發(fā)酵香腸加工中WBL-45菌種發(fā)酵條件的優(yōu)化

王水晶，高青，李茜，岳蘭昕，郭耀華，朱迎春，*

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西太谷030801；2.天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)系，天津300384）

發(fā)酵香腸加工中WBL-45菌種發(fā)酵條件的優(yōu)化

王水晶1，2，高青1，李茜1，2，岳蘭昕2，郭耀華2，朱迎春1，*

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西太谷030801；2.天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)系，天津300384）

本試驗(yàn)通過三因子二次通用旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)設(shè)計，以pH為指標(biāo)對以WBL-45為發(fā)酵劑的豬肉發(fā)酵香腸進(jìn)行了發(fā)酵條件的優(yōu)化研究。試驗(yàn)以8 h為時間段，通過對糖的添加量、發(fā)酵劑的添加量以及發(fā)酵溫度對發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力的影響進(jìn)行了48 h的檢測，得出發(fā)酵香腸發(fā)酵產(chǎn)酸的最佳條件為：糖的添加量為5.32%，菌種的添加量為0.007%，發(fā)酵溫度為24.5℃，由此可制出產(chǎn)酸能力較強(qiáng)的發(fā)酵香腸。

發(fā)酵香腸；發(fā)酵溫度；發(fā)酵條件的優(yōu)化

近年來，安全衛(wèi)生、風(fēng)味獨(dú)特的發(fā)酵香腸越來越受到人們的青睞[1]。發(fā)酵香腸是指將肉切成小塊，加入輔料如鹽、發(fā)酵劑和香辛料等充分混合后填充到腸衣中，在自然或人工控制的條件下，利用微生物的發(fā)酵作用，經(jīng)干燥、成熟等工序，制成的具有典型發(fā)酵色澤、風(fēng)味、質(zhì)地和良好貯藏性的發(fā)酵腸類制品[2-3]。目前傳統(tǒng)香腸的生產(chǎn)主要是依賴自然發(fā)酵過程完成的，受到不同季節(jié)、地區(qū)和氣候等條件所限制，生產(chǎn)時多憑借經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品質(zhì)量很不穩(wěn)定，其安全性也存在一定問題[4-6]。

乳酸菌類微生物在發(fā)酵肉制品中起到呈色、呈味及保存中的作用[7]。乳酸菌能將原料肉所添加的糖類分解為乳酸，致使產(chǎn)品的pH下降，酸性條件對病原菌及有害菌的生長可起到抑制作用，并賦予產(chǎn)品特有的風(fēng)味。在歐美等國，發(fā)酵劑在肉類工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛[8]。Nurmi[5]在研究中發(fā)現(xiàn)：只接種乳酸桿菌雖然可以快速降低發(fā)酵肉制品的pH，但發(fā)酵肉制品卻出現(xiàn)嚴(yán)重的褪色現(xiàn)象；而若只接種微球菌雖然能改善肉制品的色澤，但pH的降低卻十分緩慢；若將二者混合使用則能獲得較好的效果[9]。本試驗(yàn)在相關(guān)理論研究的基礎(chǔ)上，將研究添加意大利進(jìn)口混合發(fā)酵劑WBL-45型菌株對發(fā)酵香腸的產(chǎn)酸能力，并通過響應(yīng)面法優(yōu)化發(fā)酵香腸的發(fā)酵工藝參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

豬后腿肉和豬肥膘：購自于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)家屬院雙匯冷鮮肉店；腸衣：購自于成都市蜀滋蜀味食品專營店；添加劑：食鹽、蔗糖、葡萄糖、亞硝酸鈉等均為市售優(yōu)質(zhì)品。發(fā)酵劑：[WBL-45（肉葡萄球菌、木糖葡萄球菌、清酒乳桿菌的混合）發(fā)酵劑]：購于上海昊特生物技術(shù)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

BS224S分析天平：北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；LRHS-150恒溫恒濕培養(yǎng)箱：上海躍進(jìn)飲料器械廠；HPP-9272電熱恒溫培養(yǎng)箱：北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司；FA25model高剪切分散乳化機(jī)：上海弗路克流體機(jī)械制造有限公司；CX-WDJ200LCD數(shù)顯溫度計：上海創(chuàng)新儀器儀表有限公司；MM12型絞肉機(jī)：廣東韶關(guān)市新通力食品機(jī)械有限公司；華映牌斬拌機(jī)：上海青浦食品包裝機(jī)械經(jīng)營部；HANNA pH211酸度計：意大利哈納公司。

1.3 方法

1.3.1 發(fā)酵香腸的生產(chǎn)工藝

發(fā)酵香腸的工藝流程[10]：

1.3.2 發(fā)酵香腸的工藝優(yōu)化

1.3.2.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計

腌制時食鹽添加量為2.0%、亞硝酸鈉添加量為0.15 g/kg，腸餡中選取糖（葡萄糖∶蔗糖=2∶1）的添加量分別為1.0%、2.0%和3.0%，在接種時選取菌種接種量分別為0.01%、0.02%和0.03%，按照發(fā)酵香腸的生產(chǎn)工藝制作，發(fā)酵溫度分別控制為20、25、30、35℃，在48 h發(fā)酵過程中，每隔8 h對pH進(jìn)行測定，從而確定適宜糖的添加量、菌種添加量和發(fā)酵溫度。

1.3.2.2 響應(yīng)面法試驗(yàn)設(shè)計

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計，以糖的添加量、發(fā)酵劑添加量和發(fā)酵溫度3個因子為自變量，分別以X1、X2和X3來表示，通過測定發(fā)酵香腸的pH，進(jìn)行響應(yīng)面分析，研究多因素系統(tǒng)中因素的作用并計算出最大響應(yīng)值時所對應(yīng)的最優(yōu)化條件[11]。響應(yīng)面設(shè)計因素與水平設(shè)計見表1。

表1 響應(yīng)面設(shè)計因素與水平Table1 Factorsand levelof response surfacedesign

1.3.3 發(fā)酵香腸pH的測定

參照GB9695.5-88的方法，將樣品絞碎后，準(zhǔn)確稱取10.00 g加入90mL蒸餾水中，用高剪切分散乳化機(jī)（A檔，11 000 r/min）將樣品乳化，靜置30min后過濾，取濾液用pH211酸度計進(jìn)行pH的測定。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理方法

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用design exper7.0統(tǒng)計軟件、Sigma Plot10.0畫圖軟件、Excel、ASM11分析軟件和SAS軟件進(jìn)行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 糖的添加量對發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力的影響

選定菌種添加量0.02%，溫度25℃的條件下糖的添加量分別為1.0%、2.0%、3.0%進(jìn)行單因素試驗(yàn)，并測定pH，確定糖的添加量見圖1。

圖1 糖的添加量對發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力單因素結(jié)果圖Fig.1 AMountof sugar added single factor fermented sausages acid production results

由圖1可知，隨著香腸發(fā)酵時間的延長，pH總體呈下降趨勢。在8 h~32 h內(nèi)，糖的添加量不同，對應(yīng)的發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力不同；在32 h~48 h內(nèi)，不同糖的添加量之間差異顯著（P＜0.05）。糖添加量為2.0%的發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力要優(yōu)于添加量為1.0%、3.0%的發(fā)酵香腸。由此可認(rèn)為糖的適宜添加量為2.0%。

2.1.2 發(fā)酵劑的添加量對發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力的影響

選定糖的添加量為2.0%，在溫度25℃的條件下選取發(fā)酵劑的添加量分別為0.01%、0.02%、0.03%進(jìn)行單因素試驗(yàn)，并測定pH，確定發(fā)酵劑的添加量見圖2。

圖2 發(fā)酵劑的添加量對發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力單因素結(jié)果圖Fig.2 Fermentation agentadded single factor fermented sausages acid production results

由圖2可知，隨著香腸發(fā)酵時間的延長，pH總體呈下降趨勢。在8 h~32 h內(nèi)，菌種添加量為0.02%的發(fā)酵香腸pH明顯低于菌種添加量為0.01%和0.03%的發(fā)酵香腸（P＜0.05）；而在32 h～48 h內(nèi)，三組之間的差異不顯著（P＞0.05），由此即可認(rèn)為菌種的適宜添加量為0.02%。

2.1.3 發(fā)酵溫度對發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力的影響

在選定糖的添加量2.0%，發(fā)酵劑的添加量0.02%的條件下對發(fā)酵溫度分別為20、25、30、35℃的香腸制品進(jìn)行單因素試驗(yàn)，并測定其pH，確定發(fā)酵香腸的適宜發(fā)酵溫度見圖3。

圖3 發(fā)酵溫度對發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力單因素結(jié)果圖Fig.3 Fermentation temperature single factor fermented sausages acid production results

由圖3可知，隨著香腸發(fā)酵時間的延長，pH總體上呈下降趨勢。在8 h～24 h內(nèi)，各溫度之間的差異不顯著（P＞0.05）；在24 h～48 h內(nèi)，發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力為30℃＞35℃＞25℃＞20℃，即發(fā)酵溫度為30℃的發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力優(yōu)于發(fā)酵溫度為35、25、20℃發(fā)酵香腸。

2.2 發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力的模型建立與統(tǒng)計分析

試驗(yàn)選取3個主要的影響因子[糖的添加量（X1）、發(fā)酵劑的添加量（X2）、發(fā)酵溫度（X3），pH Y1為響應(yīng)值，進(jìn)行響應(yīng)面分析[12]。響應(yīng)面分析方案與試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 響應(yīng)面分析方案與試驗(yàn)結(jié)果Tab le2 Response surfaceanalysisprograMwith the test results

將試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析。根據(jù)三因子二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計統(tǒng)計軟件SAS對表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果見表3所示。

表3 多元回歸分析系數(shù)檢驗(yàn)表Table3 Multiple regression analysiscoefficient test table

從表中數(shù)據(jù)可得到回歸方程：

對此方程進(jìn)行二次F檢驗(yàn)，失擬檢驗(yàn)F1=1.486＜F0.05（9，10）=3.02，失擬檢驗(yàn)不顯著；擬和檢驗(yàn)F2= 3.886 353＞F0.05（9，10）=3.02，擬和檢驗(yàn)顯著。擬和檢驗(yàn)顯著，說明此回歸模型中三因子（糖的添加量、發(fā)酵劑添加量、發(fā)酵溫度）的設(shè)置水平合理。由于數(shù)據(jù)進(jìn)行了中心標(biāo)準(zhǔn)化，消除了量綱上的差異，可以直接從回歸系數(shù)絕對值的大小來分析各個因子對酸度pH測定的影響。由回歸方程可知，三個一次項(xiàng)回歸系數(shù)絕對值的大小依次為B3＞B1＞B2。說明發(fā)酵溫度對發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力的測定影響最大，糖的添加量次之，發(fā)酵劑添加量最小。

2.3 交互效應(yīng)分析

1）X1與X2的交互效應(yīng)方程為：

根據(jù)方程可得到交互效應(yīng)圖，如圖4所示。

圖4 X1與X2的交互效應(yīng)分析圖Fig.4 X1and X2interaction analysis chart

由圖4可以得出，糖的添加量（X1）對發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力的影響要比發(fā)酵劑的添加量（X2）對發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力影響大。當(dāng)糖的添加量（X1）逐漸增大時，Y值逐漸降低，即發(fā)酵香腸產(chǎn)酸越多。當(dāng)糖的添加量達(dá)到最大，發(fā)酵劑的添加量最大時，發(fā)酵香腸產(chǎn)酸達(dá)到最大值。

2）X1與X3的交互效應(yīng)方程：

Y13=5.424 015+（0.108 952）X1+（-0.152 437）X3+（-0.020 00）X1X3+（-0.020 954）X12+（-0.057 193）X32。根據(jù)方程可得到交互效應(yīng)圖，如圖5所示。

圖5 X1與X3的交互效應(yīng)分析圖Fig.5 X1and X3interaction analysis chart

由圖5可得到，糖的添加量（X1）對發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力的影響要比發(fā)酵溫度（X3）對發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力的影響大。當(dāng)糖的添加量（X1）逐漸增大時，Y值逐漸降低，即發(fā)酵香腸產(chǎn)酸越多。當(dāng)糖的添加量達(dá)到最大，發(fā)酵溫度最高時，發(fā)酵香腸產(chǎn)酸達(dá)到最大值。

3）X2與X3的交互效應(yīng)方程：

根據(jù)方程可得到交互效應(yīng)圖，如圖6。

圖6 X2與X3的交互效應(yīng)分析圖Fig.6 X2and X3interaction analysis chart

由圖6可得到，發(fā)酵劑的添加量（X2）對發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力的影響要比發(fā)酵溫度（X3）對發(fā)酵香腸產(chǎn)酸能力的影響小。當(dāng)發(fā)酵溫度（X3）逐漸增大時，Y值逐漸降低，即發(fā)酵香腸產(chǎn)酸越多。當(dāng)發(fā)酵溫度最高，發(fā)酵劑的添加量最大時，發(fā)酵香腸產(chǎn)酸達(dá)到最大值。

3.4 最佳工藝參數(shù)的確定

通過對三因子二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，可以得到三因子極值點(diǎn)編碼值為：X1=3.32，X2=-1.30，X3=-1.84，將編碼值換算成實(shí)際值，可以得到三因子的最佳水平，即發(fā)酵香腸發(fā)酵產(chǎn)酸指標(biāo)方面的最優(yōu)條件為：糖的添加量為5.32%，菌種的添加量為0.007%，發(fā)酵溫度為24.5℃。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)通過三因子二次通用旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)，以pH為指標(biāo)，得出了發(fā)酵香腸發(fā)酵產(chǎn)酸的最優(yōu)條件為：糖的添加量為5.32%，菌種的添加量為0.007%，發(fā)酵溫度為24.5℃。在此條件下，香腸產(chǎn)酸達(dá)到最大值。隨著人們消費(fèi)觀念的改變和生活水平的提高，以及對食品的營養(yǎng)、安全越來越重視，發(fā)酵香腸的優(yōu)越性會越來越凸顯。

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OptiMization of Fermentation Conditions of Fermented Sausage by WBL-45 Strain

WANGShui-jing1，2，GAOQing1，LIQian1，2，YUE Lan-xin2，GUOYao-hua2，ZHUYing-chun1，*
（1.Collegeof Food Scienceand Technology，ShanxiAgriculturalUniversity，Taigu 030801，Shanxi，China；2.Food Science Department，Tianjin AgriculturalCollege，Tianjin 300384，China）

The fermentation conditions of fermented pork sausage byWBL-45 was optimized through the three factor quadratic General Rotary testby using the index of pH value.The effectof sugar of added volume，and fermentation agent of added volume and fermentation temperature on fermentation sausage produced acid capacitywas detected 48 h with each 8 h.Results showed the optimuMfermentation conditionswere as follows：sugardosage5.32%，dosagestrains0.007%，fermentation temperature24.5℃.

fermented sausage；fermentation temperature；optimization of fermentation conditions

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.18.012

2014-09-15

王水晶（1989—），女（漢），碩士研究生，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏。

*通信作者：朱迎春（1970—），女，副教授，博士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏。