发酵剂对发酵香肠食用品质的影响及其在不同直径香肠中的应用

传统自然发酵香肠是一种由微生物转化利用碎肉中蛋白质、脂肪、碳水化合物等营养组分形成的营养价值较高、风味独特的中高档发酵肉制品[1-2]。自然发酵香肠在欧美地区拥有很高的市场占有率，2000多年的消费历史和卓越的品质是保证其销量的重要原因[3]。近10 年来，消费升级驱动大量进口发酵香肠入驻中国市场，销量逐年攀升，但传统自然发酵香肠的加工严重依赖环境、气候等因素，且存在季节依赖性强、发酵周期较长等问题[4-5]，导致自然发酵香肠的销量存在供不应求的局面。采用进口发酵剂和发酵工艺是解决该问题的主要策略，这在一定程度上弥补了自然发酵的缺陷[6]，但相较于自然发酵的高档产品，接种发酵的切片即食类干腌发酵香肠在风味上仍存在较大差距[7]。

发酵肉制品加工一般依据菌种快速酸化、改善风味[8]等发酵特性，将筛选出的乳酸菌和凝固酶阴性球菌复配为商业发酵剂[9-12]。目前普遍选择清酒乳杆菌和木糖葡萄球菌（Staphylococcus xylosus）[13]、植物乳杆菌和木糖葡萄球菌[14-15]、戊糖片球菌（Pediococcus pentosaceus）和木糖葡萄球菌[16]等复配作为商业发酵剂，但其获得的产品风味始终不及自然发酵。此外，部分具有益生潜力的干酪乳杆菌[17-18]、鼠李糖乳杆菌[19]等也被用于改良发酵香肠的风味，但其改善效果有限。因此，有必要寻找更适宜的发酵剂，解决现有商业发酵剂产香能力不足的问题。

本研究以商业发酵剂（木糖葡萄球菌＋戊糖片球菌）为对照组，不同发酵剂组合（木糖葡萄球菌＋副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei）、木糖葡萄球菌＋戊糖片球菌＋副干酪乳杆菌）为实验组，通过分析不同处理组香肠的pH值、水分含量、水分活度（water activity，aw）、质构、色泽、风味和感官等指标，旨在确定最佳的发酵剂组合及其适宜发酵的香肠直径大小，为我国发酵香肠新产品的开发提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

商业发酵剂THM-17（木糖葡萄球菌＋戊糖片球菌）上海萨科化学有限公司；木糖葡萄球菌、副干酪乳杆菌菌株 本实验室保藏；猪瘦肉、猪背膘 扬德（北京）生态农业科技有限公司；葡萄糖、食盐 市售；胶原蛋白肠衣 北京福得客科技有限公司。

盐酸、氢氧化钠、2-丁醇、2-辛醇 阿拉丁试剂（上海）有限公司。

1.2 仪器与设备

9120APWP穿刺式pH计（OrionTM 9120APWP KNIpHETM电极头） 美国奥立龙公司；CR-400色差计日本柯尼卡-美能达光学仪器有限公司；HD-4水分活度测量仪 广州瑞丰实验设备有限公司；TA-XT Plus质构仪英国Stable Micro Systems公司；7890B-5977B气相色谱-质谱联用仪 美国安捷伦科技公司。

1.3 方法

1.3.1 实验设计

根据不同类型的发酵剂分为3 组：1）木糖葡萄球菌＋副干酪乳杆菌（A组）；2）木糖葡萄球菌＋戊糖片球菌（B组，商业发酵剂）；3）副干酪乳杆菌＋木糖葡萄球菌＋戊糖片球菌（C组，副干酪乳杆菌＋商业发酵剂）。直径为35 mm和21 mm的香肠分别接种上述3 种发酵剂，分别为A35、B35、C35、A21、B21、C21组。分别于发酵成熟21 d（小直径香肠）、38 d（大直径香肠）后采样评价，测定各项指标。

1.3.2 发酵香肠制备工艺流程

工艺流程：原料肉预处理→猪瘦肉绞制、猪背膘切丁→斩拌、接种→灌肠→发酵→干燥成熟→成品

操作要点：1）原料肉处理：猪肉剔除筋膜，瘦肉切块（2 cm×2 cm×4 cm）、背膘切块（3～5 mm见方）备用；2）斩拌、接种：将肉块斩为4～7 mm颗粒，加入发酵剂、调味料、背膘，斩拌为混合均匀的肉糜备用；3）灌肠：将肉馅灌入冷水浸泡处理过的肠衣，每隔5～10 cm打结，悬挂于室温环境下；4）发酵、干燥：发酵温度32 ℃，相对湿度95%，发酵12 h，干燥温度18 ℃，干燥28 d。

1.3.3 感官评价

参照Nilsen[20]、Škrlep[21]等的方法，稍作修改。选择10 名（5 名男生和5 名女生）经过培训且熟悉发酵香肠特征的感官人员进行感官评价。将发酵香肠去除肠衣，切成3 mm厚的切片，在感官评价室对切片色泽、组织状态、风味、口感、滋味和总体可接受性进行独立打分。评价过程中去除外界干扰，品评完一个样品后用清水漱口，再进行下一个样品的评价。具体评价标准如表1所示。

1.3.4 水分含量测定

参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》[22]。

1.3.5 pH值测定参照Pérez-Alvarez等[23]的方法，将插入式pH计垂直插入香肠中进行测定，平行测定3 次。

1.3.6 aw测定参照GB 5009.238—2016《食品安全国家标准 食品中水分活度的测定》[24]。

1.3.7 色差测定

参照Olivares等[25]的方法。采用D65光源，用标准板进行校正后，将色差仪的镜头垂直紧贴于现切样品（2 mm）表面，测定样品切片的亮度值（L*）、红度值（a*）和黄度值（b*），平行测定10 次。

1.3.8 质构测定

参考Škrlep等[21]的方法稍作修改。将发酵香肠肠衣剥去，切成长、宽、高均为1 cm的方形，置于配备有P/50探头的质构仪上进行测定。测定参数设置为：测前速率1 mm/s，测中速率1 mm/s，测后速率1 mm/s，测试间隔时间6 s，压缩比50%，触发力5 g。平行测定8 次。

1.3.9 挥发性风味物质测定

参照Corral等[26]的方法，并稍作修改。称取2 g样品，绞碎后装入20 mL顶空瓶，量取10 μL 522.806 μg/mL环己酮于顶空瓶中封盖，于60 ℃水浴锅中平衡15 min。将50/30 μm CAR/DVB/PDMS固相微萃取头插入顶空瓶，60 ℃萃取30 min。萃取头于250 ℃进样口热解吸4 min。

色谱条件：DB-Wax毛细管柱（30 m×250 μm，0.25 μm）；以氦气为载气，流速1.0 mL/min，不分流进样；进样口温度250 ℃；升温程序：初始温度40 ℃，保持4 min；以5 ℃/min升至245 ℃，保持5 min。

质谱条件：离子源温度230 ℃，电离方式为电子轰击（EI＋），电子能量70 eV，气相色谱-质谱传输线温度250 ℃；扫描范围m/z 20～500。

定性和定量分析：样品中的挥发性成分经气相色谱分离后，用质谱进行分析鉴定。结果通过计算机谱库（NIST/Wiley）进行检索，选择匹配度大于800的检索结果（总值1000），各化合物峰面积由系统软件计算。以环己酮作为内标，进行定量分析，根据下式计算各物质含量。

式中：内标质量为522.806 μg，样品质量为2 g。

1.4 数据处理

采用IBM SPSS Statistics 19软件进行数据统计分析；采用方差分析确定差异显著性，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同发酵剂和香肠直径对发酵香肠感官品质的影响

发酵香肠的感官特征是影响消费者喜好程度的重要因素。由图1可知，A35和A21组发酵香肠总体可接受性较高，其风味特征为清新味、甜香味和果香味较浓郁，上述风味不足可能是导致B35、C35和B21、C21组发酵香肠总体可接受性相对较低的重要原因。各处理组之间总体可接受性具有上述差异的主要原因在于肠体中微生物和不同的发酵剂组合利用肉中脂肪和蛋白质的代谢性能不同，产生的代谢产物不同，导致感官特性产生差异[27]。

2.2 不同发酵剂和香肠直径对发酵香肠pH值、水分含量和aw的影响

发酵香肠的总体可接受度与其pH值紧密相关，相对较高的pH值（5.68～5.89）更容易获得较高的感官评分[28]。由表2可知，相较于其余组，总体可接受性较高的A35、A21组发酵香肠pH值相对较高（pH＞5.5），这与发酵香肠中菌种的组合方式紧密相关，说明B、C组的戊糖片球菌酸化能力相对较强[29]，且副干酪乳杆菌与其共同接种产生的代谢竞争有助于减少发酵体系中酸性代谢产物的积累，从而提高发酵香肠的pH值[30]。

发酵香肠的水分含量相对较低时，由于其具备更好的硬度和咀嚼度，更容易获得消费者的青睐[31]。各组发酵香肠的水分含量为16.60%～25.40%，属于典型的干腌发酵香肠[30]。相较于B、C组，总体可接受性较高的A组发酵香肠水分含量相对较高（19.07%、25.40%）。

各组发酵香肠的aw为0.73～0.76，在小直径发酵香肠中，不同发酵剂组间aw差异显著（P＜0.05），相较于C21组，A21和B21组aw较高，而在大直径发酵香肠中，不同发酵剂组间aw无显著差异。这一结果与Mohtanali等[29]的研究结果相似，发酵环境中引入酸化能力较强的戊糖片球菌更容易降低环境pH值，进而引起蛋白质凝胶化程度上升及持水能力下降[32]，最终导致发酵香肠加工过程中内部水分向外迁移较多[30]，这可能是pH值较低处理组水分含量和aw较低的主要原因。

2.3 不同发酵剂和香肠直径对发酵香肠色泽的影响

发酵香肠的色泽特征是影响消费者喜好度的重要因素之一。由表3可知，相较于其余组，A35和B35组发酵香肠L*显著较高（P＜0.05），这与A35和B35组香肠成熟结束后的水分含量相对较高有关。在小直径发酵香肠中，不同发酵剂组间L*差异显著（P＜0.05），但感官评分差异不显著，这一结果与Chen Jianshe[33]的研究结果类似。此外，大、小直径香肠的a*分别为13.89～16.31、11.89～14.14，b*分别为5.20～7.94、5.36～6.58，且不同组间均存在显著差异（P＜0.05），但感官评价人员很难感受这些细微差异，后期有待建立较为系统的方法将色泽测定结果与感官评价结果综合起来进行分析。

2.4 不同发酵剂和香肠直径对发酵香肠质构特性的影响

质构是发酵香肠成熟程度的重要指标，通过硬度、弹性、内聚性和咀嚼度4 个指标来评判香肠的质构品质特性。由表4可知，B、C组发酵香肠的硬度显著高于A组（P＜0.05），其原因可能与B、C组接种戊糖片球菌的产酸能力有关，相对较低的pH值更易导致肉类蛋白的变性和持水力下降，使发酵成熟过程中香肠的内部形成密度和硬度更大的凝胶网络结构[34]，从而使香肠的硬度增大。在弹性方面，各组发酵香肠间均无显著差异。在大直径香肠中，不同发酵剂组间内聚性差异显著（P＜0.05）。B35组的咀嚼度均高于其他组，但感官评价人员并不能完全感受到细微的差异，因此在后续的产品品质分析中，有待建立更为合理的方法综合分析感官属性和产品属性。

2.5 不同发酵剂和香肠直径对发酵香肠挥发性风味物质的影响

由表5可知，各组发酵香肠中醛类、醇类、酯类、烯烃类相对含量较高。相较于其余组，A35组发酵香肠含有较多醛类（15.66%），A21组发酵香肠中醇类、酯类相对含量较高，分别为15.75%和29.90%。

由表6可知，采用木糖葡萄球菌和副干酪乳杆菌组合发酵的A35和A21组发酵香肠含有更多的庚醛、1-辛烯-3-醇、乳酸乙酯、戊酸乙酯、癸酸乙酯、2-甲基丙酸乙酯等风味物质，清新味、甜香味、果香味和花香味更加浓郁[35-36]，不但能够形成已报道的乙酸乙酯、己酸乙酯等重要风味物质[37-38]，还可以形成乳酸乙酯、戊酸乙酯、癸酸乙酯。B35、C35和B21、C21组也产生了己酸乙酯、丁酸甲酯、辛酸乙酯等酯类物质。占比较高的醛类、醇类以及种类较多的乳酸乙酯、戊酸乙酯、癸酸乙酯等酯类物质是A35、B21组发酵香肠总体可接受性较高的重要原因。这可能是由于肠体中的微生物和木糖葡萄球菌与副干酪乳杆菌利用肉中的脂肪和蛋白质产生酸类和醇类物质，且经过酯化反应形成具有特殊香气的乳酸乙酯、戊酸乙酯、癸酸乙酯等酯类物质[7]。

3 结 论

相较于市售商业发酵剂，采用木糖葡萄球菌和副干酪乳杆菌组合发酵制作的发酵香肠总体可接受性相对较高，其色泽暗红（L* 32.08±0.08、a* 14.14±0.15）、组织紧密、pH 5.57±0.02、水分含量（25.40±0.00）%、硬度较小（（2812.46±767.93） g）、咀嚼感较好，具有明显的清新味、甜香味、果香味和花香味，且检测到独有的挥发性风味物质包括庚醛、1-辛烯-3-醇、乳酸乙酯、戊酸乙酯、癸酸乙酯、2-甲基丙酸乙酯等。另外，小直径香肠的总体可接受性较高，是适宜发酵的香肠直径大小。由此可知，木糖葡萄球菌与副干酪乳杆菌组合发酵的小直径香肠食用品质最优，上述结果对于开发消费者喜好的新型发酵香肠具有一定的指导意义。

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Effect of Different Mixed Starter Cultures on the Eating Quality of Fermented Sausages and Their Application in Fermented Sausages with Different Diameters

RONG Liangyan, YANG Juanchun, ZHAO Linyu, ZHONG Guixia, YANG Peng, LI Ruren*
(National and Local Joint Engineering Research Center of Storage, Processing and Safety Control Technology for Fresh Agricultural Products, College of Food Science and Technology, Bohai University, Jinzhou 121013, China)

Abstract: Fermented sausages were manufactured with two different mixed starter cultures: Staphylococcus xylosus +Lactobacillus paracasei, and Staphylococcus xylosus + Pediococcus pentosaceus + Lactobacillus paracasei. A commercial starter culture (Staphylococcus xylosus + Pediococcus pentosaceus) was used as the control. The moisture content, pH value,water activity, color, texture, flavor and sense quality of fermented sausages were determined. By doing so, we aimed to determine the optimal starter culture and diameter of fermented sausages. The results showed that the overall acceptability of the sausage fermented with Staphylococcus xylose + Lactobacillus paracasei was higher than that of the control group, and it was found to exclusively contain heptanal, 1-octene-3-alcohol, ethyl lactate, ethyl pentanoate and ethyl decanoate, which contributed to a pleasant flavor characterized by refreshing, sweet, fruity and floral aromas. The mouth-feeling of this sausage was significantly superior to that of the two other groups because of its appropriate diameter (21 mm), moisture content ((25.40 ± 0.00)%) and hardness (2812.46 ± 767.93) g) as well as higher pH value (pH 5.57 ± 0.02). Therefore, the eating quality of small-diameter sausages fermented by combination of Staphylococcus xylose and Lactobacillus paracei was the best.

Keywords: Pediococcus pentosaceus; Staphylococcus xylosus; Lactobacillus paracasei; texture; flavor

收稿日期：2020-08-10

基金项目：“十三五”国家重点研发计划重点专项（2018YFD0401200）；国家自然科学基金面上项目（32072242）；辽宁省一流学科建设项目（LSPBD20313）

第一作者简介：荣良燕（1983—）（ORCID: 0000-0003-3707-2086），女，副教授，博士，研究方向为肉品加工与质量安全控制。E-mail: rongliangyan000@163.com

*通信作者简介：李儒仁（1986—）（ORCID: 0000-0003-2535-9928），男，副教授，博士，研究方向为肉品加工与质量安全控制。E-mail: liruren@126.com

DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20200810-192

中图分类号：TS251.5

文献标志码：A

文章编号：1001-8123（2020）10-0033-07

引文格式：

荣良燕, 杨娟春, 赵拎玉, 等. 发酵剂对发酵香肠食用品质的影响及其在不同直径香肠中的应用[J]. 肉类研究, 2020,34(10): 33-39. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20200810-192.http://www.rlyj.net.cn

RONG Liangyan, YANG Juanchun, ZHAO Linyu, et al. Effect of different mixed starter cultures on the eating quality of fermented sausages and their application in fermented sausages with different diameters[J]. Meat Research, 2020, 34(10):33-39. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20200810-192.http://www.rlyj.net.cn