趙茉楠，韓齊，俞龍浩，程天賦，鄧潔，趙家園

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 食品學(xué)院，黑龍江 大慶 163319)

哈爾濱風(fēng)干腸作為一類傳統(tǒng)北方發(fā)酵肉制品，目前仍以自然發(fā)酵為主，不足之處是生產(chǎn)周期長(zhǎng)和不利微生物的生長(zhǎng)，導(dǎo)致產(chǎn)品變色、產(chǎn)生異味、腐敗變質(zhì)和有毒化合物的積累等問(wèn)題，帶來(lái)極大的安全隱患[1]。將微生物經(jīng)過(guò)純培養(yǎng)獲得的發(fā)酵劑直接投入到發(fā)酵當(dāng)中，避免了自然發(fā)酵過(guò)程中存在的不可控性，使產(chǎn)品的安全性和穩(wěn)定性均得到提高[2]，改善了組織和風(fēng)味[3]。其中乳酸菌作為發(fā)酵肉制品中最常見(jiàn)的微生物，產(chǎn)生的細(xì)菌素類物質(zhì)可對(duì)腐敗菌和致病菌的生長(zhǎng)繁殖起到有效的抑制作用[4]；在發(fā)酵過(guò)程中，內(nèi)源性蛋白酶和乳酸菌的水解作用影響著肌肉蛋白質(zhì)的降解，乳酸菌產(chǎn)酸代謝作用可進(jìn)一步促進(jìn)風(fēng)干腸中蛋白質(zhì)的降解，增加產(chǎn)品的風(fēng)味和提高消化吸收速率[5]；肌肉蛋白發(fā)生不可逆變性,肉制品的組織結(jié)構(gòu)改變[6]。

早在1940年Jessen和Peddock就研究得出乳酸桿菌發(fā)酵劑可有效縮短發(fā)酵香腸的生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品的風(fēng)味。國(guó)外將乳酸菌應(yīng)用于發(fā)酵肉制品的人工發(fā)酵工業(yè)化生產(chǎn)加工中，工藝及技術(shù)也已趨于成熟化[7，8]。Andreja等人[9]研究表明清酒乳桿菌和木糖葡萄球菌可顯著提高干發(fā)酵香腸中油酸和亞油酸等游離脂肪酸的含量，從而改善了產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味。我國(guó)發(fā)酵劑的研究起步較晚，還未將其應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中[10]。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于哈爾濱風(fēng)干腸的研究集中在以下幾個(gè)方面：對(duì)風(fēng)干香腸中乳酸菌的分離鑒定及益生特性研究[11]；乳酸菌發(fā)酵劑對(duì)風(fēng)干腸風(fēng)味品質(zhì)的影響[12,13]；彎曲乳桿菌對(duì)風(fēng)干腸發(fā)酵過(guò)程中亞硝胺降解及其理化性質(zhì)的研究等[14]。而將乳酸菌應(yīng)用于風(fēng)干腸中對(duì)其品質(zhì)進(jìn)行研究報(bào)道的卻較少，本實(shí)驗(yàn)采用前期從自然發(fā)酵風(fēng)干腸中分離獲得的1株短乳桿菌，作為發(fā)酵劑應(yīng)用于風(fēng)干腸中，研究其對(duì)風(fēng)干腸理化品質(zhì)方面的影響情況，為發(fā)酵肉制品的生產(chǎn)加工過(guò)程提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮豬里脊肉和豬背部脂肪：購(gòu)于當(dāng)?shù)爻?；腸衣：豬小腸衣；風(fēng)干腸加工用輔料：食鹽、葡萄糖、味精、亞硝酸鈉、曲酒(玉泉大曲)、混合調(diào)料(包括桂皮、花椒、大料、丁香等)等：購(gòu)于當(dāng)?shù)厥称诽砑觿┥痰辍?/p>

短乳桿菌(L.brevis)：分離并保存于東北農(nóng)業(yè)大學(xué)肉制品實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)前期的分離鑒定以及發(fā)酵性能的測(cè)定，獲得了1株性能優(yōu)良的乳酸菌。

1.2 儀器與設(shè)備

Specord 210 Plus紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 德國(guó)耶拿分析儀器有限公司；Seven Multi pH S40測(cè)試儀 瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司；CR-410色差儀 日本Konica Minolta公司；NMI20-15 核磁共振食品成像分析儀 蘇州紐邁分析儀器股份有限公司；TA-XT2i 質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)SMSTA公司；HWS-250恒溫恒濕培養(yǎng)箱 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；LD2X-50KBS高壓滅菌鍋 上海申安醫(yī)療器械廠；FA25 乳化均質(zhì)機(jī) 德國(guó)Fluko公司；5417R離心機(jī) 德國(guó)Eppendorf公司。

1.3 風(fēng)干腸的制作方法

制作流程：原料肉(豬里脊)→切丁(1 cm3的肉丁)→輔料混合處理→拌餡(加入乳酸菌)→灌腸→風(fēng)干(12 h)→發(fā)酵(9 d)。

灌制好的風(fēng)干腸在相對(duì)濕度為30%～50%、發(fā)酵溫度為(25±2) ℃的條件下風(fēng)干12 h，然后放置在發(fā)酵室進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵濕度為75%～80%，發(fā)酵溫度為(25±2) ℃，分別在發(fā)酵期的第0，3，6，9天取樣并測(cè)定相關(guān)指標(biāo)(核磁為9 d的測(cè)定結(jié)果)。

處理組為添加短乳桿菌發(fā)酵劑生產(chǎn)的風(fēng)干腸，并采用平板計(jì)數(shù)法測(cè)量菌數(shù)，在拌餡過(guò)程中添加乳酸菌(乳酸菌的終濃度約為107CFU/g肉餡)，對(duì)照組為沒(méi)有人工添加發(fā)酵劑的天然發(fā)酵風(fēng)干腸。

1.4 指標(biāo)的測(cè)定

1.4.1 pH值的測(cè)定

稱取5.0 g樣品，剝?nèi)ネ獗砻婺c衣，放入200 mL的錐形瓶中，同時(shí)加入45 mL蒸餾水進(jìn)行均質(zhì)過(guò)濾處理，最后取濾液測(cè)定pH值。

1.4.2 色差的測(cè)定

使用色差儀進(jìn)行測(cè)定，檢測(cè)前用標(biāo)準(zhǔn)白板校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)S-CAL，光源采用D65/2°，檢測(cè)模式為反射模式。風(fēng)干腸剝?nèi)ツc衣，切碎，樣品均勻鋪滿比色杯的底部，保證樣品和比色杯底部沒(méi)有空隙，測(cè)定樣品的紅度值a*和亮度值L*。

1.4.3 水分含量的測(cè)定

根據(jù)GB/T 5009.3-2003的恒溫干燥法進(jìn)行測(cè)定[15]。

1.4.4 水分分布的測(cè)定

參照Gao Tian等[16]的方法，剝?nèi)ワL(fēng)干腸的腸衣，切碎，準(zhǔn)確稱取2 g風(fēng)干腸肉樣，放入核磁管底部進(jìn)行水分分布的測(cè)定。采用低場(chǎng)核磁共振(low field nuclear magnetic resonance，LF-NMR)成像分析儀的Q-CPMG隊(duì)列對(duì)橫向弛豫時(shí)間(T2)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定參數(shù)：測(cè)試溫度28 ℃，共振頻率24 MHz，時(shí)間常數(shù)(τ)0.15 ms，重復(fù)間隔時(shí)間3000 ms，模擬增益20。

1.4.5 質(zhì)構(gòu)的測(cè)定

將樣品切成約50 mm長(zhǎng)，每個(gè)樣品做5個(gè)平行，采用質(zhì)構(gòu)剖面分析方法(texture profile analysis，TPA)對(duì)硬度、膠黏性、彈性、粘結(jié)性、黏性和咀嚼性進(jìn)行測(cè)定，使用P/50探頭及配套臺(tái)面，測(cè)定參數(shù)：測(cè)前速度5.0 mm/s、測(cè)中速度2.0 mm/s、測(cè)后速度2.0 mm/s、時(shí)間間隔5 s。

1.4.6 感官評(píng)價(jià)

將風(fēng)干腸蒸煮20 min后切成約為0.5 cm的厚度，評(píng)定小組由隨機(jī)邀請(qǐng)的10位專業(yè)人員組成，采用雙盲法對(duì)風(fēng)干腸的顏色、氣味、滋味、酸味、口感和總體可接受性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)(1～7分)。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用Statistix 8.1軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和差異顯著性分析(P<0.05)；采用SigmaPlot 12.5作圖軟件繪圖。所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)5次，每個(gè)處理組做5個(gè)平行，數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 風(fēng)干腸pH值測(cè)定結(jié)果

圖1 風(fēng)干腸在發(fā)酵過(guò)程中pH值變化Fig.1 Changes of pH value of the air-dried sausage in fermentation process

pH值是監(jiān)測(cè)肉類發(fā)酵過(guò)程的一個(gè)重要參數(shù)。由圖1可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)照組和處理組二者之間差異顯著(P<0.05)。發(fā)酵前期對(duì)照組的乳酸菌處于相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)階段，產(chǎn)酸緩慢，在第3天時(shí)pH值才逐漸下降，在第9天時(shí)pH下降至5.4左右。處理組中短乳桿菌的添加，使其迅速成為風(fēng)干腸中的優(yōu)勢(shì)菌群，大量產(chǎn)酸，pH值快速降低，pH值在第3天時(shí)就達(dá)到了5.20左右，發(fā)酵后期pH下降至4.5左右，顯著低于對(duì)照組(P<0.05)。通常發(fā)酵香腸pH降至4左右即可完成發(fā)酵過(guò)程，由此可見(jiàn)風(fēng)干腸的生產(chǎn)條件適合短乳桿菌更好地生長(zhǎng)繁殖，通過(guò)快速產(chǎn)酸來(lái)使發(fā)酵周期縮短，同時(shí)pH值的快速降低可有效地抑制致病菌和腐敗菌，將有利于提高產(chǎn)品的安全性。Lee等人[17]報(bào)道，乳酸菌通過(guò)產(chǎn)生大量乳酸，使發(fā)酵肉制品中的pH值降低，同時(shí)產(chǎn)品的風(fēng)味、顏色和質(zhì)地得到很大的提高。Chen等人[18]研究表明pH值低于4.5利于肌原纖維蛋白的降解。

2.2 風(fēng)干腸水分含量測(cè)定結(jié)果

圖2 風(fēng)干腸在發(fā)酵過(guò)程中水分含量變化Fig.2 Changes of moisture content of the air-dried sausage in fermentation process

由圖2可知，水分含量變化整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，發(fā)酵初期第0天時(shí)水分含量均在50%左右，第3天處理組水分含量為42%，對(duì)照組水分含量為44%，二者之間變化差異不顯著(P>0.05)；隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，第9天時(shí)處理組和對(duì)照組水分含量分別是21%和32%，變化差異顯著(P<0.05)。處理組中的隨著短乳桿菌大量生長(zhǎng)繁殖，形成較低的pH值，風(fēng)干腸內(nèi)部蛋白質(zhì)發(fā)生凝膠化作用，導(dǎo)致持水能力下降，結(jié)合水逐步轉(zhuǎn)化為自由水，水分向外部環(huán)境擴(kuò)散的速率隨之加快，水分嚴(yán)重?fù)p失。同時(shí)風(fēng)干腸中較低的水分含量可有效抑制腐敗菌和病原菌，對(duì)發(fā)酵風(fēng)干腸生產(chǎn)有利。

2.3 LF-NMR T2分析風(fēng)干腸中水分分布情況測(cè)定結(jié)果

圖3 風(fēng)干腸在發(fā)酵結(jié)束后橫向弛豫時(shí)間T2變化情況Fig.3 Changes of transverse relaxation time T2 after the end of fermentation of air-dried sausage

利用低場(chǎng)核磁共振(LF-NMR)T2弛豫研究水分分布和水分在肉中的流動(dòng)性，反映出蛋白質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化對(duì)水分分布的影響[19]。由圖3可知，T2弛豫時(shí)間曲線上出現(xiàn)了4個(gè)峰，分別為：強(qiáng)結(jié)合水T20(弛豫時(shí)間0～1 ms)、結(jié)合水T21(弛豫時(shí)間1～10 ms)、不易流動(dòng)水T22(弛豫時(shí)間10～100 ms)和自由水T23(弛豫時(shí)間100～1000 ms)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，處理組的T21和T22均低于對(duì)照組，可能是由于酸性條件下，乳酸菌和風(fēng)干環(huán)境的共同作用最終導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，肌原纖維遭到破壞，水分大量流失。Bertram等[20]發(fā)現(xiàn)發(fā)酵肉制品的脫水與肌動(dòng)蛋白變性有關(guān)，水分流動(dòng)性與特定的蛋白質(zhì)變性有關(guān)。

表1 風(fēng)干腸發(fā)酵結(jié)束后(第9天)橫向弛豫時(shí)間T2變化情況Table 1 Changes of transverse relaxation time T2 after the end of fermentation of air-dried sausage (the 9th day)

注：同行大寫字母不同，表示不同處理組相同發(fā)酵時(shí)間風(fēng)干腸弛豫時(shí)間T2差異顯著(P<0.05)。

肉樣的NMR T2譜4個(gè)峰中T20、T21、T22、T23分別包含2個(gè)指標(biāo)(見(jiàn)表1)，即峰頂點(diǎn)時(shí)間、峰面積。結(jié)果顯示處理組中T20峰頂點(diǎn)時(shí)間與對(duì)照組相比顯著增加(P<0.05)，而T21、T22、T23峰頂點(diǎn)時(shí)間均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)影響，對(duì)T20、T21、T22、T23峰面積也無(wú)顯著影響。與對(duì)照組相比，處理組中結(jié)合水含量較低，不易流動(dòng)水含量較高，自由水未檢出，這可能與加入短乳桿菌后，較低的pH值環(huán)境下風(fēng)干腸內(nèi)部蛋白質(zhì)變性，組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化相關(guān)[21]，結(jié)合水流出轉(zhuǎn)化為不易流動(dòng)水，同時(shí)吸附在香腸表面的水分蒸發(fā)到空氣中[22]，自由水大量流失。

2.4 風(fēng)干腸顏色測(cè)定結(jié)果

圖4 風(fēng)干腸在發(fā)酵過(guò)程中L*和a*的顏色變化Fig.4 Color changes of L* and a* in the fermentation process of air-dried sausage

色澤是評(píng)價(jià)發(fā)酵肉制品的重要感官指標(biāo)，對(duì)引起消費(fèi)者的購(gòu)買欲望起著尤為重要的作用。一般將亮度值(L*值)和紅度值(a*值)作為進(jìn)一步的評(píng)定指標(biāo)。由圖4可知，發(fā)酵初期對(duì)照組和處理組的L*值表現(xiàn)出差異不顯著(P>0.05)，發(fā)酵后期處理組的L*值顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，分析這主要與水分含量相關(guān)，水分含量越少，L*值越低[23]；發(fā)酵過(guò)程中a*值呈下降趨勢(shì)，且顯著低于對(duì)照組(P<0.05)。分析可能是乳酸菌對(duì)還原類細(xì)菌(如葡萄球菌)產(chǎn)生一定的抑制作用[24]，在色澤形成過(guò)程中阻礙了NO3-進(jìn)一步還原分解為NO，發(fā)酵肉制品紅度值降低[25]。薛冰等人[26]研究將植物乳桿菌和地衣芽孢桿菌復(fù)配加入牛肉火腿中，在25 ℃發(fā)酵時(shí)的L*值(56.29)和a*值(21.77)均顯著高于商業(yè)發(fā)酵劑組，表明乳酸菌對(duì)色澤的影響可能還與發(fā)酵溫度有關(guān)，同時(shí)還需考慮和其他菌株復(fù)配使用，需要進(jìn)一步研究。

2.5 風(fēng)干腸中質(zhì)構(gòu)測(cè)定結(jié)果

圖5 風(fēng)干腸在發(fā)酵過(guò)程中彈性、硬度、回復(fù)性、咀嚼度、粘聚性、膠著度的變化情況Fig.5 Changes in elasticity, hardness, resilience, chewiness, cohesiveness, adhesiveness of the air-dried sausage during fermentation

隨著理化性質(zhì)的改變，物性學(xué)特征也發(fā)生變化。由圖5可知，發(fā)酵前期處理組彈性值顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，彈性值顯著低于對(duì)照組(P<0.05)；同時(shí)風(fēng)干腸的硬度和咀嚼度在發(fā)酵過(guò)程中整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，處理組與對(duì)照組相比，均表現(xiàn)出發(fā)酵前3 d差異不顯著(P>0.05)，3 d后顯著高于對(duì)照組(P<0.05)；回復(fù)性整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，發(fā)酵后期處理組回復(fù)性顯著高于對(duì)照組(P<0.05)；分析原因可能是發(fā)酵中期乳酸菌大量繁殖，產(chǎn)生乳酸，pH迅速降低，肌肉蛋白質(zhì)的保水性不斷下降，水分流失越嚴(yán)重，硬度越大，同時(shí)伴隨著產(chǎn)品本身咀嚼性增大、彈性降低。處理組粘聚性和膠著度值顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，主要是由于發(fā)酵后期乳酸菌作用，導(dǎo)致肌肉蛋白質(zhì)變性結(jié)構(gòu)松散。

2.6 感官評(píng)價(jià)

由圖6可知，在蒸煮20 min之后，處理組酸度值顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，但處理組具有風(fēng)干腸特有的濃郁氣味，酸味柔和，未發(fā)現(xiàn)因乳酸菌加入而形成厚重的酸味。處理組滋味、口感和總體可接受性的評(píng)分結(jié)果均略高于對(duì)照組，但差異不顯著(P>0.05)?？芍尤攵倘闂U菌的風(fēng)干腸并沒(méi)有影響產(chǎn)品的氣味和口感，易于接受，可能是由于乳酸菌水解蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，產(chǎn)生的游離氨基酸類、醛酮類風(fēng)味物質(zhì)以及發(fā)生酯化反應(yīng)[27]，促進(jìn)了發(fā)酵過(guò)程中風(fēng)味更好地形成。

圖6 感官評(píng)價(jià)Fig.6 Sensory evaluation

3 結(jié)論

將短乳桿菌作為發(fā)酵劑運(yùn)用于發(fā)酵風(fēng)干腸的生產(chǎn)中，發(fā)酵后期pH下降至4.5左右，顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，可快速促進(jìn)發(fā)酵風(fēng)干腸的成熟，使得發(fā)酵周期縮短3 d，有利于提高產(chǎn)品的安全性。處理組第9天的水分含量為21%，顯著低于對(duì)照組(P<0.05)。對(duì)風(fēng)干腸進(jìn)行水分分布的測(cè)定得出處理組中結(jié)合水含量較低，不易流動(dòng)水含量較高，自由水未檢出；在發(fā)酵后期，加入乳酸菌的風(fēng)干腸的硬度、咀嚼度和回復(fù)性顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，彈性、粘聚性和膠著度顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，總體可接受性更高，但由于其對(duì)產(chǎn)品的色澤會(huì)產(chǎn)生不良影響，應(yīng)考慮與其他發(fā)酵劑進(jìn)行復(fù)配使用，來(lái)彌補(bǔ)單一發(fā)酵劑的不足。