直投式發(fā)酵微生物對(duì)自控風(fēng)干牛肉揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響

李曉燕，王衛(wèi)，白婷，黃本婷，張佳敏

(成都大學(xué)肉類加工四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610106)

風(fēng)干牛肉是以新鮮牛肉經(jīng)過原料修整、腌制、自然風(fēng)干而成，具有方便食用、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、風(fēng)味濃郁等特點(diǎn)，屬于自然發(fā)酵型的傳統(tǒng)發(fā)酵肉[1]。該產(chǎn)品一般采用傳統(tǒng)自然風(fēng)干工藝在溫度較低的冬季進(jìn)行加工，其風(fēng)味物質(zhì)的形成主要來源于風(fēng)干過程中的微生物發(fā)酵、蛋白質(zhì)降解和脂肪氧化等。但是采用傳統(tǒng)自然風(fēng)干法制作的風(fēng)干牛肉溫度和風(fēng)力不可控，且形成時(shí)間較長(zhǎng)，無法使產(chǎn)品達(dá)到工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)[2]。傳統(tǒng)風(fēng)干肉制品的生產(chǎn)過程中，發(fā)酵是依賴于肉品本身所存在的乳酸菌所進(jìn)行的自然發(fā)酵，其發(fā)酵周期長(zhǎng)，且產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定[3-5]，與傳統(tǒng)自然發(fā)酵的乳酸菌相比，直投式發(fā)酵微生物具有活菌量高、發(fā)酵活力強(qiáng)、耐儲(chǔ)藏等優(yōu)點(diǎn)[6，7]，并且可以縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提升產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定性以及風(fēng)味物質(zhì)多樣性，賦予產(chǎn)品特殊的香味[8]。

本實(shí)驗(yàn)研究人員在前期微生物發(fā)酵技術(shù)改進(jìn)產(chǎn)品品質(zhì)、提升產(chǎn)品風(fēng)味的研究過程中，篩選實(shí)驗(yàn)確定出戊糖片球菌、清酒乳桿菌、木糖葡萄球菌、肉葡萄球菌、漢遜德巴利酵母的復(fù)合發(fā)酵菌，并且采用自控設(shè)備替代傳統(tǒng)的自然風(fēng)干工藝，研究直投式發(fā)酵微生物對(duì)風(fēng)干牛肉揮發(fā)性風(fēng)味成分的影響。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 主要原料及試劑

新鮮牛肉：四川羅成牛肉食品有限公司；調(diào)味品：購自十陵好樂購超市；添加劑：購自成都市食品添加劑市場(chǎng)。

1.1.2 直投式發(fā)酵微生物

戊糖片球菌(Pediococcuspentosaceus)、木糖葡萄球菌(Staphylococcusxylosus)、肉葡萄球菌(Staphylococcuscarnosus)、清酒乳桿菌(Lactobacillussakei)、漢遜德巴利酵母菌(Debaromyceshansenii) 德國(guó)Chr.Hansen公司。

1.2 儀器

MGC-350HP型人工氣候箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；5977A-7890B型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)安捷倫公司。

1.3 方法

1.3.1 發(fā)酵風(fēng)干牛肉干的制作

1.3.1.1 產(chǎn)品配方

a.無外源發(fā)酵劑組

新鮮牛肉5 kg，食鹽500 g，味精50 g，復(fù)合磷酸鹽20 g，白砂糖500 g，葡萄糖250 g，亞硝酸鈉0.75 g，D-異抗壞血酸鈉4 g，白酒40 g，紅曲紅0.25 g，辣椒粉5 g，紅花椒粉2.5 g。

b.直投式發(fā)酵微生物組

新鮮牛肉5 kg，食鹽500 g，味精50 g，復(fù)合磷酸鹽20 g，白砂糖500 g，葡萄糖250 g，亞硝酸鈉0.75 g，D-異抗壞血酸鈉4 g，白酒40 g，紅曲紅0.25 g，辣椒粉5 g，紅花椒粉2.5 g，SM-194直投式發(fā)酵微生物1.25 g。

1.3.1.2 工藝流程

新鮮牛肉切條(剔除筋膜及結(jié)締組織，切成長(zhǎng)8 cm，寬3 cm，厚1 cm)→腌制(0～4 ℃，24 h)→發(fā)酵風(fēng)干(溫度6～8 ℃，濕度45%～55%，風(fēng)速1.5 m/s左右，風(fēng)干12 h，脫水率達(dá)45%)→真空包裝→殺菌(121 ℃，20 min)→冷卻→成品[9]。

1.3.2 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)成分檢測(cè)

1.3.2.1 GC條件

HP-5MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm，Agilent Technologies)；壓力32.0 kPa；總流量17 mL/min；柱流量1.0 mL/min；載氣為氦氣，不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣口溫度230 ℃。

1.3.2.2 MS條件

電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃，四級(jí)桿溫度150 ℃；檢測(cè)器電壓350 V；質(zhì)量掃描范圍(m/z)：33～400 amu。

1.3.2.3 柱溫升溫程序

45 ℃，保持3 min→7 ℃/min升至100 ℃，保持2 min→6 ℃/min升至155 ℃，保持2 min→6 ℃/min升至200 ℃，保持1 min。

2 結(jié)果與分析

在預(yù)實(shí)驗(yàn)確定的最佳萃取條件下，即選取50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取針頭，萃取時(shí)間為33 min，萃取溫度為67 ℃，樣品解吸時(shí)間為4 min，應(yīng)用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(HS-SPME-GC-MS)，結(jié)合本文1.3.2揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)成分檢測(cè)方法，得到結(jié)果：無外源發(fā)酵劑組(A組)共檢測(cè)出揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)47種，總峰面積為4.626×107，色譜圖見圖1；直投式發(fā)酵微生物組(B組)共檢測(cè)出揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)52種，總峰面積為5.443×107，色譜圖見圖2。2組揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)成分及相對(duì)含量比較見表1，特征風(fēng)味物質(zhì)成分比較見表2[10，11]。

圖2 自控風(fēng)干牛肉揮發(fā)性風(fēng)味成分總離子流圖(B組)

種類序號(hào)化合物名稱化合物相對(duì)含量(%)A組B組醛類13-甲基-丁醛Butanal, 3-methyl-0.12-2辛醛Octanal1.901.843己醛Hexanal0.980.594庚烷醛Heptanal0.690.255苯甲醛Benzaldehyde6.186.7562-甲基-癸醛2-methyl-Undecanal0.28-7壬醛Nonanal5.204.298庚醛Heptanal0.952.1092-壬烯醛2-Nonenal, (E)-0.26-10十五醛Pentadecanal-6.4510.46117-十四烯醛7-Tetradecenal,(Z)--0.4012順-9-十六烯醛cis-9-Hexadecenal-0.16合計(jì)23.0126.84醇類132-辛烯-1-醇2-Octen-1-ol, (Z)-0.920.59142-甲基-5-己二醇hexan-2-ol-2-methyl-5- 4.44-15雙環(huán)-三甲基-庚烷-3-醇heptan-3-ol,2,6,6-trimethyl-0.430.53162α-二甲基-苯甲醇Benzenemethanol,2alpha-dimethyl-0.480.39171,6-辛二烯-3-醇1,6-Octadien-3-ol,3.884.45182-丁基-1-辛醇1-Octanol,2-butyl-0.14-19α-松油醇.alpha.-Terpineol1.221.56204-異丙基-1-甲基環(huán)己-2-烯醇4-Isopropyl-1-meth-ylcyclohex-2-enol030.34-213-癸炔-2-醇3-Decyn-2-ol0.560.1322異松蒎醇Isopinocampheol0.29-23雙環(huán)-己烷-3-醇Bicyclo-hexan-3-ol-0.13244,7,7-三甲基-庚烷-3-醇4,7,7-trimethyl-heptan-3-ol0.30-25雙環(huán)-4-甲基-1-3-醇Bicyclo4-methyl-1-3-ol-0.2526雙環(huán)-2-甲基-5-己烷2-醇Bicyclo-hexan-2-ol-2-methyl-5--3.67

續(xù) 表

續(xù) 表

續(xù) 表

注：“-”表示未檢出。

表2 風(fēng)干牛肉特征風(fēng)味物質(zhì)成分比較

由表2可知，2組風(fēng)干牛肉鑒定出的揮發(fā)性化合物均是以醛類、醇類、酯類和烴類化合物為主。其中無外源發(fā)酵劑組(A組)風(fēng)味物質(zhì)組成包括醛類10種、醇類12種、酮類2種、酯類3種、烷烴類10種、烯烴類8種以及其他類2種，共鑒定出風(fēng)味化合物相對(duì)物質(zhì)總含量為98.82%；添加直投式發(fā)酵微生物組(B組)風(fēng)味物質(zhì)組成包括醛類9種、醇類13種、酮類5種、酯類7種、酸類1種、烷烴類3種、烯烴類10種以及其他類4種，共鑒定出風(fēng)味化合物相對(duì)物質(zhì)總含量為95.66%；相比A組，B組共增加了5種牛肉特征性風(fēng)味物質(zhì)。

醛類是肉制品中最重要的揮發(fā)性化合物，通常被鑒定為風(fēng)干腌制類肉制品的重要風(fēng)味活性化合物，其風(fēng)味閾值很低，主要來源于氨基酸降解和脂肪氧化[12]。醛類物質(zhì)通常具有植物的青草芳香味以及肉制品特有的脂肪味，如本實(shí)驗(yàn)A，B 2組均鑒定出的苯甲醛具有苦杏仁味，辛醛具有花香味，B組苯甲醛相對(duì)含量高于A組。由表2可知，B組檢出的醛類化合物總峰面積相對(duì)含量高于A組，種類低于A組。說明直投式發(fā)酵微生物對(duì)于風(fēng)干牛肉制品醛類物質(zhì)相對(duì)含量的提升有所助益。

醇類具有辛辣味、水果味、脂肪味等，一般具有較高的風(fēng)味閾值，對(duì)肉制品的風(fēng)味貢獻(xiàn)不是很顯著，大多數(shù)是由脂質(zhì)氧化分解而得[13]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果一部分是由于實(shí)驗(yàn)中所添加的白酒去腥、增香所致，本實(shí)驗(yàn)所檢測(cè)出的2-辛烯-1-醇、1,6-辛二烯-3-醇、2-丁基-1-辛醇等，風(fēng)味閾值較低，是熟肉制品中重要的香氣成分，由表1可知，這3類化合物相對(duì)物質(zhì)總含量B組高于A組。

不飽和酮類物質(zhì)是動(dòng)物脂肪中的特征性風(fēng)味物質(zhì)，具有奶油香味，在食品加工中，酮類物質(zhì)通常作為一種食用香料的重要物質(zhì)來源，主要是通過乳酸菌和酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生[14]。本實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果中，B組所檢測(cè)出的酮類物質(zhì)相對(duì)百分含量和種類均大于A組，說明添加本實(shí)驗(yàn)配比的直投式發(fā)酵微生物可以提升風(fēng)干牛肉的酮類化合物的種類和含量。

酯類是牛肉制品中一類非常重要的風(fēng)味物質(zhì)，其風(fēng)味閾值較低，主要是通過發(fā)酵微生物在新陳代謝過程中酶的作用產(chǎn)生的[15]，大多數(shù)的酯類化合物具有果香型氣味，屬于風(fēng)干牛肉中比較重要的特征香氣化合物，本實(shí)驗(yàn)B組所鑒定出的酯類化合物的種類和總峰面積含量均高于A組，表明本實(shí)驗(yàn)所添加的直投式發(fā)酵微生物對(duì)于風(fēng)干牛肉酯類物質(zhì)的產(chǎn)生具有重要作用。

本實(shí)驗(yàn)所鑒定出的具有風(fēng)干牛肉特征性風(fēng)味化合物，如苯甲醛、1,6-辛二烯-3-醇、α-松油醇、D-檸檬烯、2-戊基-呋喃、γ-松油烯、甲基環(huán)硫乙烷等總峰面積相對(duì)化合物總含量B組高于A組。其中甲基環(huán)硫乙烷是熟肉揮發(fā)性物質(zhì)中一個(gè)非常顯著的特征風(fēng)味物質(zhì)組分，具有極低的風(fēng)味閾值，對(duì)于風(fēng)干牛肉特征性香氣的形成具有重要貢獻(xiàn)[16]。由表1可知，本實(shí)驗(yàn)兩組中均鑒定出甲基環(huán)硫乙烷，B組高于A組。一般含有苯環(huán)的烴類化合物具有極低的風(fēng)味閾值，對(duì)于風(fēng)干牛肉特殊風(fēng)味的貢獻(xiàn)極其顯著，本實(shí)驗(yàn)所鑒定出的烴類化合物，B組峰面積相對(duì)含量高于A組，種類低于A組。因此，本實(shí)驗(yàn)所配比的直投式發(fā)酵微生物對(duì)于風(fēng)干牛肉特征揮發(fā)性風(fēng)味化合物的種類和相對(duì)物質(zhì)總含量的提升有所助益。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采用自控風(fēng)干工藝制作風(fēng)干牛肉，在前期預(yù)實(shí)驗(yàn)確定最佳萃取條件下，以頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)測(cè)定2組風(fēng)干牛肉(無外源發(fā)酵劑組、直投式發(fā)酵微生物組)中的揮發(fā)性風(fēng)味成分。結(jié)果表明，直投式發(fā)酵微生物組相比于無外源發(fā)酵劑組共增加揮發(fā)性風(fēng)味化合物5種，相對(duì)百分含量共增加3.16%。表1、表2、圖1、圖2及2組揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相關(guān)分析表明，本實(shí)驗(yàn)所配比的直投式發(fā)酵微生物(戊糖片球菌、清酒乳桿菌、木糖葡萄球菌、肉葡萄球菌、漢遜德，巴利酵母)對(duì)于風(fēng)干牛肉揮發(fā)性風(fēng)味化合物的種類和相對(duì)含量的提升有所助益。