发酵剂BOM－13生产发酵香肠发酵条件的优化

李茜，蔺晓敏，王水晶，高青，陈锐颖，朱迎春

（山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 太谷030801）

我国是肉与肉制品生产消费大国，发酵肉制品由于其悠久的历史和独特的风味深受人们喜爱［1～2］，如川味香肠、广式腊肠等，但传统发酵香肠的制作工艺都是依赖自然发酵完成，不仅生产周期长，而且产品质量很不稳定。

为了解决传统发酵工艺导致产品质量不稳定的现象，人们利用微生物发酵剂制作发酵香肠。在发酵香肠的生产过程中，接种的微生物发酵产酸，使产品pH值快速下降，抑制了病原微生物的生长［3］，常用的微生物发酵剂通常包括乳酸菌、微球菌和葡萄球菌、酵母菌等。清酒乳杆菌（BOM－13）［4］可使发酵香肠的pH值降低，减少酪胺的形成，同时还可抑制腐胺和尸胺的产生。同时由于pH值的降低，香肠的水分含量有所降低，有利于干燥，对产品的稳定性起决定作用。本试验研究运用发酵剂BOM－13（清酒乳杆菌，lactobacillus）发酵香肠，并通过优化发酵过程中的3个因素（糖添加量、发酵剂添加量、发酵温度）确定发酵香肠的最佳发酵条件，使产品pH值可以达到最低、产品质量更加稳定。

1 试验材料

1.1 原料和试剂

猪肉，购于山西农业大学双汇鲜肉店；糖、食盐为食品级，购于商超；亚硝酸钠等为分析纯；肠衣，购于成都市蜀滋蜀味食品店。

BOM－13发酵剂（清酒乳杆菌），由丹尼斯克（Danisco）中国有限公司（上海）提供（原产地：意大利）。

1.2 主要仪器

LRHS－150恒温恒湿培养箱，上海跃进医疗器械厂；FM25高剪切分散乳化剂，上海弗鲁流体机械制造有限公司；pH211精密pH计，上海雷磁仪器厂。

2 试验方法

2.1 发酵香肠制作工艺

将瘦肉绞碎，加入糖（蔗糖∶葡萄糖＝1∶2）、盐（2.0%）、亚硝酸钠（0.15g·kg－1），充分混匀后于0～4℃腌制3～5h。将切丁的肥膘和清酒乳杆菌发酵剂加到腌制好的瘦肉中，瘦肉与肥肉的比例为8∶2。搅拌均匀后灌入肠衣。在恒温恒湿培养箱中培养7d，使其充分发酵成熟，产生良好风味。发酵时湿度为95%～90%，温度为22℃。

2.2 pH值的测定

参照 GB／T 9695.5－88测定。

2.3 三因子二次通用旋转试验

在单因素试验得出的较优水平基础上，选用三因子二次通用旋转试验来对发酵肠的最佳发酵条件进行优化，试验因素水平编码如表1所示。

3 结果与分析

3.1 三因子二次通用旋转试验结果

在之前的单因素试验结果的基础上，不同配方条件下的发酵香肠测得其pH值。结果见表2。

表1 试验因素编码表Table 1 Coded factors of experiment

表2 三因子通用旋转试验结果分析Table 2 Results analysis of three factor general rotary experiment

3.1.1 模型的建立和统计分析

根据三因子二次通用旋转试验结果，运用软件SAS对表中的数据进行处理，将本试验所得数据经多元回归分析，结果见表3。

表3 多元回归分析系数检验表Table 3 Multivariatal regression coefficient test

失拟检验 F1＝2.903 743，拟合检验 F2＝1.614 115

从表中数据可以得到回归方程：

对此方程进行二次F检验，失拟检验F1＝2.903 743＜F0.015（1，10）＝4.9，差异不显著。说明此回归模型中三因子（糖的添加量X1、发酵剂添加量X2、发酵温度X3）的设置水平是合理的。由回归方程可知，三个一次项回归系数绝对值的大小依次为B2＞B3＞B1。说明发酵条件中发酵剂添加量对发酵肠pH值影响最大，发酵温度次之，糖添加量最小。

3.1.2 单因子效应分析

由试验结果可以得到单因子效应曲线，见图1。

由图1单因子效应图可以看出，糖添加量（X1）在－1.682≤X≤0时，随着编码值的增加，Y值呈上升趋势，在0≤X≤1.682时又平缓下降。发酵剂添加量（X2）在－1.682≤X≤0时，随着编码值的增加，Y值平缓上升，在0≤X≤1.682范围内，Y值随着编码值的增加急速下降。发酵温度（

图1 单因子效应图Fig.1 Single fatorial effect

X3）在－1.682≤X≤0时，随着编码值的增加，Y值急速下降，在0≤X≤1.682内，Y值随着编码值的增加而缓慢上升。

3.1.3 边际效应分析

由单因子效应结果可以得到边际效应曲线，如图2。

图2 三因子边际效应图Fig.2 Marginal effect of three factors

由图2边际效应曲线可以看出，糖添加量（X1）在－1.682≤X≤0范围内，pH 值随着X1的增加而降低，变化速率较大，在0≤X≤1.682范围内，pH值随着X1的增加而上升，变化速率较大。发酵温度（X3）在－1.682≤X≤1.682范围内，Y值随着X3的增加而缓慢上升，变化速率较小。在－1.682≤X≤1.682范围内，Y值随着发酵剂添加量（X2）的增加而急速下降，变化的速率较大。由此可以看出，发酵剂添加量对Y值影响较大。

3.2 交互效应分析

3.2.1 糖的添加量（X1）与发酵剂添加量（X2）之间的相互作用对发酵肠pH值的影响

由图3可以看出，在发酵剂添加量X2确定水平上，发酵肠pH值随着糖添加量X1的增加呈先升后降趋势。在X1确定水平上，发酵肠pH值随发酵剂添加量X2水平从－1.2到0之间也是快速上升，0到1.2间呈缓慢下降趋势。在糖添加量与发酵剂添加量相互作用下，其pH值在X1、X2都为－1.682水平时是最低值。

图3 糖的添加量（X1）与发酵剂添加量（X2）之间的相互作用对pH值的影响Fig.3 The influence of interaction between Sugar content（X1）and starter cultures adding quantity（X2） on pH value

3.2.2 发酵剂的添加量（X2）与发酵温度（X3）之间的相互作用对发酵肠pH值的影响

由图4可以看出，在发酵剂添加量X2确定水平上，发酵肠pH值随发酵剂温度X3水平从－1.2到0之间是下降趋势，0到1.2之间是缓慢上升趋势。在发酵温度X3确定水平上，发酵肠pH值随发酵剂添加量X2水平从－1.2到0之间呈上升趋势，0到1.2间呈缓慢下降状态。在发酵剂添加量与发酵温度相互作用下，其pH值在X2为－1.682、X3为1.682水平时是最小值。

3.2.3 糖的添加量（X1）与发酵温度（X3）之间的相互作用对发酵肠pH值的影响

由图5可以看出，在糖添加量X1确定水平上，发酵肠pH值随发酵温度X3水平从－1.2到0之间呈下降趋势，0到1.2间呈缓慢上升趋势。在发酵温度X3确定水平上，发酵肠pH值随糖添加量X1水平从－1.2到0之间是上升趋势，0到1.2间呈下降趋势。在糖添加量与发酵温度相互作用下，其pH值在X1为－1.682、X3为1.2水平时是最低值。

图4 发酵剂添加量（X2）与发酵温度（X3）之间的相互作用对pH值的影响Fig.4 The influence of interaction between starter cultures quantity （X2）and temperature（X3）on pH value

图5 糖的添加量（X1）与发酵温度（X3）之间的相互作用对pH值的影响Fig.5 The influence of interaction between sugar content（X1）and temperature（X2）on pH value

3.3 最佳发酵条件的确定

对三因子二次通用旋转设计的试验结果进行分析，可以得到三因子极值点编码值为：X1＝0.19，X2＝0.41，X3＝1.1。将编码值换算成实际值，可以看到三因子的最佳水平，即发酵香肠在发酵剂BOM－13作用下的最优发酵条件为：糖添加量为2.19%，发酵剂添加量为0.024 1%，发酵温度为33.3℃。

4 讨论

pH值是发酵肉制品可贮藏性的重要栅栏因子。根据Leistner［5］等的研究，肉制品达到非制冷可贮藏的条件是pH＜5.2和Aw≤0.95。pH值过高会使香肠内腐败微生物大量生长，影响香肠的质量和食用安全性。从发酵香肠pH值变化来看，BOM－13型发酵剂在香肠发酵后pH值降至5.13～5.49，证明BOM－13型发酵剂用于肉类发酵时产酸能力极强，这与该发酵剂是由清酒乳杆菌（L.sakei）组成有关。

糖作为发酵香肠生产过程中微生物生长所需的碳源，通过乳酸菌发酵产生乳酸，使pH值降低，从而有利于肉制品色泽的形成。葡萄糖和蔗糖发酵会产生酯类等小分子物质，形成特殊风味，适宜的糖添加量能够提高香肠品质［6］。

不同发酵剂产生不同代谢产物，清酒乳杆菌是发酵香肠生产过程中常用菌种，发酵剂添加量对发酵香肠品质影响较大。添加量过低，pH值难以在较短时间内降低，不利于抑制金黄色葡萄球菌等有害菌的生长；添加量过高导致pH值下降较快，影响发酵香肠色泽和风味［7］。

温度是发酵香肠生产过程中最重要的因素之一［8］。发酵温度对香肠发酵过程产酸速率影响较大，选择适宜发酵的温度能够使微生物代谢旺盛，加快发酵。BOM－13型发酵剂的发酵温度最终优化为33.3℃。

5 结论

通过三因子二次通用旋转试验，对发酵香肠的发酵条件进行优化，确定了发酵香肠的最佳工艺参数为：糖添加量为2.19%，发酵剂添加量为0.024 1%，发酵温度为33.3℃。

［1］孔保华，于海龙.畜产品加工［M］.北京：中国农业科学出版社，2008：113－128

［2］Hu Y，Xia W，Liu X.Changes in biogenic amines in fermented silver carp sausages inoculated with mixed stater culture［J］.Food Chemistry，2007，104（1）：188－195.

［3］Juan Marcos A A，Purevdorj Nyam－Osor，Kayoko T，et al.The effect of starter cultures on proteolytic changes and amino acid aontent in fermented sausages［J］.Food Chemistry，2010，119：279－285.

［4］姜洁，施波，方佳琪，等.清酒乳杆菌细菌素研究的现状及展望［J］.中国微生态学杂志，2011，23（3），268－271.

［5］Leistner L.Starter and protective cultures for foods in Europe［C］.Microbes for better living，Micon94and 35the AMI Conference，1994：417－423.

［6］马汉军，杨国堂.不同种类的糖对中式香肠发酵的影响［J］.食品研究与开发，2006（3）：39－41.

［7］Fonseca S，Ouoba L I I，Franco I，et al J.Use of molecular methods to characterize the bacterial community and to monitor different native starter cultures throughout the ripening of Galician chorizo［J］.Food Microbiology，2013，34（1）：215－226.

［8］Fonseca S，Cachaldora A，Gómez M，et al.Monitoring the Bacterial Population Dynamics during the Ripening of Galician Chorizo，a Traditional Dry Fermented Spanish Sausage［J］.Food Microbiology，2013，33（1）：77－84.