发酵牛肉火腿中发酵剂对水分活度的影响检测方案(水活度分析仪)

MRC2014， Vol.28， No. 10基础研究肉类研究MEATRESEARCH中国肉类食品综合研究中心CHINA MEAT RESEARCH CENTER 肉类研究MEATRESEARCH2 2014， Vol. 28，No. 10基础研究中国肉类食品综合研究中心CHINA MEAT RESEARCH CENTER 两种发酵剂对发酵牛肉火腿加工品质的影响 薛 冰，俞龙浩*，张瑞红，贺旺林，韩冬雪 (黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆 163319) 摘 要：目的：通过控制变量法对比自制发酵剂与商业发酵剂对火腿品质及感官评定的影响。方法：利用自制发酵剂(植物乳杆菌接种量为7(lg (CFU/g))、地衣芽孢杆菌接种量为5(1g(CFU/g))和商业发酵剂(清酒乳杆菌接种量为7 (1g (CFU/g))、肉糖葡萄球菌接种量为6(1g(CFU/g)))，以牛里脊为原料，分成4组： TZ25组(25℃发酵，自制发酵剂组)、TS25组(25℃发酵，商业发酵剂组)、TZ15组(15℃发酵，自制发酵剂组)、TS15组(15℃发酵，商业发酵剂组)制作牛肉发酵火腿。结果：在相同的干制条件下， TZ25组的水分含量和水分活度显著低于TS25、TZ15和TS15组；且TZ25组获得较理想的pH值和感官评分；但TS15组与TS25组具有较好的色泽；TZ25组和TS25组的TBARs值显著低于TZ15组和TS15组。结在：在25℃用自制发酵剂制作发酵火腿是可行的，且与商业发酵剂组相比可以缩短发酵和干制时间，改善风味和嫩度。 关键词：发酵剂；发酵牛肉火腿；品质特性 Comparative Effect of Two Starter Cultures on Quality of Fermented Beef Ham XUE Bing， YULong-hao*，ZHANG Rui-hong， HE Wang-lin， HAN Dong-xue (College of Food Science， Heilongjiang Bayi Agricultural University， Daqing 163319，China) Abstract： The purpose of this study was to compare the effects of commercial and laboratory-made meat starter cultureson the quality and sensory characteristics of fermented beef ham. The laboratory-made starter culture was formulated with7(1g(CFU/g)) of Lactobacillus plantarum and 5 (lg (CFU/g)) of Bacillus licheniformis， and the commercial one consisted of7 (lg (CFU/g)) of Lactobacillus sake and 6 (lg (CFU/g)) of Staphylococcus carnosus. In this experiment， beef tenderloin wasused as the raw material. Four experimental groups were set up： TZ25 (fermentation with the laboratory-made starter culture at25℃)； TS25 (fermentation with the commercial starter culture at 25℃)； TZ15 (fermentation with the laboratory-madestarter culture at 15 ℃)；TS15 (fermentation with the commercial starter culture at 15 ℃). The results indicated that themoisture content and water activity of TZ25 were significantly lower than those of TS25， TZ15 and TS15， and the pH andsensory evaluation scores of TZ25 were better than those of other groups. But the color of TS15 and TS25 was better， and theTBARs values of TZ25 and TS25 were significantly lower than those of TZ15 and TS15 under the same drying conditions.It is feasible to produce fermented ham with the laboratory-made starter culture at 25℃， with shortened fermentation and drying time and improved flavor and tenderness. Key words： starter culture； fermented beef ham； quality characteristics 直投式发酵来实现对发酵过程的有效控制，以保证产品 发酵火腿作为传统的肉制品有着悠久的历史，因其具有独特的风味，良好的耐贮性以及功能特性受到世界 的安全性和产品质量的稳定性13-4。采用直投式发酵剂可各地人民的喜爱。但以往的发酵工艺多属于传统式自然 以有效控制发酵过程，抑制病原微生物的生长、防止氧发酵，其发酵过程是由生肉和环境中的天然微生物自发 化变色、改善组织与风味15-9]。目前世界上许多国家如意进行的。因此，不受控制的发酵可能产生火腿品质不稳 大利、美国、西班牙已进行了发酵肉制品的人工发酵工定或劣质产品，甚至可能产生消费安全隐患2。正是由于 业化生产，并已经形成相当的规模1101。但我国对直投式自然发酵过程存在着不可靠性和不可控性，现在越来越 发酵剂的研究起步较晚，应用于发酵肉制品的系统研究倾向于通过微生物纯培养的方式来制备优质发酵剂，以 及工业化生产刚刚起步，规模小还没有进行发酵工业化 ( 基金项目：黑龙江省科技厅资助项目(WB09B201-2) ) ( 作者简介：薛冰(1988一)， 女 ，硕士研究生，研究方向为肉品科学与技术。E-mail： 741853096@qq.com ) ( *通信作者：俞龙浩(1 9 62一)，男，教授，博士， 研 究方向为肉品科学与技术。E-mail： yu2058@sohu.com ) 生产[11]。而且，对肉制品发酵剂的研究大多局限于香肠发酵剂的研究，对牛肉火腿发酵剂的研究很少。 肉制品常用的发酵剂主要包括乳杆菌、葡萄球菌等。其中乳杆菌主要有清酒乳杆菌、弯曲乳杆菌、植物乳杆菌等，可以使发酵肉中的碳水化合物生成乳酸，从而降低发酵肉制品的pH值，抑制腐败微生物的生长、促进发色、降低亚硝酸盐的含量。常用的葡萄球菌主要有肉糖葡萄球菌和木糖葡萄球菌，能还原硝酸盐并具有分解蛋白质、脂肪及H202的能力，促进发酵肉制品获得良好的风味和色泽，但因为产酸少，，一般与乳酸菌混合使用12。Comi等13研究发现，肉糖葡萄球菌这类凝固酶阴性球菌在肉品发酵期可达到10~10°CFU/g. 本课题在前期从发酵食品中已筛选出两株具有降血压功能且可用作肉制品发酵剂的微生物，即植物乳杆菌和地衣芽孢杆菌，其中地衣芽孢杆菌对金黄色葡萄球菌具有很强的抑菌效果，且具有很强的蛋白酶活性141。地衣芽孢杆菌存在于酱香型白酒、豆酱、豆豉等天然发酵食品中，对食品的风味形成具有重要作用，同时对乳酸菌的生长也有促进或共生作用[15-19]。目前地衣芽孢杆菌在发酵火腿中未见报道，但早已应用于医药开发、饲料加工等方面[20-21]。 因此，本实验利用两种混合发酵剂制作发酵牛肉火腿，通过控制变量法来对比两种混合发酵剂对牛肉火腿品质的影响，旨在为发酵牛肉火腿加工选择较理想的具有降压作用的发酵剂提供理论依据。 材料与方法 1.1 材料与试剂 牛里脊购于当地超市。 蔗糖、抗坏血酸、磷酸盐、硝酸钠、葡萄糖、食盐、味素、香辛料等购于当地食品添加剂商店。 商业发酵剂：清酒乳杆菌 (Lactobacillus sakei subsp.sakei， Ls)、肉糖葡萄球菌 (Staphylococcus caunosus，Sc)均购买于广东省微生物菌种保藏中心，菌种编号分别为GIM 1.294和GIMT 1.044。此两种菌均能耐受6%NaCl及100 mg/kg的亚硝酸盐。 自制发酵剂：植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、地衣芽孢杆菌 (Bacillus licheniformis) 由本实验室提供。在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心登记编号分别为CGMCC6575和CGMCC6574。植物乳杆菌和地衣芽孢杆菌的特性是均能耐受6% NaCl及100 mg/kg的亚硝酸盐。 1.2 仪器与设备 HWS-250恒温恒湿培养箱 上海森信实验仪器；CR-410色差仪 日本Konicaminolta公司； Seven Multi pH计 瑞士Mettler-Toledo公司； CAV214C分析天平 美国Ohaus公司； LD2X-50KBS高压灭菌锅 上海申安医疗器械厂；Specord210 plus分光光度仪 德国耶拿分析仪器股份公司；GRJ50滚揉按摩机 沈阳玉祥机械设备有限公司； DGG-9030A干燥箱 上海森信实验仪器有限公司；BYXX-50烟熏箱 艾博生物医药(杭州)有限公司。 1.3 方法 1.3.1 发酵剂制备 将购得的商业发酵剂菌种冻干粉：清酒乳杆菌、肉糖葡萄球菌和自备发酵菌种植物乳杆菌、地衣芽孢杆菌均按照章德法1221的培养方法处理得到需要的液体发酵剂。以上发酵剂采用平板计数法对液体发酵剂进行活菌计数(清酒乳杆菌8.5×10°CFU/mL、肉糖葡萄球菌4.7×10°CFU/mL、植物乳杆菌1.13×10°CFU/mL、地衣芽孢杆菌2.3×10°CFU/mL)。 1.3.2 火腿腌制液制备 按食盐11.500%、葡萄糖7.760%、亚硝酸钠0.015%、异抗坏血酸钠0.041%、水80.684%来配制腌制液。然后以肉质量的15%注射腌制液，注入后肉块中达到食盐2.000%、葡萄糖1.000%、亚硝酸钠0.015%、异抗坏血酸钠0.055%。腌制液每批次加工现配现用。 1.3.3 发酵火腿制作 将原料肉清水冲洗、沥水，易去所有可见的筋膜和脂肪后分4个组(同时测pH值)。分别将按肉质量15%配制好的腌制液与发酵剂混合均匀后，商业发酵剂组注入两组肉块中 (TS25、TS15组)，自制发酵剂组注入另外两组肉块中(TZ25、TZ15组)。注入后商业发酵剂添加量为清酒乳杆菌7(lg(CFU/g))、肉糖葡萄球菌6(1g(CFU/g))，自制发酵剂添加量为植物乳杆菌7(1g (CFU/g))、地衣芽孢杆菌5 (lg (CFU/g))。然后，商业发酵剂组和自制发酵剂组分别滚揉1h。然后将肉块放到恒温恒湿发酵箱中发酵，TZ25、TS25组发酵温度为25℃， TZ15、TS15组发酵温度为15℃，相对湿度85%~90%，发酵48h后，温湿度调至3~5℃、相对湿度60%~80%的条件下进行干制，每隔24h对肉块进行一次称质量，并计算水分含量，干燥时间为7d。干制后的火腿吊挂在烟熏箱中25℃烟熏3h。然后在2℃的冷藏室中冷藏24h，切片后真空包装。 1.3.4 指标测定 pH值：依照Yang等23]方法测定。 出品率：发酵干制后火腿质量与原料肉质量百分比来计算，计算公式如式(1)所示。 水分含量：采用直接干燥法测定241。 水分活度：利用水分活度仪测定，测定时环境温度为25℃。 产品色泽：利用色差仪测定。测定前利用白色校准板(L*=97.42、a*=-0.75、b*=1.31)进行校准。每个样品测6次，取亮度(L*)、红度(a*)和黄度(b*)值的平均值。 硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reactivesubstance assay， TBARs) 测定依照Sinnhuber等125的方法测定，样品TBARs值计算公式如式(2)所示。 感官评评：依照Choi等126方法进行。 1.4 数据统计 利用SAS软件(27]对测定的所有变量进行差异性分析，通过邓肯氏复极差测验确定不同处理组间的差异性(P<0.05)。本实验进行3次生物学重复，对每次实验的每个样品作3次重复测定。 2 结果与分析 2.1 发酵过程中牛肉火腿pH值的变化 通常在肉的贮存和发酵肉制品中乳酸菌扮演着重要的角色，且视为微生物技术基本菌群。它们能够生产乳酸降低pH值；生产细菌素，防止致病性和腐败微生物生长；改变原料提供多样化的感官属性；对产品改善风味、颜色和质地做出贡献；；.且能提高产品的安全性、稳定性和货架期128-30]。 a~c.同一处理组内字母不同表示差异显著(P<0.05)； w~z.同一时间处理组之间字母不同表示差异显著(P<0.05)。 图1 发酵过程中牛肉火腿pH值的变化 Fig.l Changes in pH value of fermented beef ham during fermentation 由图1可知，TZ25组和TZ15组接种到牛肉火腿中，发酵到第7天， pH值由5.69分别持续下降到4.54和4.76；TS25组接种后第1天pH值由5.68下降到5.43，随后进入干燥阶段，但到第3天时， pH值没有明显变化，到第5天pH值迅速下降到4.60后趋于平稳；TS15组接种后，第3天时pH值(5.70)几乎没有变化，从第3天开始pH值迅速降低，到第7天降到4.70。以上测定结果表明商业发酵 剂在25℃发酵后进入干燥阶段初期有明显的迟滞期，在15℃发酵时进入到干燥阶段第3天为止发酵剂不能充分发酵，这一结果暗示商业发酵剂在发酵火腿加工过程中不利于迅速形成优势菌，对其他杂菌可能留有生长繁殖的机会。自制发酵剂在15℃和25℃都能迅速降低pH值，但25℃条件下发酵pH值下降速度比15℃发酵更快。澳大利亚干、半干色拉米香肠制造标准规定，发酵温度不得超过25℃，且在48h内产品pH值必须达到5.231。但是在本实验中发酵48h时pH值未能达到5.2以下，这可能是由于加工产品种类和采用的工艺不同所产生的差异。色拉米肠加工是肉块切丁或绞碎后与发酵剂和其他香辛料混合后发酵，而本实验牛肉火腿加工采用的工艺是大块肉中注射发酵剂后发酵。 2.2 发酵过程中牛肉火腿出品率、水分含量、水分活度及色泽变化 表1 发酵牛肉火腿产品出品率、水分含量、水分活度和色泽 Table 1 Cook yield， water content and color of fermented beef ham 测定指标 TZ25组 TS25组 TZ15组 TS15组 出品率/% 41.76 46.22° 46.65° 49.41 水分含量/% 47.13±0.67° 50.03±0.70° b 50.56±0.25° 54.40±0.62° 水分活度 0.82±0.006° 0.85±0.007 0.86±0.004 0.88±0.003 L* 56.29±0.94 4 43.42±0.34° 35.02±0.28° 45.69±1.15° a* 21.77±0.08 19.68±0.30 14.77±0.19 20.69±0.21 b* 8.13±0.04 6.63±0.09° 5.25±0.18° 8.39±0.05 注：同行字母不同，表示差异显著(P<0.05)。下同。 由表1可知，TS15组出品率为49.4%，为4组中最高，TZ25组出品率为41.7%，为4组中最低，TZ15组和TS25组之间没有差异。这一结果与水分含量测定结果相符合，水分含量顺序为TS15组>TZ15组、TS25组>TZ25组。在相同温度条件下，商业发酵剂组要比自制发酵剂组的出品率高；在相同发酵剂处理下，15℃处理组要比25℃的出品率高。这可能与样品的pH值降低速度有关。肉的pH值越接近肌肉蛋白质的等电点，肉的保水性越低32-33)。因此， pH值越早接近肌肉蛋白质的等电点，意味着在同样干燥时间内越有利于失去水分。由此可认为添加自制发酵剂，并在25℃发酵更有利于半干或干燥发酵火腿加工。 水分活度是指食品中水分存在的状态，可以表示食品中可被微生物利用的水分。干燥等因素导致水分活度下降，降低微生物可利用的水分含量，提高食品的可贮藏性。在本实验中， TS15组水分活度为0.88，最高；TZ25组水分活度为0.82，最低；TZ15组和TS25组之间没有差异。这一结果表明，添加自制发酵剂并在25℃发酵的TZ25组对抑制细菌和霉菌的生长非常有利，更适合作为加工半干或干燥发酵火腿的发酵剂。 色泽是肉及肉制品的重要品质指标，对引起其制品的购买欲望起重要作用。在本实验中，各处理组经过发 酵48h和干燥7 d后， 在25℃发酵的自制发酵剂组 (TZ25组)的L*值(56.29)、a*值(21.77)和b*值(8.13)均显著高于商业发酵剂组 (TS25组)的L*值(43.42)、a*值(19.68)和b*值(6.63)。Lee等134l报道，发酵肉类中乳酸菌能够生产乳酸降低pH值，使产品改善风味、颜色和质地做出贡献。然而，在15℃发酵的自制发酵剂组(TZ15组)的L*值(35.02)、a*值(14.77)和b*值(5.25)均显著低于商业发酵剂组(TS15组)的L*值(45.69)、a*值(20.69)和b*值(8.39)。这一结果提示，乳酸菌对色泽的贡献可能还与发酵温度有关，需要进一步研究。 2.3 贮藏过程中TBARs值变化 表2 贮藏过程中TBARs值的变化 Table 2 Changes in TBARs value of fermented beef ham duringstorage mg/100g 贮藏时间/d TZ25组 TS25组 TZ15组 TS15组 10 1.22±0.02 1.25±0.01 1.43±0.01 1.35±0.01 20 1.44±0.01 1.48±0.03° 1.69±0.04 1.58±0.03° 30 1.58±0.04° 1.58±0.03 1.83±0.02 1.78±0.04 40 1.77±0.04° 1.88±0.021.94±0.01ab1 1.96±0.01° TBARs值是检测肉脂肪氧化的重要指标， TBARs值越高，说明肉样的脂肪氧化程度越高。由表2可知，随着贮藏时间的延长，各组的TBARs值越来越高，说明脂肪的分解和氧化还在进行，这可能与残存的脂肪分解菌和蛋白质分解菌的活动有关351。在贮藏40d时，15℃发酵的商业菌发酵组(TS15组)和自制菌发酵组(TZ15组)的TBARs值分别为1.96 mg/100 g和1.94 mg/100 g，两者之间无显著差异。但25℃发酵的商业菌发酵组 (TS25组)和自制菌发酵组 (TZ25组)的TBARs值分别为1.88 mg/100 g和1.77 mg/100 g， TS25组的TBARs值显著高于TZ25组。这一结果显示自制发酵剂的抗氧化效果大于商业发酵剂。同时，15℃发酵组的TBARs值显著高于25℃发酵组。这一结果说明25℃条件下发酵的牛肉火腿在贮藏过程中的脂肪氧化稳定性比在15℃条件下发酵高。这可能是TZ25组发酵初期所添加的菌剂迅速形成优势菌相，抑制其他杂菌繁殖所致。这一结果暗示自制发酵剂的抑菌能力可能比商业发酵剂强。 2.4 感官评定 表3 产品感官评分结果 Table 3 Sensory properties of fermented beef ham 组别 咀嚼性 风味 嫩度 色泽 TZ25 7.17±0.31 8.00±0.37° 8.50±0.22° 6.17±0.40° TS25 7.67±0.33 6.00±0.26° 6.67±0.33 7.33±0.21° TZ15 7.17±0.31 6.00±0.37° 5.83±0.31° 6.33±0.33° TS15 7.17±0.31 6.67±0.33° 6.83±0.31” 6.67±0.21. 由表3可知，1，4组发酵火腿成品咀嚼性无显著差异(P>0.05)。但TZ25组风味和嫩度得分分别为8.00和 8.50， 显著高于TS25、TZ15、TS15组 (P<0.05)。有研究表明葡萄球菌的产酸能力很弱，但对发酵肉制品的色泽和风味起重要作用136]，在发酵香肠中葡萄球菌比乳酸菌对改善感官性质(风味、质地、颜色)发挥更重要的作用1331。但是在本实验中为了改善发酵肉制品风味而添加的常用肉类发酵剂——肉糖葡萄球菌的商业发酵剂组的风味得分比没有添加肉糖葡萄球菌的自制发酵剂组低。这一结果暗示有些乳酸菌对发酵牛肉火腿风味的作用可能比葡萄球菌更大。另外，TZ25组和TZ15组的色泽得分显著低于TS25组，这与利用色差仪测定结果TZ25组的L值、a*值和b*值均显著高于TS25组不相符。这可能是由*于人的嗜好有关，说明仪器测定结果有时候不能代替人的主观喜好程度。 3 结 论 本实验利用牛里脊，添加自制发酵剂与商业发酵剂，在25℃和15℃条件下发酵48h后干燥7d，并在2℃贮藏40d， 进行理化分析和感官评定结果，TZ25组水分含量和pH值显著低于TS25、TS15和TZ15组，同时产品水分活度显著低于其他组。而且TZ25组获得显著高的风味和嫩度感官评分，但TS15组与TS25组具有较好的色泽。TZ25组和TS25组的TBARs值显著低于TS15组和TS15组。实验结果表明在25℃用自制发酵剂制作发酵火腿是可行的，而且与商业发酵剂相比可以缩短发酵干制时间，改善风味和嫩度。 ( 参考文献： ) ( [1] 于立梅，刘学军，白卫东，等.发酵里脊火腿微生物特性和理化特性 研究[J].食品科学，2009，30(5)：8-13. ) ( [2] ESSID I ， BEN ISMAIL H ， BEL HADJ AHMED S， et al.Characterization a nd technological p r operties o f Staphylococcusxylosus strains isolated from a Tunisian traditional sa l ted me a t[J]. 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