王柏輝,靳志敏,劉夏煒,羅玉龍,馬曉冰,靳 燁

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,內(nèi)蒙古呼和浩特 010018)

羊肉半干發(fā)酵香腸在發(fā)酵和成熟過程中游離脂肪酸變化研究

王柏輝,靳志敏,劉夏煒,羅玉龍,馬曉冰,靳 燁*

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,內(nèi)蒙古呼和浩特 010018)

本實(shí)驗(yàn)通過以從內(nèi)蒙古傳統(tǒng)肉腸中分離得到的植物乳桿菌(X3-2B)為發(fā)酵劑來制作發(fā)酵香腸,對羊肉半干發(fā)酵香腸在發(fā)酵與成熟過程中水分活度,水分含量,pH及游離脂肪酸的組成和含量變化進(jìn)行研究。結(jié)果顯示,在發(fā)酵過程,植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌組和植物乳桿菌(X3-2B)組的pH下降明顯,在干燥、成熟過程中,pH有上升趨勢,達(dá)到5.2左右。植物乳桿菌(X3-2B)組的Aw值和水分含量都低于植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌。在發(fā)酵過程中,植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌組的單不飽和脂肪酸高于其他組;在干燥和成熟過程中,植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌組的單不飽和脂肪酸低于植物乳桿菌(X3-2B)組。多不飽和脂肪酸在發(fā)酵和成熟過程中,植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌組高于其他組。研究表明,在羊肉半干發(fā)酵香腸發(fā)酵和成熟過程中,發(fā)酵劑對脂肪酸的成分和含量有一定的影響。

發(fā)酵香腸,植物乳桿菌,游離脂肪酸

發(fā)酵香腸又稱生香腸,是指在自然或人工控制條件下,利用微生物發(fā)酵技術(shù),生產(chǎn)出具有穩(wěn)定的微生物特性和典型發(fā)酵風(fēng)味的肉制品,是傳統(tǒng)發(fā)酵肉制品的代表之一,以其美觀的色澤、獨(dú)特的風(fēng)味、優(yōu)良的品質(zhì)、較長的貨架期和營養(yǎng)保健等優(yōu)點(diǎn)受到越來越多人的青睞。在法國,美國,意大利,日本等國家已成為公認(rèn)的、傳統(tǒng)的高端發(fā)酵肉制品[1-3]。

發(fā)酵香腸在成熟過程中會發(fā)生一系列的生化變化,從而將新鮮的原料肉轉(zhuǎn)變成風(fēng)味獨(dú)特且貨架期長的產(chǎn)品,這些生化變化主要包括脂肪的降解和氧化、蛋白質(zhì)的降解以及芳香成分的形成[4]。脂肪發(fā)生分解和氧化,包括甘油酯脂肪酸的釋放以及不飽和脂肪酸的氧化,尤其是不飽和脂肪酸氧化生成羰基化合物,這些物質(zhì)的產(chǎn)生賦予發(fā)酵腸特有的風(fēng)味物質(zhì)[5-7]。本研究結(jié)合內(nèi)蒙古地方特色,用蘇尼特羊肉制作發(fā)酵香腸,添加從內(nèi)蒙古傳統(tǒng)肉腸中分離出的植物乳桿菌(X3-2B)和植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌株加工發(fā)酵香腸,在其發(fā)酵成熟過程測定其游離脂肪酸的變化。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 主要原輔材料和試劑 蘇尼特羊后腿肉,羊尾肥膘 巴彥淖爾市采購;蔗糖,葡萄糖,食鹽,氫氧化鈉,Na2SO4天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限責(zé)任公司;NaNO3,NaNO2天津化學(xué)藥劑三廠;氯仿,BF3,正己烷 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;甲醇 天津光復(fù)精細(xì)化工研究所;黑胡椒粉,孜然粉,天然牛腸衣 內(nèi)蒙古維多利超市購買。

1.1.2 供試菌株 植物乳桿菌(X3-2B) 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物實(shí)驗(yàn)室從內(nèi)蒙古傳統(tǒng)香腸中分離得到;植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌株 廣東省微生物研究所微生物菌種保藏中心,標(biāo)號:a2m1.191。

1.2 主要儀器設(shè)備

胴體肌肉pH直測儀 武漢恒綠食品技術(shù)有限公司;HD-3A型智能水分活度計(jì)測量儀 無錫市華科儀器儀表有限公司;SPX-150型恒溫恒濕培養(yǎng)箱 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;氣相色譜儀 日本島津;ZHJHC1214CCLEAN BENCH 南京依貝儀器設(shè)備有限公司;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器RE-52AA 上海亞榮生化儀器廠;FSH-2可調(diào)高速勻漿機(jī) 常州國華電器有限公司;通風(fēng)櫥 上海浦燦實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司;HJ-6多頭磁力加熱攪拌器 上海越眾儀器設(shè)備有限公司;電子天平 sartorius;絞肉機(jī) 浙江永康市紅太陽機(jī)電有限公司;電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科技有限公司。

1.3 發(fā)酵香腸的制作

1.3.1 配方 蘇尼特羊后腿肉80%,羊尾肥膘20%,蔗糖0.5%,葡萄糖0.5%,食鹽2.5%,NaNO370×10-6mg/kg,NaNO270×10-6mg/kg,黑胡椒粉0.5%,孜然粉0.5%,發(fā)酵劑108CFU/g。

1.3.2 工藝流程 原料肉→瘦肉絞碎,肥肉切丁→攪拌制餡→腌制→加發(fā)酵劑→抽真空→真空充填→發(fā)酵→干燥→成熟→真空包裝→成品

1.3.3 工藝條件

表1 發(fā)酵香腸生產(chǎn)工藝條件[1]

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)共分3組:第1組為未添加菌種的對照組,第2組為添加植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌,第3組為添加植物乳桿菌(X3-2B)。并分別在灌腸后(0d)、發(fā)酵結(jié)束(3d)、干燥結(jié)束(7d)、成熟結(jié)束(10d)等工藝點(diǎn)取2根香腸,測定其水分活度,水分含量,pH,游離脂肪酸等指標(biāo)。

1.4.1 水分活度的測定 采用水分活度儀測定。

1.4.2 水分含量的測定 采用直接干燥法測定,參照GB/T5009.3-2010的方法。

1.4.3 pH的測定 采用胴體肌肉pH直測儀測定。

1.4.4 脂肪酸的測定方法 脂肪的提取:將香腸絞碎,取5g于三角瓶中,加入70mL氯仿/甲醇溶液,振蕩抽提10h后用G3漏斗過濾,往濾液中加適量NaCl溶液,靜置分層后,下層的氯仿層即為脂肪提取液,用無水硫酸鈉干燥后,在40℃水浴中旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮,得到脂肪。脂肪的皂化:加入0.5mol/L的NaOH/甲醇溶液3mL,加熱回流5min,進(jìn)行脂肪皂化。甲酯化:再加入適量的BF3/甲醇溶液,回流2min,進(jìn)行脂肪的甲酯化。然后加入2mL正己烷,回流1min后,加入適量的飽和氯化鈉溶液,靜置10min,再用移液槍取出1mL上層的正己烷層于試管中,加入適量的無水硫酸鈉脫水后,將樣品保藏在-20℃,進(jìn)行氣相色譜分析。色譜條件:進(jìn)樣口溫度:250℃;檢測器溫度:120℃;載氣:氮?dú)?載氣流速:3mL/min;分流比:20∶1;氫氣流速:45mL/min;空氣流速:450mL/min;尾吹氣:45mL/min;柱升溫程序:120℃,保持5min,然后以10℃/min升到250℃,保持28min。

1.5 數(shù)據(jù)處理

用SPASS軟件進(jìn)行分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 水分含量和水分活度的變化

由圖1可知,水分含量在羊肉半干發(fā)酵香腸發(fā)酵過程中(0～3d)具有一定的下降趨勢,三個組間的變化不顯著(p>0.05)。在3～7d香腸的水分含量快速下降,第7d時,實(shí)驗(yàn)組水分含量顯著小于對照組(p<0.01)且L.P(X3-2B)組水分含量最低,因這個階段屬于干燥階段,因而水分的流失較快,隨后在成熟期(7～10d),羊肉半干發(fā)酵香腸的水分緩慢下降,各實(shí)驗(yàn)組間無顯著差異(p>0.05)。由圖2看出,羊肉半干發(fā)酵香腸隨著加工過程水分活度逐漸降低(p<0.01)。在發(fā)酵階段(0～3d)水分活度顯著降低(p<0.01),并且各組的水分活度下降到0.9以下,大部分腐敗菌在水分活度值(Aw值)為0.9以下時就不能生長[10],當(dāng)發(fā)酵結(jié)束以后,L.P(X3-2B)組的水分活度下降到0.75以下,從而在貯藏過程中有效的抑制了發(fā)酵香腸中腐敗菌和致病菌的生長,完全可以保證微生物的穩(wěn)定性和安全性[8-9]。在整個過程中,L.P(X3-2B)組的水分活度明顯低于L.P組和對照組,因?yàn)榘l(fā)酵劑對水分的內(nèi)外遷移有一定的影響,使其出現(xiàn)波動[10-11]。

圖1 羊肉半干香腸在發(fā)酵和成熟過程中水分含量的變化Fig.1 Changes of moisture content in semi-dry mutton sausage during fermentation and maturation processing注:P. L表示植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌;P. L(X3-2B)表示植物乳桿菌(X3-2B),下同。

2.2 pH的變化

羊肉半干發(fā)酵香腸pH的變化如圖3所示。灌腸當(dāng)天(0d),各組發(fā)酵香腸pH在5.6以上。發(fā)酵結(jié)束時,各組pH均顯著下降(p<0.05),對照組下降較緩慢,植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌組和植物乳桿菌(X3-2B)組的pH均降至4.70左右。在此階段,植物乳桿菌產(chǎn)生乳酸和其他有機(jī)酸加快了發(fā)酵速度,使發(fā)酵香腸酸度升高,pH迅速降低[12]。干燥結(jié)束(7d)時,pH有所上升,對照組上升不顯著(p>0.05),植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌組和植物乳桿菌(X3-2B)組顯著上升(p<0.05)。成熟結(jié)束(10d)時,對照組pH顯著上升,植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌組和植物乳桿菌(X3-2B)組變化不顯著。且除對照組外,植物乳桿菌組和混合組pH均在5.2以下。

圖3 羊肉半干香腸在發(fā)酵和成熟過程中pH的變化 Fig.3 Changes of pH in semi-dry mutton sausage during fermentation and maturation processing

2.3 游離脂肪酸的組成與變化

脂肪酸是干發(fā)酵香腸中的風(fēng)味物質(zhì)或風(fēng)味物質(zhì)的重要前體,半干香腸在成熟過程中一定程度脂肪的水解和一定量脂肪酸的釋放對半干香腸獨(dú)特良好風(fēng)味的形成具有非常重要的作用。羊肉半干香腸在發(fā)酵成熟過程中游離脂肪酸的變化,如表2所示。

從表2可以看出,羊肉半干發(fā)酵香腸中游離脂肪酸的種類主要是油酸(C18∶1)、棕櫚酸(C16∶0)、硬脂酸(C18∶0)和順式亞油酸(C18∶2),這與沈清武和劉安軍的研究基本一致[13-14]。棕櫚酸的含量在整個發(fā)酵成熟過程中整體的變化呈現(xiàn)增加趨勢,尤其是植物乳桿菌(X3-2B)組變化明顯(p<0.05)。也可以看出植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌株組和植物乳桿菌(X3-2B)中棕櫚酸的含量在3,7,10d差異顯著(p<0.05)。硬脂酸的含量在發(fā)酵過程(0～3d)中呈現(xiàn)增加趨勢,變化明顯(p<0.05),但在干燥和成熟期間(3～10d)呈下降趨勢,變化不明顯(p>0.05)。在3d時,硬脂酸的含量在植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)組和植物乳桿菌(X3-2B)組差異較大,但在7d和10d時兩組間無差異,與對照組相比差異顯著,這可能是發(fā)酵劑能夠促進(jìn)發(fā)酵香腸中飽和脂肪酸的氧化過程[15-16]。油酸(C18∶1)的含量在發(fā)酵過程(0～3d)中明顯增加,之后其含量的變化不顯著(p>0.05)。油酸(C18∶1)的含量在植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌株組和植物乳桿菌(X3-2B)組之間的差異顯著(p<0.05)。順式亞油酸的含量在羊肉半干發(fā)酵香腸的發(fā)酵和成熟過程中變化不顯著(p>0.05)。在7d和10d時,其含量在植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)組和植物乳桿菌組之間的差異顯著(p<0.05),但在第3d差異不顯著(p>0.05)。

圖4～圖6顯示羊肉半干發(fā)酵香腸在發(fā)酵和成熟過程中飽和脂肪酸(SFA)、單不飽脂肪酸(MUFA)和多不飽和脂肪酸(PUFA)的含量的變化情況。如圖4所示,飽和脂肪酸的含量在發(fā)酵和成熟過程中,植物乳桿菌(X3-2B)組一直呈現(xiàn)增加趨勢,且在第7d,10d高于植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌株組和對照組。如圖5所示,在植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌株組第3d時單不飽和脂肪酸的含量達(dá)到最高,但隨著加工過程又逐漸降低;在植物乳桿菌(X3-2B)組,單不飽和脂肪酸的含量在0d,3d,7d依次呈現(xiàn)增加趨勢,在第10d稍微下降,其含量明顯高于植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌株組。如圖6所示,在對照組和植物乳桿菌組中,多不飽和脂肪酸的含量在發(fā)酵和成熟過程中變化不大,但在植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌株組中多不飽和脂肪酸的含量在0d,3d,7d,10d變化比較大,其含量在第3d,第7d,第10d明顯高于植物乳桿菌(X3-2B)組和對照組。

圖4 羊肉半干發(fā)酵香腸在發(fā)酵和成熟過程中飽和脂肪酸的變化Fig.4 Changes of SFA in semi-dry mutton sausage during fermentation and maturation processing

表2 游離脂肪酸成分與含量的變化(g/kg)

圖5 羊肉半干發(fā)酵香腸在發(fā)酵和成熟過程中單不飽和脂肪酸的變化Fig.5 Changes of MUFA in semi-dry mutton sausage during fermentation and maturation processing

圖6 羊肉半干發(fā)酵香腸在發(fā)酵和成熟過程中多不飽和脂肪酸的變化Fig.6 Changes of PUFA in semi-dry mutton sausage during fermentation and maturation processing

注:1. 表中數(shù)據(jù)為均值±標(biāo)準(zhǔn)差;2.表中同列上標(biāo)數(shù)據(jù)不同大寫字母表示差異顯著(p<0.05);3.表中同行上標(biāo)數(shù)據(jù)不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)；4.SFA∶C16∶0 C18∶0;MUFA∶C16∶1 C18∶1;PUFA∶C18∶2n6c C18∶2n6t C18∶3n6 C20∶3n3 C22∶6n3。

發(fā)酵劑生產(chǎn)干發(fā)酵香腸時,脂肪在成熟過程中都會發(fā)生不同程度的降解,生成大量的游離脂肪酸。因?yàn)橛坞x脂肪酸與結(jié)合脂肪酸相比較容易發(fā)生氧化[17-18],因此很多人對干發(fā)酵香腸成熟中脂肪的氧化現(xiàn)象進(jìn)行了研究。國外專家學(xué)者研究表明用戊糖片球菌和木糖葡萄球菌制作發(fā)酵香腸時其過氧化值較低,并認(rèn)為這可能是發(fā)酵香腸中無氧環(huán)境形成的結(jié)果。也有研究認(rèn)為,一方面香腸中可能存在的脂肪氧化酶陽性菌株;另一方面,乳桿菌能產(chǎn)生過氧化氫而促進(jìn)脂肪酸的過氧化[19]。L.H. Stahnke等人用木糖葡萄球菌生產(chǎn)干發(fā)酵香腸,在研究其成熟過程中的脂肪降解時發(fā)現(xiàn),游離脂肪酸組成中不飽和脂肪酸占的比例較大,說明不飽和脂肪酸比飽和脂肪酸更釋放。在各種不飽和脂肪酸中,亞麻酸(18∶3)、亞油酸(18∶2)和棕櫚油酸(16∶1)又比油酸更容易釋放[20]。也有研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵香腸成熟中各種脂肪酸的釋放速度順序?yàn)?亞油酸>油酸>硬脂酸>棕櫚酸[21]。目前國內(nèi)一些專家學(xué)者也對發(fā)酵香腸中游離脂肪酸進(jìn)行了研究,張未風(fēng)研究表明發(fā)酵香腸在加工和貯藏過程中游離脂肪酸總體呈現(xiàn)增加趨勢,主要的游離脂肪酸為油酸,硬脂酸和棕櫚酸[22];也有研究表明關(guān)于游離脂肪酸在加工和貯藏過程中變化的原因主要是微生物酶和肉組織酶對其的影響[23]。

3 結(jié)論

在羊肉半干發(fā)酵香腸在發(fā)酵和成熟過程中,對照組,植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌組和植物乳桿菌(X3-2B)組pH都呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢,各組變化顯著。植物乳桿菌組(X3-2B)組的水分活度和水分含量都低于植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌組。

在羊肉半干發(fā)酵香腸在發(fā)酵和成熟過程中,主要存在的脂肪酸包括棕櫚酸,油酸,硬脂酸和亞油酸。在發(fā)酵過程中,植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌組的單不飽和脂肪酸高于其他組;在干燥和成熟過程中,植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌組的單不飽和脂肪酸低于植物乳桿菌(X3-2B)組。多不和脂肪酸在發(fā)酵和成熟過程中,植物乳桿菌標(biāo)準(zhǔn)菌組高于其他實(shí)驗(yàn)組。

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Changes of free fatty acid component and contents of mutton semi-dry sausage during fermentation and ripening

WANG Bo-hui,JIN Zhi-min,LIU Xia-wei,LUO Yu-long,MA Xiao-bing,JIN Ye*

(College of Food Science and Engineering,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot 010018,China)

The water activity,water content,pH and free fatty acid of mutton semi-dry fermented sausage that screenedlactobacillusplantarum(X3-2B)from native meat sausages of Inner Mongolia during fermentation and ripening were studied. Results showed that pH value oflactobacillusplantarum(X3-2B)andlactobacillusplantarum(standard)group during fermentation decreased significantly and had a rising trend and reached 5.2 or so during drying and ripening. Water activity and moisture content oflactobacillusplantarum(X3-2B)group was below plactobacillus plantarum(standard)group. Monounsaturated fatty acids oflactobacillusplantarum(standard)group during fermentation was higher than other groups,lower thanlactobacillusplantarum(X3-2B)during drying and ripening. Polyunsaturated fatty acids oflactobacillusplantarum(standard)group during fermentation and ripening was higher than other groups. Research showed that the starter had a certain influence on the composition and content of fatty acids of mutton semi-dry fermented sausage during fermentation and ripening.

fermented sausage;lactobacillusplantarum;free fatty acid

2014-06-16

王柏輝(1990-)，男，碩士，研究方向：食品科學(xué)。

*通訊作者:靳燁(1964-)，男，博士，教授，研究方向：食品科學(xué)。

國家十二五科技支撐項(xiàng)目子課題(2012BAD13B02)；內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(NDTD2013-3)。

TS251.5+3

A

1002-0306(2015)07-0064-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.07.004