直投式发酵微生物对自控风干牛肉挥发性风味成分的影响

李晓燕，王卫，白婷，黄本婷，张佳敏

(成都大学肉类加工四川省重点实验室，成都 610106)

风干牛肉是以新鲜牛肉经过原料修整、腌制、自然风干而成，具有方便食用、营养价值高、风味浓郁等特点，属于自然发酵型的传统发酵肉[1]。该产品一般采用传统自然风干工艺在温度较低的冬季进行加工，其风味物质的形成主要来源于风干过程中的微生物发酵、蛋白质降解和脂肪氧化等。但是采用传统自然风干法制作的风干牛肉温度和风力不可控，且形成时间较长，无法使产品达到工业化标准[2]。传统风干肉制品的生产过程中，发酵是依赖于肉品本身所存在的乳酸菌所进行的自然发酵，其发酵周期长，且产品质量不稳定[3-5]，与传统自然发酵的乳酸菌相比，直投式发酵微生物具有活菌量高、发酵活力强、耐储藏等优点[6，7]，并且可以缩短产品生产周期，提升产品品质稳定性以及风味物质多样性，赋予产品特殊的香味[8]。

本实验研究人员在前期微生物发酵技术改进产品品质、提升产品风味的研究过程中，筛选实验确定出戊糖片球菌、清酒乳杆菌、木糖葡萄球菌、肉葡萄球菌、汉逊德巴利酵母的复合发酵菌，并且采用自控设备替代传统的自然风干工艺，研究直投式发酵微生物对风干牛肉挥发性风味成分的影响。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 主要原料及试剂

新鲜牛肉：四川罗成牛肉食品有限公司；调味品：购自十陵好乐购超市；添加剂：购自成都市食品添加剂市场。

1.1.2 直投式发酵微生物

戊糖片球菌(Pediococcuspentosaceus)、木糖葡萄球菌(Staphylococcusxylosus)、肉葡萄球菌(Staphylococcuscarnosus)、清酒乳杆菌(Lactobacillussakei)、汉逊德巴利酵母菌(Debaromyceshansenii) 德国Chr.Hansen公司。

1.2 仪器

MGC-350HP型人工气候箱 上海一恒科学仪器有限公司；5977A-7890B型气相色谱-质谱联用仪 美国安捷伦公司。

1.3 方法

1.3.1 发酵风干牛肉干的制作

1.3.1.1 产品配方

a.无外源发酵剂组

新鲜牛肉5 kg，食盐500 g，味精50 g，复合磷酸盐20 g，白砂糖500 g，葡萄糖250 g，亚硝酸钠0.75 g，D-异抗坏血酸钠4 g，白酒40 g，红曲红0.25 g，辣椒粉5 g，红花椒粉2.5 g。

b.直投式发酵微生物组

新鲜牛肉5 kg，食盐500 g，味精50 g，复合磷酸盐20 g，白砂糖500 g，葡萄糖250 g，亚硝酸钠0.75 g，D-异抗坏血酸钠4 g，白酒40 g，红曲红0.25 g，辣椒粉5 g，红花椒粉2.5 g，SM-194直投式发酵微生物1.25 g。

1.3.1.2 工艺流程

新鲜牛肉切条(剔除筋膜及结缔组织，切成长8 cm，宽3 cm，厚1 cm)→腌制(0～4 ℃，24 h)→发酵风干(温度6～8 ℃，湿度45%～55%，风速1.5 m/s左右，风干12 h，脱水率达45%)→真空包装→杀菌(121 ℃，20 min)→冷却→成品[9]。

1.3.2 挥发性风味物质成分检测

1.3.2.1 GC条件

HP-5MS毛细管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm，Agilent Technologies)；压力32.0 kPa；总流量17 mL/min；柱流量1.0 mL/min；载气为氦气，不分流进样；进样口温度230 ℃。

1.3.2.2 MS条件

电子电离源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃，四级杆温度150 ℃；检测器电压350 V；质量扫描范围(m/z)：33～400 amu。

1.3.2.3 柱温升温程序

45 ℃，保持3 min→7 ℃/min升至100 ℃，保持2 min→6 ℃/min升至155 ℃，保持2 min→6 ℃/min升至200 ℃，保持1 min。

2 结果与分析

在预实验确定的最佳萃取条件下，即选取50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取针头，萃取时间为33 min，萃取温度为67 ℃，样品解吸时间为4 min，应用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用仪(HS-SPME-GC-MS)，结合本文1.3.2挥发性风味物质成分检测方法，得到结果：无外源发酵剂组(A组)共检测出挥发性风味物质47种，总峰面积为4.626×107，色谱图见图1；直投式发酵微生物组(B组)共检测出挥发性风味物质52种，总峰面积为5.443×107，色谱图见图2。2组挥发性风味物质成分及相对含量比较见表1，特征风味物质成分比较见表2[10，11]。

图2 自控风干牛肉挥发性风味成分总离子流图(B组)

种类序号化合物名称化合物相对含量(%)A组B组醛类13-甲基-丁醛Butanal, 3-methyl-0.12-2辛醛Octanal1.901.843己醛Hexanal0.980.594庚烷醛Heptanal0.690.255苯甲醛Benzaldehyde6.186.7562-甲基-癸醛2-methyl-Undecanal0.28-7壬醛Nonanal5.204.298庚醛Heptanal0.952.1092-壬烯醛2-Nonenal, (E)-0.26-10十五醛Pentadecanal-6.4510.46117-十四烯醛7-Tetradecenal,(Z)--0.4012顺-9-十六烯醛cis-9-Hexadecenal-0.16合计23.0126.84醇类132-辛烯-1-醇2-Octen-1-ol, (Z)-0.920.59142-甲基-5-己二醇hexan-2-ol-2-methyl-5- 4.44-15双环-三甲基-庚烷-3-醇heptan-3-ol,2,6,6-trimethyl-0.430.53162α-二甲基-苯甲醇Benzenemethanol,2alpha-dimethyl-0.480.39171,6-辛二烯-3-醇1,6-Octadien-3-ol,3.884.45182-丁基-1-辛醇1-Octanol,2-butyl-0.14-19α-松油醇.alpha.-Terpineol1.221.56204-异丙基-1-甲基环己-2-烯醇4-Isopropyl-1-meth-ylcyclohex-2-enol030.34-213-癸炔-2-醇3-Decyn-2-ol0.560.1322异松蒎醇Isopinocampheol0.29-23双环-己烷-3-醇Bicyclo-hexan-3-ol-0.13244,7,7-三甲基-庚烷-3-醇4,7,7-trimethyl-heptan-3-ol0.30-25双环-4-甲基-1-3-醇Bicyclo4-methyl-1-3-ol-0.2526双环-2-甲基-5-己烷2-醇Bicyclo-hexan-2-ol-2-methyl-5--3.67

续 表

续 表

续 表

注：“-”表示未检出。

表2 风干牛肉特征风味物质成分比较

由表2可知，2组风干牛肉鉴定出的挥发性化合物均是以醛类、醇类、酯类和烃类化合物为主。其中无外源发酵剂组(A组)风味物质组成包括醛类10种、醇类12种、酮类2种、酯类3种、烷烃类10种、烯烃类8种以及其他类2种，共鉴定出风味化合物相对物质总含量为98.82%；添加直投式发酵微生物组(B组)风味物质组成包括醛类9种、醇类13种、酮类5种、酯类7种、酸类1种、烷烃类3种、烯烃类10种以及其他类4种，共鉴定出风味化合物相对物质总含量为95.66%；相比A组，B组共增加了5种牛肉特征性风味物质。

醛类是肉制品中最重要的挥发性化合物，通常被鉴定为风干腌制类肉制品的重要风味活性化合物，其风味阈值很低，主要来源于氨基酸降解和脂肪氧化[12]。醛类物质通常具有植物的青草芳香味以及肉制品特有的脂肪味，如本实验A，B 2组均鉴定出的苯甲醛具有苦杏仁味，辛醛具有花香味，B组苯甲醛相对含量高于A组。由表2可知，B组检出的醛类化合物总峰面积相对含量高于A组，种类低于A组。说明直投式发酵微生物对于风干牛肉制品醛类物质相对含量的提升有所助益。

醇类具有辛辣味、水果味、脂肪味等，一般具有较高的风味阈值，对肉制品的风味贡献不是很显著，大多数是由脂质氧化分解而得[13]。本实验结果一部分是由于实验中所添加的白酒去腥、增香所致，本实验所检测出的2-辛烯-1-醇、1,6-辛二烯-3-醇、2-丁基-1-辛醇等，风味阈值较低，是熟肉制品中重要的香气成分，由表1可知，这3类化合物相对物质总含量B组高于A组。

不饱和酮类物质是动物脂肪中的特征性风味物质，具有奶油香味，在食品加工中，酮类物质通常作为一种食用香料的重要物质来源，主要是通过乳酸菌和酵母菌发酵产生[14]。本实验检测结果中，B组所检测出的酮类物质相对百分含量和种类均大于A组，说明添加本实验配比的直投式发酵微生物可以提升风干牛肉的酮类化合物的种类和含量。

酯类是牛肉制品中一类非常重要的风味物质，其风味阈值较低，主要是通过发酵微生物在新陈代谢过程中酶的作用产生的[15]，大多数的酯类化合物具有果香型气味，属于风干牛肉中比较重要的特征香气化合物，本实验B组所鉴定出的酯类化合物的种类和总峰面积含量均高于A组，表明本实验所添加的直投式发酵微生物对于风干牛肉酯类物质的产生具有重要作用。

本实验所鉴定出的具有风干牛肉特征性风味化合物，如苯甲醛、1,6-辛二烯-3-醇、α-松油醇、D-柠檬烯、2-戊基-呋喃、γ-松油烯、甲基环硫乙烷等总峰面积相对化合物总含量B组高于A组。其中甲基环硫乙烷是熟肉挥发性物质中一个非常显著的特征风味物质组分，具有极低的风味阈值，对于风干牛肉特征性香气的形成具有重要贡献[16]。由表1可知，本实验两组中均鉴定出甲基环硫乙烷，B组高于A组。一般含有苯环的烃类化合物具有极低的风味阈值，对于风干牛肉特殊风味的贡献极其显著，本实验所鉴定出的烃类化合物，B组峰面积相对含量高于A组，种类低于A组。因此，本实验所配比的直投式发酵微生物对于风干牛肉特征挥发性风味化合物的种类和相对物质总含量的提升有所助益。

3 结论

本实验采用自控风干工艺制作风干牛肉，在前期预实验确定最佳萃取条件下，以顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法(GC-MS)测定2组风干牛肉(无外源发酵剂组、直投式发酵微生物组)中的挥发性风味成分。结果表明，直投式发酵微生物组相比于无外源发酵剂组共增加挥发性风味化合物5种，相对百分含量共增加3.16%。表1、表2、图1、图2及2组挥发性风味物质相关分析表明，本实验所配比的直投式发酵微生物(戊糖片球菌、清酒乳杆菌、木糖葡萄球菌、肉葡萄球菌、汉逊德，巴利酵母)对于风干牛肉挥发性风味化合物的种类和相对含量的提升有所助益。