混合菌種發酵生產低酸度川味香腸的加工工藝

鞏 洋,孫 霞,張 林，郭艷婧,李 靜,楊 勇,李 誠,胡 濱,何 利

(四川農業大學食品學院,四川雅安 625014)

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混合菌種發酵生產低酸度川味香腸的加工工藝

鞏 洋,孫 霞,張 林，郭艷婧,李 靜,楊 勇*,李 誠,胡 濱,何 利

(四川農業大學食品學院,四川雅安 625014)

將植物乳桿菌、戊糖片球菌和葡萄球菌接種到川味香腸中,采用單因素實驗和正交實驗對低酸度川味香腸的加工工藝進行優化。結果表明,發酵期最佳工藝條件為:發酵溫度20℃,發酵時間12h,葡萄糖添加量0.10%,發酵相對濕度75%;成熟期最佳工藝條件為:成熟溫度13℃,成熟時間4d,成熟相對濕度60%。最終得到低酸度的川味香腸pH5.50,感官評分為92分,產品酸味適中,麻辣爽口,具有傳統四川香腸的特有風味。

植物乳桿菌,戊糖片球菌,葡萄球菌,低酸度,川味香腸,加工工藝

川味香腸是我國特色的傳統腌臘肉制品,因其香氣濃郁、滋味鮮美、風味獨特而聞名全國。它主要依靠自然發酵,發酵微生物來源于環境中混入的雜菌和肉中有益菌與雜菌競爭形成的優勢菌群,存在著生產周期長、產品質量不穩定等問題[1-2]。近年來,在發酵過程中添加人工發酵劑可獲得較好的產品質量。Essid I[3]等通過接種植物乳桿菌和木糖葡糖球菌生產干發酵香腸,發現其能快速降低pH,抑制食源性致病菌如大腸桿菌的生長。帥瑾[4]等通過接種植物乳桿菌和葡萄球菌生產川式薩拉米香腸,發現能抑制其它雜菌的生長,保證產品的安全,但是產品pH為4.63,口感較酸,與傳統四川香腸的口感差異很大,因此研究低酸度川味香腸的加工工藝具有重要意義[5-6]。本研究通過以植物乳桿菌、戊糖片球菌和葡萄球菌作為發酵劑對低酸度川味香腸的加工工藝條件進行優化,得到酸味適中、麻辣爽口和風味獨特的低酸度川味香腸,為更好地發展川味香腸產業和今后工業化應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)、戊糖片球菌(Pediocossuspentosaceus)、葡萄球菌(Staphylococcus) 均由四川農業大學食品學院肉品研究室從傳統四川香腸中分離得到[7-8],將兩種乳酸菌接種到液體MRS

表1 發酵香腸感官評分標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of fermented sausage

培養基中,將葡萄球菌接種到液體MSA培養基中,在30℃條件下培養24h,活化兩次后備用;新鮮豬后腿肉、腸衣、食鹽、白砂糖等調味料購于四川雅安農貿市場。

LHS-250SC型恒溫恒濕培養箱 上海榮豐科學儀器有限公司;DHG29345A型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海一恒公司;PHS-3C型酸度計 上海儀電科學儀器股份有限公司;SW-GJ-IFD型超凈工作臺 蘇凈集團泰安公司。

1.2 川味發酵香腸的制作

工藝配方:豬肉100kg(肥瘦比2∶8)食鹽2.5kg,白砂糖1.0kg,白酒1.0kg,辣椒粉1.0kg,花椒粉0.4kg,十三香0.05kg,味精0.15kg,NaNO30.025kg,NaNO20.0075kg。

加工工藝流程:原料肉→預處理→絞碎→腌制→攪拌→接種(已活化的菌種)→灌腸→發酵→成熟→干燥→成品

1.3 操作要點

1.3.1 原料肉的處理 剔除豬肉皮、骨和結締組織,用清水清洗干凈。

1.3.2 絞制 絞制過程中為避免溫度升高,可預先將原料肉置于4℃冷藏處理,將處理好的肥肉和瘦肉放入香腸切片機中切片,得到香腸肉。

1.3.3 腌制 在切好的香腸肉片中加入鹽腌制劑,在4℃下腌制4h[9]。

1.3.4 攪拌 向腌制好的香腸肉片中添加香辛料和輔助材料并攪拌均勻。

1.3.5 接種發酵劑 接種量為10%(v/m,mL/g),種子液濃度約107cfu/mL,將植物乳桿菌、戊糖片球菌和葡萄球菌按1∶1∶1的比例混合加入肉料中[4]。

1.3.6 灌腸 將攪拌好的肉料,采用灌腸機灌裝于直徑為28mm的豬小腸腸衣中,10～12cm為一節,要求腸體緊密飽滿,并用排氣針排氣,避免產生氣泡。

1.3.7 發酵 用清水洗凈腸體表面的污垢,整齊掛在恒溫恒濕培養箱中進行發酵。發酵溫度為20℃,發酵相對濕度為75%,發酵時間為12h,當pH達到5.90左右轉入低溫成熟。

1.3.8 成熟 成熟溫度為13℃,成熟4d,相對濕度為60%,當pH達到5.50左右轉入干燥。

1.3.9 干燥 將成熟的香腸置于烘箱中干燥,干燥溫度為55℃,干燥時間為24h,除去腸體內部的水分,促進產品風味的形成[10]。

1.4 評價指標的測定方法

1.4.1 pH的測定 參照GB/T9695.5-2008,取10g均質的樣品,加入90mL蒸餾水,浸提30min,過濾,濾液用酸度計測定。

1.4.2 感官評價 采用感官評定之描述定量分析法(quantitative described analysis,QDA)[11],邀請10名有一定品評經驗的人,分別從外觀(15分)、組織狀態(20分)、色澤(15分)、香氣(25分)、滋味(25分)對香腸質量進行評定,滿分100分,評定標準見表1[12]。

1.5 香腸氮素的測定

總氮的測定:凱氏定氮法,參照GB/T5009.5-2010;氨基酸態氮:采用中性甲醛滴定法;揮發性鹽基氮的測定:參照GB/T5009.44-2003。

1.6 實驗設計

按照發酵香腸生產工藝的要求,分別對發酵香腸發酵期和成熟期的各種因素進行研究,確定低酸度川味香腸加工工藝條件。

1.6.1 發酵期的單因素實驗 選擇發酵溫度、發酵時間、發酵相對濕度和葡萄糖添加量四個因素進行單因素實驗,以感官評價和pH為指標,研究這四個因素對發酵香腸發酵期的影響。固定發酵相對濕度75%,發酵時間12h,葡萄糖添加量0.1%,分別在發酵溫度為16、18、20、22和24℃的條件下進行發酵,對發酵溫度進行優化;固定發酵相對濕度75%,發酵溫度20℃,葡萄糖添加量0.1%,分別在發酵時間10、12、14、16和18h的條件下發酵,對發酵時間進行優化;固定發酵溫度20℃,發酵時間12h,葡萄糖添加量0.1%,分別在發酵相對濕度65%、70%、75%、80%和85%的條件下進行發酵,對發酵相對濕度進行優化;固定發酵溫度20℃,發酵相對濕度75%,發酵時間12h,分別在葡萄糖添加量為0%、0.05%、0.1%、0.15%、0.20%的條件下進行發酵,對葡萄糖添加量進行優化[13]。

1.6.2 發酵期發酵條件的優化 根據單因素實驗結果,本實驗選用發酵溫度、發酵時間、發酵相對濕度和葡萄糖添加量四個因素進行正交實驗,以感官評價和pH為指標[14-15],正交實驗因素水平表見表2。評價pH應在5.90以上，若香腸pH低于5.90,則香腸后發酵程度較大，pH下降過快，產品過酸，因此以最接近5.90為最優的評價值。

表2 發酵條件正交實驗設計因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal test on fermentation condition

1.6.3 成熟期的單因素實驗 選擇成熟溫度、成熟相對濕度和成熟時間三個因素進行單因素實驗,以感官評價和pH為指標,研究這三個因素對發酵香腸成熟期的影響。固定成熟相對濕度60%,成熟時間4d,分別在成熟溫度為9、11、13、15和17℃的條件下進行成熟,對成熟溫度進行優化;固定成熟溫度13℃,成熟時間4d,分別在成熟相對濕度50%、55%、60%、65%和70%條件下進行成熟,對成熟相對濕度進行優化;固定成熟相對濕度60%,成熟溫度13℃,分別成熟2、3、4、5和6d,對成熟時間進行優化。

1.6.4 成熟期成熟條件的優化 根據單因素實驗結果,本實驗選用成熟溫度、成熟相對濕度、成熟時間三個因素進行正交實驗,以感官評價和pH為指標,正交因素水平表見表3。

表3 成熟條件正交實驗設計因素水平表Table 3 Factors and levels of orthogonal test on ripening condition

2 結果與討論

2.1 發酵期的單因素實驗

2.1.1 發酵溫度的確定 由圖1可知,發酵溫度不同,pH的變化和產品的感官評分有很大的差異。溫度為16℃和18℃時,香腸加入發酵劑12h后,pH基本無變化,做出來的產品發酵風味淡,無酸味,口味一般;溫度為22℃和24℃時,發酵后pH下降較快,產品酸味較重,口味較差;溫度為20℃時,發酵后pH緩慢下降,12h后為5.93,pH下降了0.12,這與Xu Y[16]等研究在銀鯉香腸中接種戊糖片球菌時的結果相似。其感官評分最高,為88分,因此選擇發酵溫度為20℃。

圖1 發酵溫度對香腸pH和感官評價的影響Fig.1 Effect of fermentation temperature on pH and sensory of sausage

2.1.2 發酵時間的確定 由圖2可知,香腸加入發酵劑后,其pH開始下降,10～14h下降緩慢,14h時達到5.85,這與Latorre-Moratalla M L[17]等通過接種乳酸菌研究發酵香腸的工藝條件的結果相似。14～18h下降劇烈,18h時達到5.68;發酵時間越長,產品的酸味越重,綜合感官質量也在不斷發生變化;發酵時間為10h時,產品無酸味;當發酵時間為14～18h時,產品酸味較重,口感較差;發酵時間在12h時,產品微酸,感官評分最高,為88分,因此選擇發酵時間為12h。

2.1.3 發酵相對濕度的確定 由圖3可知,隨著發酵濕度的增加,pH緩慢下降,這與潘明[18]等的研究結果一致。在相對濕度為80%和85%時,發酵12h后pH達到5.85和5.83,且還有下降的趨勢,產品的酸味較重,口味較差;在相對濕度為65%和70%時,pH下降緩慢,產品發酵風味差,基本無酸味,口味一般;在相對濕度為75%時,發酵12h后pH達到5.93,產品的感官評分最高,為89分,因此選擇發酵相對濕度為75%。通過預實驗發現，若發酵期相對濕度大于75%，不利于香腸水分的迅速散失，容易引起香腸腐敗變質，因此表2中發酵條件正交實驗設計因素水平表中的相對濕度設計為65%、70%和75%。

圖3 發酵相對濕度對香腸pH和感官評價的影響Fig.3 Effect of fermentation of relative humidity on pH and sensory of sausage

2.1.4 葡萄糖添加量的確定 由圖4可知,隨著葡萄糖添加量的增加,pH逐漸下降,這與劉柳[19]等的研究結果類似。葡萄糖的添加可以為乳酸菌提供生長代謝的碳源,葡萄糖添加量增加,發酵劑產酸速度加快,葡萄糖添加量為0%和0.05%時,pH下降緩慢,產品酸味不明顯,口味一般;葡萄糖添加量為0.15%和0.2%時,發酵12h后pH達到5.82和5.79,且還有下降的趨勢,產品的酸味明顯,口味較差;在葡萄糖添加量為0.1%時,發酵12h后pH達到5.93,產品感官評分最高,為89分,因此選擇葡萄糖添加量為0.1%。

圖4 葡萄糖添加量對香腸pH和感官評價的影響Fig.4 Effect of glucose on pH and sensory of sausage

2.2 發酵期發酵條件的正交實驗

由表4可知,香腸感官評分的優水平為A2D2B2C3,pH的優水平為A2B3C3D2。但各因素不同水平對應的pH均接近5.85,且相互差異較小,而各因素不同水平所對應的感官評分值有些差異卻很大,這表明應該以感官評分值作為優水平的主要依據。由表4中感官評分的極差分析可知,各因素對發酵工藝的影響順序為:A>D>B>C,即發酵溫度的影響最大,葡萄糖添加量的影響其次,發酵時間的影響次之,發酵相對濕度影響最小。

表4 發酵條件的正交實驗結果Table 4 Results of orthogonal test of fermentation condition

由正交實驗結果可知,最佳發酵條件為A2D2B2C3,即發酵溫度為20℃,葡萄糖添加量為0.10%,發酵時間為12h,發酵相對濕度為75%。由于正交表中沒有該最佳組合,故需進行驗證實驗。

2.3 發酵期最佳發酵條件的驗證實驗

用最佳發酵條件進行驗證實驗,發酵結束時香腸pH達到5.90左右,在后期的低溫成熟過程中,有利于香腸的pH緩慢降低,最終達到5.50;感官評分為88分,高于正交表中的最高得分組合A2D1B2C3。此時這種產品酸度適中,發酵風味濃郁,口感較好。

2.4 成熟期的單因素實驗

2.4.1 成熟溫度的確定 由圖5可知,成熟溫度不同,pH的變化和產品的感官評分有很大差異。隨著成熟溫度升高,pH下降速率加快,在成熟溫度為9℃和11℃時,成熟結束后pH基本無變化,產品酸味不明顯,口味一般;在成熟溫度為15℃和17℃時,成熟結束后pH降到5.40以下,產品酸味過重,感官評分低;在成熟溫度為13℃時,成熟結束后pH降到5.50左右,這與Muthukumarasamy P[20]研究發酵香腸時得出的結論一致。此時產品酸味適中,口感較好,感官評分最高,為85分,因此選擇成熟溫度為13℃。

圖5 成熟溫度對香腸pH和感官評價的影響Fig.5 Effect of ripening temperature on pH and sensory of sausage

2.4.2 成熟時間的確定 由圖6可知,隨著成熟時間的延長,pH逐漸下降,成熟時間大于4d時,產品酸味較重,口感不好,感官評分低;成熟時間小于4d時,產品酸味較合適,但是發酵風味不足,內部水分較多;成熟4d,pH達到5.50左右,這與Tabanelli G[21]等研究意大利發酵干香腸時的結果類似。此時產品酸味適中,口味較好,感官評分最高,為85分,因此選擇成熟時間為4d。

圖6 成熟時間對香腸pH和感官評價的影響Fig.6 Effect of ripening time on pH and sensory of sausage

2.4.3 成熟相對濕度的確定 由圖7可知,隨著相對濕度的增加,pH呈緩慢的下降趨勢,成熟期相對濕度過高,香腸水分不宜散失;相對濕度過低,香腸表面水分散失快,內部水分出不來;在相對濕度為60%時,pH在5.50左右,酸味適中,感官評分最高,為86分,因此選擇相對濕度為60%。

圖7 成熟相對濕度對香腸pH和感官評價的影響Fig.7 Effect of relative humidity of ripening on pH and sensory of sausage

2.5 成熟期成熟條件的正交實驗

由表5極差分析可知,影響發酵香腸成熟條件和感官效果的因素:A>C>B,即成熟溫度的影響最大,成熟時間的影響其次,成熟相對濕度影響最小。由表5可知,感官評分的優水平為A2C2B2,由于低酸度香腸的pH應不低于5.50,香腸pH的優水平為A2C2B2,因此發酵香腸成熟期成熟的最佳條件是A2C2B2,即成熟溫度為13℃,成熟時間為4d,成熟相對濕度為60%。由于正交表中沒有該最佳組合,故需進行驗證實驗。

表5 成熟條件的正交實驗結果Table 5 Results of orthogonal test of ripening condition

2.6 成熟期最佳成熟條件的驗證實驗

用最佳成熟條件進行驗證實驗,香腸最終pH為5.50,感官評分92分,高于正交表中的最高得分組合A2C2B1。此時香腸酸味適中,發酵風味濃郁,口感較好。

2.7 低酸度川味香腸加工過程中總氮的變化

由圖8可知,總氮的初始含量為3.6%,發酵階段總氮含量的下降可能是因為較高的溫度使香腸失水而使一些水溶性含氮物流失。成熟階段總氮含量緩慢增加,可能是由于此階段香腸pH逐漸下降并維持在5.50～5.80,此條件下組織蛋白酶蛋白酶活性增強[22]。干燥期總氮含量逐漸下降(p<0.01),這可能是由于較高的食鹽濃度抑制了組織蛋白酶活性,從而使蛋白質的降解作用減少,這與呂舒[23]等對四川香腸的研究是一致的。

圖8 低酸度川味香腸加工過程中總氮的變化Fig.8 Changes of nitrogen in low acidity Sichuan-type sausage during processing

2.8 低酸度川味香腸加工過程中氨基酸態氮的變化

由圖9可知,氨基酸態氮在整個加工過程中呈上升趨勢。發酵期氨基酸態氮含量顯著上升(p<0.01),這可能是由于原料肉和微生物蛋白酶能夠分解肌原纖維促進蛋白質的降解[24],因此可能是由于乳酸菌和葡萄球菌對蛋白質的降解。成熟階段,氨基酸態氮的變化不顯著(p>0.05),這可能是因為成熟期溫度低,蛋白酶活性下降,從而使蛋白質降解緩慢。干燥階段,氨基酸態氮含量快速上升,最終達到0.215%,這可能是由于干燥階段水分降低,從而使氨基酸態氮的相對濃度增高,也可能是由于水分的散失導致鹽分增加,蛋白結構受到破壞,從而使蛋白酶更易作用于蛋白質。氨基酸態氮與寡肽等成分協同作用,能有效的促進低酸度川味香腸風味的形成[25]。

圖9 低酸度川味香腸加工過程中氨基酸態氮的變化Fig.9 Changes of amino acidic nitrogen in low acidity Sichuan-type sausage during processing

2.9 低酸度川味香腸加工過程中揮發性鹽基氮的變化

揮發性鹽基氮是指由于動物性食品中細菌和酶的作用,使蛋白質分解產生的氨及胺類等堿性含蛋物質,導致肉類腐敗,是衡量肉類腐敗變質的重要指標[26]。由圖10可知,揮發性鹽基氮在發酵階段和在成熟第一天內變化不顯著(p>0.05),這可能是因為乳酸菌生長比較旺盛,會抑制腐敗菌的作用。在成熟后期,揮發性鹽基氮呈明顯的上升趨勢(p<0.01),這可能是由于恒溫恒濕培養箱中氧濃度低所致。干燥階段,揮發性鹽基氮呈明顯的上升趨勢,是由于高溫促使了蛋白質的降解,干燥結束時,揮發性鹽基氮含量為18.78mg/100g,未超過國家標準30mg/100g。

圖10 低酸度川味香腸加工過程中揮發性鹽基氮的變化Fig.10 Changes of TVB-N in low acidity Sichuan-type sausage during processing

3 結論

本實驗將植物乳桿菌、戊糖片球菌和葡萄球菌接種到川味香腸中,在單因素實驗的基礎上通過正交實驗得出低酸度川味香腸的加工工藝條件:發酵溫度為20℃,發酵時間為12h,發酵相對濕度為75%,葡萄糖添加量為0.10%;成熟溫度為13℃,成熟時間為4d,相對濕度為60%。此工藝條件下的低酸度川味香腸pH為5.50,感官評分為92分,酸味適中,麻辣爽口,香氣濃郁,具有傳統四川香腸的特有風味,并且有助于更好地發展川味香腸產業和為今后工業化應用提供參考。

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Processing technology of fermented low aciditySichuan-type sausage with mixed strains

GONG Yang,SUN Xia,ZHANG Lin,GUO Yan-jing,LI Jing,YANG Yong*,LI Cheng,HU Bin,HE Li

(College of Food Science,Sichuan Agricultural University,Ya’an 625014,China)

Single factor experiment and orthogonal experiment were used to optimize processing technology of low acidity Sichuan-type sausage which was inoculatedLactobacillusplanetariumandPediococcuspentosaceusandStaphylococcus. The results showed that the optimum production conditions for the fermentation period:fermentation temperature 20℃,fermentation time 12h,glucose 0.10%,relative humidity 75%;for ripening period:ripening temperature 13℃,ripening time 4d,and relative humidity 60%.The final low acidity Sichuan-type sausage with moderate sour,spicy and refreshing,with characteristic flavor of traditional Sichuan-type sausage,the pH was 5.50 and the sensory score was 92 points.

Lactobacillusplanetarium;Pediococcuspentosaceus;Staphylococcus;low acidity;Sichuan-type sausage;processing technology

2014-07-23

鞏洋(1987-)，男，碩士研究生，研究方向：肉品科學與技術。

*通訊作者:楊勇(1969-)，男，博士，教授，研究方向：肉品科學與技術。

四川省科技廳成果轉化項目(2013NC0052)。

TS251.65

B

1002-0306(2015)05-0227-07

10.13386/j.issn1002-0306.2015.05.039