發酵牛肉香腸生產工藝優化

張鳳寬，易小艷，尤麗新，陳海燕，劉學軍,*

(1.吉林農業大學發展學院，吉林 長春 130600；2.吉林農業大學食品科學與工程學院，吉林 長春 130118)

發酵牛肉香腸生產工藝優化

張鳳寬1，易小艷2，尤麗新1，陳海燕1，劉學軍2,*

(1.吉林農業大學發展學院，吉林 長春 130600；2.吉林農業大學食品科學與工程學院，吉林 長春 130118)

以干酪乳桿菌(Lactobacillus casei)和木糖葡萄球菌(Lactobacillus casei)為發酵牛肉香腸的混合發酵劑。通過正交試驗，對發酵牛肉香腸的生產工藝進行優化。結果表明：添加干酪乳桿菌和木糖葡萄球菌發酵劑，并采用緩慢發酵法，可加工出質地口感適中、風味柔和、適應我國消費習慣的產品類型；確定最佳發酵條件為發酵時間16h、pH5.0、發酵溫度30℃、菌種接種量107CFU/g、相對濕度85%、菌種混合配比(G:M)3:1。

干酪乳桿菌；木糖葡萄球菌；發酵牛肉香腸；工藝

發酵香腸是指將絞碎的肉、動物脂肪、鹽、糖、發酵劑和香辛料等混合后灌進腸衣，經過微生物發酵而制成的具有穩定的微生物特性和典型的發酵香味的肉制品[1-2]。發酵香腸因其水分活度(activity of water，aw)和pH值都較低，從而抑制了香腸內病原微生物的增值，使其不僅有較高的食用安全性，而且還延長了香腸的貯存期[3]。發酵香腸具有獨特的風味主要來自于添加到香腸內的香辛料，脂肪的自動氧化，微生物酶降解脂類、蛋白質、碳水化合物形成的風味物質，其中微生物酶降解生成的產物是形成發酵香腸風味物質的最主要途徑[2,4-5]。傳統發酵香腸通常不添加發酵劑，完全由肉、香辛料及環境中的微生物完成發酵和成熟。在生產過程中由于原料肉中加入了食鹽、亞硝酸鹽、硝酸鹽及香辛料，使不耐鹽及對亞硝酸鹽敏感的腐敗菌不能生長，加上加工過程中的溫度一般較低，嗜冷性好氧菌開始時緩慢生長，但隨之因腸餡內的氧氣被逐漸消耗掉而受到抑制。而上述條件正好適合乳酸菌的生長，逐漸成為優勢菌[6-8]。用自然發酵方法生產發酵香腸時，如果在某一生產環節出現意外，而使其他細菌成為優勢菌，則必然會導致產品質量明顯下降或完全腐敗。因此，用自然發酵方法生產發酵香腸必然要受到季節、地區和氣候等條件的限制，而且生產多憑經驗、缺乏科學性。發酵香腸的現代生產工藝則是在原料中添加應用微生物純培養技術獲得的乳酸菌，從而保證了乳酸菌在整個發酵和成熟過程中占有絕對的優勢，再加上合理的工藝條件，使產品的安全和質量得到保證。

本實驗通過正交試驗對發酵牛肉香腸的發酵工藝進行研究，以牛肉為主要原料，通過干酪乳桿菌、木糖葡萄球菌發酵，開發出了發酵牛肉香腸，改善了香腸的色、香、味，使其更易于消化吸收，并對其生產工藝進行優化，從而使發酵牛肉香腸的生產加工更趨于方便合理[9]。

1 材料與方法

1.1 發酵菌種

干酪乳桿菌(Lactobacillus casei)、木糖葡萄球菌(Staphylococcus xylosus)由本實驗室分離鑒定所得。

1.2 方法

1.2.1 發酵牛肉香腸配料

原料肉：鮮牛肉90%、豬背膘10%。

輔助調料(按原料肉質量計算)：混合鹽[精鹽2.0%、硝酸鈉0.05%、亞硝酸鈉0.015%、復合磷酸鹽(三聚磷酸鈉-焦磷酸鈉-六偏磷酸鈉＝2:2:1)0.3%]，葡萄糖0.8%，蔗糖1.2%，乳糖0.4%，味精0.1%，淀粉11.25%，大豆蛋白11.25%，卡拉膠0.4%，白胡椒粉0.3%，VC粉0.08%，豆蔻粉0.1%，大蒜粉0.1%。

1.2.2 加工工藝流程

1.2.3 工藝要點

1.2.3.1 鮮牛肉選擇

選擇牛的臀腿部肌肉，該部位肌肉質地細嫩、結締組織少，易于切割和發色；肥肉選用豬的背膘，質地致密硬度好、便于切割成型、熔點高，烘烤時不易走油。

1.2.3.2 原料肉修整與切塊

剔除肉表面筋膜、大的筋腱、血管及損傷部位，切成長、寬、高均為4～5cm的肉塊后用涼水漂洗2次，冷涼后腌制；背膘切成長、寬、高均為0.5～1cm的肥丁，并用溫水漂洗除去雜質和油膩。

1.2.3.3 腌制

將精鹽、硝酸鈉、亞硝酸鈉、復合磷酸鹽混合后加入切好的牛肉塊中，攪拌均勻后置于0℃條件下腌制24h。

1.2.3.4 絞肉

將腌制好的牛肉塊和肥肉丁同時放入絞肉機中，采用10mm和5mm孔徑的篩板各絞肉一次。在絞制過程中，要保持肉溫始終不高于8℃。

1.2.3.5 攪料

按配方要求將各種調味料、輔料、發酵劑和適量的冰水與絞好的肉餡置于攪拌機中，攪拌均勻。

1.2.3.6 灌腸

將攪拌后的肉餡置于灌腸機內灌制在天然腸衣中。灌制時，肉餡要松緊適度，防止灌得過飽而脹破腸衣，同時用針尖排掉腸內空氣。

1.2.3.7 發酵

用溫水漂洗腸體，去除腸體表面污物和雜質。然后將處理好的腸體掛放在恒溫恒濕發酵箱中，在30℃條件下發酵16～18h，當pH值達到5.0～5.2時終止發酵。

1.2.3.8 烘烤

主要是除去腸體內多余的水分，促進產品成熟；使發酵劑失活，終止發酵劑的作用。烘烤時先采用45℃，30min使香腸中心溫度達40℃，使發酵劑失活，防止香腸后續發酵。然后在70℃條件下烘烤2h即為成品。

1.2.3.9 包裝貯藏

烘烤熟制的成品冷卻后，采用真空包裝，有利于保持香腸的色澤、防止脂肪氧化。在0～5℃條件下貯藏。

1.2.4 發酵牛肉香腸工藝優化

按照發酵香腸生產工藝要求，分別接入發酵劑(干酪乳桿菌-木糖葡萄球菌)，研究接種量、菌種配比、發酵溫度、相對濕度、發酵時間5因素對發酵牛肉香腸工藝的影響。

1.2.4.1 最適發酵時間和pH值的確定[9]

發酵劑為干酪乳桿菌:木糖葡萄球菌＝3:1(細胞數)接種量為107CFU/g，相對濕度90%，發酵溫度30℃，分別為發酵時間為8、12、16、20、24h進行發酵，在每個時間段測定其pH值以確定合適的發酵時間和適合人口味的pH值。

1.2.4.2 不同接種量對發酵牛肉香腸的影響[4,7-8]

發酵劑為干酪乳桿菌:木糖葡萄球菌＝3:1，發酵溫度30℃，相對濕度90%，采用5組接種量104、105、106、107、108CFU/g進行發酵，每2h測定pH值以確定合適的接種量。

1.2.4.3 不同菌種配比對發酵牛肉香腸的影響

發酵劑接種量107CFU/g，發酵溫度30℃，相對濕度90%，選擇菌種(干酪乳桿菌-木糖葡萄球菌)比例為3:1、2:1、1:1、1:2、1:3及空白組做試驗進行發酵，每2h測定pH值以確定合適的菌種配比。

1.2.4.4 不同發酵溫度對發酵牛肉香腸的影響

發酵劑為干酪乳桿菌-木糖葡萄球菌(3:1)，接種量107CFU/g，相對濕度90%，采用溫度20、25、30、35、40℃進行發酵，每2h測定pH值以確定合適的發酵溫度。

表1 發酵牛肉香腸感官評價標分評準Table 1 Sensory evaluation standard of fermented beef sausages

表2 不同發酵時間的產品品質Table 2 Effect of fermentation time on quality characteristics of fermented beef sausages

1.2.4.5 不同相對濕度對發酵牛肉香腸的影響[7,9-11]

發酵劑為干酪乳桿菌-木糖葡萄球菌(3:1)，接種量107CFU/g，發酵溫度30℃，采用4組濕度80%、85%、90%、95%進行發酵，每2h測定pH值以確定合適的發酵濕度。

1.2.4.6 發酵牛肉香腸工藝正交試驗

在單因素試驗的基礎上，選擇接種量、相對濕度、菌種配比、發酵溫度4個因素，采用L9(43)正交表進行正交試驗，測定其pH值以確定發酵牛肉香腸最佳發酵工藝條件。

1.2.4.7 感官評定

將待檢香腸切成lcm薄片，挑選10名評定者在飯后2～3h[6]對不同試驗組的香腸的外觀、組織狀態、色澤、氣味和口感進行感官評分，評分標準見表1。最后根據分數高低對各組香腸進行質量分級。特級產品90分及以上，一級產品為76～85分，二級產品為60～75分，不合格產品為60分以下。

1.2.4.8 pH值測定

稱取20g香腸樣品，用研缽研碎，加入180mL中性蒸餾水于三角瓶中，間隙振蕩30min后過濾，濾液用精密pH計測定pH值[12]。

2 結果與分析

2.1 發酵時間對pH值的影響[7,10,13]

在每個時間段測定其pH值以及不同發酵時間對發酵牛肉香腸品質的影響的結果如圖1、表2所示。

由圖1可知，香腸添入發酵劑后，隨著發酵時間的延長，其pH值開始下降，12～16h速率下降劇烈，16h后pH值下降速率趨于平緩，此時pH5.05，20h和24h的pH值基本無變化，此時其值為4.95左右。這說明發酵16h后發酵劑進入了穩定期，pH值基本保持不變。

圖1 不同發酵時間的pH值變化Fig.1 Effect of fermentation time on pH value of fermented beef sausages

從表2可知，隨著發酵時間的延長，產品的酸味不斷增加，綜合感官質量也在不斷發生變化；在發酵時間達16h時，產品的品質最好，當延長時間到24h時，則產品偏酸，綜合評分較差。

綜合以上所得，發酵到16h時產品無論從pH值考慮還是品質考慮其效果都是最好的。因此，選擇最適的發酵時間為16h，且其pH值定位在4.95～5.10時產品的品質最好。

2.2 接種量的選擇

由圖2可看出，接種量不同，發酵產酸速度明顯接種量越大，產酸速度越快。接種量為104CFU/g時，開始發酵時pH值基本無變化，直至18h才開始有所下降，此時發酵劑才開始成為優勢菌進行發酵，24h后pH值高達5.88；接種量為105CFU/g時，開始發酵時pH值基本無變化，直至14h才開始有所下降，此時發酵劑才開始成為優勢菌進行發酵，24h后pH值高達5.68；接種量為106CFU/g時，開始發酵時pH值略微有所下降，12h后下降迅速，此時發酵劑開始成為優勢菌進行發酵，24h后pH值達5.44，且發酵還未結束，pH值還在下降；接種量為107CFU/g時，開始發酵時pH值有所下降，發酵12h后pH值下降迅速，此時發酵劑開始成為優勢菌進行發酵，16h后pH值下降平緩，發酵24h后pH值達4.90；接種量為108CFU/g時，開始發酵后pH值就一直急劇下降，發酵劑立即成為優勢菌進行發酵，發酵24h后pH值低至4.27；為了選擇一個開始發酵的時間較早出現且后期pH值穩定的接種量，由此可選擇接種量為107CFU/g較合適。

圖2 不同接種量的pH值變化Fig.2 Effect of inoculation amount on pH value of fermented beef sausages

2.3 菌種配比的選擇

圖3 不同菌種配比的pH值變化Fig.3 Effect of Lactobacillus casei-to-Staphylococcus xylosus ratio on pH of fermented beef sausages

由圖3可以看出，干酪乳桿菌與木糖葡萄球菌比例不同，pH值的變化明顯。比例為1:1時，香腸接入菌種14h后，pH值急劇下降，18h后發酵基本結束，pH值下降平緩；比例為1:2時，香腸接入菌種14h后，pH值急劇下降，22h后發酵才基本結束；比例為1:3時，香腸接入菌種8h后pH值急劇下降，直至24h，pH值還在繼續下降；比例為2:1時，香腸接入菌種14h后pH值急劇下降，22h后發酵才基本結束；比例為3:1時，香腸接入菌種10h后發酵產酸速率加快，16h后發酵基本結束，pH值下降平緩；為了選擇一個發酵時間較早，pH值下降較明顯且后期速度較平穩的菌種比，由此可選擇菌種比例為3:1較合適。

2.4 發酵溫度對發酵牛肉香腸pH值的影響

圖4 不同發酵溫度的pH值變化Fig.4 Effect of fermentation temperature on pH value of fermented beef sausages

由圖4可以看出，發酵溫度不同，pH值的變化有很大的差異。溫度為20℃時，香腸接入菌種后pH值基本無變化直至18h后，pH值才開始急劇下降，24h后發酵未結束，此時pH值高為5.62，產品發酵風味淡、口味差；溫度25℃時，香腸接入菌種后pH值基本無變化直至15h后，pH值才開始急劇下降，24h后發酵未結束，此時pH值為5.12，產品發酵香味較好；溫度為30℃時，香腸接入菌種后pH值開始緩慢下降，12h后pH值下降劇烈，18h后發酵基本結束，pH值基本不變化了，24h后為4.91，產品發酵風味濃郁、口味好；溫度35℃時，香腸接入菌種后pH值開始緩慢下降，12h后pH值下降劇烈，18h后發酵也基本結束，24h后的pH值降為4.78，產品酸味較重、口味較差；溫度為40℃時，香腸接入菌種后pH值一直平緩下降直至24h后還在緩慢下降，可能由于發酵溫度過高導致菌種的生長緩慢，24h后的pH值高為5.51，說明發酵未結束，產品發酵風味差、口味差。綜合以上考慮，選擇發酵溫度為30℃較合適。

圖5 不同相對濕度的pH值變化Fig.5 Effect of relative humidity on pH value of fermented beef sausages

2.5 相對濕度的選擇由圖5可知，隨著相對濕度的增加，pH值下降速率加快。在95%相對濕度條件下，發酵8h后發酵劑進入對數生長期，pH值迅速下降，24h后pH值下降為

4.49；在90%相對濕度條件下，發酵8h后發酵劑進入對數生長期，pH值迅速下降，發酵16h后pH值趨于平穩，24h后pH值下降為5.03；在85%相對濕度條件下，pH值下降較快，24h后pH值達到5.15，且還有下降的趨勢；在80%相對濕度條件下，16h后發酵劑才開始進入對數生長期，發酵24h時，pH值仍高達5.51。為了選擇發酵速度較早、pH值后期得以控制，由此選擇相對濕度90%較合適。

2.6 發酵牛肉香腸工藝正交試驗[14-15]

表3 發酵牛肉香腸工藝正交試驗設計及結果Table 3 Orthogonal array design and corresponding experimental results

由表3可知，各因素對香腸pH值的影響順序依次為B＞C＞D＞A，即發酵溫度＞相對濕度＞菌種配比＞接種量。根據表中各因素的R值大小及感官評分可以確定各因素的較優水平組合是A2B2C2D3，即接種量為107CFU/g、發酵溫度為30℃、相對濕度為85%、菌種配比為3:1。

3 結 論

本實驗使用干酪乳桿菌和木糖葡萄球菌作為發酵牛肉香腸的混合發酵劑，確定出的最佳發酵條件為發酵時間16h，pH5.0、發酵溫度30℃、菌種接種量107CFU/g，相對濕度90%、菌種混合配比為(G:M)3:1。此發酵條件做出來的發酵牛肉香腸腸體堅實有彈性、切片性好、肉餡緊貼腸衣、肉質細嫩、具有濃郁的發酵香味、后味飽滿。為了保證產品質量的穩定性、安全性，應嚴格控制發酵室和混合原料的的衛生標準。

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Optimizing Fermentation Process Parameters of Fermented Beef Sausages

ZHANG Feng-kuan1，YI Xiao-yan2，YOU Li-xin1，CHEN Hai-yan1，LIU Xue-jun2,*
(1. Development College of Jilin Agricultural University, Changchun 130600, China；
2. College of Food Science and Engineering, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China)

Lactobacillus caseiandStaphylococcus xylosuswere used as the mixed fermentation starter for fermented beef sausages. The optimal fermentation process parameters of fermented beef sausages were determined by orthogonal array design method to be: fermentation time of 16 h, pH 5.0, fermentation temperature of 30 ℃, mixed fermentation starter amount of 107CFU/g with aLactobacillus casei-to-Staphylococcus xylosusratio of 3:1 and relative humidity of 90%. In addition, the addition of mixed fermentation starter in a slow fermentation method could produce fermented beef sausages with excellent texture and taste as well as soft flavor, which is suitable for Chinese consumption habits.

Lactobacillus casei；Staphylococcus xylosus；fermented beef sausage；process

TS251.65

A

1002-6630(2011)16-0182-05

2010-09-13

吉林省科學技術廳資助項目(20050202-2)

張鳳寬(1944—)，男，教授，研究方向為動物性食品科學。E-mail：zhangfk2003@yahoo.com.cn

*通信作者：劉學軍(1963—)，男，教授，博士，研究方向為動物性食品檢測。E-mail：liuxj@163.com