副干酪乳桿菌和木糖葡萄球菌對發酵香腸品質和風味的影響

慕婷婷,吳建軍,榮良燕,李儒仁

1(甘肅中醫藥大學 公共衛生學院,甘肅 蘭州,730030)2(陜西科技大學 食品科學與工程學院,陜西 西安,710000)

傳統發酵香腸是一種主要依賴原料肉、環境菌群中的乳酸菌與雜菌競爭作用自然發酵的產品,這種產品存在發酵周期長,產品質量不易控制等缺陷[1-3]。近年來,隨著大食物觀的樹立,消費者更注重食品的營養、安全性。在發酵過程中人工添加發酵劑,不僅可以代謝形成對人體健康有益的代謝產物,還可在更短的成熟時間內獲得較好的產品風味和質量[4]。發酵性能良好的益生菌菌株(乳桿菌屬、凝固酶陰性葡萄球菌等)成為發酵劑的候選菌種[5-7]。副干酪乳桿菌是一種革蘭氏陽性厭氧菌,其在發酵食品中的應用有助于代謝形成愉悅的風味物質[8]。木糖葡萄球菌是一種重要的產生風味物質的產香菌種[9-11]。2種菌株復配使用對發酵香腸品質和風味的影響研究少見報道。

本研究以自然發酵為對照組,副干酪乳桿菌YL-1、木糖葡萄球菌E-2、NY-2單一菌株和復配菌株發酵為試驗組,通過分析不同處理組發酵香腸的感官、pH、水分活度、水分含量、色澤、質構、揮發性成分等指標,對比不同發酵劑對香腸品質和風味的影響,這對尋找具有益生菌潛力的新菌株用于發酵劑開發具有積極影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

木糖葡萄球菌、副干酪乳桿菌菌株,本實驗室保藏;豬瘦肉、豬背膘,揚德(北京)生態農業科技有限公司;葡萄糖、食鹽,市售;膠原蛋白腸衣,北京福得客科技有限公司。

鹽酸、NaOH、2-丁醇、2-辛醇,阿拉丁試劑 (上海)有限公司。

1.2 儀器與設備

9120APWP穿刺式pH計,美國賽默飛世爾公司;CR-400色彩色差計,柯尼卡美能達光學有限公司;TA.XT.plus質構儀,英國Stable Micro Systems公司;7890B/5977B氣相色譜-質譜聯用儀,美國Agilent公司;HD-4水分活度測量儀,廣州瑞豐實驗設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計

根據不同類型的發酵劑分為6組:(1)自然發酵組,CK;(2)副干酪乳桿菌YL-1組;(3)木糖葡萄球菌E-2組;(4)木糖葡萄球菌NY-2組;(5)副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌E-2組,以Y+E表示;(6)副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌NY-2組,以Y+N表示。

1.3.2 發酵香腸制備

原料預處理→絞肉混合→配料接種→攪拌均勻→灌腸→發酵成熟→成品

操作要點:(1)原料預處理:豬肉去除筋膜、血漬后,絞成4～7 mm的顆粒;(2)腸衣泡制:用清水和少量白醋清洗后,置于清水中浸泡12 h取出備用;(3)配料、接種:m(豬瘦肉)∶m(背膘)=76∶24,加入調味料、副干酪乳桿菌有效活菌數為107CFU/g,木糖葡萄球菌的有效活菌數為108CFU/g;(4)灌腸:將攪拌好的肉餡填充到30 mm的豬腸衣中,每隔10 cm打結,用清水清洗腸體表面,去除附著的多余水分后,懸掛直至腸體溫度恢復至室溫,若回溫后腸體表面凝結水分,則除去后再開始發酵;(5)發酵成熟:于20 ℃,濕度85%～95%,發酵12 h,再于12 ℃,濕度70%～80%下成熟22 d。

1.3.3 感官評定

表1 發酵香腸感官評定細則

1.3.4 水分測定

參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》[13]進行。

1.3.5 pH測定

參照PéREZ-ALVAREZ等[14]的方法,利用插入式pH計,垂直插入發酵香腸中部進行測定。

1.3.6 色差測定

參照OLIVARES等[15]的方法,利用校準后的色差儀,使其鏡頭垂直緊貼于2 mm現切的樣品表面。

1.3.7 質構測定

1.3.8 揮發性成分測定

參照CORRAL等[16]的方法稍作修改。稱取100 mg絞碎的發酵香腸樣品并量取10 μL 2-甲基-3-庚酮于20 ml頂空瓶中封蓋,在60 ℃水浴鍋中平衡15 min。將50/30 μm CAR/DVB/PDMS固相微萃取頭插入頂空瓶中,60 ℃萃取30 min。萃取頭于GC-MS進樣口250 ℃,熱解吸4 min[17]。

色譜條件:DB-Wax毛細管柱(30 m×250 μm×0.25 μm);載氣He,流速1.0 mL/min,不分流方式進樣;進樣口溫度250 ℃;升溫程序:初始溫度40 ℃,保持4 min;以5 ℃/min升至245 ℃,保持5 min。

質譜條件:離子源溫度230 ℃,電離方式為EI+,電子能量-70 eV,GC-MS傳輸線溫度250 ℃;溶劑延遲時間0 min,掃描范圍20～500m/z。

1.4 數據處理

數據統計分析采用SPSS 19軟件。采用方差分析確定差異顯著性,P<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

為了對比自然發酵與加入菌株發酵對發酵香腸感官品質的影響,選擇相同的原輔料、加工工藝,分別在自然發酵狀態下、加入菌株的狀態下制作香腸,觀察并測定兩類菌株單獨使用和復配使用對香腸品質的影響。

2.1 不同菌株對發酵香腸的感官影響

發酵香腸的感官品質是影響消費者是否購買產品的重要因素[18]。由圖1～圖2感官分析可知,加入菌株的發酵香腸無論是口感、氣味、滋味還是總體可接受度都優于自然發酵香腸,這說明加入菌株后可增強肉中的蛋白質和脂質代謝,產生更多的香味物質,提高發酵香腸的感官品質。非揮發性物質使香腸具有獨特、復雜的滋味,感官評定中被描述為酸味、咸味、甜味的組合[19]。復配菌株發酵香腸具有更理想的口感、氣味、滋味等,總體可接受度高,其肉香味、奶香味、酯香味都要更加濃郁。感官特性的變化與香腸中存在的優勢微生物活性密切相關,菌株類型越多,發酵、成熟過程中發生的化學反應也越多,產生的代謝產物及次級代謝產物也就越多,這些代謝產物相互之間又可以發生化學反應,賦予了香腸更好的感官性狀[20]。

a-感官評分;b-風味評分

圖2 接種木糖葡萄球菌、副干酪乳桿菌發酵香腸的總體可接受度評分

2.2 不同菌株對發酵香腸pH、水分活度、水分含量、色澤的影響

發酵工藝的不同會改變發酵香腸的水分含量和水分活度,繼而不同的水分含量和水分活度會進一步影響菌種的生長。由表2可知,不同處理組之間的水分含量、水分活度無顯著差異。本研究所用發酵工藝相同,由此可見在相同發酵工藝下菌種添加與否、菌株的變化對水分含量、水分活度的影響不大。

表2 木糖葡萄球菌、副干酪乳桿菌對發酵香腸pH、水分活度、水分含量、色澤的影響

加入副干酪乳桿菌YL-1發酵香腸的pH顯著低于對照組和其他實驗組(P<0.05),添加單一木糖葡萄球菌NY-2、E-2對pH值降低沒有影響(P>0.05)。副干酪乳桿菌YL-1產生大量乳酸維持發酵香腸的酸度,有效降低香腸pH值。另一方面發酵香腸的低pH值又決定了乳酸菌菌株與原料中的天然微生物競爭并進行有效代謝活動,即低pH值可促進乳酸菌菌株生長,并可提高其代謝活動。因此產酸菌株的選擇在發酵香腸制作中非常關鍵[21-22]。

發酵香腸的色澤受原料、輔料、菌株類型、發酵方式、發酵條件等諸多方面的影響,為了明確發酵香腸發色效果對菌株選擇和協同發酵方式的依賴性,評估了相同原輔料、發酵條件下副干酪乳桿菌YL-1、木糖葡萄球菌E-2、木糖葡萄球菌NY-2單獨使用和復配時對發酵香腸色澤的影響。結果顯示,試驗組的b*值變化不大,L*值、a*值顯著高于對照組(P<0.05),其中副干酪乳桿菌YL-1處理組L*值最高,說明在發色方面,副干酪乳桿菌YL-1的作用較強,其硝酸鹽還原酶活性高,在發酵和成熟過程中,可將硝酸鹽還原成亞硝酸鹽并產生大量的NO,NO又進一步和肌紅蛋白反應生成亞硝基肌紅蛋白,賦予香腸穩定的酒紅色[23-24]。

2.3 不同菌株對發酵香腸質構特性的影響

由表3可知,添加乳酸菌菌株的處理組硬度值顯著高于對照組,尤其是副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌E-2、副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌NY-2復配組,菌株的添加及菌株帶來的蛋白質水解增強都對硬度提升發揮一定作用。試驗組黏聚性、膠著度、咀嚼度均顯著高于對照組(P<0.05);混菌發酵組的咀嚼性顯著高于單菌發酵組,其中副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌E-2組咀嚼性值最大,為634.60 g。質構結果表明,添加菌株會有效改善發酵香腸的質構特性,尤其是菌株協同對硬度、咀嚼度的影響較大,質構特性的提升很大程度上是由于乳酸菌在發酵過程中水解蛋白質、碳水化合物、脂肪等營養物質,使肉類蛋白變性、持水力下降,在香腸內部形成了緊密的凝膠網絡結構[25]。

表3 木糖葡萄球菌、副干酪乳桿菌對發酵香腸質構特性的影響

2.4 不同菌株對發酵香腸揮發性風味物質的影響

發酵香腸的特殊風味是它區別于其他肉制品的重要屬性,也是驅動消費者購買的主要原因。由表4可看出,每種菌株對于風味物質的貢獻是不同的,復配菌株發酵會產生更多的風味物質。部分風味物質僅在單一菌株發酵香腸中可以檢出,如甲氧基乙酸乙酯在所有單一菌株發酵時都可檢出,但在副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌E-2復配組未檢出;相反,有些風味物質在單一菌株發酵組未檢出,但可在復配發酵組檢出,如乙醇、正己酸乙酯、癸酸乙酯、異戊酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、2-甲基丙酸乙酯等。這可能是由于單一菌種發酵時產生的風味物質在復配發酵時參與了某些化學反應生成了新的風味物質,出現了自身消耗。副干酪乳桿菌水解脂肪釋放出大量特征脂肪酸,產生了新的揮發性酸和酯類物質,同時也減少了部分酸、酯、醇類的數量,使發酵香腸風味更優。添加菌株降低了乙酸、正辛醛、壬醛、苯乙醛、2,3-丁二醇、1-辛醇、庚醇、2-壬酮、2,6-二叔丁基對甲酚、對二甲苯等風味物質的含量,添加了復配菌株形成了更多的3-甲基丁酸、3-甲基戊酸、2-甲基丁酸、乙醇,部分酸類、醇類物質進一步反應形成酯類[26],因此,副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌E-2混合發酵形成了更多的乙酸乙酯、丁酸乙酯、辛酸乙酯、正己酸乙酯、異戊酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、2-甲基丙酸乙酯等,副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌NY-2混合發酵形成了正己酸乙酯、癸酸乙酯、異戊酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、2-甲基丙酸乙酯。復配菌株對發酵香腸揮發性風味物質的累積產生了積極影響,增加了酯類化合物含量,并減少了醇類、醛類的不良氣味。上述結果說明副干酪乳桿菌和葡萄球菌組合可能存在共生效應,這對愉悅風味物質的形成至關重要。

表4 木糖葡萄球菌、副干酪乳桿菌對發酵香腸的揮發性風味物質含量的影響 單位:μg/kg

3 結論

相較于傳統發酵香腸,添加副干酪乳桿菌YL-1發酵香腸的酸度優于其他組,添加菌株發酵的香腸色澤、質構特性都優于對照組,復配菌株(副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌E-2、副干酪乳桿菌YL-1+木糖葡萄球菌NY-2)發酵對香腸特殊風味、氣味、質構特性具有顯著的積極影響,有助于發酵香腸的香氣和揮發性物質含量的穩定性。由復配菌株發酵的香腸無論從感官特性,還是硬度、咀嚼度上都明顯優于單一菌株發酵香腸。添加不同菌株發酵的香腸產生的風味物質不同,同一菌株單一發酵與2種菌株復配發酵時產生的風味物質也有所不同。相較自然發酵,復配菌株發酵有助于積累酯類物質,減少部分醛類、醇類物質的種類和數量。