发酵型酸汤味牛肉干的发酵工艺研究及品质分析

李刚凤，江丹霞，杨丽娟，陆龙波，李 丽，吴素华

（铜仁学院 材料与化学工程学院，贵州 铜仁554300）

发酵牛肉干利用微生物发酵技术优化产品风味、色泽及质构，降低pH值和水分活度，提高产品质量及安全性，缩短生产周期，促进蛋白质分解，提高人体对蛋白质的吸收率。发酵肉制品色泽呈玫瑰色、柔嫩爽口、风味独特、易于巧嚼等，克服了传统工艺的嫩度差、出品率低、色泽灰暗等，发酵中优势有益菌的生长可抑制腐败菌和致病菌的生长进而消除细菌毒素的产生[1-3]。牛肉在我国肉类食品产量中位居第二，含有丰富的蛋白质、氨基酸、钙、铁、磷等以及较低的脂肪和胆固醇含量，营养价值较高，是肉干加工的优质材料，深受人们喜爱[4-6]。

酸汤起源于贵州黔东南地区，是以红辣椒和西红柿为主要原料经传统工艺自然发酵而成的传统调味品，具有酸味醇厚、回味酸甜和清香适口的独特悦人风味[7]。酸汤中有重要生物活性成分，如辣椒碱、番茄红素及有机酸[8-9]，矿物质含量以钙、磷、铁含量较高[10-12]。

发酵牛肉干是肉制品的一个新兴产业，通过生物降解使原料的质地得到改善，有研究表明不同发酵剂、发酵温度、发酵时间对产品品质有很大的影响。郭瑞等[13]优化了植物乳杆菌发酵风干牛肉干的最佳发酵条件，产品色泽棕红、酱香味独特、咀嚼性好、有独特风味、回味浓郁。王娜等[14]采用SBW-52商业发酵剂对传统牛肉干进行发酵，且用油炸熟制方式，产品色泽呈亮红色，硬度适中，弹性小。徐君强[15]利用复合商业发酵剂，嫩化剂为木瓜蛋白酶，提高肉干嫩度，促进牛肉干的蛋白质分解，提高消化吸收率，王新惠等[16]以清酒乳酸杆菌和木糖葡萄球菌为复合发酵剂，产品呈色良好，改善猪肉干的感官品质。陈亚杰等[17]研究表明，发酵肉制品中有益葡萄球菌能改善风味、促进色泽形成，降低生物胺含量，提高产品稳定性和安全性。蔡永敏等[18]采用植物乳杆菌与肉葡萄球菌为发酵剂发酵羊肉干，25 ℃发酵72 h，其产品pH值下降速率快，蛋白质含量高，黏聚性好，弹性高。李晓燕[19]采用肉色葡萄球菌、戊糖片球菌和汉逊德巴利酵母菌组合菌种为发酵剂，切面呈红色，组织紧密，弹性好，有硬实感。季中梅[20]利用酸菜汁分离的乳酸菌与汉逊德巴利酵母菌用于鹿肉发酵，经27.51 ℃下发酵20.86 h，其游离脂肪酸、硬度、胶着性和咀嚼性明显增加，挥发性盐基氮和大肠杆菌总数明显降低，产品感官评分较高。刘兰[21]采用戊糖片球菌、植物乳杆菌、木糖葡萄球菌和肉葡萄球菌复合发酵菌以1∶1∶2∶1的比例对牛肉进行发酵，产品pH值为5.10，水分活度和水分含量较低，低亚硝酸盐含量，安全性较高。胡美忠等[22]采用菌剂发酵有助于促进牛肉干水分散失和pH下降，使其肌纤维排列更加紧密，从而提升发酵牛肉干的硬度和咀嚼性，可以显著增加发酵牛肉干中游离氨基酸和挥发性成分的含量。乳酸菌发酵产生有机酸和新呈味物质，赋予发酵肉制品柔和的酸味和良好风味，改善产品品质[23]。酵母菌发酵可分解原料肉的脂肪、蛋白质和碳水化合物，产生酚、醇类及过氧化氢酶等物质，改善产品的风味，防止肉品的氧化变色，利于发色稳定性，延缓酸败[24]。本研究采用添加发酵剂和酸汤来制作发酵牛肉干，旨在开发一款发酵型酸汤味牛肉干休闲产品，有酸汤的特殊风味，克服传统工艺的咀嚼性差、出品率低、嫩度差和色泽灰暗等缺陷，发酵肉中的有益菌可抑制有害微生物的生长，提高产品的安全性和稳定性，延长货架期，提高消化吸收率，有良好的可接受性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

红酸汤：实验室自制；复合磷酸盐（分析纯）：河南隆霄生物科技有限公司；乳酸菌（保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus））、酵母菌：安琪酵母股份有限公司；葡萄糖（分析纯）：西王药业有限公司；花椒粉、五香粉、辣椒粉（均为食品级）：贵州六盘水美味园食品有限公司；冰糖、食盐、香油（均为食品级）：成都市春晖食品有限公司；蜂蜜：上海冠生园蜂制品有限公司；牛后腿肉、姜、绿茶、胡椒粉、白砂糖：市售。

1.2 仪器与设备

DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱：常州普天仪器制造有限公司；MAX-A3003型电子天平：深圳市无限量衡器有限公司；YXQ-LS-50SII立式压力蒸汽灭菌器：上海博迅实业有限公司；SRH-S实验室均质机：上海世赫机电设备有限公司；PHS-3E酸度计：上海佑科仪器仪表有限公司；JP-030S超声波清洗机：深圳市洁盟清洗设备有限公司；722S可见分光光度计：上海箐华科技仪器有限公司；TG16K-II高速离心机：长沙东旺实验仪器有限公司；HH-S6型电热恒温水浴锅：北京科伟永兴仪器有限公司；SZF-06型粗脂肪测定仪：上海新嘉电子有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 红酸汤的制备

西红柿选用自然成熟、新鲜、色泽均匀、皮薄有弹力、结实不松软的西红柿；辣椒选用肉厚、形状完整、色泽鲜艳有光泽、表皮光滑的新鲜辣椒；姜应选用色淡黄、不酥软、无霉烂、无异味的生姜；蒜选用外形饱满、色泽均匀、无变软、无霉变、无发芽的大蒜。清洗好的西红柿、辣椒、姜蒜放在透风处晾干。原料按配比量用组织捣碎机捣碎5 min，加入白酒、糯米粉、食盐等辅料充分拌匀，在65 ℃条件下灭菌30 min，杀菌后装坛，装坛量为坛容量2/3，随后用保鲜膜密封坛口，坛沿灌满水加强密封效果，最后盖上坛盖发酵一般在1个月左右，定期检查并搅拌红酸汤。

1.3.2 发酵型酸汤味牛肉干配方

酸汤发酵牛肉干配方为牛肉100 g、绿茶2%、干姜片0.5%、冰糖2%、复合磷酸盐0.3%、复合发酵剂（乳酸菌∶酵母菌=3∶1）2.2%、葡萄糖1.5%、食盐1%、蜂蜜6%、辣椒粉0.5%、五香粉1%、胡椒粉1%、花椒粒1%、花椒粉1%、酸汤8%、香油6%。

1.3.3 发酵型酸汤味牛肉干加工工艺流程及操作要点

操作要点：

原料肉经预处理后将松弛的牛肉顺着肌原纤维方向切成条状，去血水后沥干。在适量的水中加入干姜片、冰糖煮制40 min，待水冷却至85 ℃后添加绿茶浸泡20 min，制成备用汤汁。将沥干的肉块放入30 ℃备用汤汁中浸泡30 min，沥干后加入复合磷酸盐、食盐、辣椒粉、五香粉、胡椒粉、花椒粉、酸汤，搅拌均匀，4 ℃低温腌制24 h。在腌制好的牛肉添加复合发酵剂、葡萄糖、蜂蜜，混合均匀，于30 ℃恒温发酵21 h。添加香油于发酵好的肉中，搅拌均匀，放置30 min入味，先于微波炉干燥（中高火（80%）、4 min），再于鼓风干燥箱60 ℃条件下烘干3 h，冷却后置于复合膜材料包装袋回软24 h，放入30 ℃的烘箱中干燥45 min，去除牛肉干的表面水分。将产品冷却至室温，真空包装，于灭菌锅中灭菌25 min，冷却至室温。

1.3.4 发酵型酸汤味牛肉干发酵工艺优化

（1）单因素试验

以100 g原料肉为基准，在乳酸菌与酵母菌比例分别为1∶1、2∶1、3∶1、1∶2、1∶3，发酵温度分别为25 ℃、28 ℃、30 ℃、32 ℃、37 ℃分别发酵15 h、18 h、21 h、24 h、27 h条件下，以感官评分为评价指标，优化发酵工艺条件。

（2）正交试验

选择发酵温度（A）、发酵时间（B）、复合发酵剂添加量（C）为考察因素，以感官评分为评价指标，采用3因素3水平正交试验设计L9（33），探讨不同因素对发酵型酸汤味牛肉干品质的影响，正交试验因素与水平见表1。

表1 发酵型酸汤味牛肉干发酵工艺优化正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal tests for fermentation process optimization of fermented soup-flavour dried beef

1.3.5 发酵型酸汤味牛肉干的感官评定[19]

发酵型酸汤味牛肉干的感官评价包括口感、滋味与气味、结构组织、色泽四个方面，由食品科学与工程专业的10名学生组成评定小组，培训后对发酵型酸汤味牛肉干进行感官评定，满分100分，发酵型酸汤味牛肉干的感官评价标准见表2。

表2 发酵型酸汤味牛肉干感官评定标准Table 2 Sensory evaluation standards of fermented soup-flavour dried beef

1.3.6 发酵型酸汤味牛肉干出品率的测定[25]

将烘干后的牛肉干在室温条件下放置2 h，称量出其质量，出品率按照烘干前和烘干后的质量差进行计算。

1.3.7 发酵型酸汤味牛肉干理化指标的测定

亚硝酸盐含量参考GB 5009.33—2016《食品安全国家标准食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》测定；水分含量参考GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》测定；脂肪含量参考GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》测定；蛋白质含量参考SN/T 3926—2.14《出口乳、蛋、豆类食品中蛋白质含量的测定》中的考马斯亮蓝法测定；pH值参考GB 5009.237—2016《食品安全国家标准食品中pH值的测定》测定；总糖含量参考GB/T 9695.31—2008《肉制品总糖含量测定》测定。

1.3.8 数据统计与分析

利用SPSS 17.0进行数据统计和方差分析，利用Duncan's新复极差法比较因素水平间的显著性。

2 结果与分析

2.1 发酵温度对发酵型酸汤味牛肉干品质的影响

图1 发酵温度对发酵型酸汤味牛肉干品质的影响Fig. 1 Effect of fermentation temperature on the quality of fermented soup-flavour dried beef

由图1可知，发酵温度对发酵型酸汤牛肉干感官品质有显著差异（P＜0.05）。当发酵温度为25 ℃时，不是酵母菌和乳酸菌的最适生长温度，发酵的程度不是很高，发酵肉香味不是很浓郁。当发酵温度为28 ℃时，产品含有些许酒精味。在发酵温度为30 ℃时，产品的感官评分最高，为87分，既不会过酸也不会有酒精味，有着发酵肉的独特香味。当发酵温度高于30 ℃时，会以乳酸菌发酵为主，其产物为乳酸，醋酸等有机酸，增加产品的酸度，减弱发酵肉的独特风味，降低了产品的感官评分。所以选择发酵温度为30 ℃。

2.2 发酵时间对发酵型酸汤味牛肉干品质的影响

图2 发酵时间对发酵型酸汤味牛肉干品质的影响Fig. 2 Effect of fermentation time on the quality of fermented soup-flavour dried beef

由图2可知，发酵时间对发酵型酸汤牛肉干感官品质有显著差异（P＜0.05）。感官评分随发酵时间在70～85分的范围呈现“先增大、后减小”的趋势，说明并不是发酵时间越长，酸汤发酵型酸汤味牛肉干的感官评分越高。发酵时间为18～21 h时，感官评分较高，其中发酵时间为21 h的感官评分最高，为85分。发酵时间＞21 h之后，会发酸而且有酒味，发酵时间过短时，发酵香味又不浓郁。所以选择发酵时间为21 h。

2.3 乳酸菌与酵母菌比例对发酵型酸汤味牛肉干品质的影响

图3 乳酸菌与酵母菌比例对发酵型酸汤味牛肉干品质的影响Fig. 3 Effect of the proportion of lactic acid bacteria and yeast on the quality of fermented soup-flavour dried beef

由图3可知，乳酸菌与酵母菌比例对发酵型酸汤牛肉干感官品质有显著差异（P＜0.05）。在乳酸菌与酵母菌比例为1∶1和1∶3时，其感官评分都比较低，其产品会有一点点酒精风味和过酸，口感和滋味差，降低了产品的感官品质。当乳酸菌与酵母菌比例为3∶1时，感官评分最高，酸辣适中，发酵肉香味浓，有酸汤的独特风味，复合发酵剂产生的呈味物质赋予了牛肉干良好的风味，产品回味浓郁，无异味，产品内切面呈玫瑰色，所以选择乳酸菌与酵母菌比例为3∶1，即为复合发酵剂。

2.4 发酵型酸汤味牛肉干发酵工艺正交试验优化结果

表3 发酵工艺优化正交试验结果与分析Table 3 Results and analysis of orthogonal tests for fermentation process optimization

表4 正交试验结果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal tests results

由表3可知，影响发酵型酸汤味牛肉干感官品质因素的主次顺序为C＞A＞B，发酵型酸汤味牛肉干最佳发酵工艺为A2B2C2，按照该工艺制作3组平行试验，得出产品平均感官评分为88.2分。结果表明，发酵型酸汤味牛肉干最佳发酵工艺为发酵温度30 ℃，发酵时间21 h，复合发酵剂添加量为2.2%。由表4可知，3个因素对发酵型酸汤味牛肉干感官品质的影响均显著（P＜0.05）。

2.5 发酵型酸汤味牛肉干品质分析

2.5.1 发酵型酸汤味牛肉干感官评价结果分析

复合发酵剂发酵型酸汤味牛肉干肉质适中，无明显粗糙感，有嚼劲，其肌纤维排列更加紧密；滋味咸酸适中，发酵肉香味浓，有酸汤的独特风味，回味浓郁，无异味；结构紧密，肌肉纤维完整，呈块状，软硬适中，有弹性；色泽自然，均匀一致，外表面呈棕色，有光泽，肉干切面为玫瑰色，感官评分为88.33分。自然发酵型酸汤味牛肉干肉质适中，咀嚼性较差，无发酵风味，回味不浓郁，色泽较差，切面呈浅棕色，感官评分为71.67分，复合发酵剂发酵型酸汤味牛肉干更有开发价值。

2.5.2 发酵型酸汤味牛肉干理化分析

由表5可知，自然发酵的出品率比复合发酵剂发酵低1.09%。自然发酵和复合发酵剂发酵产品的亚硝酸盐含量均＜30 mg/kg，符合国家要求，适合食用。复合发酵剂发酵的水分含量比自然发酵更低，比自然发酵更适合储藏。自然发酵的脂肪含量比复合发酵剂发酵的高，是由于复合发酵剂在发酵过程中会对脂肪进行水解，降低其脂肪含量[20]。复合发酵剂发酵的蛋白质含量比自然发酵高1.39%。自然发酵的pH值为5.67，而复合发酵剂发酵产生有机酸，其pH值为5.21。自然发酵的总糖含量为8.62 g/100 g，而复合发酵剂发酵的总糖含量为8.07 g/100 g，发酵剂会更加消耗糖分。综合比较，复合发酵剂发酵型酸汤味牛肉干的品质比自然发酵型酸汤味牛肉干的品质好。

表5 发酵型酸汤味牛肉干理化指标分析结果Table 5 Results of physical and chemical indexes analysis of fermented soup-flavour dried beef

3 结论

研究通过单因素试验和正交试验确定了发酵型酸汤牛肉干的发酵工艺条件。发酵型酸汤牛肉干最佳工艺为复合发酵剂（乳酸菌∶酵母菌=3∶1）添加量为2.2%，酸汤添加量为8%，蜂蜜添加量为10%，食盐添加量为1%；30 ℃发酵21 h。在此优化条件下，发酵型酸汤味牛肉干出品率42.22%，亚硝酸盐含量0.02 mg/kg，水分含量35.30 g/100 g，脂肪含量19.88 g/100 g，蛋白质含量36.31 g/100 g，pH值为5.21，总糖含量8.07 g/100 g。发酵型酸汤味牛肉干的质量指标牛肉干相关标准要求，比自然发酵酸汤味牛肉干的品质好。