副干酪乳桿菌對(duì)發(fā)酵香腸風(fēng)味的作用研究

,莉力,

(遼寧醫(yī)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧錦州 121000)

我國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵香腸因其獨(dú)特的風(fēng)味倍受消費(fèi)者青睞[1],但傳統(tǒng)發(fā)酵(自然發(fā)酵)主要靠原料肉自身微生物菌群中的乳酸菌與雜菌的競(jìng)爭(zhēng)作用[2]。所以,發(fā)酵周期長(zhǎng),產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。近年來,在發(fā)酵過程中人工添加發(fā)酵劑可獲得較好的產(chǎn)品風(fēng)味和質(zhì)量。乳酸菌在發(fā)酵香腸風(fēng)味形成的過程中占據(jù)主導(dǎo)地位[3]。Frederic等[4]人研究認(rèn)為,乳酸桿菌可分解蛋白質(zhì)和脂肪產(chǎn)生風(fēng)味前體物質(zhì),再經(jīng)過氧化、分解等一系列反應(yīng)生成具有可溶性及揮發(fā)性的風(fēng)味物質(zhì),從而賦予發(fā)酵香腸獨(dú)特的味道。而副干酪乳桿菌作為發(fā)酵菌種的益生菌同時(shí)具有益生菌和發(fā)酵菌種的雙重功效,并且其“定植”作用可以粘附在物質(zhì)表面有效的發(fā)揮作用[5]。電子鼻是對(duì)揮發(fā)性化合物的測(cè)量有廣泛部分重疊選擇性的化學(xué)氣體傳感器陣列,它與傳統(tǒng)方法相比,具有技術(shù)客觀、評(píng)價(jià)快速、準(zhǔn)確等特點(diǎn),并且樣品無(wú)需做前處理[6]。

因此本實(shí)驗(yàn)用副干酪乳酸桿菌作為發(fā)酵劑發(fā)酵香腸,利用電子鼻采集樣品1#和2#的香氣,對(duì)發(fā)酵香腸風(fēng)味進(jìn)行測(cè)定,并運(yùn)用主成分分析法(the Principal Component Analysis,PCA)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,再經(jīng)GC-MS、氨基酸分析儀分析風(fēng)味成分,為改善發(fā)酵香腸風(fēng)味進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

副干酪乳桿菌 由遼寧醫(yī)學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室提供;發(fā)酵香腸 自制;改良TJA培養(yǎng)基。瘦豬肉與肥膘比例7∶3,蔗糖800g,食鹽1000g,蔥150g,姜150g,白胡椒粉 80g,異VC40g,亞硝酸鈉10g,番茄汁50mL,酵母浸出物10g,牛肉膏5g,乳糖20g,K2HPO42g,TWeen-80 1g,醋酸鈉5g。

電子鼻FOX4000 法國(guó)AlphaMos公司;裝填日立離子交換樹脂型號(hào):NO.2622(日本公司生產(chǎn)的氨基酸分析專用樹脂)6890N-5973N GC-MS Agilent 公司;日立L-8900型氨基酸分析儀 日本日立公司;WDP-9062電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海安亭科學(xué)儀器有限公司;YXQ-LS-50G立式壓力蒸汽滅菌器 上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;SW-CJ-2FD型雙人單面凈化工作臺(tái) 蘇州凈化設(shè)備有限公司。

1.2 樣品處理

改良TJA培養(yǎng)基121℃滅菌20min,將副干酪乳桿菌接種于5mL改良TJA培養(yǎng)基中放入30℃恒溫培養(yǎng)箱活化24h,然后接種于50mL改良TJA培養(yǎng)基中擴(kuò)大培養(yǎng)。接種量1.5%副干酪乳桿菌接種于絞碎的原料肉中,斬拌均勻,灌腸,在溫度42℃、相對(duì)濕度95%的條件下發(fā)酵24h后作為樣品(1#)。樣品(2#)不添加菌種,其他過程同上。

分別取5g樣品1#、2#于水解管中,加入6mol/L鹽酸充氮后封管。水解22h后過濾到50mL容量瓶中,用超純水反復(fù)沖洗濾紙和水解管,再用0.02mol/L鹽酸定容,備用上機(jī)[7]。

1.3 實(shí)驗(yàn)條件

1.3.1 電子鼻條件 頂空產(chǎn)生參數(shù):產(chǎn)生時(shí)間:900s,產(chǎn)生溫度:60℃,攪動(dòng)速度500r/min;頂空注射參數(shù):注射體積1000μL,注射速度500μL/s,注射針總體積2.5mL,注射針溫度65℃;獲取參數(shù):獲取時(shí)間120s,延滯時(shí)間600s。每個(gè)樣品均在上述條件下重復(fù)分析3次。

1.3.2 頂空-固相微萃取 取5.0g切碎樣品置于樣品瓶中,在60℃水浴10min,將萃取頭通過聚四氟乙烯隔墊插入樣品瓶中,頂空吸附30min后,縮回纖維頭插入GC-MS進(jìn)樣口脫附5min,同時(shí)啟動(dòng)儀器采集數(shù)據(jù)[8]。

1.3.3 色譜條件 色譜柱(GC-MS):J/W DB—5 石英毛細(xì)柱(60m×0.25mm×0.25μm);進(jìn)樣口溫度270℃;升溫程序:起始溫度57℃,保持3min,以4℃/min升溫至260℃,保持10min;載氣(N2)流速1mL/min;分流比5∶1;進(jìn)樣量1μL。

質(zhì)譜條件:電子能量70eV;離子源溫度230℃;質(zhì)量掃描范圍29～500amu;傳輸線溫度200℃;自動(dòng)進(jìn)樣。

1.3.4 色譜柱(氨基酸) 4.6mm×60mm;色譜柱溫度45℃;洗脫液流速0.280mL/min;輸送壓力95kgf/cm2;樣品分析周期30min;進(jìn)樣量50μL。

2 結(jié)果與分析

2.1 雷達(dá)圖比較

當(dāng)氣-液兩相平衡后,樣品中的揮發(fā)性化合物通過干燥空氣傳入傳感器中與18根金屬氧化物傳感器相互作用從而改變活性材料的導(dǎo)電性,通過測(cè)量電阻的變化得出雷達(dá)圖。

如圖1所示,內(nèi)框線為未添加發(fā)酵劑的香腸,外框線為添加發(fā)酵劑的香腸。兩樣品在P30/1和PA/2傳感器響應(yīng)值(P30/1對(duì)有機(jī)化合物靈敏,參考物質(zhì)為羰基化合物。PA/2對(duì)有機(jī)化合物,揮發(fā)性氣體靈敏,參考物質(zhì)為醇、酯)有不同,說明副干酪乳桿菌利用肉中的脂類等物質(zhì)產(chǎn)生了酯類、醇類等揮發(fā)性化合物。與Eric Hüfner[9]研究結(jié)果基本一致,乳酸菌胞內(nèi)酯酶可通過脂肪水解、脂肪氧化等一系列化學(xué)反應(yīng)來改善肉制品風(fēng)味。

2.2 主成分分析(PCA)

通過圖2可知,兩樣品分布在圖中不同位置,說明添加及未添加發(fā)酵劑的發(fā)酵香腸在香氣上存在著差別,電子鼻可以很好的將兩者區(qū)分。第一主成分貢獻(xiàn)率為92.726%,第二主成分貢獻(xiàn)率為1.042%,總貢獻(xiàn)率為93.768%。表明,依據(jù)前兩個(gè)主成分可以對(duì)不同樣品的差異進(jìn)行判別。

圖1 添加發(fā)酵劑和未添加發(fā)酵劑發(fā)酵香腸的雷達(dá)圖比較 Fig.1 Radar chart comparison of adding starter culture and not adding starter culture fermented sausage

圖2 添加和未添加發(fā)酵劑的香腸的PCA分析結(jié)果圖 Fig.2 PCA analysis results of adding starter culture and not adding starter culture fermented sausage

2.3 氨基酸分析儀測(cè)定兩樣品中氨基酸的變化

使用氨基酸測(cè)定儀,根據(jù)峰面積及出峰時(shí)間,經(jīng)計(jì)算機(jī)程序處理得到的結(jié)果,見表2。

表2 兩樣品中氨基酸的含量(g/100g)Table 2 The content of amino acid in the two samples(g/100g)

表3 添加發(fā)酵劑前后發(fā)酵香腸的風(fēng)味成分Table 3 Flavor component of not adding starter culture and adding starter culture fermented sausage

由表2可知,香腸經(jīng)副干酪乳桿菌發(fā)酵后,氨基酸含量有所提高,呈鮮味的谷氨酸、天門冬氨酸和呈甜味的絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸等[10]含量有明顯增加。乳酸桿菌可通過水解蛋白質(zhì),降解氨基酸產(chǎn)生游離氨基酸[11],對(duì)發(fā)酵香腸滋味的形成起到一定作用。Herranz等[12]報(bào)道乳酸菌的添加可產(chǎn)生大量的游離氨基酸。Nicoletta P等[13]從生物化學(xué)及微生物角度研究不同菌種對(duì)發(fā)酵香腸的影響中指出乳酸菌代謝的蛋白酶可作用于蛋白質(zhì)產(chǎn)生游離氨基酸。表明,副干酪乳桿菌可以很好的改善發(fā)酵香腸的風(fēng)味,賦予其獨(dú)特的滋味。

2.4 GC-MS分析發(fā)酵香腸中的風(fēng)味成分

GC-MS方法常被用于揮發(fā)性成分的定性和定量測(cè)定,用GC-MS檢測(cè),利用NIST譜庫(kù)對(duì)質(zhì)譜圖進(jìn)行檢索,并對(duì)鑒定出相似度在80%以上的各物質(zhì)進(jìn)行峰面積歸一化法定量分析。GC-MS分析發(fā)酵香腸中的風(fēng)味成分見表3。

發(fā)酵肉制品中的風(fēng)味物質(zhì)主要來自肉內(nèi)組織酶及微生物代謝的酶系作用蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪等產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì),包括酸、酯、醇、醛、酮、酚等[3,14]。表3中列出了添加發(fā)酵劑前后發(fā)酵香腸的揮發(fā)性成分的組成及各成分的相對(duì)百分含量。由表3可知,添加以副干酪乳桿菌作為發(fā)酵劑的香腸中,酸、酯、醇,醛、酮類等物質(zhì)成分含量有所增加,這些物質(zhì)是重要的揮發(fā)性風(fēng)味香氣組成部分。說明副干酪乳桿菌可以水解脂肪酸釋放出大量特征脂肪酸,對(duì)增強(qiáng)發(fā)酵香腸風(fēng)味具有一定作用。與Larrouture等[15]的結(jié)論相似,乳酸菌具備一定的脂肪分解能力,而脂肪的氧化與分解正是發(fā)酵香腸揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生的一個(gè)主要途徑。Montel等[16]研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌利用碳水化合物生成乙酸、甲酸等物質(zhì)可以賦予香腸獨(dú)特香氣。

3 結(jié)論

通過電子鼻、氨基酸分析儀及GC-MS對(duì)添加副干酪乳桿菌的發(fā)酵香腸從滋味和氣味兩方面進(jìn)行總體風(fēng)味分析得出:添加副干酪乳桿菌的發(fā)酵香腸的風(fēng)味有所改善,氨基酸含量增加,主要是可溶性呈鮮味的谷氨酸、天門冬氨酸和呈甜味的絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸等增加較為明顯。酯、酸、醇、醛等揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)增多。說明副干酪乳桿菌可以很好的改善發(fā)酵香腸的風(fēng)味。

[1]劉曉麗,朱曉陽(yáng),翟海港,等. 利用GC-MS-SPME分析發(fā)酵香腸的風(fēng)味[J]. 肉類工業(yè),2008(1):23-24.

[2]劉貫勇.發(fā)酵西式火腿的研究[D].蘇州:江蘇大學(xué),2005.

[3]王愷,慕妮,李亮,等.不同發(fā)酵劑對(duì)發(fā)酵香腸揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響[J]. 食品工業(yè)科技,2013,15(2):135-137.

[4]Frederic L,Jurgen V,Luc D V. Functional meat starter cultures for improved sausage fermentation[J].International Journal of Food Microbiology,2006,106:270-285.

[5]Fu-Mei Lin,Chiu-Hsia Chiu,Tzu-Ming Pan. Fermentation of a milk -soymilk and Lycium Chinense Miller mixture using a new isolate ofLactobacillusparacaseisubsp. paracasei NTU101 and Bifidobacterium longum[J]. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology,2004,31(12):559-564.

[6]賈洪鋒,盧一. 電子鼻在耗牛肉和牛肉豬肉識(shí)別中的應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2011,27(5):67-69.

[7]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).食品衛(wèi)生檢驗(yàn)方法:理化部分(二)GB/T 5009.124-2003,食品中氨基酸的測(cè)定

[8]李達(dá),王知松,丁筑紅,等.固相微萃取-氣-質(zhì)聯(lián)用法對(duì)干椒烘焙前后風(fēng)味化合物的分析評(píng)價(jià)[J]. 食品科學(xué),2009,16(2):269-271.

[9]Eric Hüfner,Christian Hertel.Improvement of Raw Sausage Fermentation by Stress-Conditioning of the Starter Organism Lactobacillus sakei[J].Current Microbiology,2008,57(5):490-496.

[10]武彥文,歐陽(yáng)杰. 氨基酸和肽在食品中的呈味作用[J].中國(guó)調(diào)味品,2001(1):21-24.

[11]M?ller J K S,Jensen J S.Microbial formation of nitrite-cured pigment,nitrosylmyoglobin,from metmyoglobin in model systems and smoked fermented sausages by Lactobacillus fermentum strains and a commercial starter culture[J]. European Food Research and Technology,2003,216(6):463-469.

[12]Herranz B,Ferna’ndez M,Hierro E,etal. Use of Lactobacillus subspecies NCDO 763 and α-ketoglutarate to improve these quality of dry fermented sausages[J].Meat Science,2004,115(6):151-163.

[13]Nicoletta P,Mangia,Antonio Trani,etal. Effect of the use of autochthonousLactobacilluscurvatus,LactobacillusplantarumandStaphylococcusxylosusstrains on microbiological and biochemical properties of the Sardinian fermented sausage[J].European Food Research and Technology,2013,236(3):557-566.

[14]陳美春,四川臘肉加工貯藏中理化、微生物特性及產(chǎn)香葡萄球菌篩選的研究[D].成都:四川農(nóng)業(yè)大學(xué),2008.

[15]Larrouture C,Ardaillon V,Pepin M,etal. Ability of meat starter cultures to catabolize leucine and evaluation of the degradation products by using an HPLC method[J]. Food Microbiology,2000,17:563-570.

[16]Montel M C,Reitz J,Talon R,etal. Biochemical activities of Micrococcaceae and their effects on the aromatic profiles and odours of a dry sausage model[J]. Food Microbiology,1996,13:489-499.