商業發酵劑對發酵香腸成熟過程中理化性質的影響

李玉娥，李曉宏，朱迎春*，閆玉雯

（山西農業大學食品科學與工程學院，山西 晉中 030801）

發酵香腸是指將絞碎的肉和動物脂肪及輔料等混合后灌進腸衣，在自然或人工控制條件下，經微生物發酵而成的具有較好穩定性、貯藏性和典型發酵風味的肉制品[1]。香腸的發酵、成熟過程伴隨著復雜的物理、化學變化，生產過程中發酵劑的使用可以改善發酵香腸的色澤和風味、縮短發酵時間、提高生產效率、抑制有害微生物的生長，延長產品貨架期。王德寶等[2]利用清酒乳桿菌與木糖葡萄球菌進行單一和復配發酵，結果表明，復配發酵劑有效抑制了香腸中亞硝酸鹽、飽和脂肪酸及有害生物胺的含量。Nie Xiaohua等[3]研究表明，復合發酵劑加快蛋白質降解，增加風味氨基酸的含量。Sun Qinxiu等[4]研究表明，哈爾濱干香腸接種木糖葡萄球菌和植物乳桿菌能夠減少脂質氧化程度，抑制生物胺的積累，提高香腸的品質特性。Essid等[5]以植物乳桿菌和木糖葡萄球菌作為發酵劑生產發酵香腸，結果表明，接種發酵劑的香腸可在一定程度上抑制腸桿菌等有害菌的生長繁殖。何建葉[6]研究表明，以乳桿菌與葡萄球菌為混合發酵劑，混合發酵香腸在一定程度上阻止了蛋白分解菌和脂肪分解菌的作用，抑制了腐敗菌的生長。Ge Qingfeng等[7]研究表明，在發酵香腸中添加植物乳桿菌（NJAU-01）可以降低羰基含量和蛋白質表面疏水性，進而降低發酵香腸在發酵和成熟過程中的蛋白質氧化程度。周慧敏等[8]研究發現，在發酵香腸中添加木糖葡糖球菌和肉葡萄球菌可以縮短產品成熟周期，延緩脂肪氧化。杜寶[9]發現，將植物乳桿菌（37X-6、X3-3b）和戊糖片球菌（37X-8、30X-11）作為發酵劑加入發酵羊肉香腸中，其硫代巴比妥酸反應物（thiobarbituric acid reactive substance，TBARs）值低于自然發酵組，說明添加商業發酵劑可以有效降低香腸的脂質氧化，改善香腸的品質及貯藏性，提高其食用安全性。

不同發酵劑所含微生物的種類和數量不同，對發酵香腸理化性質的影響也不盡相同。本研究選用3 種不同的商業發酵劑（SBM-52、SHI-59、VBM-60）生產發酵香腸，以自然發酵（不添加發酵劑）為對照，對4 組發酵香腸成熟過程中的理化指標進行測定，探究不同商業發酵劑對發酵香腸品質的影響，為商業發酵劑在實際生產中的應用提供理論依據和數據支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬里脊肉和豬背膘 山西農業大學雙匯肉制品經營店；腸衣（直徑26～28 mm的豬小腸腸衣） 江蘇南通雙宇腸衣直銷商；調味粉（50440） 意大利丹尼斯克公司。

亞硝酸鈉 天津市恒興化學試劑制造有公司；鹽、葡萄糖 山西農業大學寸草心超市；SBM-52（木糖葡萄球菌、肉葡萄球菌、戊糖片球菌、乳酸片球菌）、SHI-59（木糖葡萄球菌、戊糖片球菌、植物乳桿菌）、VBM-60（木糖葡萄球菌、戊糖片球菌、植物乳桿菌、乳酸片球菌） 意大利丹尼斯克公司；鹽酸、硼酸、三氯乙酸、氧化鎂、氯仿、丁基羥基茴香醚、乙二胺四乙酸二鈉、石油醚、無水乙醇、氫氧化鉀、乙酸鋅、硼砂、亞鐵氰化鉀（均為分析純） 天津市化學試劑一廠。

1.2 儀器與設備

YC-500絞肉機 上海燁昌食品機械有限公司；ZB-5斬拌機 山西青浦食品包裝機械經營廠；S-Z200灌腸機 廣州輝輝廚房設備有限公司；FA25高剪切分散乳化機 海弗魯克流體機械制造有限公司；SP-XCSDJ01 pH計 晉中佳通機電科技有限公司；LD4-2A低速離心機 北京雷勃爾離心機有限公司；HY-2調速多用振蕩器 常州國華電器有限公司；CM-5色差儀 蘇州科晟泰機械設備有限公司；723可見分光光度計 上海菁華科技儀器有限公司；AW-1水分活度儀 無錫市碧波電子設備廠。

1.3 方法

1.3.1 發酵香腸的加工工藝及配方

本研究中發酵香腸的工藝參數與配方由意大利丹尼斯克公司提供。

發酵香腸的制作過程中，輔料的添加種類和添加量均相同。以豬肉質量為基數，添加亞硝酸鈉0.01%、食鹽2%、復合磷酸鹽0.2%、抗壞血酸鈉0.05%。將0.02%的商業發酵劑用脫脂乳活化后與各種輔料一起加入到原料肉中，真空攪拌均勻，腌制后灌入腸衣中。成熟時間為香腸失重率達到30%所需的時間。

發酵香腸的制作工藝流程如下：原料肉預處理→瘦肉攪碎→加入調味粉進行腌制→與切丁的肥肉混合→接種→灌腸→發酵→成熟→成品

發酵香腸的工藝參數如表1所示。

表1 發酵香腸工藝參數Table 1 Processing parameters for fermented sausages

1.3.2 實驗設計

實驗分為4 組，分別選用SBM-52、SHI-59、VBM-60商業發酵劑生產發酵香腸，并以不添加發酵劑作為對照組。發酵開始后，隨時監測4 組產品的pH值，直到pH值降至5.1時停止發酵，立刻進行干燥成熟，對發酵香腸成熟第1、4、7、10天的pH值、總揮發性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量、非蛋白氮（non-protein nitrogen，NPN）含量、酸價、亞硝酸鹽含量、水分活度（water activity，aw）、色差等理化指標進行測定。

1.3.3 指標測定

1.3.3.1 pH值的測定

參照GB/T 9695.5ü2008《肉與肉制品 pH測定》。

1.3.3.2 NPN含量的測定

參照杜智慧[10]的測定方法。

1.3.3.3 亞硝酸鹽含量的測定

參照GB 5009.33ü2010《食品安全國家標準 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》中的分光光度法。

1.3.3.4 酸價的測定

參考GB/T 5009.37ü2003《食用植物油衛生標準的分析方法》。

1.3.3.5 aw的測定

將2 g樣品均勻平鋪于玻璃器皿中，再將玻璃器皿放入測試盒，旋緊測試盒開始檢測，測試結束后記錄aw。

1.3.3.6 色差的測定

取已剪碎的肉樣置于比色皿內，壓實，使得測試皿表面無可見氣泡，利用CM-5色差儀檢測樣品，記錄樣品的亮度值（L*）、紅度值（a*）和黃度值（b*）。

1.3.3.7 失重率的測定

取待測樣品并測定其質量（精確到0.01 g），記為m1，發酵開始前的樣品質量記為m2。失重率按照下式計算。

1.4 數據處理

實驗均重復3 次，結果表示為平均值±標準差。用Microsoft Excel 2010軟件進行數據計算，用Statistix 8.1軟件進行數據分析，通過Turkey test程序對數據進行差異顯著性分析（P＜0.05），用Sigmaplot 13.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 4 種發酵香腸發酵及成熟過程中pH值的變化

由圖1A可知，在溫度為30 ℃、濕度為90%的恒溫恒濕培養箱中，4 組發酵香腸的pH值均隨著發酵時間的延長而降低，且在整個發酵過程中對照組的pH值始終高于其他3 組。在發酵17 h時，SHI-59組與VBM-60組的pH值均降至5.1以下，SBM-52組的pH值在19 h時降至5.1以下，而此時對照組的pH值只降至5.22，可見添加發酵劑可以加快產酸，加速發酵過程盡快完成。朱志遠等[11]發現，乳桿菌與木糖球菌混合發酵劑能迅速降低香腸pH值，抑制腐敗微生物的生長，提高產品的安全性。

由圖1B可知：4 組發酵香腸成熟過程中的pH值變化趨勢大致相同，各組發酵香腸成熟第1～4天時，pH值呈現顯著下降趨勢（P＜0.05），且在第4天時各組的pH值均低于4.9；在成熟第4～7天時，各組pH值開始回升，可能原因是在成熟中后期香腸中的碳水化合物被消耗，含氮化合物被乳酸菌作為能源利用，蛋白質被降解，從而使得一些堿性物質含量增加[12-13]。各組pH值回升的幅度不同可能與發酵劑所含的菌種種類及數量不同有關。除SBM-52組外，在成熟第7～10天，其他3 組的pH值呈現緩慢下降的趨勢，最終各組的pH值均小于5.0，這有利于抑制腐敗菌的生長，從而提高發酵香腸的安全性。

2.2 4 種發酵香腸成熟過程中NPN含量的變化

NPN是非蛋白態含氮化合物的總稱，是蛋白酶降解蛋白質形成的[14]，對形成發酵香腸特有風味和質構起關鍵作用[15]。

由圖2可知：各組發酵香腸的NPN含量在成熟前期（0～4 d）變化不顯著（P＞0.05）；成熟中期（4～7 d），除對照組外各組的NPN含量均呈現迅速上升的趨勢，這是由于香腸在成熟過程中肌漿蛋白和肌原纖維蛋白降解生成低分子質量的多肽，從而使NPN含量增加；成熟后期（7～10 d），添加發酵劑各組的NPN含量基本維持在2.54%～7.32%之間，與成熟0 d相比含量顯著增加（P＜0.05）。對照組發酵香腸的NPN含量在成熟第0天與成熟第10天變化不顯著（P＞0.05），說明商業發酵劑的添加有利于發酵香腸中NPN的產生。

2.3 4 種發酵香腸成熟過程中亞硝酸鹽含量的變化

由圖3可知，各組發酵香腸成熟終點的亞硝酸鹽含量均低于成熟初期，且均遠低于國家規定的殘留限量30 mg/kg。導致亞硝酸鹽含量降低的原因可能是發酵過程中產生的乳酸可以促使亞硝酸鹽分解為NO，使得香腸中的亞硝酸鹽含量降低[16]。成熟結束時，與添加發酵劑組相比，對照組發酵香腸的亞硝酸鹽含量最低，且顯著低于其他組（P＜0.05），其次依次是VBM-60組、SHI-59組及SBM-52組。商業發酵劑的使用對降低發酵香腸中亞硝酸鹽的含量無明顯作用，這與Tiso[17]、李沛軍[18]等的研究結果存在差異，原因有待進一步探討。

2.4 4 種發酵香腸成熟過程中酸價的變化

在香腸生產及貯藏過程中，由于微生物及酶等的作用脂肪會分解產生游離脂肪酸，一般用酸價來衡量樣品中游離羧基的數量，從而對脂肪氧化的程度進行評定[19]。

由圖4可知，4 組發酵香腸成熟期間的酸價變化趨勢大致相同：成熟結束時各組的酸價均遠高于成熟開始時（P＜0.05），這說明香腸在成熟過程中脂類分解較多，從而導致大量游離脂肪酸的積累，脂肪氧化程度加深[20]。對4 組產品進行比較，其酸價排序為SHI-59組＞對照組＞VBM-60組＞SBM-52組，其中VBM-60組和SBM-52組的酸價低于對照組（P＜0.05），說明添加商業發酵劑VBM-60和SBM-52可抑制發酵香腸的脂質氧化。

2.5 4 種發酵香腸成熟過程中aw的變化

發酵香腸的aw反應肉制品中水分的存在狀態和結合程度[21]。由圖5可知：在第0天時，對照組發酵香腸的aw為0.658，顯著低于其他3 組（P＜0.05）；成熟4 d之后，除對照組外，3 組香腸的aw均呈現下降趨勢，且低于0.66，而對照組的aw呈現上升趨勢，且顯著高于其他3 組（P＜0.05），這說明商業發酵劑的添加有利于降低aw，從而提高發酵香腸的貯藏穩定性。

2.6 4 種發酵香腸成熟過程中失重率的變化

失重率是判定香腸成熟終點的關鍵指標，失重率過高或過低都會影響香腸的食用品質，一般認為香腸成熟終點的失重率應達到30%。

由圖6可知，4 種發酵香腸在成熟過程中的失重率均迅速上升，且在成熟第10天時，SBM-52、SHI-59、VBM-60組的失重率分別為33.12%、31.10%、30.22%，都達到成熟終點，而對照組的失重率在成熟第10天時僅為22.00%，顯著低于其他3 組（P＜0.05），說明商業發酵劑的添加有助于加快發酵香腸的成熟，從而提高生產效率，縮短成熟周期，這與劉靜等[22]的研究結果相一致。

2.7 4 種發酵香腸成熟過程中色差的變化

由表2可知：各組發酵香腸在成熟過程中的L*呈現先升高后降低的趨勢，除對照組外，各組在第0天和第1天的L*差異不顯著（P＞0.05），成熟第10天時的L*均低于第0天，這是由于隨著成熟時間的延長，發酵香腸中的水分含量逐漸降低，從而使香腸的L*降低；除對照組外，各組發酵香腸成熟第10天時的a*均較成熟第0天時有所增加，但差異不顯著（P＜0.05），這可能是由于商業發酵劑中的葡萄球菌分泌的硝酸還原酶將亞硝酸鹽轉變為NO，NO與瘦肉中的肌紅蛋白結合生成紅色的一氧化氮肌紅蛋白，使得a*增加[23]；4 組發酵香腸的b*在整個成熟過程中無顯著變化。

表2 4 種發酵香腸成熟過程中色差的變化Table 2 Color changes of different fermented sausages during ripening

3 討 論

發酵香腸中添加發酵劑是為了使碳水化合物迅速分解產酸，使pH值降低并接近蛋白質等電點，促進香腸中的肉質由溶膠態變成凝膠態，瘦肉與脂肪顆粒結合更緊密[24]。本研究使用的商業發酵劑中所包含的微生物為葡萄球菌（木糖葡萄球菌、肉葡萄球菌）和乳酸菌（戊糖片球菌、乳酸片球菌、植物乳桿菌）。發酵劑在發酵過程中分解糖類生成乳酸等有機酸，pH值顯著低于對照組（P＜0.05），3 組發酵劑組發酵19 h后的pH值均小于5.0，可以結束發酵，而對照組則需要經過22 h發酵才能使pH值達到5.0。成熟過程中3 組發酵劑組發酵香腸的失重率均迅速上升且顯著高于對照組（P＜0.05），說明添加發酵劑有利于縮短香腸發酵周期與成熟周期。

發酵香腸在發酵成熟過程中易產生致腐菌，影響香腸品質，其致腐原因主要是霉菌和酵母過度生長，引起香腸表面的白斑和香腸內的白色細絲[25]。與對照組相比，添加發酵劑可使香腸成熟過程中的aw顯著降低，低酸、低aw的環境不利于腐敗菌的生長，從而為香腸的微生物安全性提供了保障[26]。李俊霞等[27]也發現，添加植物乳桿菌可提高香腸的安全性和貯藏性。

在成熟中后期，香腸中的碳水化合物被消耗，蛋白質被蛋白酶降解，使得NPN含量增加[28]。在成熟終點，發酵劑組的NPN含量高于對照組，在一定程度上反映了發酵劑具有較強的蛋白質降解能力。楊潔[29]在研究添加不同發酵劑對羊肉香腸的影響時也得出相同的結論。楊揚[30]研究發現，乳酸菌的蛋白質分解能力在一定程度上提高了游離氨基酸的含量，改善了羊肉干發酵香腸品質。

4 組發酵香腸在成熟結束時的酸價均高于成熟初期，說明香腸在成熟過程中脂類氧化程度加深。與對照組相比，VBM-60組和SBM-52組酸價顯著低于對照組，而SHI-59組在酸價方面沒有顯示出優勢，原因可能是SBM-52與VBM-60發酵劑中含有具有較強抗氧化能力的乳酸片球菌，而SHI-59中不含乳酸片球菌。

4 結 論

考察商業發酵劑對發酵香腸成熟過程中理化性質的影響，發現商業發酵劑可促進發酵香腸產酸，加速pH值的降低。成熟過程中，添加發酵劑的3 組產品NPN含量、aw和失重率均顯著高于對照組，說明商業發酵劑可加快發酵香腸的成熟進程，通過酸價測定發現，發酵劑SBM-52和VBM-60具有抑制脂肪氧化的作用。