微生物发酵对培根品质的影响郑开良

陆东和　苏华堂　陈祖铅　黄辉煌

摘要：以自主筛选的乳酸菌L17、微球菌W1和葡萄球菌P8为菌种，进行发酵培根加工。研究培养条件及三菌不同接种量组合对微生物发酵培根品质的影响规律，并对微生物发酵培根和亚硝酸钠发色培根的亚硝酸钠残留量、酸价、过氧化值等理化指标进行比较。研究结果表明30℃，24～27h为最佳培根微生物发酵条件；乳酸菌107cfu/g、微球菌106cfu/g和葡萄球菌106cfu/g为最优接种组合；微生物发酵培根的亚硝酸钠残留量明显低于亚硝酸钠发色培根，但两者的酸价和过氧化值无明显差异。

关键词：微生物 发酵 培根 发色 亚硝酸钠

中图分类号：TS251 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2014）16-0001-04

在培根加工中，亚硝酸盐具有十分重要的作用。亚硝酸盐不仅有助于培根特征性红色的生成，还能促进风味形成，预防酸败，并抑制有害微生物尤其是肉毒梭菌的繁殖和产毒，从而延长肉制品的货架期。但是，亚硝酸盐能與多种氨基化合物反应产生致癌的亚硝基化合物，如亚硝胺等[1]。因此，国际上对食品中亚硝酸盐的安全问题非常重视，一直在积极寻找安全可靠、经济适用、能替代亚硝酸盐的肉制品加工技术。本研究以自主筛选的乳酸菌、微球菌和葡萄球菌作为发酵菌株，应用于发酵培根制作；通过测定培根成品的色差、酸价、过氧过值等理化指标及感官指标的评定，确定了培根微生物发酵的最佳微生物组合及其接种量，发酵条件等工艺参数。本研究可以为培根制作中采用微生物发酵技术替代亚硝酸盐腌制提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

（1）供试菌株。自主筛选的乳酸菌L17、微球菌W1和葡萄球菌P8。

（2）猪肉。购于南昌双汇食品有限公司。

（3）主要培养基。

MRS培养基：蛋白胨10g，牛肉膏10g，葡萄糖20g，酵母提取物5g，MgSO4 0.58g，MnSO4 0.25g，K2HPO4 2g，柠檬酸二铵2g，乙酸钠5g，吐温80 1mL，蒸馏水1000mL；pH值6.2～6.4，12l℃灭菌20min；固体培养基添加1.5%-2.0%的琼脂[2]。

增殖活化培养基：胰蛋白胨8.5g，月示胨11g，大豆胨1.5g，酵母浸膏3g，葡萄糖1.8g，氯化钠5g，磷酸氢二钾1.25g，蒸馏水1000mL；pH值7.0-7.4，121℃灭菌15min[3]。

PCA培养基：胰蛋白胨5.0g，酵母浸膏2.5g，葡萄糖1.0g，琼脂15.0g，蒸馏水1000mL，pH值7.0±0.2[4]。

（4）主要试剂。蛋白胨、酵母膏、牛肉膏，北京奥博星生物科技有限公司；硫酸铵、氯化钠，国药集团化学试剂有限公司；无水乙醇，天津市德恩化学试剂有限公司；琼脂粉、葡萄糖，天津市科密欧化学试剂开发中心；硫酸镁、磷酸二氢钾、氢氧化钠、盐酸，天津市博迪化工有限公司；硫酸铵、氯化钠，国药集团化学试剂有限公司；乙醇，天津市德恩化学试剂有限公司；柠檬酸二胺，天津市恒星化学试剂制造有限公司；吐温80，青岛益维康生物科技有限公司；亚硝酸钠，西陇化工股份有限公司。

（5）主要仪器设备。冷冻超速台式离心机，上海安亭科学仪器厂；CR-400色差计，柯尼卡美能达传感技术股份有限公司；722S可见分光光度计，上海奥谱勒仪器有限公司；PHS—25C数显酸度计，上海宇隆电子仪器有限公司；XW—80A微型漩涡混合仪，上海沪西分析仪器厂有限公司；HY—4型调速多用振荡器，常州国华电器有限公司；DHP—9052型电热恒温培养箱，上海一恒科技有限公司；HQ45Z型恒温摇床，武汉中科科仪技术发展有限责任公司等。

1.2 试验方法

1.2.1 培根配方与工艺流程

（1）培根配方。

以1kg猪肉计：猪肉肥瘦比为3：7，食盐20g，味精5g，白砂糖18g，磷酸盐3.5g，水100g。

（2）工艺流程。

亚硝酸盐发色培根：

原料肉→分割→配料→注射→滚揉→腌制→装模→蒸煮→速冻→切片→成品

微生物发酵培根：

原料肉→分割→配料→接种、盐水混合→注射→滚揉→发酵→装模→蒸煮→速冻→切片→成品

1.2.2 菌种活化

乳酸菌用MRS液体培养基活化，葡萄球菌和微球菌用增值活化培养基活化[5]。

1.2.3 乳酸菌种子液培养条件研究

（1）最佳培养时间。挑取一环活化的菌体，接种于装有10mL种子培养基的试管，35℃摇床培养16h，然后取3mL菌液转接于装有75mL种子培养基的三角瓶（250ml）中，在35℃条件下摇床培养，每隔2h取样，测定其在660nm处的OD值，根据OD值确定菌株在种子培养基中的生长曲线，确定种子最佳培养时间[6]。

（2）培养基装载量。挑取一环活化的菌体，接种于装有10mL种子培养基的试管，35℃摇床培养16h，然后以3%的接种量分别接种于装有25ml、50mL、75mL、100mL、125mL、150mL的种子培养基的250ml三角瓶中，在35℃条件下摇床培养，培养18h后取样测定测定其在660nm处的OD值[7]。

1.2.4 种子液制备

挑取一环活化的菌体，接种于装有10mL种子培养基的试管，35℃摇床培养16h，然后取3ml菌液转接于装有65mL种子培养基的250mL三角瓶中，在35℃条件下摇床培养18小时，备用。

1.2.5 温度对乳酸菌发酵培根呈色效果的影响

将制备好的种子液，按微生物发酵培根生产工艺以107cuf/g·肉的接种量进行接种发酵，分别在15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃条件下进行发酵，每隔3小时进行取样，样品经72℃蒸煮30min，充分冷却，速冻24小时后进行切片、色差分析[8]。

1.2.6 乳酸菌发酵呈色与亚硝酸钠发色比较

以15mg/kg、30mg/kg、45mg/kg、60mg/kg的亚硝酸钠4℃发色27h的培根为对照，分别测定以105cfu/g·肉、106cfu/g·肉、107cfu/g·肉、108cfu/g·肉的接种量接种乳酸菌，30℃发酵27h，72℃蒸煮30min，充分冷却，速冻24小时的培根色差值，进行对比分析。

1.2.7 乳酸菌、微球菌和葡萄球复合发酵对培根品质的影响

乳酸菌、微球菌和葡萄球菌最佳组合接种量。以培根产品感官评定得分为指标，将乳酸菌、微球菌、葡萄球菌按表1的方案进行组合接种正交试验，优化发酵培根工艺中乳酸菌、微球菌、葡萄球菌的配比。

1.2.8 微生物发酵培根与亚硝酸盐发色培根理化指标比较

根据三菌组合接种正交试验结果，分别以乳酸菌、微球菌和葡萄球菌接种量107 cfu/g、106 cfu/g、106 cfu/g进行三菌复合发酵培根制作（30℃，27h），以30 mg/kg·肉亚硝酸钠发色培根（4℃，27h）为对照；测定不同发酵工艺培根的亚硝酸盐残留、酸价和过氧化值。

1.3 分析测定方法

菌体密度：采用分光光度计测定培养液在660nm处的OD值；色差分析：用色差计测定培根切片的L值（亮度）、a值（红度）和b值（黄度）；亚硝酸盐残留：按GB/T 5009.33-2010《食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》规定的方法测定[9]；酸价、过氧化值：按GB/T 5009.37-2003《食用植物油卫生标准的分析方法》规定的方法测定[10]；感官评定：将待检样品切片后，由10名具有食品专业背景人员组成感官评定小组，采用评分法，针对样品的色泽、状态、香气、滋味进行评价[11]，评分标准见表2。

1.4 统计分析

每个处理重复3次，应用统计软件SPSS11.0，计算不同品质指标的平均值和标准差，应用FishersLSD方法进行多重比较，分析不同处理组间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 乳酸菌種子液培养条件研究

2.1.1 最佳培养时间

不同培养时间的种子液OD值如图1所示。由图1可知，在前期8h的培养期内，种子液OD值随培养时间变化不大。此时菌体处于延迟期，细胞正处于合成生长繁殖所需物质的阶段。当种子液培养至8～20h，样品的OD值随培养时间延长而迅速增加，此段时间菌体进入对数生长期，菌体生长旺盛，代谢活力比较高；此时接种不仅可以缩短菌种的延滞期，而且可以缩短发酵周期，提高设备的利用率；种子培养20h后，样品的OD值随培养时间变化趋于平缓，进入稳定期。所以，选择18～20h为种子的最佳培养时间。

2.1.2 培养基最佳装液量

不同装液量对培养基OD值的影响见图2。由图2可知，在50～100ml/250ml的装液量范围内其OD值变化不大，装液量过少或过多均将影响种子液的效果；当装液量超过100ml，由于溶氧不足及有害气体不易排出等原因[12]，导致菌体代谢被抑制，生长缓慢，使其OD值将急剧下降。因此，以50-75ml/250ml的装液量为最佳。

2.2 温度对乳酸菌发酵培根呈色效果的影响

在对发酵培根的色泽评价中，因为黄色（b值）会对红色（a值）造成很大的影响，因此单纯测定产品的红度值（a值）并不能完全反映感官观察结果[13]。不同温度条件下乳酸菌发酵对培根样品色差L值、a值、b值的影响规律见图3。从图3可以看出，色泽总的变化趋势是：在15-35℃温度范围内随着发酵时间的延长，发酵培根的亮度值（L值）和红度值（a值）逐渐上升，黄度值（b值）在发酵和成熟过程中不断下降。在40℃时随着发酵时间的变化，发酵培根的明度值（L值）、红度值（a值）和黄度值（b值）均呈现不规则的变化，表明在40℃下发酵的培根质量不稳定。在30℃或35℃时经24-27h发酵后的培根色泽最好，而随着发酵时间的延长色泽变化不明显（图3）。同时发现在35℃发酵的培根比在30℃发酵的培根的感官与风味差。因此，确定30℃为微生物发酵培根的最适发酵温度，且发酵时间为24-27小时。

2.3 乳酸菌发酵呈色与亚硝酸钠发色比较

乳酸菌发酵与亚硝酸钠发色对培根色差a值的影响见表3。由表3可知随着乳酸菌接种量提高，培根的a值（红度）也逐渐提高；当乳酸菌的接种量超过107cfu/g·肉时，接种量对发酵培根的a值（红度）贡献逐渐降低。当乳酸菌的接种量为108cfu/g·肉时，其a值为13.33；该值与当亚硝酸钠用量为30mg/kg·肉时的培根a值较为接近。表明选取该乳酸菌以108cfu/g·肉的接种量进行发酵培根呈色，经30℃发酵27h后的培根呈色效果相当于以30mg/kg·肉亚硝酸钠添加量，经4℃发色27h的培根。

2.4 乳酸菌、微球菌和葡萄球菌复合发酵及最佳组合接种量确定

三菌复合发酵正交试验结果见表4。由表4可知：当乳酸菌接种量从106cfu/g增加到107cfu/g，感官得分从73.3分增加到80.23分，当乳酸菌接种量从107cfu/g增加到108cfu/g，感官得分从80.23分下降到79.63分，差异不明显；当微球菌接种量从105cfu/g增加到106cfu/g，感官得分从74.6分增加到79.33分，当微球菌接种量从106cfu/g增加到107cfu/g，感官得分从79.33分下降到79.23分，无明显差异；说明当微球菌接种量达到106 cfu/g时发酵效果较好，随着接种量的增加对其感官品质无显著改善。当葡萄球菌接种量从104cfu/g增加到105cfu/g，感官得分从74.27分增加到78.83分，当葡萄球菌接种量从105cfu/g增加到106cfu/g，感官得分从 78.83分增加到80.07分，差异较为显著；说明葡萄球菌的接种量为104cfu/g～106cfu/g时，随着接种量的增加，培根的感官品质也逐渐提高。因此当乳酸菌、微球菌和葡萄球菌接种量分别为107cfu/g、106cfu/g、106cfu/g时，微生物发酵培根的香味、口感、色泽等感官质量最好。因此，发酵培根中乳酸菌、微球菌和葡萄球菌的最佳接种组合为：乳酸菌107cfu/g、微球菌106cfu/g和葡萄球菌106cfu/g。

2.5 微生物發酵培根与亚硝酸盐发色培根理化指标比较

2.5.1 亚硝酸盐残留

在肉制品腌制过程中，亚硝酸盐具有十分重要的作用，它不仅有助于形成特征性的腌肉红色，还能促进产品风味形成，抑制酸败和有害微生物尤其是肉毒梭菌的生长和产毒，从而延长肉制品的货架期。但是，亚硝酸盐能与多种氨基化合物反应产生致癌的亚硝基化合物，如亚硝胺等[14]。因此，国际上对食品中亚硝酸盐的安全问题非常重视，一直在积极寻找安全可靠、经济适用、能替代亚硝酸盐的肉制品发色剂。由图4可知，微生物发酵培根亚硝酸盐残留量为1.93mg/g，远低于对照组的亚硝残留量和国家标准规定的上限30mg/g。

2.5.2 酸价

脂肪的腐败主要有两个途径，一是水解途径，另一个是氧化途径；多数情况下两种途径同时存在。脂肪的水解，多数是在光、水、催化剂和微生物分泌脂肪酶的作用下，分解成游离的甘油、低级甘油酷和脂肪酸[15，16]。通常以酸价表示脂肪的水解程度，酸价越高，表明水解越严重。由图5可知，微生物发酵培根的酸价低于对照组，两者都低于国家标准规定的上限4.0mg/g。微生物发酵培根虽然经过较高温度发酵（30℃，27h），但酸价却低于亚硝酸酸低温腌制（4℃，27h）的培根，其原因可能在于发酵时间较短（27h），脂肪氧化作用微弱，酸价的变化主要以水解为主，而接种发酵能抑制其它微生物的生长，从而抑制脂肪的水解。

2.5.3 过氧化值

动物油脂中的不饱和脂肪酸氧化会导致产品酸败。氧化反应产生的过氧化物越多，说明脂肪的酸败越严重。因此，通常以油脂过氧化值的大小表示油脂的腐败变质情况。由图6可知，微生物发酵香肠的过氧化值略高于对照组，但差异不显著，而且均低于国标规定的上限0.50g/100g。这可能是由于发酵培根需在较高的温度下进行一段时间培养（30℃，27h），而亚硝酸盐发色仅需在低温（4℃）下进行，较高的温度会加速样品中不胞和脂肪酸氧化所致。

3 结语

（1）在培根加工中，微生物发酵的最佳条件为发酵温度30℃，发酵时间24～27h；乳酸菌、微球菌和葡萄球菌的最佳接种量组合为：乳酸菌107cfu/g、微球菌106cfu/g和葡萄球菌106cfu/g。

（2）经30℃发酵27h的培根呈色效果相当于添加30mg/kg·肉亚硝酸钠经4℃发色27h的培根；微生物发酵培根的亚硝酸钠残留量明显低于亚硝酸钠发色培根，但两者的酸价和过氧化值无明显差异。

（3）虽然微生物发酵对培根呈色，风味形成有一定作用，而且对酸价、过氧化值的影响较小；但微生物发酵对培根中有害微生物尤其是肉毒梭菌的繁殖和产毒的抑制作用还有待于进一步研究。

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