腐生葡萄球菌發酵鴨肉香腸工藝研究

于 海，秦春君，酈 晨，李 想，葛慶豐，汪志君*

(揚州大學食品科學與工程學院，江蘇 揚州 225127)

腐生葡萄球菌發酵鴨肉香腸工藝研究

于 海，秦春君，酈 晨，李 想，葛慶豐，汪志君*

(揚州大學食品科學與工程學院，江蘇 揚州 225127)

研究以腐生葡萄球菌作為發酵菌種發酵鴨肉香腸的工藝條件。以發酵鴨肉香腸的pH值、水分活度、游離氨基酸含量為指標，通過單因素試驗和正交試驗設計對發酵時間、加鹽量、加糖量進行優化，采用SPME/GC/MS技術分析發酵鴨肉香腸中揮發性風味化合物的種類及含量。結果表明：各組發酵鴨肉香腸的水分活度以及pH值沒有明顯差異，發酵時間9d，糖添加量為2%以及鹽添加量為2.5%時，發酵鴨肉香腸的游離氨基酸含量較高，風味較好，適宜保藏，以此作為最佳發酵工藝條件。

腐生葡萄球菌；發酵鴨肉香腸；正交試驗

Abstract：In this study,Saprophytic staphylococcuswas employed for the manufacture of traditional fermented duck sausages.Changes in pH, water activity (Aw) and free amino acids (FAA) and development of characteristic flavor of the final products were investigated by single-factor and orthogonal array experiments. The technique used to analyze kind and amount of volatile compounds inSaprophytic staphylococcusfermented duck sausages was solid-phase microwextraction/gas chromatography coupled to mass spectrometry (SPME/GC-MS). The results showed that none of the following factors:fermentation time and sugar or salt amounts had obvious effect on the water activity and pH of fermented duck sausages. Fermented duck sausages with the highest free amino acid content and good flavor and preservation suitability were obtained after 9 days of fermentation with 2% sugar addition and 2.5% salt addition.

Key words：Saprophytic staphylococcus；fermented duck sausages；orthogonal array experiment

腐生葡萄球菌是傳統發酵肉制品中普遍存在的一種微生物，針對其在發酵肉制品生產過程中所起的作用，國內外研究人員進行了大量研究。Drosinos等[1]研究發現腐生葡萄球菌在一種希臘發酵香腸的葡萄球菌中占主導地位；Mauriello等[2]發現腐生葡萄球菌在一些意大利發酵香腸中占主導地位；Aymerich等[3]在對西班牙一種低酸發酵香腸的葡萄球菌群分析時發現存在大量的腐生葡萄球菌；李宗軍等[4]從侗族傳統發酵肉中分離篩選葡萄球菌，發現其優勢菌群為腐生葡萄球菌、木糖葡萄球菌和肉葡萄球菌，并指出腐生葡萄球菌在侗族傳統發酵肉的風味形成中起主要作用。Casaburi等[5]對從發酵香腸中分離到的腐生葡萄球菌的蛋白酶活性進行研究，發現其對肌原蛋白的水解活性要比肌漿蛋白的水解活性強，對發酵香腸的風味有一定貢獻。

鴨肉水分含量約50%～60%、蛋白質含量18%、脂肪含量約25%～30%[6]，同時含有多種微量元素和B族維生素等。近年來，各地養鴨業迅速崛起，開發發酵鴨肉制品是提高鴨肉產品附加值的有效手段。傳統的發酵肉制品多數為自然發酵，產品質量不穩定，且存在安全性問題，利用人工添加微生物發酵劑的方法生產肉制品越來越廣泛。本實驗以實驗室自行篩選的腐生葡萄球菌作為發酵劑制作鴨肉香腸，對鴨肉香腸的品質、風味進行研究，并對一些重要的工藝參數：發酵時間、糖添加量以及鹽添加量進行優化。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與菌種

精選鴨脯肉購于揚州市大潤發超市。

蛋白胨、牛肉膏為生化純；甘露醇、NaCl為分析純；MSA培養基：蛋白胨10g、甘露醇10g、NaCl 25g、牛肉膏1g、蒸餾水1000mL，pH7.4。

腐生葡萄球菌(Saprophytic staphylococcus)由揚州大學食品微生物教研室從如皋火腿中篩選并保存。

1.2 儀器與設備

復合式75μm Car/PDMS萃取頭 美國Supelco公司；Trace氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS) 美國Finnigan公司；755S紫外-可見分光光度計 上海棱光技術有限公司。

1.3 方法

1.3.1 菌種的活化

將斜面保藏的菌種經MSA培養基二次活化后接入肉湯培養基中，置于搖床中37℃培養24h，待用。

1.3.2 發酵鴨肉香腸的制作工藝流程

原料鴨肉處理→斬拌→配料→接入發酵劑→灌腸→結扎→烘制(50℃，6h)→發酵(30℃)→成品

1.3.3 工藝參數優化

發酵時間的選擇：發酵時間為1、3、5、7、9d，糖添加質量分數6%，鹽添加質量分數2%，按1.3.2節流程進行烘制與發酵。

糖添加量的選擇：選取糖添加量分別2%、4%、6%、8%和10%，鹽添加量為2%，發酵天數為5d。按1.3.2節流程進行烘制與發酵。

鹽添加量的選擇：分別添加1%、1.5%、2%、2.5%和3%的鹽，糖添加量6%，發酵天數為5d。按1.3.2節流程進行烘制與發酵。

1.3.4 發酵鴨肉香腸理化指標的測定

水分活度的測定：取樣品2.0g，切碎，用水分活度測定儀進行測定；pH值的測定：取樣品5.0g，攪碎，加50mL蒸餾水，置于250mL三角瓶中放入4℃冰箱20min，搖勻過濾后取上清液用pH計測定；游離氨基酸含量的測定：茚三酮比色法[7]；揮發性化合物的測定：參照文獻[8]進行。

2 結果與分析

2.1 發酵時間對鴨肉發酵香腸品質的影響

在接入腐生葡萄球菌后，不同發酵時間對發酵鴨肉香腸的水分活度、pH值、游離氨基酸含量的影響如表1所示。

表1 不同發酵時間對發酵鴨肉香腸品質的影響(±s)Table 1 Effect of fermentation time on the quality of fermented duck sausages (±s)

表1 不同發酵時間對發酵鴨肉香腸品質的影響(±s)Table 1 Effect of fermentation time on the quality of fermented duck sausages (±s)

發酵時間/d 1 3 5 7 9水分活度 0.908±0.110.911±0.130.898±0.160.894±0.170.885±0.14 pH 5.59±0.35 5.33±0.25 5.26±0.27 5.24±0.24 5.25±0.30游離氨基酸含量/% 1.55±0.08 1.56±0.07 1.62±0.03 1.82±0.05 1.81±0.04

從表1可知，當發酵時間為5d時，水分活度降至0.9以下，pH值降至5.3以下，隨著發酵時間的延長趨于穩定。此時發酵香腸產品具有較高的安全性、耐貯藏性，原因是由于水分活度、pH值均是發酵香腸安全生產的重要柵欄因子，對于抑制腐敗菌、致病食源微生物的生長繁殖起到了重要作用。

蛋白質是鴨肉發酵香腸的主要成分，蛋白質降解的產物游離氨基酸是揮發性化合物的前體物質，對揮發性化合物的產生具有直接作用，從表1可知，在發酵前期，鴨肉香腸中游離氨基酸含量變化不明顯，隨著發酵時間的延長，發酵鴨肉香腸中游離氨基酸含量逐漸提高，并在發酵7d達到最大值1.82%，這與劉戰麗[9]的研究結果是一致的。因此選定發酵天數為5、7、9d進行正交試驗。

2.2 鹽添加量對鴨肉發酵香腸品質的影響

表2 不同鹽添加量對發酵鴨肉香腸品質特性的影響(±s)Table 2 Effect of salt addition on the quality of fermented duck sausages (±s)

表2 不同鹽添加量對發酵鴨肉香腸品質特性的影響(±s)Table 2 Effect of salt addition on the quality of fermented duck sausages (±s)

鹽添加量/% 1 1.5 2 2.5 3水分活度 0.937±0.100.930±0.120.934±0.110.934±0.130.915±0.10 pH 5.23±0.23 5.19±0.26 5.24±0.22 5.33±0.275.22±0.25游離氨基酸含量/%1.85±0.07 1.77±0.06 1.86±0.07 1.68±0.081.76±0.10

從表2可知，鹽添加量對鴨肉發酵香腸水分活度、pH值影響不明顯，而游離氨基酸含量在鹽添加量為2%時達到最大，為1.86%。添加適量的食鹽可抑制部分腐敗菌的生長和改善發酵香腸的風味，有助于肌球蛋白的提取，提高肉蛋白結合力，延長制品的保存期。故選擇鹽添加量為1.5%、2%、2.5%進行正交試驗。

2.3 糖添加量對鴨肉發酵香腸品質的影響

從表3可知，隨著糖添加量的增大，發酵鴨肉香腸的pH值和水分活度變化不明顯，而對于游離氨基酸含量，當糖添加量為4%時，發酵鴨肉香腸中游離氨基酸含量最高為2.07%，故選定糖添加量為2%、4%、6%進行正交試驗。

表3 不同糖添加量對發酵鴨肉香腸品質特性的影響(±s)Table 3 Effect of sugar addition on the quality of fermented duck sausages (±s)

表3 不同糖添加量對發酵鴨肉香腸品質特性的影響(±s)Table 3 Effect of sugar addition on the quality of fermented duck sausages (±s)

糖添加量/% 2 4 6 8 10水分活度 0.930±0.110.930±0.100.924±0.120.927±0.110.921±0.13 pH 5.32±0.215.29±0.24 4.96±0.21 5.05±0.20 4.92±0.19游離氨基酸含量/%1.86±0.06 2.07±0.08 1.88±0.05 2.05±0.07 1.69±0.09

2.4 鴨肉香腸發酵工藝參數的優化

表4 發酵鴨肉香腸中酯類物質及游離氨基酸含量正交試驗結果Table 4 Orthogonal array layout and experimental results

發酵香腸在成熟過程中發生著復雜的化學變化，其中蛋白質在酶的作用下被水解為小分子肽和游離氨基酸，這些小分子的肽和游離氨基酸不僅影響發酵香腸的風味，同時也是發酵香腸中揮發性風味物質的重要前體物質。因此，發酵香腸在成熟過程中游離氨基酸的變化將直接影響到發酵香腸的風味[10-12]。在確定了發酵時間、糖添加量及鹽添加量后，進行正交試驗，測定的發酵鴨肉香腸中氨基酸含量及酯類物質含量結果如表4所示。根據游離氨基酸含量確定發酵鴨肉香腸的最佳工藝參數為：發酵時間7d、糖添加量2%、鹽添加量2%。

2.5 發酵鴨肉香腸中揮發性風味成分研究

由于僅考慮氨基酸含量，不能全面反映發酵鴨肉香腸的品質特性，故對正交試驗各處理組的揮發性成分進行測定，各組發酵鴨肉香腸中各類揮發性成分的含量如圖1所示。

圖1 正交試驗不同處理組的發酵鴨肉香腸中揮發性化合物含量Fig.1 Kind and amount of volatile compounds in fermented duck sausages obtained using 9 condition combinations from the orthogonal array design

從圖1可知，醛類含量最高的是第2組發酵鴨肉香腸，為14.98%，醛類物質含量依次降低的是第3組發酵鴨肉香腸和第4組發酵鴨肉香腸，含量分別為11.51%和11.5%，通過分析，發酵鴨肉香腸中的醛類主要為戊二醛和苯甲醛；酮類含量最高的是第2組發酵鴨肉香腸，為0.85%。其次是第7組發酵鴨肉香腸，含量為0.66%，而其他7組含量較少或不含酮類物質；醇類含量最高的是第3組發酵鴨肉香腸，為50.9%，其次是第1組發酵鴨肉香腸為45.86%，通過分析，發酵鴨肉香腸中的醇類物質主要為油醇、十一醇、十四醇；酸類含量最高的是第1組發酵鴨肉香腸，為9.18%，其次為第2組發酵鴨肉香腸，為8.21%，通過分析酸類物質主要為十一烯酸、二(2-乙基己基)鄰苯二甲酸；酯類含量最高的是第3組發酵鴨肉香腸，為7.09%，其次是第7組發酵鴨肉香腸，為6.13%，通過分析酯類物質主要為十八烯酸甲酯、鄰苯二甲酸二丁酯、硬脂酸甲基酯和棕櫚酸異丙酯，酯類是發酵香腸典型風味所必需的，它們多帶有芳香味，Mateo等[13]研究表明一些酯類物質如丙酸乙酯、醋酸丙酯、丁酸乙酯來自碳水化合物的代謝發酵過程；烷烴類含量最高的是第5組發酵鴨肉香腸，為67.58%，其次是第9組發酵鴨肉香腸，為57.31%，通過分析，烷烴類物質主要是十七烷、十六烷、十四烷、角鯊烷、癸烷以及環氧丙烷；除此之外，發酵鴨肉香腸中含氮化合物以及芳香族化合物含量也不少。葡萄球菌、酵母和霉菌分解肉中的脂肪和蛋白質，產生許多小分子的芳香烴類物質，這些烴是發酵香腸香氣風味的主要來源[14]。

3 結 論

以腐生葡萄球菌為發酵劑進行鴨肉香腸發酵時，在發酵時間為7d，糖添加量以及鹽添加量均為2%的工藝條件下，所制得的鴨肉發酵香腸中游離氨基酸含量最高，為2.77%，說明鴨肉香腸中的蛋白質在腐生葡萄球菌的作用下降解較為充分；揮發性化合物中的酯類物質是發酵香腸典型風味所必需的，并帶有芳香味，以本實驗室保藏的腐生葡萄球菌在發酵時間為5d，糖添加量為6%，鹽添加量為2.5%的條件下發酵鴨肉香腸，最終產品中酯類物質含量最高，為7.09%。綜上所述，既考慮發酵鴨肉香腸中游離氨基酸含量較高，又考慮發酵鴨肉的風味特性，從而確定發酵時間為9d，糖添加量為2%以及鹽添加量為2.5%制作鴨肉發酵香腸，它的游離氨基酸含量較高，為2.15%，酯類物質含量也較高，為6.13%，風味較好，故此條件為鴨肉香腸的最佳發酵工藝條件。

[1] DROSINOS E H, MATARAGAS M, XIRAPHIN, et al. Characterization of the microbial flora from a traditional Greek fermented sausage[J].Meat Science, 2005, 69(2):307-317.

[2] MAURIELLO G, CASABURI A, BLsAIOTTA G. Isolation and technological properties of coagulase negative staphylococci from fermented sausages of southern Italy[J]. Meat Science, 2004, 67(1):149-158.

[3] AYMERICH T, MARTIN B, GARRIGA M, et al. Microial quality and direct PCR identication of lactic acid bacteria and nonpathogenic staphylococci from artisanal low-acid sausages[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2003, 69(8):4583-4594.

[4] 李宗軍, 江漢湖, 李羅明. 侗族傳統發酵肉的微生物特性[J]. 中國微生態學雜志, 2002, 14(1):19-22.

[5] CASABURI A, VILLANI F, TOLDRA F, et al. Protease and esterase activity of staphylococci[J]. International Journal of Food Microbiology,2006, 112(3):223-229.

[6] 劉序祥, 王馨珠. 北京鴨生產手冊[M]. 北京:農業出版社, 1989:1-8.

[7] 趙愛菊, 馬美范. 茚三酮比色法測定醬油氨基氮含量中試驗條件的探討[J]. 山東輕工業學院學報, 1996, 10(2):37-42.

[8] 于海, 焦玉, 劉向農, 等. 不同工藝條件下模仿葡萄球菌YD25對發酵香腸香揮發性化合物的影響[J]. 食品科學, 2009, 30(20):190-193.

[9] 劉戰麗. 發酵香腸的加工技術及其生產過程中的理化和微生物變化研究[D]. 泰安:山東農業大學, 2003.

[10] FOLDRA F. Proteolysis and lipolysis in flavor development of drycured meat products[J]. Meat Science, 1998, 49(Suppl 1):101-110.

[11] TALON R, WALTER D, CHARTIER S, et al. Effect of nitrate and incubation conditions on the production of catalase and nitrate reductase byStaphylococci[J]. International Journal of Food Microbiology, 1999,52(1/2):47-56.

[12] MONTEL M C, MASSSON F, TALON R. Bacterial role in flavor development[J]. Meat Science, 1998, 49(Suppl 1):111-123.

[13] MATEO J, ZUMALACRREGUI J. Volatile compounds in chorizo and their changes during ripening[J]. Meat Science, 1996, 44(4):255-273.

Processing ofSaprophytic staphylococcusFermented Duck Sausages

YU Hai，QIN Chun-jun，LI Chen，LI Xiang，GE Qing-feng，WANG Zhi-jun*
(School of Food Science and Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China)

TQ920.6

A

1002-6630(2010)17-0277-04

2010-06-13

科技部“科技人員服務企業行動”項目(2009GJC10014)；江蘇省科技支撐計劃項目(BE2009367)；江蘇省自然科學基金項目(BK2008212)；揚州大學科技培育基金項目(2009CXJ052)；揚州大學“新世紀人才工程”項目

于海(1973—)，男，副教授，博士，研究方向為肉制品加工。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