不同發酵劑對北方風干香腸色澤和風味品質的改良作用

潘曉倩，成曉瑜，張順亮，趙　冰，艾　婷，喬曉玲，王守偉

（中國肉類食品綜合研究中心，北京 100068）

不同發酵劑對北方風干香腸色澤和風味品質的改良作用

潘曉倩，成曉瑜，張順亮，趙冰，艾婷，喬曉玲，王守偉*

（中國肉類食品綜合研究中心，北京 100068）

以不接菌的自然發酵樣品為對照，分析商業發酵劑對北方風干香腸色澤和風味的改良作用。結合產品特點選取3種不產酸，且具有護色增香功效的發酵劑。在生產過程中測定其色澤變化，并對最終產品進行感官評價、氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯用分析和電子鼻分析。結果表明，3 種發酵劑的加入均能促進風干香腸產品色澤形成，即紅度值a*顯著增加。電子鼻傳感器能夠將4 組產品區分開，說明加入發酵劑后，風干香腸的風味有所改變。GC-MS結果顯示，添加S-SX發酵劑和T-SC-200發酵劑能夠顯著增加產品風味物質含量，尤其是醛類、酮類、酯類風味物質相對含量有所提高。感官分析表明，S-SX發酵劑處理組的綜合評分最高，其產品風味和口感更好。

發酵劑；北方風干香腸；色澤；風味

風干香腸主要產于我國北方地區，是傳統自然發酵肉制品之一，風干香腸具有低水分活度和高鹽的特點，能夠在常溫條件下貯存，風味獨特，營養價值高，深受消費者歡迎。在風干成熟過程中，碳水化合物、脂肪和蛋白質等大分子物質在微生物和內源酶的共同作用下發生降解，形成風干腸特有風味或風味前體物質［1-2］。由于我國的風干香腸以自然發酵為主，其中的微生物主要來自原料肉、香辛料及加工環境，具有不確定性和不可控性，難以保證產品質量穩定。如能在風干香腸加工過程中加入特定的發酵劑菌株進行發酵，則能夠保證產品的風味質量，以適應工業化大生產。早在20世紀30年代，美國第1次報道了發酵劑在香腸制作中的應用，之后人們不斷挖掘出適合做發酵劑的菌株，包括乳桿菌屬、葡萄球菌屬、微球菌屬及酵母等［3-8］。近年來，有一些關于自然發酵肉制品中微生物多樣性及添加發酵菌株改善產品品質、產生風味物質、縮短生產周期的相關研究［9-11］。由于每種產品都具有特定的風味，因此需根據特定的產品特性及需求來選擇不同的發酵劑，而發酵劑菌種的活力則根據不同的產品配方、添加劑和生產工藝而有所變化［12］。本工作應用氣相色譜-質譜（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）聯用和電子鼻傳感器等方法，分析3 種商業發酵劑對北方風干香腸色澤和風味的改良作用，優選出最適合在本產品中應用的發酵劑種類，并為風干香腸中發酵劑的研發及其產業化應用提供理論支持。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

豬后腿肉、豬背脂 北京市第五肉類聯合加工廠；風干腸加工用輔料：食鹽、白砂糖、味精、亞硝酸鈉、異抗壞血酸鈉和香辛料 中國肉類食品綜合研究中心香辛料部；發酵劑 科漢森（北京）貿易有限公司；發酵劑具體產品信息見表1。

表1　發酵劑的相關技術資料Table1　Technical information about the starter cultures used in this study

1.2儀器與設備

WH82絞肉機 德國賽德曼機械制造公司；OSCAR 20 真空灌腸機 德國海因里希弗雷機械制造有限公司；DZ-600/2S型真空包裝機 山東小康機械有限公司；HWS-150型恒溫恒濕箱 上海森信實驗儀器有限公司；CR-400色差計 柯尼卡美能達（中國）投資有限公司；EN2257電子天平 上海民橋精密科學儀器有限公司；PEN3型便攜式電子鼻傳感器 德國Airsense公司；HH-1型數顯電子恒溫水浴鍋 上海至翔科教儀器廠；75 μm碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（carboxen/ polydimethylsiloxane，CAR/PDMS）固相微萃取針、DBWax GC毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm） 美國J&W公司；TRACE 1310型GC、TSQ 8000型MS 美國Thermo公司。

1.3方法

1.3.1北方風干腸加工工藝

脂肪切丁、加食鹽過夜腌制→原料肉（剔除結締組織）→絞肉→加調味料和發酵劑攪拌混合→膠原蛋白腸衣灌制→12 ℃、相對濕度80%條件下風干發酵→成品

1.3.2色澤測定

使用色彩色差計進行測定，記錄亮度值（L*）、紅度值（a*）、黃度值（b*）。每個處理測7 根風干香腸，每根腸測定中段的2 點，取平均值。

1.3.3感官分析

由中國肉類食品綜合研究中心15 位經驗豐富的專業人員組成感官評定小組，將臘腸蒸煮20 min，切成0.3 mm左右的薄片，應用盲評計分方式，就臘腸色澤、組織形態、氣味和口感4 個方面進行品評打分，每種樣品評定之間用清水漱口［13］。計分采用10 分制，由高至低依次為：好10.0～8.0 分、較好7.9～6.0 分、一般5.9～4.0 分、差3.9～2.0 分、極差1.9～0 分。評分標準見表2。

表2　感官評價標準Table2　Criteria for sensory evaluation of northern air-dried sausage

1.3.4電子鼻傳感器檢測

表3　化學傳感器對不同物質的響應類型Table3　Chemical sensors corresponding to different types of volatile substanncceess

PEN3型電子鼻傳感器由10 種金屬氧化物半導體型化學傳感元件組成，如表3所示，每型傳感元件有各自對應的主要敏感物質類型。發酵劑菌株在腸體內繁殖產生各種次級代謝產物，影響蛋白質和脂肪的降解，進而影響風味物質的種類和含量，在傳感器上呈現不同的氣味感應信號。

準確稱取3 g風干香腸樣品，切碎，放入樣品瓶，擰緊瓶蓋，25 ℃恒溫環境平衡2 h，運用PEN3型便攜式電子鼻傳感器對不同樣品進行檢測。傳感型號在60 s后基本穩定，選定信號采集時間為70 s。每種樣品分別做6 次平行重復。

1.3.5 揮發性化合物的固相微萃取提取

稱取3 g左右的風干香腸樣品裝入固相微萃取小瓶中，旋緊蓋子，將固相微萃取瓶放入50 ℃水浴鍋中平衡20 min，然后將固相微萃取針頭插入瓶中，纖維頭處于頂空狀態吸附香氣化合物40 min。

1.3.6揮發性化合物的GC-MS測定

GC條件：DB-Wax極性柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；高純氦氣（純度＞99.99%）作為載氣；流速1.0 mL/min（恒定）；分流比20∶1；升溫程序：進樣口溫度250 ℃，柱溫起始40 ℃保持3 min，以3 ℃/min升溫到100 ℃，保持2 min，再以2 ℃/min升到150 ℃保持2 min，最后以8 ℃/min升溫到230 ℃，保持5 min。

MS條件：傳輸線溫度260 ℃；離子源溫度280 ℃；溶劑延遲時間3 min；質譜質量掃描范圍為40～600 u。

1.4數據處理

風味組分的質譜分析：根據面積歸一化法求得各揮發性成分在臘腸風味物質中的相對含量。電子鼻分析數據運用PEN3型電子鼻配套的Winmuster軟件對數據進行主成分分析（principal component analysis，PCA）和線性判別分析（linear discriminant analysis，LDA）。Excel 2007統計分析其他數據，計算標準差并制圖。

2　結果與分析

2.1色澤的變化

表4　發酵過程中風干香腸色澤的變化Table4　Changes in color of northern air-dried sausage during the fermentation process

如表4所示，整個發酵過程中黃度值b*變化不明顯；亮度值L*呈下降趨勢，表明風干過程中香腸失去水分。紅度值a*在初期便快速上升，第4天時3 組添加發酵劑的風干香腸a*值均顯著高于對照（P＜0.05），這可能因為發酵劑中的葡萄球菌具有硝酸還原酶活力，將亞硝酸鹽還原產生NO，NO再與肌紅蛋白結合形成亞硝肌紅蛋白，或是直接轉化高鐵肌紅蛋白產生具有紅色色澤的肌紅蛋白衍生物［14］。如圖1所示，發酵第10天時4 組產品色澤的對比效果。在發酵后期，隨著水分進一步丟失，a*值略有下降。

圖1　發酵第10天時4 組產品的色澤對比Fig.1　Color comparison of four groups on day 10 of fermentation

2.2感官分析結果

表5　感官評價結果Table5　Results of sensory analysis

如表5所示，在蒸煮之后，各處理組在色澤和組織形態方面差異不顯著。在氣味和口感方面，S-SX發酵劑和T-SC-200發酵劑組的香味更加濃郁，評價結果要顯著優于對照組（P＜0.05），其中，S-SX發酵劑組被描述為臘味更突出，風味口感更好，而SM-75發酵劑處理并沒有顯著影響產品的氣味和口感。整體接受度方面也顯示，整體感覺最好，最容易被接受的是S-SX發酵劑組，其次為T-SC-200發酵劑組，最后是SM-75處理組和對照組。

2.3PCA和LDA模型

圖2　4組產品的PCA（A）和LDA（BB）Fig.2　PCA analysis （A） and LDA analysis （B） of four groups

采用PCA和LDA法建立不同處理組產品在發酵完成后（即第14天）的響應模型。如圖2所示，除PCA中發酵劑S-SX和SM-75處理組有部分重疊，其余分析數據點均分布在各自的區域內，沒有重疊，且對照與T-SC-200處理組距離較大，說明他們之間的揮發性氣味有較大差異。PC1、PC2的方差貢獻率分別為94.75%和4.61%，PC1、PC2的總貢獻率為99.36%，LD1、LD2的方差貢獻率分別為75.31%和12.40%，LD1、LD2的總貢獻率為87.71%。即采用PCA和LDA分析方法，能夠區分出這4組樣品存在一定差異，表明加入發酵劑后，產品風味有所改變。

2.4揮發性風味物質分析

表6　風干香腸經GC-MS鑒定的揮發性風味化合物Table6　Volatile flavor compounds of northern air-dried sausage identified by GC-MS

續表6

續表6

生產結束時，從對照、S-SX、SM-75組和T-SC-200組分別檢測到78、74、74 種和74 種物質，揮發性風味物質的總量由高到低依次為T-SC-200＞S-SX＞SM-75＞對照組，這說明接種發酵劑菌株可以在短時間內產生大量揮發性物質。通過表6中各類物質分類總結發現，添加發酵劑處理組的醛類、酮類和酯類物質相對含量要明顯高于對照組，而這3 類物質是形成發酵肉制品風味的重要組成部分。其中，3-甲基丁醛在這4 組產品中的相對含量分別為1.06%、4.60%、1.27%、3.09%，可見，S-SX發酵劑和T-SC-200發酵劑處理能夠顯著提高產品中3-甲基丁醛含量。研究表明，發酵肉制品中支鏈氨基酸和含硫氨基酸是風味形成的重要前體物質［15］，亮氨酸在微生物代謝作用下生成3-甲基丁醛，其閾值較低，低濃度條件下具有愉快的麥芽香氣和水果香氣［16］，對發酵肉制品風味形成有顯著作用，也可與含硫化合物進一步反應產生類似培根的風味［17］。3-羥基-2-丁酮具有甜香、奶制品香、并帶有脂肪的油膩氣息［16］，在這4 組產品中的相對含量分別為2.95%、34.74%、7.79%、21.95%，可見經微生物發酵后，此類物質明顯增多，酮類物質來源于微生物對游離脂肪酸的不完全β氧化，且不同菌株生成酮的能力也有所不同［18］。乙酸乙酯具有醚香、甜的如菠蘿的果香及葡萄、櫻桃香韻，同時還有酒樣味道［16］，是腌臘肉制品典型風味之一。乙酸乙酯在這4 組產品中的相對含量分別為5.30%、5.32%、6.12%、6.87%，研究表明，微生物能將酸和醇酯化［19］，且由微生物代謝產生的酯類物質中乙酸乙酯相對含量最高［20］。另外，微生物能夠發酵碳水化合物產生乙酸、丁酸等酸類物質，而它們是形成酯類物質的前體［21-22］。從以上分析結果可看出，3 種發酵劑產品均能夠不同程度的影響風干香腸風味物質形成，尤其是S-SX發酵劑和T-SC-200發酵劑的添加顯著提高了醛類、酮類和酯類風味物質相對含量。

3　結 論

3 種商業發酵劑均能促進風干香腸發酵過程中色澤的形成，即與對照相比，紅度值a*顯著提高，色澤更加鮮艷，更能夠激起消費者的購買欲。運用PEN3化學傳感器建立各組風干香腸產品的指紋圖譜進行PCA和LDA，表明加入發酵劑后，風干香腸的風味發生了明顯改變。GC-MS分析結果顯示，添加S-SX發酵劑和T-SC-200發酵劑可以加速風干香腸成熟過程，促進風味物質形成，尤其是醛類、酮類和酯類風味物質相對含量有所提高。這主要是由于微生物代謝游離氨基酸生成醛類風味物質，促進脂肪氧化生產酮類風味物質和酸類、醇類物質的酯化反應，與之前的研究結果相吻合［18-23］。感官分析結果表明，與對照相比，SM-75發酵劑在北方風干香腸中的使用并沒有顯著改善產品的風味口感，這可能是因為該種發酵劑不適合在風干香腸產品中應用；而S-SX發酵劑和T-SC-200發酵劑處理能夠顯著提高產品氣味和口感方面的品質，尤其是S-SX發酵劑處理組產品的風味和口感更好。

因此，通過色澤和風味分析發現，S-SX發酵劑最適合在北方風干香腸產品中使用，這也說明不同菌株的發酵特性及其適用條件有所差異，針對不同的傳統腌臘肉制品添加合適的發酵劑菌株能夠改善其色澤、風味和口感，同時解決風干香腸生產周期較長的問題。

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Analysis of Color and Flavor Improvement of Different Starter Cultures on Northern Air-Dried Sausage

PAN Xiaoqian， CHENG Xiaoyu， ZHANG Shunliang， ZHAO Bing， AI Ting， QIAO Xiaoling， WANG Shouwei*
（China Meat Research Center， Beijing 100068， China）

Effects of commercial starter cultures on improvement of both color and flavor of northern air-dried sausage were studied. Naturally fermented sausage without commercial starter cultures served as a control. Three kinds of starter cultures not producing acid and having the reddening and flavoring features were chosen according to product characteristics. The changes in color during different phases were measured. Sensory and flavor evaluation of the final product were also conducted by both gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS） and electronic nose. The results showed that all the three starter cultures contributed to good color and significantly increased redness （a*） value. Electronic nose sensors could identify four groups， which illustrated that the flavor was changed after adding starter cultures. The GC-MS results indicated that both S-SX and T-SC-200 starter cultures played an important role in the increase of flavor substances， especially aldehyde， ketones and esters. S-SX treatment group got the highest synthetic scores， contributing to better flavor and taste based on sensory analysis.

starter culture； northern air-dried sausage； color； flavor

TS251.1

A

1002-6630（2015）14-0081-06

10.7506/spkx1002-6630-201514016

2014-11-22

公益性行業（農業）科研專項（201303082）

潘曉倩（1987—），女，工程師，碩士，研究方向為微生物與副產物綜合利用。E-mail：go_ahead123@163.com

王守偉（1961—），男，教授級高級工程師，碩士，研究方向為肉品加工技術。E-mail：cmrcwsw@126.com