發酵香腸加工中WBL-45菌種發酵條件的優化

王水晶，高青，李茜，岳蘭昕，郭耀華，朱迎春，*

（1.山西農業大學食品科學與工程學院，山西太谷030801；2.天津農學院食品科學系，天津300384）

發酵香腸加工中WBL-45菌種發酵條件的優化

王水晶1，2，高青1，李茜1，2，岳蘭昕2，郭耀華2，朱迎春1，*

（1.山西農業大學食品科學與工程學院，山西太谷030801；2.天津農學院食品科學系，天津300384）

本試驗通過三因子二次通用旋轉試驗設計，以pH為指標對以WBL-45為發酵劑的豬肉發酵香腸進行了發酵條件的優化研究。試驗以8 h為時間段，通過對糖的添加量、發酵劑的添加量以及發酵溫度對發酵香腸產酸能力的影響進行了48 h的檢測，得出發酵香腸發酵產酸的最佳條件為：糖的添加量為5.32%，菌種的添加量為0.007%，發酵溫度為24.5℃，由此可制出產酸能力較強的發酵香腸。

發酵香腸；發酵溫度；發酵條件的優化

近年來，安全衛生、風味獨特的發酵香腸越來越受到人們的青睞[1]。發酵香腸是指將肉切成小塊，加入輔料如鹽、發酵劑和香辛料等充分混合后填充到腸衣中，在自然或人工控制的條件下，利用微生物的發酵作用，經干燥、成熟等工序，制成的具有典型發酵色澤、風味、質地和良好貯藏性的發酵腸類制品[2-3]。目前傳統香腸的生產主要是依賴自然發酵過程完成的，受到不同季節、地區和氣候等條件所限制，生產時多憑借經驗，產品質量很不穩定，其安全性也存在一定問題[4-6]。

乳酸菌類微生物在發酵肉制品中起到呈色、呈味及保存中的作用[7]。乳酸菌能將原料肉所添加的糖類分解為乳酸，致使產品的pH下降，酸性條件對病原菌及有害菌的生長可起到抑制作用，并賦予產品特有的風味。在歐美等國，發酵劑在肉類工業中的應用越來越廣泛[8]。Nurmi[5]在研究中發現：只接種乳酸桿菌雖然可以快速降低發酵肉制品的pH，但發酵肉制品卻出現嚴重的褪色現象；而若只接種微球菌雖然能改善肉制品的色澤，但pH的降低卻十分緩慢；若將二者混合使用則能獲得較好的效果[9]。本試驗在相關理論研究的基礎上，將研究添加意大利進口混合發酵劑WBL-45型菌株對發酵香腸的產酸能力，并通過響應面法優化發酵香腸的發酵工藝參數。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

豬后腿肉和豬肥膘：購自于山西農業大學家屬院雙匯冷鮮肉店；腸衣：購自于成都市蜀滋蜀味食品專營店；添加劑：食鹽、蔗糖、葡萄糖、亞硝酸鈉等均為市售優質品。發酵劑：[WBL-45（肉葡萄球菌、木糖葡萄球菌、清酒乳桿菌的混合）發酵劑]：購于上海昊特生物技術有限公司。

1.2 儀器與設備

BS224S分析天平：北京賽多利斯儀器系統有限公司；LRHS-150恒溫恒濕培養箱：上海躍進飲料器械廠；HPP-9272電熱恒溫培養箱：北京東聯哈爾儀器制造有限公司；FA25model高剪切分散乳化機：上海弗路克流體機械制造有限公司；CX-WDJ200LCD數顯溫度計：上海創新儀器儀表有限公司；MM12型絞肉機：廣東韶關市新通力食品機械有限公司；華映牌斬拌機：上海青浦食品包裝機械經營部；HANNA pH211酸度計：意大利哈納公司。

1.3 方法

1.3.1 發酵香腸的生產工藝

發酵香腸的工藝流程[10]：

1.3.2 發酵香腸的工藝優化

1.3.2.1 單因素試驗設計

腌制時食鹽添加量為2.0%、亞硝酸鈉添加量為0.15 g/kg，腸餡中選取糖（葡萄糖∶蔗糖=2∶1）的添加量分別為1.0%、2.0%和3.0%，在接種時選取菌種接種量分別為0.01%、0.02%和0.03%，按照發酵香腸的生產工藝制作，發酵溫度分別控制為20、25、30、35℃，在48 h發酵過程中，每隔8 h對pH進行測定，從而確定適宜糖的添加量、菌種添加量和發酵溫度。

1.3.2.2 響應面法試驗設計

在單因素試驗基礎上，通過響應面試驗設計，以糖的添加量、發酵劑添加量和發酵溫度3個因子為自變量，分別以X1、X2和X3來表示，通過測定發酵香腸的pH，進行響應面分析，研究多因素系統中因素的作用并計算出最大響應值時所對應的最優化條件[11]。響應面設計因素與水平設計見表1。

表1 響應面設計因素與水平Table1 Factorsand levelof response surfacedesign

1.3.3 發酵香腸pH的測定

參照GB9695.5-88的方法，將樣品絞碎后，準確稱取10.00 g加入90mL蒸餾水中，用高剪切分散乳化機（A檔，11 000 r/min）將樣品乳化，靜置30min后過濾，取濾液用pH211酸度計進行pH的測定。

1.3.4 數據處理方法

本試驗數據采用design exper7.0統計軟件、Sigma Plot10.0畫圖軟件、Excel、ASM11分析軟件和SAS軟件進行處理分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 糖的添加量對發酵香腸產酸能力的影響

選定菌種添加量0.02%，溫度25℃的條件下糖的添加量分別為1.0%、2.0%、3.0%進行單因素試驗，并測定pH，確定糖的添加量見圖1。

圖1 糖的添加量對發酵香腸產酸能力單因素結果圖Fig.1 AMountof sugar added single factor fermented sausages acid production results

由圖1可知，隨著香腸發酵時間的延長，pH總體呈下降趨勢。在8 h~32 h內，糖的添加量不同，對應的發酵香腸產酸能力不同；在32 h~48 h內，不同糖的添加量之間差異顯著（P＜0.05）。糖添加量為2.0%的發酵香腸產酸能力要優于添加量為1.0%、3.0%的發酵香腸。由此可認為糖的適宜添加量為2.0%。

2.1.2 發酵劑的添加量對發酵香腸產酸能力的影響

選定糖的添加量為2.0%，在溫度25℃的條件下選取發酵劑的添加量分別為0.01%、0.02%、0.03%進行單因素試驗，并測定pH，確定發酵劑的添加量見圖2。

圖2 發酵劑的添加量對發酵香腸產酸能力單因素結果圖Fig.2 Fermentation agentadded single factor fermented sausages acid production results

由圖2可知，隨著香腸發酵時間的延長，pH總體呈下降趨勢。在8 h~32 h內，菌種添加量為0.02%的發酵香腸pH明顯低于菌種添加量為0.01%和0.03%的發酵香腸（P＜0.05）；而在32 h～48 h內，三組之間的差異不顯著（P＞0.05），由此即可認為菌種的適宜添加量為0.02%。

2.1.3 發酵溫度對發酵香腸產酸能力的影響

在選定糖的添加量2.0%，發酵劑的添加量0.02%的條件下對發酵溫度分別為20、25、30、35℃的香腸制品進行單因素試驗，并測定其pH，確定發酵香腸的適宜發酵溫度見圖3。

圖3 發酵溫度對發酵香腸產酸能力單因素結果圖Fig.3 Fermentation temperature single factor fermented sausages acid production results

由圖3可知，隨著香腸發酵時間的延長，pH總體上呈下降趨勢。在8 h～24 h內，各溫度之間的差異不顯著（P＞0.05）；在24 h～48 h內，發酵香腸產酸能力為30℃＞35℃＞25℃＞20℃，即發酵溫度為30℃的發酵香腸產酸能力優于發酵溫度為35、25、20℃發酵香腸。

2.2 發酵香腸產酸能力的模型建立與統計分析

試驗選取3個主要的影響因子[糖的添加量（X1）、發酵劑的添加量（X2）、發酵溫度（X3），pH Y1為響應值，進行響應面分析[12]。響應面分析方案與試驗結果見表2。

表2 響應面分析方案與試驗結果Tab le2 Response surfaceanalysisprograMwith the test results

將試驗所得的數據進行多元回歸分析。根據三因子二次通用旋轉設計統計軟件SAS對表中的數據進行處理，結果見表3所示。

表3 多元回歸分析系數檢驗表Table3 Multiple regression analysiscoefficient test table

從表中數據可得到回歸方程：

對此方程進行二次F檢驗，失擬檢驗F1=1.486＜F0.05（9，10）=3.02，失擬檢驗不顯著；擬和檢驗F2= 3.886 353＞F0.05（9，10）=3.02，擬和檢驗顯著。擬和檢驗顯著，說明此回歸模型中三因子（糖的添加量、發酵劑添加量、發酵溫度）的設置水平合理。由于數據進行了中心標準化，消除了量綱上的差異，可以直接從回歸系數絕對值的大小來分析各個因子對酸度pH測定的影響。由回歸方程可知，三個一次項回歸系數絕對值的大小依次為B3＞B1＞B2。說明發酵溫度對發酵香腸產酸能力的測定影響最大，糖的添加量次之，發酵劑添加量最小。

2.3 交互效應分析

1）X1與X2的交互效應方程為：

根據方程可得到交互效應圖，如圖4所示。

圖4 X1與X2的交互效應分析圖Fig.4 X1and X2interaction analysis chart

由圖4可以得出，糖的添加量（X1）對發酵香腸產酸能力的影響要比發酵劑的添加量（X2）對發酵香腸產酸能力影響大。當糖的添加量（X1）逐漸增大時，Y值逐漸降低，即發酵香腸產酸越多。當糖的添加量達到最大，發酵劑的添加量最大時，發酵香腸產酸達到最大值。

2）X1與X3的交互效應方程：

Y13=5.424 015+（0.108 952）X1+（-0.152 437）X3+（-0.020 00）X1X3+（-0.020 954）X12+（-0.057 193）X32。根據方程可得到交互效應圖，如圖5所示。

圖5 X1與X3的交互效應分析圖Fig.5 X1and X3interaction analysis chart

由圖5可得到，糖的添加量（X1）對發酵香腸產酸能力的影響要比發酵溫度（X3）對發酵香腸產酸能力的影響大。當糖的添加量（X1）逐漸增大時，Y值逐漸降低，即發酵香腸產酸越多。當糖的添加量達到最大，發酵溫度最高時，發酵香腸產酸達到最大值。

3）X2與X3的交互效應方程：

根據方程可得到交互效應圖，如圖6。

圖6 X2與X3的交互效應分析圖Fig.6 X2and X3interaction analysis chart

由圖6可得到，發酵劑的添加量（X2）對發酵香腸產酸能力的影響要比發酵溫度（X3）對發酵香腸產酸能力的影響小。當發酵溫度（X3）逐漸增大時，Y值逐漸降低，即發酵香腸產酸越多。當發酵溫度最高，發酵劑的添加量最大時，發酵香腸產酸達到最大值。

3.4 最佳工藝參數的確定

通過對三因子二次通用旋轉設計的試驗結果進行分析，可以得到三因子極值點編碼值為：X1=3.32，X2=-1.30，X3=-1.84，將編碼值換算成實際值，可以得到三因子的最佳水平，即發酵香腸發酵產酸指標方面的最優條件為：糖的添加量為5.32%，菌種的添加量為0.007%，發酵溫度為24.5℃。

3 結論

本試驗通過三因子二次通用旋轉試驗，以pH為指標，得出了發酵香腸發酵產酸的最優條件為：糖的添加量為5.32%，菌種的添加量為0.007%，發酵溫度為24.5℃。在此條件下，香腸產酸達到最大值。隨著人們消費觀念的改變和生活水平的提高，以及對食品的營養、安全越來越重視，發酵香腸的優越性會越來越凸顯。

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OptiMization of Fermentation Conditions of Fermented Sausage by WBL-45 Strain

WANGShui-jing1，2，GAOQing1，LIQian1，2，YUE Lan-xin2，GUOYao-hua2，ZHUYing-chun1，*
（1.Collegeof Food Scienceand Technology，ShanxiAgriculturalUniversity，Taigu 030801，Shanxi，China；2.Food Science Department，Tianjin AgriculturalCollege，Tianjin 300384，China）

The fermentation conditions of fermented pork sausage byWBL-45 was optimized through the three factor quadratic General Rotary testby using the index of pH value.The effectof sugar of added volume，and fermentation agent of added volume and fermentation temperature on fermentation sausage produced acid capacitywas detected 48 h with each 8 h.Results showed the optimuMfermentation conditionswere as follows：sugardosage5.32%，dosagestrains0.007%，fermentation temperature24.5℃.

fermented sausage；fermentation temperature；optimization of fermentation conditions

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.18.012

2014-09-15

王水晶（1989—），女（漢），碩士研究生，研究方向：農產品加工與貯藏。

*通信作者：朱迎春（1970—），女，副教授，博士，研究方向：農產品加工與貯藏。