揮發(fā)性風(fēng)味化合物的差異使干腌肉塊表現(xiàn)出不同的風(fēng)味特性，說明微生物發(fā)酵劑對干腌肉塊的風(fēng)味具有較好的促進作用。

[1] 黃艾祥. 云南干腌火腿品質(zhì)特征形成與微生物作用研究[D]. 重慶:西南大學(xué), 2006:6.

[2] WANG Xinghong, MA Ping, JIANG Dongfu, et al. The natural microflora of Xuan Wei ham and the no-mouldy ham production[J]. Journal of Food Engineering, 2006, 77(1):103-111.

[3] 郇延軍, 周光宏, 徐幸蓮, 等. 不同等級金華火腿風(fēng)味特點研究[J].食品科學(xué), 2006, 27(6):39-45.

[4] PINTO M F, PONSANO E H G, FRANCO B D G M, et al. Charqui meats as fermented meat products:role of bacteria for some sensorial properties development[J]. Meat Science, 2002, 61(2):187-191.

[5] SANCHEZ-MOLINERO F, ARNAU J. Effect of the inoculation of a starter culture and vacuum packaging (during resting stage) on the appearance and some microbiological and physicochemical parameters of dry-cured ham[J]. Meat Science, 2008, 79(1):29-38.

[6] BECK H C, HANSEN A M, LAURITSEN F R. Catabolism of leucine to branched-chain fatty acids inStaphylococcus xylosus[J]. Journal of Applied Microbiology, 2004, 96(5):1185-1193.

[7] GASPARDO B, PROCIDA G, TOSO B, et al. Determination of volatile compounds in San Daniele ham using headspace GC-MS[J]. Meat Science, 2008, 80(2):204-209.

[9] 何潔, 宋煥祿, 陳耿俊, 等. 宣威火腿中香味活性化合物的分析[J].食品科技, 2008(10):78-82.

[12] BENITO M J, NEZ F, CRDOBA M G, et al. Generation of nonprotein nitrogen and volatile compounds byPenicillium chrysogenumPg222 activity on pork myofibrillar proteins[J]. Food Microbiology,2005, 22(6):513-519.

Effect of Fermentation Strains on Volatile Flavor Components in Dry-cured Pork

YU Hai，LI Xiang，GE Qing-feng，JIANG Yun-sheng，WANG Zhi-jun*
(College of Food Science and Engineering , Yangzhou University, Yangzhou 225127, China)

TS201.3

A

1002-6630(2010)21-0266-05

2010-08-01

江蘇省農(nóng)業(yè)支撐項目(BE2009367)；江蘇省自然科學(xué)基金項目(BK2008212)；揚州大學(xué)科技培育基金項目(2009CXJ052)；揚州大學(xué)“新世紀人才工程”項目

于海(1973—)，男，副教授，博士，研究方向為食品微生物學(xué)。E-mail：yuhai@yzu.edu.cn

*通信作者：汪志君(1949—)，男，教授，博士，研究方向為食品加工。E-mail：zjwang@yzu.edu.cn