延长乳酸片球菌发酵猪肉干保藏期研究

陈菲菲，赵长青，赵阳

(四川轻化工大学 生物工程学院，四川 宜宾 644000)

随着时代的发展，大众对休闲类食品的需求也逐渐增加，既要协调口感和外观，又要兼顾营养和保健性。我国不仅是世界上肉类生产大国[1]，也是肉类消费大国。发酵肉制品采用发酵剂对肉进行发酵，使肉中蛋白质分解为氨基酸，提高了肠道的消化性[2]，发酵肉制品在自然或人工控制条件下，经微生物发酵或酶的作用，使原料肉发生一系列生物化学及物理变化，产生特殊风味、色泽和质地，且具有较长保质期[3]。发酵肉制品可谓是新型肉制品的一种，新型肉制品的开发及推广是目前很多企业研究的主要方向，它能代替传统肉制品给人们提供必需的营养物质，同时避免传统肉制品存在的不足，易被消费者重视。我国发酵肉制品的研究较晚，仍处于以依赖自然环境为主的粗放型生产状态，产品的附加值低，研究水平滞后，远低于发达国家[4]，猪肉作为最普通的食材，其蛋白质含量高，而脂肪、胆固醇含量相对较低，味道鲜美而且营养价值丰富，将猪肉进行发酵制成休闲食品是一大趋势。比如将猪肉制成发酵香肠已有许多研究[5]，而火腿也是猪肉比较常见的一种加工方式，现也有相关报道[6]，现在比较受欢迎的猪肉脯也可见相关研究[7]。如今将猪肉发酵制成发酵猪肉干的尝试也逐渐成为一种新的休闲肉制品加工方法[8]。

乳酸菌是人体的益生菌，乳酸片球菌作为乳酸菌的一种，其代谢产生乳酸、醋酸等物质,降低了肉制品的pH，延长了其保藏期，也与发酵食品的风味、口感和营养等息息相关[9]。Adisorn等的研究也证明乳酸菌对病原体和腐败微生物的生长具有抑制作用[10]。实验在前期对发酵猪肉干风味等方面已经进行了相关研究，为了将发酵猪肉干向工业生产方向发展，还需要对发酵猪肉干的保藏期进行进一步研究。本实验用乳酸片球菌作为发酵剂，将猪肉进行发酵制成猪肉干，这也是新型肉制品的一种尝试。发酵剂具有增加肉制品风味和安全性等优势，在发酵肉制品工业化生产方面具有巨大潜力，且对致病菌、生物胺等潜在安全风险的控制具有重要作用，甚至具备功能性作用[11]。实验通过探索不同的发酵条件(接种量、发酵温度、发酵时间)和烘烤条件(烘烤温度、烘烤时间)，研究如何延长乳酸片球菌发酵猪肉干的保藏期，以微生物指标为标准，确定出保藏期最长的发酵猪肉干工艺条件，为推动发酵肉制品的产业化提供技术基础。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验材料

新鲜猪肉、白砂糖、盐、菜籽油、酱油、姜、高温蒸煮袋：市售；葡萄糖、乳糖：分析纯，成都市科龙化工试剂厂；牛肉浸膏、蛋白胨、氯化钠：分析纯，国药集团化学试剂公司。

1.1.2 仪器与设备

数显恒温水浴锅、生化培养箱 常州普天仪器制造有限公司；电子天平 上海恒平科学仪器有限公司；超净工作台 苏净集团安泰空气技术有限公司；可见分光光度计 翱艺仪器(上海)有限公司；电热恒温鼓风干燥箱 上海琅玕实验设备有限公司；数字酸度计 成都方舟科技开发有限公司；恒温培养振荡箱 上海苏坤实业有限公司；真空包装机 温州奔腾机械有限公司。

1.2 实验部分

1.2.1 发酵猪肉干加工工艺流程

发酵液的制备→原料肉预处理→初煮→复煮→灭菌→接种→发酵→烘烤→包装→灭菌→保藏。

1.2.2 实验方法

通过对发酵条件和烘烤条件进行优化，目的是探索出保藏期较长的发酵猪肉干的工艺条件。本实验以前期研究得到的感官指标较好的发酵猪肉干作为对照组，其工艺条件为：接种量5%、发酵时间48 h、发酵温度35 ℃、烘烤温度95 ℃、烘烤时间75 min。本实验中发酵条件(接种量、发酵温度、发酵时间)和烘烤条件(烘烤时间、烘烤温度)优化步骤如下。

1.2.2.1 发酵条件的优化

改变发酵条件，包括接种量、发酵温度和发酵时间，从而确定出保藏期最长的发酵条件。各个条件取值为：接种量1%、2.5%、5%、7.5%、10%(V/V)；发酵时间12，24，36，48，60 h；发酵温度20，25，30，35，40 ℃；以考察接种量、发酵温度和发酵时间对乳酸片球菌发酵猪肉干保藏期的影响。

1.2.2.2 烘烤条件的优化

改变烘烤条件，包括烘烤时间和烘烤温度，从而确定出保藏期最长的发酵条件。取不同的烘烤时间，其取值为70，75，80，85 min，以考察烘烤时间对发酵猪肉干保藏期的影响。

按照国家标准，肉干类制品含水率不得超过20%[12]。为了既能达到国家要求，又能使猪肉干具有较好口感，实验需首先测得不同温度(75，85，95，105 ℃)下发酵猪肉干含水率小于且最接近20%的烘烤时间。然后改变烘烤温度(各烘烤温度下的烘烤时间为猪肉干含水率小于且最接近20%的烘烤时间)，取值分别为75，85，95，105 ℃, 以考察烘烤温度对发酵猪肉干保藏期的影响。

1.2.3 发酵猪肉干微生物指标检测

通过检测嗜酸乳杆菌发酵猪肉干中微生物指标(包括菌落总数、大肠菌群、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌和志贺氏菌)来确定其保藏期，检测标准见表1。即本次实验对发酵猪肉干的微生物检测采取三级采样方案，按照三级采样方案设定的指标[13]，在同一批发酵猪肉干的5个样品中，允许全部样品中菌落总数≤104CFU/g、大肠杆菌数≤10 CFU/g；允许有≤2个样品菌落总数在104～105CFU/g之间，大肠杆菌数在10～102CFU/g之间，不允许有样品菌落总数>105CFU/g、大肠杆菌数>102CFU/g；任何一个样品不得检出致病菌(沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、志贺氏菌)。其中，菌落总数的检测参照GB 4789.2-2016操作；大肠菌群的检测参照GB 4789.3-2016操作；沙门氏菌的检测参照GB 4789.4-2016操作；金黄色葡萄球菌的检测参照GB 4789.10-2016操作；志贺氏菌的检测参照GB 4789.5-2012操作。

表1 微生物指标Table 1 Microbial indexes

2 结果与分析

2.1 发酵条件对猪肉干保藏期的影响

2.1.1 接种量对发酵猪肉干保藏期的影响

表2 不同接种量下猪肉干的微生物检测结果Table 2 Microbial test results of pork jerky with different inoculum size

由表2可知，当发酵猪肉干储存温度为30 ℃时，未发酵的猪肉干在保藏3 d时长出了致病菌沙门氏菌, 在保藏2 d时微生物指标基本符合国家标准，所以未发酵猪肉干的保藏期为2 d；接种量为1%、5%、7.5%、10%的发酵猪肉干在保藏7 d时微生物指标不符合国家标准，都长出了致病菌金黄色葡萄球菌，结束了保藏期。而接种量为2.5%的发酵猪肉干在10 d时最高的微生物菌落总数为1.08×105CFU/g，超过了微生物上限值105CFU/g，而且长出了致病菌金黄色葡萄球菌，被淘汰，所以保藏期为7 d。相较于未优化发酵猪肉干和未发酵猪肉干而言，其保藏期有所延长，可能是因为在2.5%的接种量下，乳酸片球菌利用碳水化合物，如葡萄糖发酵产生乳酸，从而使肉制品降至较低的pH值，在酸性条件下，病原菌和腐败菌得以抑制[14]，从而使乳酸片球菌发酵猪肉干的保藏期得到了增加。

2.1.2 发酵温度对发酵猪肉干保藏期的影响

表3 不同发酵温度下猪肉干的微生物检测结果Table 3 Microbial test results of pork jerky at different fermentation temperatures

由表3可知，发酵温度为25，30，35，40 ℃的乳酸片球菌发酵猪肉干在保藏7 d时被检测出致病菌金黄色葡萄球菌，被淘汰，而发酵温度为20 ℃的发酵猪肉干在保藏10 d时5个样品菌落总数均在104～105CFU/g之间；大肠菌群数为4.7×103CFU/g，超过了大肠杆菌上限值102CFU/g，不符合国家标准，所以保藏期为7 d。相较于未优化发酵猪肉干和未发酵猪肉干而言，保藏期有所延长，原因可能是在较低的发酵温度下，促进乳酸片球菌产片球菌素的酶促反应，具有杀死病原菌并抑制与其种属相近的病原微生物的作用[15]，此外，此过程更类似于自然发酵，但产酸速率加快，乙醇产量降低，发酵产品保质期延长[16]，从而延长了乳酸片球菌发酵猪肉干的保藏期。

2.1.3 发酵时间对发酵猪肉干保藏期的影响

表4 不同发酵时间下猪肉干的微生物检测结果Table 4 Microbial test results of pork jerky at different fermentation time

由表4可知，发酵时间为12，36，48，60 h的乳酸片球菌发酵猪肉干在保藏7 d时，经过微生物检测都长出了致病菌金黄色葡萄球菌，发酵时间为36 h的猪肉干还长出了沙门氏菌，被淘汰；而发酵时间为24 h的发酵猪肉干在保藏7 d时微生物数量未超标，而且也未检测出致病菌，但在保藏10 d时最高的微生物菌落总数为1.15×105CFU/g，超过了微生物上限值105CFU/g，而且也长出了致病菌金黄色葡萄球菌，所以其保藏期为7 d。相较于未优化发酵猪肉干和未发酵猪肉干而言，其保藏期有所延长，原因可能是在此发酵时间下，乳酸片球菌正处于对数生长期，进行生长和繁殖阶段，产生了大量酸类物质，降低了发酵猪肉干的pH值，延缓了发酵猪肉干的腐败时间。

2.2 烘烤条件对猪肉干保藏期的影响

2.2.1 烘烤时间对发酵猪肉干保藏期的影响

表5 不同烘烤时间下猪肉干的微生物检测结果Table 5 Microbial test results of pork jerky at different baking time

由表5可知，烘烤时间为70 min的乳酸片球菌发酵猪肉干在保藏7 d时的最高菌落总数超过了微生物上限值105CFU/g，而且长出了致病菌金黄色葡萄球菌；烘烤时间为75，85 min的乳酸片球菌发酵猪肉干在保藏7 d时长出了致病菌金黄色葡萄球菌，以上均不符合肉干的国家标准，被淘汰。而烘烤时间为80 min的发酵猪肉干在保藏10 d时最高的菌落总数超过了微生物上限值105CFU/g，超出国家标准，保藏结束，其保藏期为7 d。相较于未优化发酵猪肉干和未发酵猪肉干而言，其保藏期有所延长，原因是水分含量和水分活度是描述肉中水分存在的普遍参数[17]，高温和长时间烘烤对肉的物理性质有很大影响[18]，水分活度在干燥过程中显著降低，主要是因为在长期烘干过程中，肌纤维纵向收缩，导致水分大量损失，并迅速扩散到空气中[19]，使水分活度和水分含量下降，较低的水分活度限制了微生物生长和代谢活动，阻碍了致病菌的生长，延长了发酵猪肉干的保藏期。

2.2.2 含水率的测定

为了对乳酸片球菌发酵猪肉干的烘烤温度进行优化，需要找到不同烘烤温度下含水率小于且最接近20%(按照国家标准，肉干含水率不超过20%)的烘烤时间，这样既能达到国家要求，又能使猪肉干具有较好的口感，不同烘烤条件下的发酵猪肉干含水率见表6。

表6 不同烘烤条件下发酵猪肉干的含水率Table 6 Moisture content of pork jerky under different baking conditions

由表6可知，当烘烤温度为75 ℃时，含水率小于且最接近20%(按照国家标准，肉干含水率不超过20%)的烘烤时间为125 min，此时含水率为18.86%。当烘烤温度为85 ℃时，含水率小于且最接近20%的烘烤时间为100 min，此时含水率为19.35%。当烘烤温度为95 ℃时，含水率小于且最接近20%的烘烤时间为75 min，此时含水率为18.20%。当烘烤温度为105 ℃时，含水率小于且最接近20%的烘烤时间为65 min，此时含水率为19.78%。

2.2.3 烘烤温度对发酵猪肉干保藏期的影响

表7 不同烘烤温度下猪肉干的微生物检测结果Table 7 Microbial test results of pork jerky at different baking temperatures

续 表

经过实验检测，发现在符合国标中肉干含水率的情况下，不同的烘烤温度对乳酸片球菌发酵猪肉干保藏期有不同影响。由表7可知，烘烤温度为75 ℃的发酵猪肉干在保藏7 d时有5个样品菌落总数在104～105CFU/g之间；烘烤温度为95 ℃的发酵猪肉干保藏7 d时长出了致病菌金黄色葡萄球菌；烘烤温度为105 ℃的发酵猪肉干在保藏7 d时最高的菌落总数超过了微生物上限值105CFU/g，以上均不符合保藏要求，结束保藏。而烘烤温度为85 ℃的猪肉干在保藏10 d时最高的菌落总数超过了微生物上限值105CFU/g，而且长出了致病菌金黄色葡萄球菌，所以其保藏期为7 d。相较于未优化发酵猪肉干和未发酵猪肉干而言，其保藏期有所延长，原因是烘烤温度和时间对肉的物理变化和食用品质会产生很大影响[20]，可能在85 ℃时有利于蛋白质变性、肉纤维收缩、结缔组织收缩和增容，降低了发酵猪肉干的水分活度，从而延长了乳酸片球菌发酵猪肉干的保藏期。

由表5～表7可知，经过单因素实验优化后，烘烤温度为95 ℃、烘烤时间为80 min的发酵猪肉干货架期与烘烤温度为85 ℃、烘烤时间为100 min的发酵猪肉干货架期一致，但综合含水率来看，烘烤温度为85 ℃、烘烤时间为100 min的发酵猪肉干口感更好，所以对乳酸片球菌发酵猪肉干来说，此工艺条件更优。

3 结论

本实验通过微生物发酵的方法将猪肉用乳酸片球菌进行发酵，进而制成发酵猪肉干，这是一次新的尝试。微生物发酵能够明显地改善肉制品的质地和风味，乳酸菌可以调节人类肠道的菌群，还能提高人体免疫力。实验通过改进猪肉干的发酵条件和烘烤条件工艺参数，探索能够延长乳酸片球菌发酵猪肉干保藏期的最优条件，实验结果表明：经过30 ℃的保藏和定期的微生物检测，在接种量2.5%、发酵温度20 ℃、发酵时间24 h、烘烤时间100 min、烘烤温度85 ℃的工艺条件下，乳酸片球菌发酵猪肉干的保藏期得到了延长。