不同發酵劑對發酵豬肉香腸品質的影響

楊 滔，張曉東,2，劉紅梅，李 彥，劉 焱,2,

（1.湖南農業大學食品科學技術學院, 湖南長沙 410128；2.湖南省發酵食品工程技術中心, 湖南長沙 410128；3.芷江侗族自治縣農業農村局, 湖南芷江 419100；4.長沙理工大學化學與食品工程學院, 湖南長沙 410128）

發酵香腸制品是指將絞碎的肥瘦肉同香腸輔料及其他香辛料進行混合，攪拌均勻后直接灌入腸衣，經常溫發酵后而制成的一種具有發酵香味的肉制品[1-4]。香腸在自然條件下發酵生產的周期長，品質不穩定，無法滿足消費者的需求[5-6]。有研究表明，作為天然發酵劑的乳酸菌可應用于發酵肉制品中，可以縮短香腸成熟時間、降解糖類物質，產生乳酸并降低產品的pH，抑制有害微生物的生長繁殖，從而達到延長產品保質期的效果[7-9]。同時乳酸菌新陳代謝過程中產生的如乳酸等代謝產物可以改善和提高產品風味與品質[10-12]。

有研究表明，戊糖片球菌可以減少香腸中亞硝酸鹽、胺類殘留，更重要的是能降低肉制品中致癌物亞硝胺的含量[13]。發酵乳桿菌與植物乳桿菌等乳桿菌屬在肉制品加工中已顯示出將高鐵肌紅蛋白（MbFeIII）轉化為亞硝基亞鐵肌紅蛋白（MbFeIINO）的能力[14]。Luo等[15]在肉糊中接種發酵乳桿菌后肉的紅度值（a*）提升。戊糖片球菌、發酵乳桿菌、植物乳桿菌在發酵肉制品中已有廣泛應用，但主要集中于理化特性、工藝優化的研究。有關三種乳酸菌對發酵香腸品質的影響，特別是風味物質的影響還鮮有報道。因此，本研究通過接種不同的乳酸菌發酵劑生產發酵香腸，并與自然發酵香腸對比，探究不同發酵劑對香腸風味和品質的影響。旨在為乳酸菌發酵劑的研發以及豬肉香腸風味的改善提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

戊糖片球菌、發酵乳桿菌、植物乳桿菌 由課題組篩選自意大利薩拉米香腸[16]；豬肉、腸衣、鹽、蔗糖等材料 市購。

TA-XT.plus質構儀 英國Stable Micro System公司；CR-400色差儀 日本柯尼卡美能達公司；GCMS-QP2010氣相色譜-質譜聯用儀 日本島津公司；FF50/30umFDVB/CAR/PDM固相微萃取器 美國SUPELCO公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗設計 本實驗以接種不同菌株各分為5組：A組接種戊糖片球菌（RY500）；B組接種發酵乳桿菌（RY75）；C組接種植物乳桿菌（RY25）；D組接種相互之間沒有拮抗作用的RY500與RY25復配菌，配比為2:1；E組為自然發酵組，不接種任何菌株即對照組。接種量均為107CFU/g。

1.2.2 香腸加工方法 參照吳雪燕[17]香腸加工工藝，并將配方適當調整：肥肉18%，瘦肉82%；其他配料按肉重計算：鹽 2.5%、蔗糖 2.5%、葡萄糖 0.5%、NaNO20.01%、胡椒粉 0.2%、白酒0.5%，發酵天數為26 d。

1.2.3 發酵香腸產品品質分析方法

1.2.3.1 乳酸菌的測定 參照《GB 4789.35-2010》規定的方法。

1.2.3.2 質構分析（TPA） 參照趙光輝[18]的方法，將樣品尺寸調整為直徑18 mm，高20 mm的圓柱體，采用P/50探頭，測試前下壓速度：2 mm/s，測試下壓速度：5 mm/s，測試后速度：5 mm/s，下壓速度百分比：50%；平行測量5次。

1.2.3.3 色澤的測定 采用CR-400比色計測量1 cm厚度香腸切片的L*、a*、b*值，旋轉0度、90度、180度、270度后各測1次，重復測定3次并取其平均值。

1.2.3.4 感官評定 參照杜智慧[19]的方法，以色澤、質地、外觀、氣味及滋味為評分指標，選擇經過專業感官培訓的志愿者10名成立感官評定小組，評分標準如表1所示。

1.2.3.5 揮發性風味物質的測定 參照段艷[20]的方法，固相微萃取（SPME）條件：稱取4 g香腸絞碎，然后置于15 mL萃取瓶中，恒溫60 ℃萃取30 min，最后在進樣口解析1 min。氣相色譜（GC）條件：色譜柱為TRACETR-5GC（30 m，0.25 mm×0.25 μm）；載氣：99.999%氦氣；流速0.8 mL/min；進樣口溫度為250 ℃，起始柱溫為40 ℃，保持5 min，以5 ℃/min的速度升溫至100 °C，以 10 °C/min的速度升溫至180 °C，最后以15 °C/min的速度升溫至240 ℃，期間保持10 min。質譜聯用（MS）條件：不分流進樣。質譜條件：電離方式為EI，電離電壓70 eV，質量掃描范圍為33～450 amu。

1.3 數據處理與統計分析

所有數據均采用Microsoft Excel 2010（MicroCal公司）和SPSS 25.0軟件（IBM公司）進行數據統計處理和顯著性分析；采用Origin 2018軟件（MicroCal公司）繪圖。

2 結果與分析

2.1 發酵劑對發酵香腸中乳酸菌數的影響

有研究表明乳酸菌在香腸發酵的整個過程中起決定性作用，乳酸菌發酵的產物有利于香腸特殊風味的形成[21]。由圖1可知，4組實驗組的乳酸菌數量始終高于對照組，5組發酵香腸的乳酸菌整體變化情況都是先迅速增加后緩慢減少。乳酸菌菌數的增加與乳酸菌自身的生長繁殖有關，而乳酸菌菌數的減少可能是乳酸菌產物的積累抑制了乳酸菌的繁殖，或者是隨著發酵時間的延長，乳酸菌活性降低，使其數量減少[22]。因此，添加乳酸菌發酵劑的香腸中乳酸菌數量更多，風味可能更加豐富。

圖1 不同發酵劑發酵的香腸中乳酸菌數的變化Fig.1 Changes of lactic acid bacteria in sausages fermented by different starters

2.2 發酵劑對發酵香腸質構（TPA）的影響

圖2 顯示，不同實驗組之間硬度無顯著差異（P＞0.05），且硬度均極顯著高于對照組（P＜0.01），這與圖1乳酸菌數量的差異性一致，更多的乳酸菌導致pH的下降，而發酵香腸的硬度和pH具有較強相關性[23]。對照組不論是咀嚼性，還是彈性值都極顯著低于實驗組（P＜0.01），可能是在添加乳酸菌后，導致香腸Aw快速降低，pH降低，游離氨基酸含量升高，蛋白質的變性和凝固程度升高，香腸的持水性變低，使得香腸的結構更加緊密，更加結實具有彈性[24-26]。

圖2 不同發酵劑對發酵香腸質構的影響Fig.2 Effect of different starter on texture of fermented sausage

2.3 發酵劑對發酵香腸色澤的影響

從表2可知，對照組的L*值（亮度值）、a*值（紅度值）、b*值（黃度值）都極顯著低于各實驗組（P＜0.01），4組實驗組的L*值差異不大，但D組的a*值和b*值都高于其它三組實驗組。有研究表明，評價香腸的色澤時，一般用a*/b*的大小來判斷，a*/b*越大，產品紅色越鮮艷[19,27-28]。從上述表中可以看出，對照組的a*/b*最小，D組的a*/b*最大，與下文感官評價色澤組別中的對照組評分最低，D組評分最高結果一致。說明不同發酵劑對香腸的發色有不同程度的影響，且混合發酵劑的發色效果比單一發酵劑的效果更好。

表2 不同發酵劑對發酵香腸色澤的影響Table 2 Effect of different starters on color of fermented sausage

2.4 感官評定結果

從圖3可知，添加四種不同的發酵劑均能極顯著提高香腸的各項感官評分（P＜0.01）。D組在色澤、外觀、香味、滋味的評分顯著高于其它各組（P＜0.05）；B組的色澤、香味方面評分要低于其他各組（P＜0.05）；A組和C組在各項感官評價指標上均無顯著差異（P＞0.05），有研究發現，添加戊糖片球菌或植物乳桿菌發酵劑的紅腸中乳酸菌數、細菌總數、彈性均無顯著差異（P＞0.05）[24]；各實驗組在質地方面差別不大（P＞0.05），這與TPA中所測硬度指標結果一致。有研究表明，添加乳酸菌發酵劑與否，發酵香腸中乳酸菌都是優勢菌種。自然發酵香腸主要依靠乳酸菌與雜菌的競爭，與接種發酵香腸相比，其產品質量不穩定[29]。對照組評分較低的原因可能是香腸產品質量不穩定所致。

圖3 不同發酵劑發酵香腸的感官評定Fig.3 Sensory evaluation of fermented sausages with different starters

2.5 不同發酵組香腸的揮發性風味物質

如表3所示，在發酵香腸中檢出酸類、酯類、醇類、醛類、酮類、碳氫化合物類及其他類風味物質。結合表4可知，酸類、酯類和醛類化合物為香腸中的主要風味物質。自然發酵組中的酸類、酯類和醛類分別為30.24%、33.92%、21.96%，添加不同發酵劑后，實驗組中的風味物質相對百分含量均有不同變化：C組、D組酸類化合物相對百分含量分別達到了68.15%、35.79%，這與植物乳桿菌在發酵過程中有較高的活菌數及能大量產酸的特性有關；A組、B組和D組酯類化合物相對百分含量分別達到了55.56%、67.57%、49.51%。A組、B組和D組風味物質種類較對照組有所增加，主要表現為酯類物質種類的大量增加。C組風味物質種類有所減少，但其感官評分仍高于對照組，可能是由于C組酸類化合物相對百分含量達到68.15%， 9-十八碳烯酸的大量增加改善了香腸風味。

表3 發酵香腸中各類揮發性風味物質的相對百分含量Table 3 Relative percentage of various volatile flavor substances in fermented sausages

表4 不同發酵劑條件下香腸中風味物質的種類及相對含量Table 4 Types and relative contents of flavor compounds in sausage with different starter cultures

續表 3

續表 3

酸類物質閾值普遍較高，其對香腸風味貢獻不大，但酸類物質可以促進香腸形成獨特的感官風味特點。香腸中檢測出的酸類物質主要包括有：己酸、辛酸、癸酸、十四酸、十六酸、9-十八碳烯酸、正戊酸。四組香腸中辛酸含量都很高，辛酸會進一步與乙醇反應生成辛酸乙酯，在四組香腸中檢測出的辛酸乙酯含量都較高。在C、D組中檢測到了大量9-十八碳烯酸，有研究表明植物乳桿菌具有將亞油酸通過酶轉化為共軛亞油酸的重要能力,共軛亞油酸具有抗癌、預防動脈硬化、增強提高機體自身免疫力的重要作用[30]。

酯類物質多由酸類和醇類物質酯化反應生成，對發酵香腸的風味有特殊的貢獻[31]。A、B、D組酯類化合物相對含量百分比及種類含量較對照組有所提高。正己酸乙酯、辛酸乙酯、9-十八碳烯酸乙酯、癸酸乙酯、十八烷酸甲酯等為香腸中主要檢出的幾種酯類物質。酯類物質的嗅感特征與其前體物質的碳鏈長短有關，C10及以下短鏈酯類物質通常會直接賦予產品水果甜香味，而C10以上長鏈的脂類物質則表現出淡淡的油脂味[32-33]。正己酸乙酯和辛酸乙酯在實驗組所檢出的含量較高，香腸主要由這兩種帶有菠蘿甜香的物質貢獻風味[34]。在A組、B組和D組檢出大量的癸酸乙酯，癸酸乙酯賦予香腸淡甜香味，對促進發酵香腸特殊風味的形成具有重要的貢獻[35]。

醛類物質風味閾值較低，對香腸風味影響較大。它不僅可以直接有效影響香腸的整體風味，還可以直接作為合成香腸中其他芳香族化合物的前體物質[36]。己醛、壬醛、癸醛、十二醛、十三醛、苯乙醛、2,4-癸二烯醛、3,5-二叔丁基-4-羥基甲醛等為香腸中主要檢出的醛類物質。在A、B、D三組樣品中通過檢測發現己醛的相對含量較高，己醛通常是所有肉類制品中含量最豐富的脂質氧化產物，己醛被描述為青草香味，能明顯改善香腸的風味，同時己醛也可以作為氧化水平的指標[37-39]。壬醛具有烤焦香味，由油酸氧化產生[40]。癸醛被描述為干草味。僅在對照組檢出的2-十一烯醛相對含量較多，此物質具有醛氣味[41]，可能是導致對照組感官評分較低的原因之一，短鏈醛類物質有刺激性的風味特征，而揮發性較低的大分子量醛類對香腸風味的貢獻不大[42]。

酮類物質通常通過美拉德反應生成，也能通過脂肪的氧化分解生成[43]；醇類物質通常和酚類物質是香腸中重要的揮發性物質；烷烴類物質、醚類物質對香腸的風味也有一定的影響，但其感官閾值較高，故不列入討論。

3 結論

本研究通過接種戊糖片球菌、發酵乳桿菌、植物乳桿菌及戊糖片球菌與植物乳桿菌復配菌，探究不同發酵劑對香腸品質的影響。結果表明：無論是添加單一發酵劑還是混合發酵劑均可以顯著提高香腸質構、色澤及感官品質。采用SPME-GC-MS技術分析表明：不論添加乳酸菌發酵劑與否，酸類、醛類和酯類化合物均為香腸中的主要風味物質。發酵劑的添加提高了香腸中的特征風味物質如己醛、正己酸乙酯、正辛酸乙酯、十六酸甲酯的含量。結合感官評價，添加2:1的戊糖片球菌與植物乳桿菌復配菌的香腸品質最好。

添加單一戊糖片球菌、發酵乳桿菌及混合發酵劑的香腸風味物質種類較對照組有所增加，酯類化合物相對百分含量增加。但添加單一植物乳桿菌的香腸不同于其他實驗組，其風味物質種類有所減少，酸類化合物相對百分含量增加，且感官評分仍然較高。酸類化合物的大量增加與植物乳桿菌能大量產酸的特性有關，而風味物質種類減少以及大量酸類化合物導致感官評分較高的原因有待進一步研究。