不同配料及發酵劑對發酵香腸品質特性的影響

劉蒙佳，周強，許美純，張寶善

(1.福建師范大學 閩南科技學院，福建 泉州 362332；2.陜西師范大學，西安 710119)

膠原蛋白(Collagen)是一種白色、不透明、無支鏈的不溶性纖維蛋白質，幾乎存在于所有組織中，是生物體內重要的功能性蛋白質，起著支撐器官、保護機體的功能，同時還具有信號轉導、生長因子與細胞因子轉運等功能。由于這些特殊功能，膠原蛋白已成為生物科技產業最具關鍵性的原材料之一，在醫學材料、化妝品、食品工業、生物合成等領域均有著廣泛的應用。在食品領域中，膠原蛋白主要應用于補鈣、減肥降血脂的功能食品中，亦可作為飲料澄清劑、冷凍食品增稠劑，還可以用于制作人造腸衣、食品的內包裝膜以及涂層材料等用于食品表面。將膠原蛋白添加至肉制品里，可以改善肉制品的嫩度。經過斷裂膠原蛋白分子里的氫鍵，使原本的超螺旋結構遭到破壞，生成結構較為疏松、分子較小的明膠，使肉制品的肉質嫩度及其食用價值得以提高，蛋白質含量增加，既有良好的口感又具有豐富的營養[1]。李星等[2]的研究結果表明：在普通香腸里添加適量的膠原蛋白，可以減少產品中水分的蒸發，提高香腸的出品率，改善香腸的嫩度，同時提高其營養價值。

發酵型香腸又名生香腸，是采用畜禽肉，通過絞碎，和動物的脂肪、輔料和發酵劑等摻雜后，灌進腸衣，通過微生物發酵，生成具有微生物典型特性的發酵香味肉產品，它具有特殊的風味、質地和色澤，并可較長時間保存。在微生物的作用下，蛋白質被分解成各類氨基酸，消化吸收率增加，且營養保健價值得到進一步改善，故而近年來發酵型香腸得到了快速的發展。

在2000多年前，外國人已經學會制作味道鮮美的香腸，且這類香腸具有持久的保質期。然而那時的食品是通過自然發酵、干燥為主制作的干香腸，這種產品如今仍在世界許多國家受到追捧。在德國、法國、意大利、西班牙等許多歐洲國家，生產發酵香腸是重要的經濟來源之一[3]。目前，國外學術界關于發酵香腸的探究有兩方面：改進發酵香腸的生產工藝和構建篩選具有良好性狀的微生物菌種。

我國是肉與肉制品生產消費大國，發酵肉制品由于其悠久的歷史和獨特的風味深受人們喜愛[4]，如川味香腸、廣式臘腸等，這些傳統發酵香腸都是依賴自然發酵而成，不僅生產周期長，且產品質量也不穩定。為了解決這一問題，近20年來，國內對發酵香腸的探究逐步火熱起來，人們開始利用微生物發酵劑[5-7]或酶制劑[8,9]制作發酵香腸，嘗試使用不同的原料肉來加工[10-16]，采用不同的處理改善其品質特性[17-21]，研究發酵香腸成熟過程中的生化變化規律、風味物質形成機制、菌相構成及變化[22-25]，考察不同有益成分在香腸中的使用[26-33]，努力開發具有安全性、保健性、營養性且美味可口的發酵香腸制品[34]。

發酵香腸中常用的發酵劑菌株是乳酸菌、接觸酶陰性球菌(主要是葡萄球菌屬和考克斯菌屬)，以及酵母和霉菌[35]。乳酸菌可以把原料中的糖分解、轉化為酸，使產品的pH值減少。酸性條件可延長產品的保質期，抑制腐敗菌的生長繁殖，避免食品的腐敗[36]；低pH值可以加快香腸的干燥速度，改善產品的硬度，使肉中的蛋白質更好地凝結，產品易于切片；同時可以促進亞硝酸鹽的分解，減少亞硝酸胺的生成[37]。酵母菌具有分解脂肪、蛋白質和形成過氧化氫酶的能力，故可以顯著改善發酵香腸色澤和風味，可促使香腸的酸味更適宜且具有酵母特殊的風味，還可在一定程度上抑制金黃色葡萄球菌的生長。有關材料證明：酵母菌會增加氨基酸的種類并可以降低香腸的酸度[38]。霉菌、微球菌和葡萄球菌均能使發酵香腸產生獨特的風味和香氣，同時可以抑制有害微生物生長，地中海地區常用毛霉和青霉發酵促進香腸感官品質的提高。

常見的發酵香腸以單獨接種乳酸菌發酵居多，其雖能快速降低產品pH值，但產品褪色現象嚴重；單獨接種微球菌能改善產品色澤，但pH值的下降速度相對較慢。研究發現：發酵香腸時，應用混合菌種比單一菌種更能使制品具有獨特的風味和良好的品質[39,40]。目前，乳酸菌或微球菌與酵母菌混合發酵生產香腸的方法鮮有報道。

隨著人們健康意識的提高，消費者對食品的要求，已從單一的果腹，逐步升級為追求營養和美味。故本研究主要考察復合發酵劑(乳酸菌和酵母菌)和膠原蛋白在燕麥豬肉發酵香腸中的應用效果，探究配方的優化以及各添加成分對發酵香腸品質特性的影響，旨在生產出可迅速發酵又安全穩定的花色、保健型發酵香腸，為生產提供可行性理論依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗使用優比特雙歧桿菌酸奶發酵菌及安琪葡萄酒果酒專用酵母RW。

豬前腿瘦肉、背膘、羊腸衣、淀粉、料酒、燕麥粉、香辛料、葡萄糖、食鹽、味精、白砂糖、食品級亞硝酸鈉等原料，均為市售。

不同類型膠原蛋白粉(500-S-01，500-S-02，1000-S-01，1000-S-02，1000-A-02，2000-S-02，3000-S-01，3000-S-02)，由北京盛美諾生物技術有限公司提供。

對氨基苯磺酸、鹽酸、鹽酸萘乙二胺、硼砂、硫酸鋅、亞硝酸鈉，均為國產分析純。

MRS培養基、營養瓊脂培養基、PDA培養基，均為生化試劑。

1.2 主要儀器與設備

JYZ-D525型九陽絞肉機(九陽)、SW-CJ-1F型單人雙面凈化工作臺(蘇州凈化)、YXQ-LS-75S11型立式壓力蒸汽滅菌器、SPX-150B-Z型生化培養箱(上海博訊)、DHG-9070型電熱恒溫鼓風干燥箱(上海經鴻)、雷磁PHS-3C型pH計(上海貽電)、TE612-L型電子天平(北京賽多利斯)、DKL(FC)-6型遠紅外電熱食品烤爐(廣東多利)、BCD-256KT型海爾電冰箱(青島海爾)、721型可見分光光度計(上海光譜)、EG823LC2-NA型微波爐(美的)、HBD5-MS2100 WA型水分活度儀(北斗星)。

1.3 實驗方法

1.3.1 發酵香腸基礎配方

瘦肥肉比為7∶3、葡萄糖1.25%、味精0.1%、食鹽2.5%、淀粉5%、香辛料(白胡椒粉)0.16%、白砂糖3%、料酒1%、亞硝酸鈉0.01%、發酵劑適量、燕麥粉適量、膠原蛋白粉適量。

1.3.2 發酵香腸工藝流程

1.3.3 工藝要點

實驗選用新鮮的豬后腿肉及背部的硬膘，將其切成小塊后絞碎，加入輔料，攪勻，置于0～4 ℃腌制8 h，加膠原蛋白粉及燕麥粉，并接入適量的發酵劑(酵母菌與乳酸菌以一定比例混合)，攪勻，灌入羊腸衣中，控制好肉餡間的空隙，用細繩結扎并針刺腸體，最后擦凈外壁。將香腸置于培養箱內發酵，而后提高溫度進行干燥處理，并于150 ℃左右條件下烤熟。

1.3.4 實驗設計

取適量已處理好的豬肉(瘦肉∶肥肉為7∶3)，添加輔料，腌制8 h，把腌好的肉分成若干份，每份中添加2%膠原蛋白粉(1000-S-01型)及10%燕麥粉，然后分別把復合發酵劑(乳酸菌與酵母菌的混合)的接種比例設置為1∶0，0∶1，1∶1，1∶2，2∶1，每種處理做3組平行。菌種接種量均為3%，拌勻后灌入腸中，于40 ℃恒溫環境中培養11 h，發酵結束后于60 ℃恒溫環境中干燥2 h，干燥結束后測定pH值、水分含量，并于烤熟后進行感官評定。接種比例確定后，按照此方法依次考察接種量(1%，2%，3%，4%，5%)、燕麥粉添加量(4%，6%，8%，10%，12%)、膠原蛋白粉類型(500-S-01，500-S-02，1000-S-01，1000-S-02，1000-A-02，2000-S-02，3000-S-01，3000-S-02)及添加量(0%，2%，4%，6%，8%)、發酵溫度(25，30，35，40，43 ℃)及時間(7，11，15，19，23 h)等因素的改變對香腸品質的影響，每個處理做3組平行。

1.4 指標測定方法

1.4.1 感官評定

由7位品嘗人員組成評定小組實行評分，采用100分評分制，包括色澤、組織狀態、口感、風味各25分，取平均值，具體評分標準見表1。

表1 感官評分標準Table 1 Standards of sensory evaluation

續 表

1.4.2 理化指標測定

pH值：樣品經處理后，使用pH計測定；水分含量：采用直接干燥法測定;水分活度：使用水分活度儀測定；亞硝酸鹽含量：采用GB 5009.33-2010中鹽酸萘乙二胺法測定。

1.4.3 微生物指標測定

細菌總數：采用國標GB 4789.2-2010中方法測定；乳酸菌數：采用國標GB 4789.35-2010中方法測定；酵母菌數：采用國標GB 4789.15-2010中方法測定。

2 結果與分析

2.1 菌種比例對豬肉發酵香腸品質特性的影響

圖1 不同菌種比例下豬肉發酵香腸的水分含量和pH值Fig.1 Moisture content and pH value of fermented pork sausage under different bacteria ratios

圖2 菌種比例對豬肉發酵香腸感官評分的影響Fig.2 Effect of bacteria ratios on sensory scoring of fermented pork sausage

由圖1和圖2可知，發酵香腸感官評分隨著菌種比例(乳酸菌∶酵母菌)的變化出現先升高后下降的趨向，菌種比例(乳酸菌∶酵母菌)為1∶2時，香腸的色澤、口感及風味是最佳的，感官評分是最高的，具有較低pH值和低水分含量。發酵香腸pH值隨菌種比例(乳酸菌∶酵母菌)的變化出現先升高后下降的趨向，因為乳酸菌能降低產品的酸度，并且兩菌混合能使香腸的酸度更低。而酸性環境能延長產品的貨架期，低pH值能加快香腸干燥速度，縮短生產周期，并促使亞硝酸鹽分解，減少生成亞硝酸胺，提高產品質量。與其他幾組相比，菌種比例(乳酸菌∶酵母菌)在1∶2時，發酵香腸的綜合評分最高，酸味更加適宜，且香腸的色澤、口感和風味都有較顯著的改善，因為酵母菌能明顯改善發酵香腸的色澤和風味，使香腸的酸味更適中并具有獨特的酵母風味，且乳酸菌的終產物可以使香腸具有獨特的風味[41]。所以，當酵母菌和乳酸菌以適當比例混合時，發酵香腸的質量提高，色澤、風味改善，并且生產周期縮短。所以，宜選取復合菌種(乳酸菌∶酵母菌為1∶2)發酵豬肉香腸。

2.2 菌種接種量對豬肉發酵香腸品質特性的影響

圖3 不同菌種接種量下豬肉發酵香腸的水分含量和pH值Fig.3 Moisture content and pH value of fermented pork sausage under different bacteria inoculum doses

圖4 菌種接種量對豬肉發酵香腸感官評分的影響Fig.4 Effect of bacteria inoculum doses on sensory scoring of fermented pork sausage

由圖3和圖4可知，發酵香腸感官評分隨著復合發酵劑(乳酸菌∶酵母菌為1∶2)接種量的增加出現先升高后下降的趨向。復合發酵劑(乳酸菌∶酵母菌為1∶2)接種量為4%時，香腸的色澤、口感和風味是最佳的，感官評分是最高的，具有較低pH值和低水分含量。發酵香腸pH值隨著復合發酵劑(乳酸菌∶酵母菌為1∶2)接種量的增加逐漸下降，主要是因為乳酸菌的大量繁殖，使腸餡里的碳水化合物分解，產生了少量醋酸和大量乳酸，使pH值降低。有關研究發現，低pH值是食品防腐的重要柵欄因子，發酵香腸的pH值保持在5.3以下是其安全控制的關鍵因素[42]。

當復合發酵劑(乳酸菌∶酵母菌為1∶2)接種量較低(1%，2%，3%)時，pH值難以在短時間內下降，產品的pH值都大于5.3，不能有效地抑制金黃色葡萄球菌等有害菌生長；復合發酵劑(乳酸菌∶酵母菌為1∶2)接種量為4%，5%時，其pH值下降至5.3以下，能夠有效地抑制致病菌生長。但是接種量不易太大(5%)，因其會導致pH值下降較快，影響產品的色澤和風味[43]。因此，最佳菌種接種量為4%。

2.3 燕麥粉添加量對豬肉發酵香腸品質特性的影響

圖5 不同燕麥粉添加量下豬肉發酵香腸的水分含量和pH值Fig.5 Moisture content and pH value of fermented pork sausage under different oat meal additive amount

圖6 燕麥粉添加量對豬肉發酵香腸感官評分的影響Fig.6 Effect of oat meal additive amount on sensory scoring of fermented pork sausage

由圖5和圖6可知，發酵香腸感官評分隨著燕麥粉添加量增多出現先升高后下降的趨向。燕麥粉添加量為10%時，香腸的色澤、組織狀態、口感及風味是最佳的，感官評分是最高的，具有低pH值和水分含量。隨著燕麥粉添加量的增多，發酵香腸的色澤越來越柔和，光澤越來越明顯，燕麥味道漸漸變濃，且其組織狀態也漸漸變得緊密、有彈性。但過量添加燕麥粉則香腸色澤不柔和，光澤暗淡，組織狀態、口感、風味等不佳。因此，最佳燕麥粉添加量為10%。

2.4 膠原蛋白粉添加量對豬肉發酵香腸品質特性的影響

圖7 不同膠原蛋白粉添加量下豬肉發酵香腸的水分含量和pH值Fig.7 Moisture content and pH value of fermented pork sausage under different collagen powder additive amount

圖8 膠原蛋白粉添加量對豬肉發酵香腸感官評分的影響Fig.8 Effect of collagen powder additive amount on sensory scoring of fermented pork sausage

由圖7和圖8可知，發酵香腸感官評分隨著膠原蛋白粉添加量增多出現先升高后下降的趨向。添加膠原蛋白粉可使發酵香腸的感官品質稍有提高，添加膠原蛋白粉的量在4%時，香腸單項感官評分綜合為最佳，具有低pH值和高水分含量。而添加了膠原蛋白粉的香腸比不添加膠原蛋白粉的香腸水分含量明顯提高，這主要是因為膠原蛋白粉的乳化、凝膠、保水和吸水等特性發揮了一定作用。相關報道證明膠原蛋白粉添加至香腸里會提高其嫩性、彈性[44]，此結果與其相同。所以，最佳膠原蛋白粉添加量是4%。

2.5 膠原蛋白粉類型對豬肉發酵香腸品質特性的影響

經查閱資料可知：膠原蛋白粉分子量為1000～3000 Da時最容易在人體里被吸收。

圖9 不同膠原蛋白粉類型下豬肉發酵香腸的水分含量和pH值Fig.9 Moisture content and pH value of fermented pork sausage under different collagen powder types

注：1#(500-S-01)，2#(500-S-02)，3#(1000-S-01)，4#(1000-S-02)，5#(1000-A-02)，6#(2000-S-02)，7#(3000-S-01)，8#(3000-S-02)。第1個整數代表膠原蛋白的分子量；01代表魚鱗；02代表魚皮；S代表膠原蛋白的狀態，即：粉末狀。

圖10 膠原蛋白粉類型對豬肉發酵香腸感官評分的影響Fig.10 Effect of collagen powder types on sensory scoring of fermented pork sausage

由圖9和圖10可知，添加1000-S-01型膠原蛋白粉制作出來的發酵香腸感官評分是最高的。添加不同類型膠原蛋白粉制作出來的香腸pH值相差不大，添加1000-S-01型膠原蛋白粉的產品具有相對較低的水分含量。添加1000-S-01型膠原蛋白粉的產品與其他幾組香腸相比，其組織狀態更有彈性，口感更細膩，風味更佳。由于實驗過程中將膠原蛋白粉直接加進了香腸中，這樣處理改善了香腸的嫩度以及熟后肌肉的紋理。經過斷裂膠原蛋白分子里的氫鍵，使原本的超螺旋結構遭到破壞，生成結構較為疏松、分子較小的明膠，使香腸的肉質嫩度及食用價值得以提高，蛋白質含量增加，既有良好口感又具有豐富營養[45]。因此，在制作豬肉發酵香腸時，可考慮添加一定量的膠原蛋白，經分析可知，本產品宜使用1000-S-01型膠原蛋白粉。

2.6 發酵溫度對豬肉發酵香腸品質特性的影響

圖11 不同發酵溫度下豬肉發酵香腸的水分含量和pH值Fig.11 Moisture content and pH value of fermented pork sausage under different fermentation temperatures

圖12 不同發酵溫度下豬肉發酵香腸的品質特性Fig.12 Quality characteristics of fermented pork sausage under different fermentation temperatures

溫度是發酵香腸生產過程中最重要的因素之一[46]，由圖11和圖12可知，隨著發酵溫度上升，發酵香腸感官評分出現先升高后下降的趨向，而其pH值出現先降低后上升的趨向。微生物有最高、最適以及最低的生長溫度范圍，一旦超出其生長溫度范圍(溫度低于最低生長溫度范圍或高于最高生長溫度范圍)，微生物便無法生長，處于休眠狀態，甚至失活。乳酸菌和酵母菌混合使用時，生長溫度最適為30 ℃，發酵11 h后pH值小于5.3，屬于高酸性發酵香腸，可抑制不良微生物的生長[47]。在此條件下獲得的產品組織狀態緊密，口感細膩，風味最佳，綜合感官總分最多。因此，最佳發酵溫度為30 ℃。

2.7 發酵時間對豬肉發酵香腸品質特性的影響

圖13 不同發酵時間下豬肉發酵香腸的水分含量和pH值Fig.13 Moisture content and pH value of fermented pork sausage under different fermentation time

圖14 發酵時間對豬肉發酵香腸感官評分的影響Fig.14 Effect of fermentation time on sensory scoring of fermented pork sausage

由圖13和圖14可知，發酵香腸感官評分隨著發酵時間增長出現先升高后下降的趨向，發酵香腸pH值隨著發酵時間增長出現先降低后上升的趨向，發酵15 h與19 h香腸pH值相差不大，但發酵15 h產品pH值可低于5.3，從時間及經濟等方面考慮，應優先選擇發酵15 h，此條件下香腸的各項感官評分均是最好的。因此，最佳發酵時間為15 h。

2.8 正交實驗結果分析

在單因素實驗基礎上進行正交實驗，實驗設計見表2。其中，復合發酵劑中乳酸菌與酵母菌的比例為1∶2，選用1000-S-01型膠原蛋白粉，發酵溫度30 ℃。正交實驗結果見表3。

表2 正交實驗因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal experiments

表3 正交實驗結果Table 3 Results of orthogonal experiments

根據極差分析可得，各成分對實驗結果的主次影響順序是A>D>C>B。極差分析最優組合為A2B2C3D1。在9種組合中可以直觀地看出最優水平是5號組合，為A2B2C3D1，實驗指標值為83.09分，二者重合。

在正交實驗的方差分析中，選取與極差分析相同的4個因素，即：菌種接種量、燕麥粉添加量、膠原蛋白粉添加量、發酵時間。運用DPS9.5數據處理系統，進行方差分析計算，結果見表4。4個因素的顯著次序為A>D>C>B，方差分析和極差分析的結果相同。

表4 方差分析結果Table 4 Results of variance analysis

注：“*”表示顯著，“**”表示極顯著。

直觀、極差與方差等的分析結果一致，所以A2B2C3D1被認為是理想工藝制備條件，即：復合發酵劑(乳酸菌∶酵母菌為1∶2)接種量是4%，燕麥粉添加量是10%，使用1000-S-01型膠原蛋白粉，其添加量是6%，發酵時間是13 h。

2.9 發酵時間及發酵后干燥對豬肉發酵香腸理化指標及微生物指標的影響

利用獲得的最優工藝條件，制備發酵香腸，每隔一段時間測定其pH值、水分含量、水分活度、細菌總數、乳酸菌數及酵母菌數等指標，以及終產品中亞硝酸鹽殘留量，結果見表5和表6。

表5 發酵時間及干燥處理對豬肉發酵香腸理化指標的影響Table 5 Effect of fermentation time and drying treatment on physical and chemical indicators of fermented pork sausage

由表5可知，發酵時間及發酵后干燥對發酵香腸pH值作用不大，但對水分含量、水分活度則有明顯的作用。由于發酵時間增加及干燥，pH值先逐漸降低后升高，但是幅度不顯著，這可能是由于酵母菌的作用使得pH值變化不顯著，Dierings等[48]研究發現添加酵母菌后的培養基中，乳酸菌生成乙酸和乳酸的速率變緩慢，而水分活度和水分含量則明顯下降。

表6 發酵時間及干燥處理對豬肉發酵香腸微生物菌群的影響Table 6 Effect of fermentation time and drying treatment on microbial communities of fermented pork sausage cfu/g

由表6可知，在發酵周期(16 h)內，細菌總數、乳酸菌數呈先上升后下降趨勢，在發酵13 h時相關指標達到最高值；在12 h發酵前酵母菌數呈上升趨勢，并在發酵12 h時菌數到達高峰，而后逐漸降低。

結合表6，經過對pH值的研究發現，發酵13 h時香腸pH值最低，和在發酵13 h時乳酸菌數呈現高峰現象吻合。這是由于乳酸菌數在發酵13 h時達到最高值，產生的乳酸積累量也達到最高值，所以pH值最低。隨發酵時間增長以及較高溫度干燥，乳酸菌數漸漸降低，乳酸發生轉化作用，pH值逐漸上升。

酵母菌數量在發酵12 h時出現高峰，隨后逐漸下降，主要與乳酸菌數量有關。開始時乳酸菌數量較少，酵母菌便迅速生長，在發酵8 h時，乳酸菌數量逐漸增加，乳酸也積累了一定量，pH值達到5.31，酵母菌的生長漸漸受到抑制，以及較高溫度干燥，酵母菌不耐熱，數量便漸漸下降。

通過2.5的方法，得出樣品中的亞硝酸鹽含量為6.759 mg/kg，符合我國的食品添加劑使用衛生標準(不超過0.03 g/kg)，證明本實驗制得的發酵香腸安全可食。

2.10 產品的質量標準

2.10.1 感官指標

色澤：紅潤、光澤明顯；

組織狀態：緊密、表面有皺紋、有彈性；

口感：細膩、有烤腸特有滋味；

風味：發酵濃郁、咸中帶甜、酸度適中。

2.10.2 理化指標

pH值：<5.3；

水分含量：≤45%；

水分活度：≤0.92；

亞硝酸鹽含量：≤0.03 g/kg。

2.10.3 微生物指標

細菌總數：≥24×103cfu/g；

乳酸菌數：≥35×105cfu/g；

酵母菌數：≥60×105cfu/g；

致病菌：不得檢出。

3 結論

在單因素實驗和正交實驗的極差分析與方差分析的基礎上得到最佳的豬肉發酵香腸制作工藝是：在原料豬肉中加入一定量調料及香辛料，添加10%燕麥粉及6%膠原蛋白粉(型號1000-S-01)，接種4%復合發酵劑(乳酸菌∶酵母菌為1∶2)后，于30 ℃環境中發酵13 h，在60 ℃環境中干燥2 h后用150 ℃的溫度烤30 min左右至熟。所得產品色澤紅潤，光澤明顯，組織緊密，口感細膩，有烤腸特有滋味，發酵香味濃郁，咸中帶甜，酸度適中。

復合發酵劑的使用可使發酵香腸的質量提高，色澤、風味改善，并且可使生產周期縮短，而膠原蛋白的添加可使發酵香腸的彈性、嫩度提高。

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