四川传统腊肠区域特性比较及其“浅发酵”特征分析

张佳敏,王 卫,白 婷,吉莉莉,汪正熙,袁 波

(成都大学肉类加工四川省重点实验室,四川成都 610106)

四川位于亚热带范围,受复杂的地形和不同季风环流的交替影响,气候类型复杂多样[1-2]。多样的气候类型造就了川内丰富的动植物种质资源,为四川特色农产品生产和加工提供了有利的条件[3]。独特的气候条件孕育了四川独有的微生物发酵酿造产品,如川酒,香肠、腊肉、板鸭、缠丝兔等腌腊肉,以及郫县豆瓣、腐乳、醪糟等调味品,名不虚传的“好酒出四川,调味在川渝,腊肉香成都”[4-5]。腊肠是四川传统肉制品的典型代表之一,其加工方法包括传统的自然风干和工业化的烘烤干燥。自然风干产品仅限在冬季经过较长时间制作而成,烘烤干燥是在60～70 ℃下快速脱水,加工周期2～3 d[6-7]。四川腊肠风味独特,畅销全国各地,仅仅作为“年货”的加工量就可在数百万吨以上。尤其是传统风干腊肠的制作,常在冬季立冬以后[8],气温5～15 ℃,相对湿度65%～75%之间,最适合腊肠以及腊肉、板鸭、缠丝兔等具有浓郁风味的腌腊制品的加工[9]。

四川传统腊肠根据味型可分为麻辣、五香和酱香味,酱香味调料以豆瓣、米醪糟、豆腐乳等微生物酿造的调味品为主[10]。四川消费者对酱香味腊肠情有独钟,其风味与其他类型的腊肠明显不同,除了腌腊风味外,还带有独特的酱香发酵风味和品质特性,得益于添加的发酵调味品,以及可能存在的料中所含的乳酸菌、葡萄球菌、微球菌、酵母和霉菌等有益微生物,在较长的风干过程中伴随了一定的“浅发酵”过程[10-11]。目前,对传统腊肠的研究主要集中在腊肠风干特性以及利用微生物发酵加工腊肠方面[12-13],而针对四川地区特有的酱香型腊肠的加工及产品特性,尤其是其独特的理化、微生物等特性及其形成机制等的研究尚未见报道。

本研究针对四川不同地区制作的传统风干酱香型腊肠,进行产品理化及微生物指标的测定,并与烘烤干燥腊肠和西式发酵香肠进行比较;进一步通过主成分分析(PCA)和聚类分析(HCA),研究其在理化性质、微生物特性等方面差异性关键因子与分类,以探究四川传统风干酱香型腊肠有别于传统腊肠与西式发酵肠的独有特征。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

MRS乳酸菌琼脂培养基、PCA平板计数琼脂培养基、虎红培养基、PDA马铃薯葡萄糖琼脂培养基、高盐甘露醇琼脂培养基 杭州百思生物技术有限公司;其他分析纯、色谱纯试剂 成都科龙化工试剂厂。

SCIENTZ-09拍打式无菌均质器 宁波新芝生物科技股份有限公司;恒温培养箱 上海一恒科学仪器有限公司;ZHJH-C1209超净工作台 上海智城分析仪器制造有限公司;HD-3A水分活度仪 上海精密科学仪器有限公司;PHS-3C-01 pH计 上海三信仪表厂;HC-2518台式冷冻高速离心机 安徽中科中佳科学仪器有限公司;华科HS-3A水分活度仪 上海华科仪器制造有限公司;Testo205pH计 德图仪器国际贸易(上海)有限公司;雷磁ZDJ-4B自动电位滴定仪 上海仪电有限公司。

1.2 不同地区腊肠采集及分析

传统四川腊肠制作一般在立冬之后(即11月～12月之间)进行,自然风干气候条件为:日平均最高温度13.05 ℃,日平均最低温度7.25 ℃,最大温差11.50 ℃,最小温差2.5 ℃,平均昼夜温差5.8 ℃。风力0.3～3.3 m/s,平均空气湿度64%～80%。

样本采集以四川地区成都平原为中心,分别采集在东、南、西、北、中五个方位家庭在同一时段、相同风干时间制作的自然风干酱香型腊肠;烘烤干燥腊肠及西式发酵肠在成都伍田食品有限公司采集,这些产品均按照工业化标准配方和工艺加工。

每类各取样3组,样品编号见表1。测定样品各项理化及微生物指标,每项指标平行测定3次,取平均值。随后对测定结果进行主成分分析(PCA)和聚类分析(HCA)[14],根据分析结果,对综合评价最佳的产品所在地区的气候温度、湿度、风速等气候条件进行分析,筛选得到酱香腊肠较佳的温、湿度等风干气候条件。

表1 产品信息及编号Table 1 Product information and serial number

1.3 测定指标及方法

1.3.1 理化指标检测

1.3.1.1 pH 按照GB 5009.237-2016[15]规定的方法对样品pH进行检测。在香肠试样中选取肥瘦不同、表皮和截面作为pH测试点,每个样品平行测定3次,取其平均值。

1.3.1.2 水分活度(aw) 按照 GB 5009.238-2016[16]规定的方法对样品进行测定。

1.3.1.3 水分含量 按照GB/T 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中的直接干燥法[17]测定。

1.3.1.4 亚硝酸盐(Nitrite) 按照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》中盐酸萘乙二胺法[18]测定亚硝酸钠残留量。

1.3.1.5 氯化钠(NaCl) 按照GB/T 5009.44-2016《食品安全国家标准》的规定[19]对氯化钠含量进行测定。

1.3.1.6 酸价(AV) 按照GB 5009.229-2016食品安全国家标准食品中酸价的规定[20]对酸价进行测定。

1.3.1.7 过氧化值(peroxide value,POV) 样品处理方法同酸价的方法。参照GB/T 5009.227-2016的方法[21]对过氧化值进行测定。

1.3.1.8 硫代巴比妥酸值(thiobarbituric acid value,TBA) 参考白婷等[22]的试验检测方法,采用532、600 nm比色分光光度法进行测定。

1.3.2 微生物指标检测

1.3.2.1 菌落总数 参照GB 4789.2-2016《食品微生物学检验菌落总数测定》方法[23],在无菌条件下取25 g剪碎样品,加入225 mL无菌生理盐水,置于拍打式均质器中均质10 min,取1 mL样液进行10倍稀释至适当的浓度,使用平板计数琼脂培养基测定。

1.3.2.2 乳酸菌 参照GB 4789.35-2016《食品微生物学检验乳酸菌检验》[24],使用甘露醇培养基测定;微球菌参照Casquete等[25]的方法测定。

1.3.2.3 霉菌和酵母菌 各取100 μL稀释液,分别加入虎红培养基和PDA培养基中,28 ℃恒温培养箱中培养3～5 d,对霉菌和酵母菌进行计数。每个样品3个重复,计算出样品中各种微生物的数量。

1.4 多元统计分析

理化特性和微生物数量的检测结果使用Microsoft Excel 2016进行数据处理,并使用SPSS 19.0软件(IBM公司)进行极值法标准化处理及显著性分析,然后再进行主成分分析(PCA)和聚类分析(HCA)。PCA基于相关性矩阵进行,采用回归法求得因子得分函数,并以各因子所对应的方差贡献率比例为权重计算综合得分。HCA采用层次聚类法中的组间联接法,按照欧几里得平方距离大小对样本进行分类,并得到各类香肠聚类谱系图。

2 结果与分析

2.1 理化特性分析

自然风干腊肠、工业化烘烤腊肠以及西式发酵肠的理化特性指标测定结果见表2,自然风干腊肠的水分含量为20.58%～35.70%,水分活度aw为0.68～0.85,pH为5.84～6.01,NaCl含量为2.80%～3.52%。与工业化烘烤干燥腊肠以及西式发酵肠比较,自然风干腊肠在水分含量、aw、POV、AV特性指标上均一定差异,且这些差异在四川不同地区产品之间也存在,而四川不同地区产品间NaCl含量差异不显著(P>0.05)。自然风干腊肠的POV、AV及TBA值分别在0.55～0.66、2.28～3.71及0.23～0.74 mg/kg之间,烘烤干燥的腊肠在氧化性指标POV和AV上均较高,分别为(0.76±0.02)和(4.48±0.22) mg/kg,这是由于热烘烤作用加速了脂质的氧化,积累了较多的氧化中间产物[26]。

表2 各类香肠产品主要理化特性Table 2 Main physical and chemical properties of various sausage products

亚硝酸钠残留检测结果,所有产品亚硝酸钠残留量都符合国家卫生标准限定的低于30 mg/kg范围,自然风干腊肠为2.21～2.71 mg/kg,烘烤干燥腊肠为(10.37±1.14) mg/kg,西式发酵肠为(9.51±1.06) mg/kg。由表2可见,自然风干的香肠亚硝酸钠残留量极显著低于烘烤干燥腊肠、西式发酵肠(P<0.01),不同地区风干腊肠之间差异不显著(P>0.05)。工业化烘烤干燥以及西式发酵香肠加工均要添加亚硝酸钠,并以异维C钠等作为发色助剂[27-28]。而传统酱香型腊肠大多不添加亚硝酸钠等发色剂,辅料中的豆瓣酱等富含的辣椒红色素等具有较好的上色作用,因此大多传统风干的腊肠硝盐残留很低甚至难以检出。这满足了消费者对无硝肉制品以及绿色有机和清洁标签腌腊肉制品的需求[29]。

2.2 微生物特性分析

所测定的三类产品微生物特性指标如表3,菌群特征表现为:自然风干腊肠菌落总数为5.23～6.95 lg CFU/g,微球菌为4.10～6.31 lg CFU/g,酵母菌为3.55～5.90 lg CFU/g,霉菌为3.43～5.86 lg CFU/g,乳酸菌为4.56～6.92 lg CFU/g;烘烤干燥腊肠菌落总数为(1.58±0.28) lg CFU/g,微球菌为(1.88±0.07) lg CFU/g,乳酸菌为(1.51±0.13) lg CFU/g,酵母菌和霉菌未检出;西式发酵肠菌落总数为(7.97±0.09) lg CFU/g,微球菌为(8.97±0.32) lg CFU/g,酵母菌为(0.22±0.06) lg CFU/g,霉菌为(1.35±0.17) lg CFU/g,乳酸菌为7.63±1.07 lg CFU/g。烘烤干燥的腊肠在较高温下快速干燥,水分含量和aw值的迅速下降有效抑制了微生物的生长,因此微生物的发酵作用基本上不存在[30]。西式发酵肠添加有乳酸菌为主体的微生物发酵剂,经过外源微生物的发酵干燥而成,产品乳酸菌含量较高,pH较低,带浓郁的酸香味[31-32]。结果表明无论是四川自然风干腊肠、工业化烘烤香肠以及西式发酵肠,还是不同地区的四川自然风干腊肠,微生物菌群均存在明显差异。

表3 各类香肠产品微生物特性Table 3 Microbial characteristics of various sausage products

2.3 PCA多元变量分析

为进一步分析不同香肠产品特性的差异,对所测定指标进行了PCA多元变量统计分析。经过因子旋转后,共提取到3个主成分,包含35.878%的主成分1、25.938%的主成分2和23.888%的主成分3,累积方差贡献率为85.704%,特征变量61.816%的累积差异被主成分1和主成分2描述,结果见图1(A)。三类香肠样品得到明显的区分,其中烘烤干燥腊肠和西式发酵香肠与四川不同方位的自然风干酱香型腊肠差异较大,结合表2和表3分析可知,工业化烘烤干燥腊肠和西式发酵肠主要在氧化特性指标和微生物数量上与自然风干腊肠差异大,工业化烘烤干燥的腊肠氧化程度较高,而西式发酵肠由于加工过程加入了发酵剂,微生物总量较高,使得其与自然风干的腊肠之间可明显区分。同时采用HCA分析模型,得到图2,在距离为10时,可将西式发酵肠和烘烤干燥腊肠分别单独归为一类,四川地区的风干腊肠合并归为一类。

图2 几种香肠的HCA分析Fig.2 HCA analysis of several kinds of sausage

由旋转后的因子载荷图1(B)和图1(C)可知,主成分1在pH、POV、菌落总数、微球菌和乳酸菌上的因子载荷>0.8,主成分2在亚硝酸盐、酵母菌和霉菌上的因子载荷>0.8,主成分3在aw和TBA上的因子载荷>0.8。载荷系数达到0.8以上代表变量与主成分之间相关性较高[33]。微生物含量上载荷高的主成分包括主成分1和主成分2,代表了香肠的微生物丰富程度,而主成分3反映了香肠的保藏性,aw和TBA含量越高,越不利于香肠保存,因此香肠综合得分计算为:

图1 基于PCA分析的不同类型香肠特性分析Fig.1 Based on PCA analysis of the properties of different types of sausage products注:A:PCA得分图;B、C:主成分载荷矩阵图。

综合得分=0.35878/0.85704FAC 1+0.25938/0.85704FAC 2-0.23888/0.85704FAC 3

各类香肠综合得分如图3所示,可见成都平原地区和川北地区的自然风干酱香腊肠,以及西式发酵肠得分较高,而工业化烘烤干燥的腊肠得分最低,自然风干腊肠与西式发酵香肠均具有微生物的发酵作用[34-35],结合表3分析可知,风干腊肠中的微球菌、酵母菌和霉菌都较丰富,而西式发酵肠中主要以乳酸菌和微球菌为主,酵母菌和霉菌含量很少。烘烤干燥的腊肠微生物含量均较少,霉菌和酵母菌未检出。

图3 几种香肠的综合得分Fig.3 Composite scores for several types of sausage

3 结论

四川不同地区酱香型自然风干腊肠与工业化烘烤干燥腊肠以及西式发酵肠比较,在水分含量、aw、POV、AV、TBA、亚硝酸钠残留等指标上均呈现一定差异,且这些差异在四川不同地区产品之间也存在。工业化烘烤腊肠以及以及西式发酵香肠产品中亚硝酸钠残留量分别为(10.37±1.14)和(9.51±1.06) mg/kg,而传统酱香型腊肠残留却很低甚至难以检出。三类腊肠的微生物种类及数量也明显不同。烘烤干燥的腊肠因是在较高温下快速干燥脱水,水分含量和aw值的迅速下降有效抑制了微生物的生长,因此产品中检出的微生物极少。西式发酵肠添加有乳酸菌为主体的微生物发酵剂,产品乳酸菌含量较高,产品pH较低。四川自然风干的传统酱香腊肠中微生物的种类及数量呈现出丰富多样性,尽管菌落总数、微球菌和乳酸菌数量上比西式发酵肠低,但酵母菌和霉菌确含量则较高。

主成分分析(PCA)结果显示,霉菌和酵母菌的数量与亚硝酸钠含量之间呈明显的负相关,菌落总数、乳酸菌和微球菌数量与POV、pH、AV也呈负相关,而霉菌和酵母菌在四川酱香型腊肠中含量尤为丰富。聚类分析(HCA)结果显示,各类香肠在理化和微生物特性方面得到明显区分,综合评分川中成都平原地区和川北地区的腊肠整体得分较高,西式发酵香肠也较佳,烘烤干燥腊肠次之。研究结果表明,四川自然风干酱香型腊肠呈现与其他腊肠明显不同的特性,原因很可能源于辅料中添加的微生物发酵酿造调味料,以及伴随自然风干进程调味料中丰富的微生物的继续生长发挥的“浅发酵”作用所致,其产品特性也呈现有别于传统中式腊肠和西式发酵肠的特征,对此有待进一步深入探究。