不同發(fā)酵劑對(duì)北方風(fēng)干香腸色澤和風(fēng)味品質(zhì)的改良作用

潘曉倩，成曉瑜，張順亮，趙　冰，艾　婷，喬曉玲，王守偉

（中國肉類食品綜合研究中心，北京 100068）

不同發(fā)酵劑對(duì)北方風(fēng)干香腸色澤和風(fēng)味品質(zhì)的改良作用

潘曉倩，成曉瑜，張順亮，趙冰，艾婷，喬曉玲，王守偉*

（中國肉類食品綜合研究中心，北京 100068）

以不接菌的自然發(fā)酵樣品為對(duì)照，分析商業(yè)發(fā)酵劑對(duì)北方風(fēng)干香腸色澤和風(fēng)味的改良作用。結(jié)合產(chǎn)品特點(diǎn)選取3種不產(chǎn)酸，且具有護(hù)色增香功效的發(fā)酵劑。在生產(chǎn)過程中測(cè)定其色澤變化，并對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)、氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用分析和電子鼻分析。結(jié)果表明，3 種發(fā)酵劑的加入均能促進(jìn)風(fēng)干香腸產(chǎn)品色澤形成，即紅度值a*顯著增加。電子鼻傳感器能夠?qū)? 組產(chǎn)品區(qū)分開，說明加入發(fā)酵劑后，風(fēng)干香腸的風(fēng)味有所改變。GC-MS結(jié)果顯示，添加S-SX發(fā)酵劑和T-SC-200發(fā)酵劑能夠顯著增加產(chǎn)品風(fēng)味物質(zhì)含量，尤其是醛類、酮類、酯類風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量有所提高。感官分析表明，S-SX發(fā)酵劑處理組的綜合評(píng)分最高，其產(chǎn)品風(fēng)味和口感更好。

發(fā)酵劑；北方風(fēng)干香腸；色澤；風(fēng)味

風(fēng)干香腸主要產(chǎn)于我國北方地區(qū)，是傳統(tǒng)自然發(fā)酵肉制品之一，風(fēng)干香腸具有低水分活度和高鹽的特點(diǎn)，能夠在常溫條件下貯存，風(fēng)味獨(dú)特，營養(yǎng)價(jià)值高，深受消費(fèi)者歡迎。在風(fēng)干成熟過程中，碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)在微生物和內(nèi)源酶的共同作用下發(fā)生降解，形成風(fēng)干腸特有風(fēng)味或風(fēng)味前體物質(zhì)［1-2］。由于我國的風(fēng)干香腸以自然發(fā)酵為主，其中的微生物主要來自原料肉、香辛料及加工環(huán)境，具有不確定性和不可控性，難以保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。如能在風(fēng)干香腸加工過程中加入特定的發(fā)酵劑菌株進(jìn)行發(fā)酵，則能夠保證產(chǎn)品的風(fēng)味質(zhì)量，以適應(yīng)工業(yè)化大生產(chǎn)。早在20世紀(jì)30年代，美國第1次報(bào)道了發(fā)酵劑在香腸制作中的應(yīng)用，之后人們不斷挖掘出適合做發(fā)酵劑的菌株，包括乳桿菌屬、葡萄球菌屬、微球菌屬及酵母等［3-8］。近年來，有一些關(guān)于自然發(fā)酵肉制品中微生物多樣性及添加發(fā)酵菌株改善產(chǎn)品品質(zhì)、產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)、縮短生產(chǎn)周期的相關(guān)研究［9-11］。由于每種產(chǎn)品都具有特定的風(fēng)味，因此需根據(jù)特定的產(chǎn)品特性及需求來選擇不同的發(fā)酵劑，而發(fā)酵劑菌種的活力則根據(jù)不同的產(chǎn)品配方、添加劑和生產(chǎn)工藝而有所變化［12］。本工作應(yīng)用氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用和電子鼻傳感器等方法，分析3 種商業(yè)發(fā)酵劑對(duì)北方風(fēng)干香腸色澤和風(fēng)味的改良作用，優(yōu)選出最適合在本產(chǎn)品中應(yīng)用的發(fā)酵劑種類，并為風(fēng)干香腸中發(fā)酵劑的研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供理論支持。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

豬后腿肉、豬背脂 北京市第五肉類聯(lián)合加工廠；風(fēng)干腸加工用輔料：食鹽、白砂糖、味精、亞硝酸鈉、異抗壞血酸鈉和香辛料 中國肉類食品綜合研究中心香辛料部；發(fā)酵劑 科漢森（北京）貿(mào)易有限公司；發(fā)酵劑具體產(chǎn)品信息見表1。

表1　發(fā)酵劑的相關(guān)技術(shù)資料Table1　Technical information about the starter cultures used in this study

1.2儀器與設(shè)備

WH82絞肉機(jī) 德國賽德曼機(jī)械制造公司；OSCAR 20 真空灌腸機(jī) 德國海因里希弗雷機(jī)械制造有限公司；DZ-600/2S型真空包裝機(jī) 山東小康機(jī)械有限公司；HWS-150型恒溫恒濕箱 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；CR-400色差計(jì) 柯尼卡美能達(dá)（中國）投資有限公司；EN2257電子天平 上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司；PEN3型便攜式電子鼻傳感器 德國Airsense公司；HH-1型數(shù)顯電子恒溫水浴鍋 上海至翔科教儀器廠；75 μm碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（carboxen/ polydimethylsiloxane，CAR/PDMS）固相微萃取針、DBWax GC毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm） 美國J&W公司；TRACE 1310型GC、TSQ 8000型MS 美國Thermo公司。

1.3方法

1.3.1北方風(fēng)干腸加工工藝

脂肪切丁、加食鹽過夜腌制→原料肉（剔除結(jié)締組織）→絞肉→加調(diào)味料和發(fā)酵劑攪拌混合→膠原蛋白腸衣灌制→12 ℃、相對(duì)濕度80%條件下風(fēng)干發(fā)酵→成品

1.3.2色澤測(cè)定

使用色彩色差計(jì)進(jìn)行測(cè)定，記錄亮度值（L*）、紅度值（a*）、黃度值（b*）。每個(gè)處理測(cè)7 根風(fēng)干香腸，每根腸測(cè)定中段的2 點(diǎn)，取平均值。

1.3.3感官分析

由中國肉類食品綜合研究中心15 位經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員組成感官評(píng)定小組，將臘腸蒸煮20 min，切成0.3 mm左右的薄片，應(yīng)用盲評(píng)計(jì)分方式，就臘腸色澤、組織形態(tài)、氣味和口感4 個(gè)方面進(jìn)行品評(píng)打分，每種樣品評(píng)定之間用清水漱口［13］。計(jì)分采用10 分制，由高至低依次為：好10.0～8.0 分、較好7.9～6.0 分、一般5.9～4.0 分、差3.9～2.0 分、極差1.9～0 分。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2　感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table2　Criteria for sensory evaluation of northern air-dried sausage

1.3.4電子鼻傳感器檢測(cè)

表3　化學(xué)傳感器對(duì)不同物質(zhì)的響應(yīng)類型Table3　Chemical sensors corresponding to different types of volatile substanncceess

PEN3型電子鼻傳感器由10 種金屬氧化物半導(dǎo)體型化學(xué)傳感元件組成，如表3所示，每型傳感元件有各自對(duì)應(yīng)的主要敏感物質(zhì)類型。發(fā)酵劑菌株在腸體內(nèi)繁殖產(chǎn)生各種次級(jí)代謝產(chǎn)物，影響蛋白質(zhì)和脂肪的降解，進(jìn)而影響風(fēng)味物質(zhì)的種類和含量，在傳感器上呈現(xiàn)不同的氣味感應(yīng)信號(hào)。

準(zhǔn)確稱取3 g風(fēng)干香腸樣品，切碎，放入樣品瓶，擰緊瓶蓋，25 ℃恒溫環(huán)境平衡2 h，運(yùn)用PEN3型便攜式電子鼻傳感器對(duì)不同樣品進(jìn)行檢測(cè)。傳感型號(hào)在60 s后基本穩(wěn)定，選定信號(hào)采集時(shí)間為70 s。每種樣品分別做6 次平行重復(fù)。

1.3.5 揮發(fā)性化合物的固相微萃取提取

稱取3 g左右的風(fēng)干香腸樣品裝入固相微萃取小瓶中，旋緊蓋子，將固相微萃取瓶放入50 ℃水浴鍋中平衡20 min，然后將固相微萃取針頭插入瓶中，纖維頭處于頂空狀態(tài)吸附香氣化合物40 min。

1.3.6揮發(fā)性化合物的GC-MS測(cè)定

GC條件：DB-Wax極性柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；高純氦氣（純度＞99.99%）作為載氣；流速1.0 mL/min（恒定）；分流比20∶1；升溫程序：進(jìn)樣口溫度250 ℃，柱溫起始40 ℃保持3 min，以3 ℃/min升溫到100 ℃，保持2 min，再以2 ℃/min升到150 ℃保持2 min，最后以8 ℃/min升溫到230 ℃，保持5 min。

MS條件：傳輸線溫度260 ℃；離子源溫度280 ℃；溶劑延遲時(shí)間3 min；質(zhì)譜質(zhì)量掃描范圍為40～600 u。

1.4數(shù)據(jù)處理

風(fēng)味組分的質(zhì)譜分析：根據(jù)面積歸一化法求得各揮發(fā)性成分在臘腸風(fēng)味物質(zhì)中的相對(duì)含量。電子鼻分析數(shù)據(jù)運(yùn)用PEN3型電子鼻配套的Winmuster軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA）和線性判別分析（linear discriminant analysis，LDA）。Excel 2007統(tǒng)計(jì)分析其他數(shù)據(jù)，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差并制圖。

2　結(jié)果與分析

2.1色澤的變化

表4　發(fā)酵過程中風(fēng)干香腸色澤的變化Table4　Changes in color of northern air-dried sausage during the fermentation process

如表4所示，整個(gè)發(fā)酵過程中黃度值b*變化不明顯；亮度值L*呈下降趨勢(shì)，表明風(fēng)干過程中香腸失去水分。紅度值a*在初期便快速上升，第4天時(shí)3 組添加發(fā)酵劑的風(fēng)干香腸a*值均顯著高于對(duì)照（P＜0.05），這可能因?yàn)榘l(fā)酵劑中的葡萄球菌具有硝酸還原酶活力，將亞硝酸鹽還原產(chǎn)生NO，NO再與肌紅蛋白結(jié)合形成亞硝肌紅蛋白，或是直接轉(zhuǎn)化高鐵肌紅蛋白產(chǎn)生具有紅色色澤的肌紅蛋白衍生物［14］。如圖1所示，發(fā)酵第10天時(shí)4 組產(chǎn)品色澤的對(duì)比效果。在發(fā)酵后期，隨著水分進(jìn)一步丟失，a*值略有下降。

圖1　發(fā)酵第10天時(shí)4 組產(chǎn)品的色澤對(duì)比Fig.1　Color comparison of four groups on day 10 of fermentation

2.2感官分析結(jié)果

表5　感官評(píng)價(jià)結(jié)果Table5　Results of sensory analysis

如表5所示，在蒸煮之后，各處理組在色澤和組織形態(tài)方面差異不顯著。在氣味和口感方面，S-SX發(fā)酵劑和T-SC-200發(fā)酵劑組的香味更加濃郁，評(píng)價(jià)結(jié)果要顯著優(yōu)于對(duì)照組（P＜0.05），其中，S-SX發(fā)酵劑組被描述為臘味更突出，風(fēng)味口感更好，而SM-75發(fā)酵劑處理并沒有顯著影響產(chǎn)品的氣味和口感。整體接受度方面也顯示，整體感覺最好，最容易被接受的是S-SX發(fā)酵劑組，其次為T-SC-200發(fā)酵劑組，最后是SM-75處理組和對(duì)照組。

2.3PCA和LDA模型

圖2　4組產(chǎn)品的PCA（A）和LDA（BB）Fig.2　PCA analysis （A） and LDA analysis （B） of four groups

采用PCA和LDA法建立不同處理組產(chǎn)品在發(fā)酵完成后（即第14天）的響應(yīng)模型。如圖2所示，除PCA中發(fā)酵劑S-SX和SM-75處理組有部分重疊，其余分析數(shù)據(jù)點(diǎn)均分布在各自的區(qū)域內(nèi)，沒有重疊，且對(duì)照與T-SC-200處理組距離較大，說明他們之間的揮發(fā)性氣味有較大差異。PC1、PC2的方差貢獻(xiàn)率分別為94.75%和4.61%，PC1、PC2的總貢獻(xiàn)率為99.36%，LD1、LD2的方差貢獻(xiàn)率分別為75.31%和12.40%，LD1、LD2的總貢獻(xiàn)率為87.71%。即采用PCA和LDA分析方法，能夠區(qū)分出這4組樣品存在一定差異，表明加入發(fā)酵劑后，產(chǎn)品風(fēng)味有所改變。

2.4揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

表6　風(fēng)干香腸經(jīng)GC-MS鑒定的揮發(fā)性風(fēng)味化合物Table6　Volatile flavor compounds of northern air-dried sausage identified by GC-MS

續(xù)表6

續(xù)表6

生產(chǎn)結(jié)束時(shí)，從對(duì)照、S-SX、SM-75組和T-SC-200組分別檢測(cè)到78、74、74 種和74 種物質(zhì)，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的總量由高到低依次為T-SC-200＞S-SX＞SM-75＞對(duì)照組，這說明接種發(fā)酵劑菌株可以在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量揮發(fā)性物質(zhì)。通過表6中各類物質(zhì)分類總結(jié)發(fā)現(xiàn)，添加發(fā)酵劑處理組的醛類、酮類和酯類物質(zhì)相對(duì)含量要明顯高于對(duì)照組，而這3 類物質(zhì)是形成發(fā)酵肉制品風(fēng)味的重要組成部分。其中，3-甲基丁醛在這4 組產(chǎn)品中的相對(duì)含量分別為1.06%、4.60%、1.27%、3.09%，可見，S-SX發(fā)酵劑和T-SC-200發(fā)酵劑處理能夠顯著提高產(chǎn)品中3-甲基丁醛含量。研究表明，發(fā)酵肉制品中支鏈氨基酸和含硫氨基酸是風(fēng)味形成的重要前體物質(zhì)［15］，亮氨酸在微生物代謝作用下生成3-甲基丁醛，其閾值較低，低濃度條件下具有愉快的麥芽香氣和水果香氣［16］，對(duì)發(fā)酵肉制品風(fēng)味形成有顯著作用，也可與含硫化合物進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)生類似培根的風(fēng)味［17］。3-羥基-2-丁酮具有甜香、奶制品香、并帶有脂肪的油膩氣息［16］，在這4 組產(chǎn)品中的相對(duì)含量分別為2.95%、34.74%、7.79%、21.95%，可見經(jīng)微生物發(fā)酵后，此類物質(zhì)明顯增多，酮類物質(zhì)來源于微生物對(duì)游離脂肪酸的不完全β氧化，且不同菌株生成酮的能力也有所不同［18］。乙酸乙酯具有醚香、甜的如菠蘿的果香及葡萄、櫻桃香韻，同時(shí)還有酒樣味道［16］，是腌臘肉制品典型風(fēng)味之一。乙酸乙酯在這4 組產(chǎn)品中的相對(duì)含量分別為5.30%、5.32%、6.12%、6.87%，研究表明，微生物能將酸和醇酯化［19］，且由微生物代謝產(chǎn)生的酯類物質(zhì)中乙酸乙酯相對(duì)含量最高［20］。另外，微生物能夠發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生乙酸、丁酸等酸類物質(zhì)，而它們是形成酯類物質(zhì)的前體［21-22］。從以上分析結(jié)果可看出，3 種發(fā)酵劑產(chǎn)品均能夠不同程度的影響風(fēng)干香腸風(fēng)味物質(zhì)形成，尤其是S-SX發(fā)酵劑和T-SC-200發(fā)酵劑的添加顯著提高了醛類、酮類和酯類風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量。

3　結(jié) 論

3 種商業(yè)發(fā)酵劑均能促進(jìn)風(fēng)干香腸發(fā)酵過程中色澤的形成，即與對(duì)照相比，紅度值a*顯著提高，色澤更加鮮艷，更能夠激起消費(fèi)者的購買欲。運(yùn)用PEN3化學(xué)傳感器建立各組風(fēng)干香腸產(chǎn)品的指紋圖譜進(jìn)行PCA和LDA，表明加入發(fā)酵劑后，風(fēng)干香腸的風(fēng)味發(fā)生了明顯改變。GC-MS分析結(jié)果顯示，添加S-SX發(fā)酵劑和T-SC-200發(fā)酵劑可以加速風(fēng)干香腸成熟過程，促進(jìn)風(fēng)味物質(zhì)形成，尤其是醛類、酮類和酯類風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量有所提高。這主要是由于微生物代謝游離氨基酸生成醛類風(fēng)味物質(zhì)，促進(jìn)脂肪氧化生產(chǎn)酮類風(fēng)味物質(zhì)和酸類、醇類物質(zhì)的酯化反應(yīng)，與之前的研究結(jié)果相吻合［18-23］。感官分析結(jié)果表明，與對(duì)照相比，SM-75發(fā)酵劑在北方風(fēng)干香腸中的使用并沒有顯著改善產(chǎn)品的風(fēng)味口感，這可能是因?yàn)樵摲N發(fā)酵劑不適合在風(fēng)干香腸產(chǎn)品中應(yīng)用；而S-SX發(fā)酵劑和T-SC-200發(fā)酵劑處理能夠顯著提高產(chǎn)品氣味和口感方面的品質(zhì)，尤其是S-SX發(fā)酵劑處理組產(chǎn)品的風(fēng)味和口感更好。

因此，通過色澤和風(fēng)味分析發(fā)現(xiàn)，S-SX發(fā)酵劑最適合在北方風(fēng)干香腸產(chǎn)品中使用，這也說明不同菌株的發(fā)酵特性及其適用條件有所差異，針對(duì)不同的傳統(tǒng)腌臘肉制品添加合適的發(fā)酵劑菌株能夠改善其色澤、風(fēng)味和口感，同時(shí)解決風(fēng)干香腸生產(chǎn)周期較長的問題。

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Analysis of Color and Flavor Improvement of Different Starter Cultures on Northern Air-Dried Sausage

PAN Xiaoqian， CHENG Xiaoyu， ZHANG Shunliang， ZHAO Bing， AI Ting， QIAO Xiaoling， WANG Shouwei*
（China Meat Research Center， Beijing 100068， China）

Effects of commercial starter cultures on improvement of both color and flavor of northern air-dried sausage were studied. Naturally fermented sausage without commercial starter cultures served as a control. Three kinds of starter cultures not producing acid and having the reddening and flavoring features were chosen according to product characteristics. The changes in color during different phases were measured. Sensory and flavor evaluation of the final product were also conducted by both gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS） and electronic nose. The results showed that all the three starter cultures contributed to good color and significantly increased redness （a*） value. Electronic nose sensors could identify four groups， which illustrated that the flavor was changed after adding starter cultures. The GC-MS results indicated that both S-SX and T-SC-200 starter cultures played an important role in the increase of flavor substances， especially aldehyde， ketones and esters. S-SX treatment group got the highest synthetic scores， contributing to better flavor and taste based on sensory analysis.

starter culture； northern air-dried sausage； color； flavor

TS251.1

A

1002-6630（2015）14-0081-06

10.7506/spkx1002-6630-201514016

2014-11-22

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201303082）

潘曉倩（1987—），女，工程師，碩士，研究方向?yàn)槲⑸锱c副產(chǎn)物綜合利用。E-mail：go_ahead123@163.com

王守偉（1961—），男，教授級(jí)高級(jí)工程師，碩士，研究方向?yàn)槿馄芳庸ぜ夹g(shù)。E-mail：cmrcwsw@126.com