發(fā)酵劑BOM－13生產(chǎn)發(fā)酵香腸發(fā)酵條件的優(yōu)化

李茜，藺曉敏，王水晶，高青，陳銳穎，朱迎春

（山西農(nóng)業(yè)大學 食品科學與工程學院，山西 太谷030801）

我國是肉與肉制品生產(chǎn)消費大國，發(fā)酵肉制品由于其悠久的歷史和獨特的風味深受人們喜愛［1～2］，如川味香腸、廣式臘腸等，但傳統(tǒng)發(fā)酵香腸的制作工藝都是依賴自然發(fā)酵完成，不僅生產(chǎn)周期長，而且產(chǎn)品質(zhì)量很不穩(wěn)定。

為了解決傳統(tǒng)發(fā)酵工藝導致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的現(xiàn)象，人們利用微生物發(fā)酵劑制作發(fā)酵香腸。在發(fā)酵香腸的生產(chǎn)過程中，接種的微生物發(fā)酵產(chǎn)酸，使產(chǎn)品pH值快速下降，抑制了病原微生物的生長［3］，常用的微生物發(fā)酵劑通常包括乳酸菌、微球菌和葡萄球菌、酵母菌等。清酒乳桿菌（BOM－13）［4］可使發(fā)酵香腸的pH值降低，減少酪胺的形成，同時還可抑制腐胺和尸胺的產(chǎn)生。同時由于pH值的降低，香腸的水分含量有所降低，有利于干燥，對產(chǎn)品的穩(wěn)定性起決定作用。本試驗研究運用發(fā)酵劑BOM－13（清酒乳桿菌，lactobacillus）發(fā)酵香腸，并通過優(yōu)化發(fā)酵過程中的3個因素（糖添加量、發(fā)酵劑添加量、發(fā)酵溫度）確定發(fā)酵香腸的最佳發(fā)酵條件，使產(chǎn)品pH值可以達到最低、產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定。

1 試驗材料

1.1 原料和試劑

豬肉，購于山西農(nóng)業(yè)大學雙匯鮮肉店；糖、食鹽為食品級，購于商超；亞硝酸鈉等為分析純；腸衣，購于成都市蜀滋蜀味食品店。

BOM－13發(fā)酵劑（清酒乳桿菌），由丹尼斯克（Danisco）中國有限公司（上海）提供（原產(chǎn)地：意大利）。

1.2 主要儀器

LRHS－150恒溫恒濕培養(yǎng)箱，上海躍進醫(yī)療器械廠；FM25高剪切分散乳化劑，上海弗魯流體機械制造有限公司；pH211精密pH計，上海雷磁儀器廠。

2 試驗方法

2.1 發(fā)酵香腸制作工藝

將瘦肉絞碎，加入糖（蔗糖∶葡萄糖＝1∶2）、鹽（2.0%）、亞硝酸鈉（0.15g·kg－1），充分混勻后于0～4℃腌制3～5h。將切丁的肥膘和清酒乳桿菌發(fā)酵劑加到腌制好的瘦肉中，瘦肉與肥肉的比例為8∶2。攪拌均勻后灌入腸衣。在恒溫恒濕培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7d，使其充分發(fā)酵成熟，產(chǎn)生良好風味。發(fā)酵時濕度為95%～90%，溫度為22℃。

2.2 pH值的測定

參照 GB／T 9695.5－88測定。

2.3 三因子二次通用旋轉(zhuǎn)試驗

在單因素試驗得出的較優(yōu)水平基礎上，選用三因子二次通用旋轉(zhuǎn)試驗來對發(fā)酵腸的最佳發(fā)酵條件進行優(yōu)化，試驗因素水平編碼如表1所示。

3 結果與分析

3.1 三因子二次通用旋轉(zhuǎn)試驗結果

在之前的單因素試驗結果的基礎上，不同配方條件下的發(fā)酵香腸測得其pH值。結果見表2。

表1 試驗因素編碼表Table 1 Coded factors of experiment

表2 三因子通用旋轉(zhuǎn)試驗結果分析Table 2 Results analysis of three factor general rotary experiment

3.1.1 模型的建立和統(tǒng)計分析

根據(jù)三因子二次通用旋轉(zhuǎn)試驗結果，運用軟件SAS對表中的數(shù)據(jù)進行處理，將本試驗所得數(shù)據(jù)經(jīng)多元回歸分析，結果見表3。

表3 多元回歸分析系數(shù)檢驗表Table 3 Multivariatal regression coefficient test

失擬檢驗 F1＝2.903 743，擬合檢驗 F2＝1.614 115

從表中數(shù)據(jù)可以得到回歸方程：

對此方程進行二次F檢驗，失擬檢驗F1＝2.903 743＜F0.015（1，10）＝4.9，差異不顯著。說明此回歸模型中三因子（糖的添加量X1、發(fā)酵劑添加量X2、發(fā)酵溫度X3）的設置水平是合理的。由回歸方程可知，三個一次項回歸系數(shù)絕對值的大小依次為B2＞B3＞B1。說明發(fā)酵條件中發(fā)酵劑添加量對發(fā)酵腸pH值影響最大，發(fā)酵溫度次之，糖添加量最小。

3.1.2 單因子效應分析

由試驗結果可以得到單因子效應曲線，見圖1。

由圖1單因子效應圖可以看出，糖添加量（X1）在－1.682≤X≤0時，隨著編碼值的增加，Y值呈上升趨勢，在0≤X≤1.682時又平緩下降。發(fā)酵劑添加量（X2）在－1.682≤X≤0時，隨著編碼值的增加，Y值平緩上升，在0≤X≤1.682范圍內(nèi)，Y值隨著編碼值的增加急速下降。發(fā)酵溫度（

圖1 單因子效應圖Fig.1 Single fatorial effect

X3）在－1.682≤X≤0時，隨著編碼值的增加，Y值急速下降，在0≤X≤1.682內(nèi)，Y值隨著編碼值的增加而緩慢上升。

3.1.3 邊際效應分析

由單因子效應結果可以得到邊際效應曲線，如圖2。

圖2 三因子邊際效應圖Fig.2 Marginal effect of three factors

由圖2邊際效應曲線可以看出，糖添加量（X1）在－1.682≤X≤0范圍內(nèi)，pH 值隨著X1的增加而降低，變化速率較大，在0≤X≤1.682范圍內(nèi)，pH值隨著X1的增加而上升，變化速率較大。發(fā)酵溫度（X3）在－1.682≤X≤1.682范圍內(nèi)，Y值隨著X3的增加而緩慢上升，變化速率較小。在－1.682≤X≤1.682范圍內(nèi)，Y值隨著發(fā)酵劑添加量（X2）的增加而急速下降，變化的速率較大。由此可以看出，發(fā)酵劑添加量對Y值影響較大。

3.2 交互效應分析

3.2.1 糖的添加量（X1）與發(fā)酵劑添加量（X2）之間的相互作用對發(fā)酵腸pH值的影響

由圖3可以看出，在發(fā)酵劑添加量X2確定水平上，發(fā)酵腸pH值隨著糖添加量X1的增加呈先升后降趨勢。在X1確定水平上，發(fā)酵腸pH值隨發(fā)酵劑添加量X2水平從－1.2到0之間也是快速上升，0到1.2間呈緩慢下降趨勢。在糖添加量與發(fā)酵劑添加量相互作用下，其pH值在X1、X2都為－1.682水平時是最低值。

圖3 糖的添加量（X1）與發(fā)酵劑添加量（X2）之間的相互作用對pH值的影響Fig.3 The influence of interaction between Sugar content（X1）and starter cultures adding quantity（X2） on pH value

3.2.2 發(fā)酵劑的添加量（X2）與發(fā)酵溫度（X3）之間的相互作用對發(fā)酵腸pH值的影響

由圖4可以看出，在發(fā)酵劑添加量X2確定水平上，發(fā)酵腸pH值隨發(fā)酵劑溫度X3水平從－1.2到0之間是下降趨勢，0到1.2之間是緩慢上升趨勢。在發(fā)酵溫度X3確定水平上，發(fā)酵腸pH值隨發(fā)酵劑添加量X2水平從－1.2到0之間呈上升趨勢，0到1.2間呈緩慢下降狀態(tài)。在發(fā)酵劑添加量與發(fā)酵溫度相互作用下，其pH值在X2為－1.682、X3為1.682水平時是最小值。

3.2.3 糖的添加量（X1）與發(fā)酵溫度（X3）之間的相互作用對發(fā)酵腸pH值的影響

由圖5可以看出，在糖添加量X1確定水平上，發(fā)酵腸pH值隨發(fā)酵溫度X3水平從－1.2到0之間呈下降趨勢，0到1.2間呈緩慢上升趨勢。在發(fā)酵溫度X3確定水平上，發(fā)酵腸pH值隨糖添加量X1水平從－1.2到0之間是上升趨勢，0到1.2間呈下降趨勢。在糖添加量與發(fā)酵溫度相互作用下，其pH值在X1為－1.682、X3為1.2水平時是最低值。

圖4 發(fā)酵劑添加量（X2）與發(fā)酵溫度（X3）之間的相互作用對pH值的影響Fig.4 The influence of interaction between starter cultures quantity （X2）and temperature（X3）on pH value

圖5 糖的添加量（X1）與發(fā)酵溫度（X3）之間的相互作用對pH值的影響Fig.5 The influence of interaction between sugar content（X1）and temperature（X2）on pH value

3.3 最佳發(fā)酵條件的確定

對三因子二次通用旋轉(zhuǎn)設計的試驗結果進行分析，可以得到三因子極值點編碼值為：X1＝0.19，X2＝0.41，X3＝1.1。將編碼值換算成實際值，可以看到三因子的最佳水平，即發(fā)酵香腸在發(fā)酵劑BOM－13作用下的最優(yōu)發(fā)酵條件為：糖添加量為2.19%，發(fā)酵劑添加量為0.024 1%，發(fā)酵溫度為33.3℃。

4 討論

pH值是發(fā)酵肉制品可貯藏性的重要柵欄因子。根據(jù)Leistner［5］等的研究，肉制品達到非制冷可貯藏的條件是pH＜5.2和Aw≤0.95。pH值過高會使香腸內(nèi)腐敗微生物大量生長，影響香腸的質(zhì)量和食用安全性。從發(fā)酵香腸pH值變化來看，BOM－13型發(fā)酵劑在香腸發(fā)酵后pH值降至5.13～5.49，證明BOM－13型發(fā)酵劑用于肉類發(fā)酵時產(chǎn)酸能力極強，這與該發(fā)酵劑是由清酒乳桿菌（L.sakei）組成有關。

糖作為發(fā)酵香腸生產(chǎn)過程中微生物生長所需的碳源，通過乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，使pH值降低，從而有利于肉制品色澤的形成。葡萄糖和蔗糖發(fā)酵會產(chǎn)生酯類等小分子物質(zhì)，形成特殊風味，適宜的糖添加量能夠提高香腸品質(zhì)［6］。

不同發(fā)酵劑產(chǎn)生不同代謝產(chǎn)物，清酒乳桿菌是發(fā)酵香腸生產(chǎn)過程中常用菌種，發(fā)酵劑添加量對發(fā)酵香腸品質(zhì)影響較大。添加量過低，pH值難以在較短時間內(nèi)降低，不利于抑制金黃色葡萄球菌等有害菌的生長；添加量過高導致pH值下降較快，影響發(fā)酵香腸色澤和風味［7］。

溫度是發(fā)酵香腸生產(chǎn)過程中最重要的因素之一［8］。發(fā)酵溫度對香腸發(fā)酵過程產(chǎn)酸速率影響較大，選擇適宜發(fā)酵的溫度能夠使微生物代謝旺盛，加快發(fā)酵。BOM－13型發(fā)酵劑的發(fā)酵溫度最終優(yōu)化為33.3℃。

5 結論

通過三因子二次通用旋轉(zhuǎn)試驗，對發(fā)酵香腸的發(fā)酵條件進行優(yōu)化，確定了發(fā)酵香腸的最佳工藝參數(shù)為：糖添加量為2.19%，發(fā)酵劑添加量為0.024 1%，發(fā)酵溫度為33.3℃。

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