羊肉香肠的发酵工艺优化及不同种类脂肪对其品质的影响

石仕敏,汤　明,刘海英

(江南大学食品学院,江苏无锡 214122)



羊肉香肠的发酵工艺优化及不同种类脂肪对其品质的影响

石仕敏,汤明,刘海英*

(江南大学食品学院,江苏无锡 214122)

本文研究添加不同动物油脂对发酵香肠的品质,尤其是对风味的影响。羊肉发酵香肠最优工艺为:接种量0.02%,温度26 ℃,相对湿度95%,发酵20 h。在羊肉发酵香肠的工艺优化的基础上,分别添加入猪脂、羊脂和牛脂。结果表明,发酵时添加不同动物脂肪,对羊肉发酵香肠的外观及风味有一定影响。添加猪脂的发酵香肠的色泽、口感及风味与添加羊脂的发酵香肠差异不明显,而牛脂香肠的硬度要显著高于猪脂和羊脂香肠。添加脂肪的种类对羊肉香肠的气味影响非常明显。添加羊脂的发酵香肠有一定羊膻味,而添加牛脂的香肠羊膻弱,添加猪脂的羊膻味最轻。添加牛脂的发酵香肠硬度明显高于羊脂和猪脂香肠。综合考虑,猪脂和牛脂均可以替代羊脂添加于发酵香肠,都可以有效减少羊膻味。

羊肉,发酵香肠,油脂,风味

羊肉作为一种优良的畜肉,属于高蛋白、低胆固醇类的营养食品[1]。近年来大量国外羊肉进入中国市场,对我国本土养殖和加工企业产生巨大冲击。加大羊肉的深加工技术研究,如开发羊肉发酵香肠,能提高其附加值,产生较好的经济效益。羊肉发酵香肠是指将绞碎的羊肉、动物脂肪、盐、发酵剂和香辛料等混合后灌进肠衣,在自然或人工控制条件下,经过微生物发酵产生酸或醇,使肉的pH降低,并经过成熟干燥(或不经过成熟干燥)使水分活度下降而制成的具有较好保藏性能和典型发酵风味特性的肉制品[2]。在发酵过程中,微生物将香肠中肉类的部分蛋白质和脂肪分解,产生大量挥发性和非挥发性风味物质,并使其pH略有降低,产生柔和的酸味。发酵香肠通常口味和香气丰富,容易消化吸收,是欧美国家长盛不衰的发酵肉类食品[3]。

由于羊肉本身具有独特的气味,导致其深加工产品少,销售受众局限性比较大[4]。羊肉脂肪是羊膻味主要的来源,所以考虑其他优质替换羊脂是一种可行办法。然而,由于不同脂肪具有不同的风味和结构性能,会对羊肉发酵香肠的色泽、香气、质构产生影响。已经有很多对羊肉香肠的研究,但是研究方向多集中于发酵剂的优选[1,5-6],或者是研究发酵工艺的改进方法,如利用外加酶加速风味物质释放[7]。虽然也有关于羊肉香肠风味研究的报道,但多是关于羊肉香肠脂肪水解和氨基酸释放的研究[1,8],还没有解决羊肉发酵香肠羊膻味的问题。

表1　羊肉发酵香肠的基本配方Table 1　The basic formula of fermented sausage with mutton

表3　发酵香肠感官评价标准Table 3　Sensory evaluation standards of fermented sausage with mutton

本研究优化羊肉发酵香肠的加工工艺,并以质构、风味等为主要指标,比较其中添加脂肪的品种对产品品质的影响,以提高羊肉发酵香肠在我国居民中的可接受度。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

羊肉内蒙古小尾羊食品有限公司提供;肠衣如皋市永兴(正大)肠衣有限公司;调味料江苏无锡华润万家超市;发酵剂 为乳酸杆菌、金黄色葡萄球菌、酵母菌的混合物 自制;化学试剂分析纯,中国医药集团上海化学试剂公司。

DHG-9423A型恒温恒湿箱 上海精宏实验设备有限公司；DELTA 320S型pH计梅特勒-托利多仪器公司；KOK-B233型多功能手动绞肉机常州欧克厨具销售有限公司；TA.XTPlus型物性测试仪英国Stable Micro System公司；WSC-S型测色色差仪上海物理光学仪器厂；Finigan Trace气相色谱质谱联用仪美国Finigan公司；Waters 600型高效液相色谱仪美国Waters公司。

1.2实验方法

1.2.1羊肉发酵香肠的制备工艺羊肉发酵香肠的工艺流程如下:

羊肉→解冻→绞碎→腌制→接种→灌肠→发酵→烘烤

(1)根据发酵香肠基本配方[9]略作修改,如表1所示。主要操作要点如下:原料肉的处理:去除筋腱和脂肪,将瘦肉切成2～3 cm的小肉块,依次通过通过9、3 mm孔板的绞肉机绞碎。羊肥膘、牛肥膘、猪肥膘分别切成大米粒大小的碎块,4 ℃保藏。

(2)原料肉的腌制:向绞碎的瘦肉中加入食盐、亚硝酸钠、复合磷酸盐充分混合,置于4 ℃腌制24 h。

(3)绞肉、接种:腌制后瘦肉加入调味料、香辛料、发酵剂、肥膘丁等辅料进行混合。

(4)灌肠:接种后的肉料,充填于胶原蛋白肠衣中。

(5)发酵:灌肠后的湿香肠,悬挂于恒温恒湿培养箱中发酵,直到pH下降到5.1。

(6)烘烤:发酵结束后,肠体移入烘烤室内进行烘烤,温度控制在68 ℃,加热1.5 h。

1.2.2发酵工艺优化经过前期实验,发现一般发酵香肠工艺主要参数为发酵相对湿度(%RH,一般在85%～95%)、发酵温度(℃)和接种量(w/w%)。经过预实验,确定发酵温度范围为22～30 ℃,接种量为总质量的0.01%～0.15%。故以发酵时间(pH下降到5.1)为指标,直接采用正交实验优化发酵工艺。

表2　发酵工艺正交实验因素水平表Table 2　The factors and levels graph of fermentation process

1.2.3检测方法

1.2.3.1发酵香肠的感官评价组织10人评分小组,按照以下评分标准[1],略作修改,对加入不同脂肪的羊肉发酵香肠打分。香肠预先从冰箱取出,温度升至室温后切片。

1.2.3.2香肠pH的测定参考GB9695.5-88[10]的方法,精确称取肉样10 g,磨碎后置于烧杯中,再加入90 mL 蒸馏水,搅拌均匀后静置20 min,用滤纸滤取上清液,用pH计测定肉样的pH。

样品的水分活度通过水分活度仪测定。取2 g左右粉碎肉样在水分活度测试盒内铺平压实,按照水分活度仪测试标准方法测定。

1.2.3.3全质构分析质构仪的使用原理是在压缩实验的基础上模拟人咀嚼食品时牙齿的这种咀嚼动作。参考方法[5]略作修改,将样品切成2 cm厚的圆柱体,选用P/0.5探头,设定测试前速度为2.0 mm/s,下行速度为1.0 mm/s,测试速度为1.0 mm/s,形变量为40%,下压时间间隔5 s,室温检测。记录硬度、弹性等指标。硬度(Hardness):指第一次压缩样品时的压力最大值(g)。弹性(Springiness):指样品经过第一次压缩过程以后能够再恢复的程度,是在第二次压缩时测量的,两次压缩动作的间隙时间必须保证产品已弹回到最大限度。粘结性(Cohesiveness):指样品经过第一次压缩变形后表现出来的对第二次压缩的相对抵抗能力。在曲线上表现为两次压缩所做正功之比,即第二次压缩的用功面积除以第一次压缩的用功面积的商值。咀嚼性(Chewiness):咀嚼性=硬度×弹性×粘结性(g),只用于描述固态的测试样品。

1.2.3.4色差分析采用WSC-S 测色色差仪分析发酵香肠样品截面的色差值。所示参数L*表示亮度,a*表示红至绿的范围,b*表示黄至蓝的范围。

1.2.3.5游离氨基酸分析准确称取2.50 g样品,加15 mL 5%三氯乙酸溶液匀浆,定容至25 mL,于4 ℃下放置24 h。用定性滤纸过滤,吸取0.1 mL在10000 r/min下离心10 min,于4 ℃下保存,上液相色谱柱分析[11]。色谱条件:色谱柱为Agilent Zorbax Elipse AAA,75 mm×4.6 mm。流动相A:40 mmol/L NaH2PO4·H2O;流动相B:乙腈/甲醇/水=45/45/10(v/v/v);流速:2 mL/min,梯度洗脱;柱温:40 ℃。

1.2.3.6挥发风味物质分析样品前处理:取10 g放入组织捣碎机中,加入40 mL去离子水组织捣碎。取10 mL样品放入15 mL样品瓶中,盖盖子,用 75 μm CAR/PDMS 萃取头插入到萃取瓶中,推出萃取头,于 60 ℃水浴吸附35 min。然后将萃取头插入气相色谱仪于250 ℃解吸5 min,推出纤维头后拔出萃取头,同时启动仪器采集数据。

色谱条件:DB-WAX石英毛细管柱,萃取头热解析温度为250 ℃,时间为3 min,不分流模式。进样口温度250 ℃;起始温度40 ℃,保持4 min,然后以3 ℃/min的升温速度升温到50 ℃,再以6 ℃/min的升温速度升温到120 ℃,最后以8 ℃/min的速度升温到220 ℃,保持7 min。载气为He,流量0.8 mL/min[12]。

质谱条件:全扫描模式,扫描质量范围为33～450 m/z。电离方式为EI+,电子能量70 eV,灯丝发射电流为350 μA,检测器电压350 V,离子源温度220 ℃,接口温度为250 ℃。

1.2.4数据处理与统计分析每个处理重复三次,数据由Microsoft Excel 2013软件处理,数值以均值±标准差表示。Microsoft Excel 2013软件作图,并比较数据差异性。

2　结果与分析

2.1工艺条件优化

实验中,选择接种量、发酵温度和相对湿度这三个主要工艺参数,设置三个水平,进行正交实验以确定最佳工艺条件,每组的实验条件则是根据一些参考文献以及已有的一些经验确定,结果见表4。

表4　羊肉香肠发酵工艺正交实验结果Table 4　Result of the orthogonal test

为考察快速达到发酵终点所需时间,由极差分析可知,各因素对发酵产酸影响大小顺序为发酵温度>相对湿度>接种量,而且相对湿度和接种量对发酵的影响比较接近。根据结果与分析,以发酵时间为指标,当最佳发酵工艺为A3B2C3,即接种量0.02%,温度26 ℃,相对湿度95%时,工艺所用的发酵时间最短。温度、接种量、相对湿度并不都是越高越好。若温度过高,可能会在发酵过程中导致发酵菌种死亡。若接种量过大,会造成成本过高。若相对湿度过高,可能会导致发酵过程中香肠的表面生长霉菌。

关于发酵时间,根据我国消费者所能接受的口感,结合发酵香肠的基本要求,发酵香肠的pH应在5.0以下。在26 ℃发酵20～24 h可达到此要求,且产品处于十分安全状态,因此最终发酵时间确定为20 h。故最终发酵工艺确定为接种量0.02%,温度26 ℃,相对湿度95%,发酵20 h。

表5　加不同油脂发酵香肠的色差与pHTable 5　Color parematers and pH of mutton fermented sausages with different fats

注:表中误差为标准差,每组实验平行做5次。表中同列数据中不同字母标识表示在α=0.05水平上有显著差异，表6同。

表6　加不同油脂发酵香肠的质构特征Table 6　Texture profile of mutton fermented sausages with different fats

2.2发酵香肠的感官评价

得到羊肉香肠的发酵工艺后,分别添加羊脂、牛脂和猪脂,按照统一的最优工艺制备三种香肠。经过感官评价,三种香肠的感官评价结果如图1所示。

图1　添加不同脂肪的羊肉香肠的感官评价Fig.1　Sensory quality of mutton fermented sausages with different fats

根据图1所示的,结合表5中香肠的色差和硬度数据所示,添加羊脂和猪脂的羊肉发酵香肠在外观上相似,其色泽、硬度等差别不明显。但是在嗅觉上,添加羊脂的香肠带有明显的羊膻气,而猪脂香肠羊膻气很弱,但是这种较弱的羊膻气反而带来一种羊肉的特质香味。添加牛脂的羊肉香肠的膻气强弱介于羊脂和猪脂香肠之间,但是膻气也较小。但是,牛脂香肠的色度偏暗分。另外,牛脂香肠入口更硬一些。综合感官评价,猪脂羊肉香肠品质最佳。但如考虑宗教信仰问题,牛脂羊肉发酵香肠的品质是可以接受的。

2.3不同油脂香肠的基本指标分析

以仪器检测羊肉发酵香肠的品质,以验证感官评价的可靠性。具体结果见下表:

羊脂香肠的截面亮度最大,给人以鲜亮感,而猪脂和牛脂香肠亮度近似。由于截面中牛脂颜色暗淡,而猪脂和羊脂色泽白亮,所以牛脂肠总体a*和b*相对较高。乳酸菌代谢碳水化合物,产生以乳酸为主的有机酸,可降低发酵香肠的pH[13]。由于采用了完全相同的发酵工艺和配方,所以添加不同油脂对发酵过程的影响可以体现在产品的酸度上。结果显示,在相同发酵条件下,猪脂肠发酵终点pH最低,而牛脂和羊脂肠的pH依次增高,但在统计学意义上,三者的pH差异并不显著。

如表6所示,添加不同油脂的香肠,其质构存在一些差异。质构检测结果显示,作为快速发酵的半干肠,羊肉发酵香肠的硬度不高。添加猪脂和羊脂香肠的硬度差异不显著,但是牛脂香肠的硬度明显高于以上二者。但是,其他几项质构指标,如弹性,粘着性和咀嚼性差异并不显著。结果显示,添加猪脂肪的羊肉发酵香肠和添加羊脂肪的发酵香肠,在给人的物理口感上没有明显差异,但是添加牛脂肪的香肠会硬一些。

2.4不同油脂发酵香肠的游离氨基酸含量

添加不同油脂对羊肉香肠的发酵过程产生了影响。因为发酵剂中有乳酸菌,也有能够分泌蛋白酶的菌类,这就使发酵后羊肉香肠中的游离氨基酸的量不同。而游离氨基酸是肉类主要的非挥发性风味物质之一[14]。三种添加不同脂肪的羊肉发酵香肠游离氨基酸分析见表7。

表7　三种香肠中游离氨基酸含量(mg/g)Table 7　Contents of free amino acids in mutton fermented sausages with different fats(mg/g)

谷氨酸、丙氨酸、苏氨酸等是动物蛋白中最重要的鲜味氨基酸[15-16]。由表6可知,三种香肠中含量最高的游离氨基酸分别是谷氨酸、丙氨酸、苏氨酸,即羊肉香肠经发酵后产生大量的鲜味氨基酸,这可能是发酵香肠味道鲜美的主要原因之一。相比较而言,羊脂香肠含有的谷氨酸较多(1.88 mg/g),高于牛脂香肠(1.74 mg/100 g)和羊脂香肠(1.55 mg/100 g)。同时,羊脂香肠的游离丙氨酸最多,牛脂和猪脂香肠次之。但是,猪脂香肠的游离苏氨酸含量相对较多,而牛脂香肠最少。

2.5不同油脂发酵香肠的挥发性成分分析

肉类在发酵时会有很多反应发生。微生物会代谢碳水化合物,使之降解和转化为酸、醇、酮;脂肪会氧化,产生醛、酮、酸等挥发性风味物质;蛋白质会大量降解,形成丰富的游离氨基酸。添加不同脂肪发酵羊肉香肠挥发性物质组成及相对含量见表8。

表8　添加不同脂肪发酵羊肉香肠 挥发性物质组成及相对含量Table 8　Contents and composition of volatile flavor compounds in mutton fermented sausages with different fats

续表

保留时间(min)挥发性物质相对含量(%)羊脂肠牛脂肠猪脂肠9.222正十四碳烷0.279.53戊基环乙烷0.279.711十甲基环五硅氧烷0.0610.47十二烷2.691.151.2610.692-甲基萘烷0.2212.25P-伞花烃5.6417.289十六烷0.26烯14.0524.7123.975.663二氢月桂烯9.2910.4916.997.586α-蒎烯2.48.6073-蒈烯0.220.559.185月桂烯0.210.4410.287L-柠檬烯0.491.861.9110.9241,11-十二碳二烯0.7211.739萜品烯1.854.352.1511.917苯并环丁烯0.3216.069辛烯0.590.2417.184胡椒烯0.680.380.4218.784反石竹烯3.392.2620.421β-甜没药烯0.53醛36.1523.3331.717.199正己醛10.71.463.9410.022庚醛4.741.819.0712.98辛醛1.991.9713.847庚烯醛0.780.4415.408壬醛3.262.3617.613苯甲醛0.2617.839壬烯醛1.812.8419.368癸烯醛0.380.1820.7322-癸烯醛0.1721.1132-甲基-3-苯基丙醛16.5921.1144-异丙基苯甲醛10.169.1221.2712-蒈烯醛2.162.681.5324.614-甲基苯甲醛0.4924.766十六醛0.3酸11.410.0814.6316.421乙酸2.025.445.7617.6925,9,13-三甲基-4,8,12-十四碳三烯酸0.620.231.4817.8272-辛基-环丙烷十四碳酸0.2118.2822-甲基丙酸0.1219.101丁酸0.630.660.419.368癸烯醛0.380.1819.652异戊酸1.081.4519.6533-甲基丁酸0.7320.494戊酸0.1421.734己酸6.021.24.4723.978辛酸0.450.270.3625.011十八(碳)烯酸0.0925.988癸酸0.550.280.53

续表

保留时间(min)挥发性物质相对含量(%)羊脂肠牛脂肠猪脂肠30.506十四酸0.36酯5.013.153.836.9033-甲基丁酸乙酯0.387.0012-庚烯酸乙酯0.299.542三甲基乙酸乙烯酯0.2411.506乙酸乙酯3.220.782.8714.3752-羟基丙酸乙酯0.50.9116.203辛酸乙酯0.460.440.3819.285癸酸乙酯0.590.350.58杂环5.290.313.468.343炔己蚁胺0.128.519邻二甲苯0.1912.402甲基异丙基苯5.293.46

在三种羊肉香肠中共发现86种挥发性风味成分,其中大部分来自于香辛料,如石竹烯和3-蒈烯等[17]都是来自于胡椒的挥发性成分,β-甜没药烯是来自于姜的挥发性成分[18]。部分酮类物质也是碳水化合物代谢的产物。在三种发酵香肠的挥发性酮类物质中,牛脂肠中3-羟基-2-丁酮的含量最高,达到13.69%。有报道称鹿肉熏制时,其内部会产生大量的3-羟基-2-丁酮[19]。醇类物质的嗅觉阈值较高,其挥发性成分对总体风味影响不大。样品中检测到多种脂类,如癸酸乙酯、乙酸乙酯等,而且均为乙酯。有报道表明,乙酯类化合物是我国腊肠主要的风味物质之一[20]。醛类物质在三种香肠中含量最高,分别为羊脂肠36.15%,牛脂肠23.33%,猪脂肠31.71%。同时,醛类的嗅觉阈值很低,说明其对羊肉发酵香肠的风味贡献很大。壬醛、苯甲醛等是香肠和烤肉的主要风味物质[21],但只有猪脂肠内发现了苯甲醛。正己醛和庚醛都具有天然果香,这两者含量也很高。只在牛脂肠中发现高含量的2-甲基-3-苯基丙醛(16.59%),具有花香味。相反,只在羊脂肠和猪脂肠中发现了大量4-异丙基苯甲醛,含量分别为10.16%和9.12%,同样具有花香、山楂的气味。很多醇类物质来源于添加的香辛料,而且其嗅觉阈值高,则低含量的醇类对发酵香肠的风味影响较小。乙酸、乳酸、丙酸、丁酸、3-甲基丁酸等都是发酵香肠中广泛存在的有机酸类,对香肠的风味影响很大。由上表可以发现,乙酸是羊肉发酵香肠中最主要的挥发性酸类物质,作为酸类其含量很高,羊脂、牛脂和猪脂香肠的乙酸含挥发性物质的2.02%、5.44%和5.76%。己酸带有羊的气味,主要存在于动物脂肪中,其最有可能来自于羊脂。辛酸又叫羊脂酸,带有羊脂的膻气。而己酸和辛酸在牛脂肠里含量相对较少,而羊脂肠里最多。这从挥发性成分角度说明了相对其他两种发酵香肠,羊脂发酵肠膻气会略重一些。

3　结论

本文首先确定了羊肉发酵香肠的发酵工艺,然后在统一的工艺和配方模式下,仅改变添加油脂的种类,即分别添加羊脂、牛脂和猪脂,试图分析添加不同脂肪对发酵香肠风味的影响,从而找出可以替代或减少羊脂使用的方法,以减少羊肉发酵香肠的膻味。研究结果表明,从香肠的表观评估看,猪脂发酵香肠的色泽、口感、风味均优于添加羊脂和牛脂的香肠。而添加牛脂的香肠,其硬度要明显高于羊脂和猪脂香肠,这利于使香肠切片更规整。综合来看,猪脂和牛脂均可以替代羊脂添加于发酵香肠,都可以有效减少羊膻味,但是猪脂最佳,牛脂次之。

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Process optimization and effects of different fats on quality of fermented sausage with mutton

SHI Shi-min,TANG Ming,LIU Hai-ying*

(School of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China)

Basic characters and sensory of mutton fermented sausages with different fats were analyzed in this paper. The optimal process of mutton fermented sausage were obtained as follows:inoculation 0.02%,relative humidity 95%,fermentation at 26 ℃ for 20 h. On the basis of process optimization,different fats,such as pig fat,mutton fat and tallow were added into fermented sausages. The results showed that there were some differences in appearance and flavor among the three fermented sausages, and there was no significant differences of color,and taste between mutton fermented sausage with pig fat and mutton fat. However,the hardness of fermented sausage with tallow was the highest in those three samples. Kinds of fats had. The a huge impact on the odour of mutton fermented sausage. The mutton odour of fermented sausage with mutton fat was most the strongest of those three samples,and the fermented sausage with pig fat indicated the weakest mutton odour. Considering the above results,tallow and pig fat can be used as substitutions of mutton fat.

mutton；fermented sausage；fat；flavor

2015-06-08

石仕敏(1994-)，男，本科，研究方向：农产品加工，E-mail:3136949879@qq.com。

刘海英(1973-)，男，博士，副教授，研究方向：胶原蛋白、农产品加工、水产品加工及贮藏工程，E-mail:liuhaiying@jiangnan.edu.cn。

苏北科技专项资金(BN2014054)。

TS251.6+5

A

1002-0306(2016)05-0072-07

10.13386/j.issn1002-0306.2016.05.006