發(fā)酵型酸湯味牛肉干的發(fā)酵工藝研究及品質分析

李剛鳳，江丹霞，楊麗娟，陸龍波，李 麗，吳素華

（銅仁學院 材料與化學工程學院，貴州 銅仁554300）

發(fā)酵牛肉干利用微生物發(fā)酵技術優(yōu)化產品風味、色澤及質構，降低pH值和水分活度，提高產品質量及安全性，縮短生產周期，促進蛋白質分解，提高人體對蛋白質的吸收率。發(fā)酵肉制品色澤呈玫瑰色、柔嫩爽口、風味獨特、易于巧嚼等，克服了傳統(tǒng)工藝的嫩度差、出品率低、色澤灰暗等，發(fā)酵中優(yōu)勢有益菌的生長可抑制腐敗菌和致病菌的生長進而消除細菌毒素的產生[1-3]。牛肉在我國肉類食品產量中位居第二，含有豐富的蛋白質、氨基酸、鈣、鐵、磷等以及較低的脂肪和膽固醇含量，營養(yǎng)價值較高，是肉干加工的優(yōu)質材料，深受人們喜愛[4-6]。

酸湯起源于貴州黔東南地區(qū)，是以紅辣椒和西紅柿為主要原料經(jīng)傳統(tǒng)工藝自然發(fā)酵而成的傳統(tǒng)調味品，具有酸味醇厚、回味酸甜和清香適口的獨特悅人風味[7]。酸湯中有重要生物活性成分，如辣椒堿、番茄紅素及有機酸[8-9]，礦物質含量以鈣、磷、鐵含量較高[10-12]。

發(fā)酵牛肉干是肉制品的一個新興產業(yè)，通過生物降解使原料的質地得到改善，有研究表明不同發(fā)酵劑、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間對產品品質有很大的影響。郭瑞等[13]優(yōu)化了植物乳桿菌發(fā)酵風干牛肉干的最佳發(fā)酵條件，產品色澤棕紅、醬香味獨特、咀嚼性好、有獨特風味、回味濃郁。王娜等[14]采用SBW-52商業(yè)發(fā)酵劑對傳統(tǒng)牛肉干進行發(fā)酵，且用油炸熟制方式，產品色澤呈亮紅色，硬度適中，彈性小。徐君強[15]利用復合商業(yè)發(fā)酵劑，嫩化劑為木瓜蛋白酶，提高肉干嫩度，促進牛肉干的蛋白質分解，提高消化吸收率，王新惠等[16]以清酒乳酸桿菌和木糖葡萄球菌為復合發(fā)酵劑，產品呈色良好，改善豬肉干的感官品質。陳亞杰等[17]研究表明，發(fā)酵肉制品中有益葡萄球菌能改善風味、促進色澤形成，降低生物胺含量，提高產品穩(wěn)定性和安全性。蔡永敏等[18]采用植物乳桿菌與肉葡萄球菌為發(fā)酵劑發(fā)酵羊肉干，25 ℃發(fā)酵72 h，其產品pH值下降速率快，蛋白質含量高，黏聚性好，彈性高。李曉燕[19]采用肉色葡萄球菌、戊糖片球菌和漢遜德巴利酵母菌組合菌種為發(fā)酵劑，切面呈紅色，組織緊密，彈性好，有硬實感。季中梅[20]利用酸菜汁分離的乳酸菌與漢遜德巴利酵母菌用于鹿肉發(fā)酵，經(jīng)27.51 ℃下發(fā)酵20.86 h，其游離脂肪酸、硬度、膠著性和咀嚼性明顯增加，揮發(fā)性鹽基氮和大腸桿菌總數(shù)明顯降低，產品感官評分較高。劉蘭[21]采用戊糖片球菌、植物乳桿菌、木糖葡萄球菌和肉葡萄球菌復合發(fā)酵菌以1∶1∶2∶1的比例對牛肉進行發(fā)酵，產品pH值為5.10，水分活度和水分含量較低，低亞硝酸鹽含量，安全性較高。胡美忠等[22]采用菌劑發(fā)酵有助于促進牛肉干水分散失和pH下降，使其肌纖維排列更加緊密，從而提升發(fā)酵牛肉干的硬度和咀嚼性，可以顯著增加發(fā)酵牛肉干中游離氨基酸和揮發(fā)性成分的含量。乳酸菌發(fā)酵產生有機酸和新呈味物質，賦予發(fā)酵肉制品柔和的酸味和良好風味，改善產品品質[23]。酵母菌發(fā)酵可分解原料肉的脂肪、蛋白質和碳水化合物，產生酚、醇類及過氧化氫酶等物質，改善產品的風味，防止肉品的氧化變色，利于發(fā)色穩(wěn)定性，延緩酸敗[24]。本研究采用添加發(fā)酵劑和酸湯來制作發(fā)酵牛肉干，旨在開發(fā)一款發(fā)酵型酸湯味牛肉干休閑產品，有酸湯的特殊風味，克服傳統(tǒng)工藝的咀嚼性差、出品率低、嫩度差和色澤灰暗等缺陷，發(fā)酵肉中的有益菌可抑制有害微生物的生長，提高產品的安全性和穩(wěn)定性，延長貨架期，提高消化吸收率，有良好的可接受性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅酸湯：實驗室自制；復合磷酸鹽（分析純）：河南隆霄生物科技有限公司；乳酸菌（保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus））、酵母菌：安琪酵母股份有限公司；葡萄糖（分析純）：西王藥業(yè)有限公司；花椒粉、五香粉、辣椒粉（均為食品級）：貴州六盤水美味園食品有限公司；冰糖、食鹽、香油（均為食品級）：成都市春暉食品有限公司；蜂蜜：上海冠生園蜂制品有限公司；牛后腿肉、姜、綠茶、胡椒粉、白砂糖：市售。

1.2 儀器與設備

DHG-9070A型電熱恒溫鼓風干燥箱：常州普天儀器制造有限公司；MAX-A3003型電子天平：深圳市無限量衡器有限公司；YXQ-LS-50SII立式壓力蒸汽滅菌器：上海博迅實業(yè)有限公司；SRH-S實驗室均質機：上海世赫機電設備有限公司；PHS-3E酸度計：上海佑科儀器儀表有限公司；JP-030S超聲波清洗機：深圳市潔盟清洗設備有限公司；722S可見分光光度計：上海箐華科技儀器有限公司；TG16K-II高速離心機：長沙東旺實驗儀器有限公司；HH-S6型電熱恒溫水浴鍋：北京科偉永興儀器有限公司；SZF-06型粗脂肪測定儀：上海新嘉電子有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 紅酸湯的制備

西紅柿選用自然成熟、新鮮、色澤均勻、皮薄有彈力、結實不松軟的西紅柿；辣椒選用肉厚、形狀完整、色澤鮮艷有光澤、表皮光滑的新鮮辣椒；姜應選用色淡黃、不酥軟、無霉爛、無異味的生姜；蒜選用外形飽滿、色澤均勻、無變軟、無霉變、無發(fā)芽的大蒜。清洗好的西紅柿、辣椒、姜蒜放在透風處晾干。原料按配比量用組織搗碎機搗碎5 min，加入白酒、糯米粉、食鹽等輔料充分拌勻，在65 ℃條件下滅菌30 min，殺菌后裝壇，裝壇量為壇容量2/3，隨后用保鮮膜密封壇口，壇沿灌滿水加強密封效果，最后蓋上壇蓋發(fā)酵一般在1個月左右，定期檢查并攪拌紅酸湯。

1.3.2 發(fā)酵型酸湯味牛肉干配方

酸湯發(fā)酵牛肉干配方為牛肉100 g、綠茶2%、干姜片0.5%、冰糖2%、復合磷酸鹽0.3%、復合發(fā)酵劑（乳酸菌∶酵母菌=3∶1）2.2%、葡萄糖1.5%、食鹽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%、酸湯8%、香油6%。

1.3.3 發(fā)酵型酸湯味牛肉干加工工藝流程及操作要點

操作要點：

原料肉經(jīng)預處理后將松弛的牛肉順著肌原纖維方向切成條狀，去血水后瀝干。在適量的水中加入干姜片、冰糖煮制40 min，待水冷卻至85 ℃后添加綠茶浸泡20 min，制成備用湯汁。將瀝干的肉塊放入30 ℃?zhèn)溆脺薪?0 min，瀝干后加入復合磷酸鹽、食鹽、辣椒粉、五香粉、胡椒粉、花椒粉、酸湯，攪拌均勻，4 ℃低溫腌制24 h。在腌制好的牛肉添加復合發(fā)酵劑、葡萄糖、蜂蜜，混合均勻，于30 ℃恒溫發(fā)酵21 h。添加香油于發(fā)酵好的肉中，攪拌均勻，放置30 min入味，先于微波爐干燥（中高火（80%）、4 min），再于鼓風干燥箱60 ℃條件下烘干3 h，冷卻后置于復合膜材料包裝袋回軟24 h，放入30 ℃的烘箱中干燥45 min，去除牛肉干的表面水分。將產品冷卻至室溫，真空包裝，于滅菌鍋中滅菌25 min，冷卻至室溫。

1.3.4 發(fā)酵型酸湯味牛肉干發(fā)酵工藝優(yōu)化

（1）單因素試驗

以100 g原料肉為基準，在乳酸菌與酵母菌比例分別為1∶1、2∶1、3∶1、1∶2、1∶3，發(fā)酵溫度分別為25 ℃、28 ℃、30 ℃、32 ℃、37 ℃分別發(fā)酵15 h、18 h、21 h、24 h、27 h條件下，以感官評分為評價指標，優(yōu)化發(fā)酵工藝條件。

（2）正交試驗

選擇發(fā)酵溫度（A）、發(fā)酵時間（B）、復合發(fā)酵劑添加量（C）為考察因素，以感官評分為評價指標，采用3因素3水平正交試驗設計L9（33），探討不同因素對發(fā)酵型酸湯味牛肉干品質的影響，正交試驗因素與水平見表1。

表1 發(fā)酵型酸湯味牛肉干發(fā)酵工藝優(yōu)化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal tests for fermentation process optimization of fermented soup-flavour dried beef

1.3.5 發(fā)酵型酸湯味牛肉干的感官評定[19]

發(fā)酵型酸湯味牛肉干的感官評價包括口感、滋味與氣味、結構組織、色澤四個方面，由食品科學與工程專業(yè)的10名學生組成評定小組，培訓后對發(fā)酵型酸湯味牛肉干進行感官評定，滿分100分，發(fā)酵型酸湯味牛肉干的感官評價標準見表2。

表2 發(fā)酵型酸湯味牛肉干感官評定標準Table 2 Sensory evaluation standards of fermented soup-flavour dried beef

1.3.6 發(fā)酵型酸湯味牛肉干出品率的測定[25]

將烘干后的牛肉干在室溫條件下放置2 h，稱量出其質量，出品率按照烘干前和烘干后的質量差進行計算。

1.3.7 發(fā)酵型酸湯味牛肉干理化指標的測定

亞硝酸鹽含量參考GB 5009.33—2016《食品安全國家標準食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》測定；水分含量參考GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》測定；脂肪含量參考GB 5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》測定；蛋白質含量參考SN/T 3926—2.14《出口乳、蛋、豆類食品中蛋白質含量的測定》中的考馬斯亮藍法測定；pH值參考GB 5009.237—2016《食品安全國家標準食品中pH值的測定》測定；總糖含量參考GB/T 9695.31—2008《肉制品總糖含量測定》測定。

1.3.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

利用SPSS 17.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和方差分析，利用Duncan's新復極差法比較因素水平間的顯著性。

2 結果與分析

2.1 發(fā)酵溫度對發(fā)酵型酸湯味牛肉干品質的影響

圖1 發(fā)酵溫度對發(fā)酵型酸湯味牛肉干品質的影響Fig. 1 Effect of fermentation temperature on the quality of fermented soup-flavour dried beef

由圖1可知，發(fā)酵溫度對發(fā)酵型酸湯牛肉干感官品質有顯著差異（P＜0.05）。當發(fā)酵溫度為25 ℃時，不是酵母菌和乳酸菌的最適生長溫度，發(fā)酵的程度不是很高，發(fā)酵肉香味不是很濃郁。當發(fā)酵溫度為28 ℃時，產品含有些許酒精味。在發(fā)酵溫度為30 ℃時，產品的感官評分最高，為87分，既不會過酸也不會有酒精味，有著發(fā)酵肉的獨特香味。當發(fā)酵溫度高于30 ℃時，會以乳酸菌發(fā)酵為主，其產物為乳酸，醋酸等有機酸，增加產品的酸度，減弱發(fā)酵肉的獨特風味，降低了產品的感官評分。所以選擇發(fā)酵溫度為30 ℃。

2.2 發(fā)酵時間對發(fā)酵型酸湯味牛肉干品質的影響

圖2 發(fā)酵時間對發(fā)酵型酸湯味牛肉干品質的影響Fig. 2 Effect of fermentation time on the quality of fermented soup-flavour dried beef

由圖2可知，發(fā)酵時間對發(fā)酵型酸湯牛肉干感官品質有顯著差異（P＜0.05）。感官評分隨發(fā)酵時間在70～85分的范圍呈現(xiàn)“先增大、后減小”的趨勢，說明并不是發(fā)酵時間越長，酸湯發(fā)酵型酸湯味牛肉干的感官評分越高。發(fā)酵時間為18～21 h時，感官評分較高，其中發(fā)酵時間為21 h的感官評分最高，為85分。發(fā)酵時間＞21 h之后，會發(fā)酸而且有酒味，發(fā)酵時間過短時，發(fā)酵香味又不濃郁。所以選擇發(fā)酵時間為21 h。

2.3 乳酸菌與酵母菌比例對發(fā)酵型酸湯味牛肉干品質的影響

圖3 乳酸菌與酵母菌比例對發(fā)酵型酸湯味牛肉干品質的影響Fig. 3 Effect of the proportion of lactic acid bacteria and yeast on the quality of fermented soup-flavour dried beef

由圖3可知，乳酸菌與酵母菌比例對發(fā)酵型酸湯牛肉干感官品質有顯著差異（P＜0.05）。在乳酸菌與酵母菌比例為1∶1和1∶3時，其感官評分都比較低，其產品會有一點點酒精風味和過酸，口感和滋味差，降低了產品的感官品質。當乳酸菌與酵母菌比例為3∶1時，感官評分最高，酸辣適中，發(fā)酵肉香味濃，有酸湯的獨特風味，復合發(fā)酵劑產生的呈味物質賦予了牛肉干良好的風味，產品回味濃郁，無異味，產品內切面呈玫瑰色，所以選擇乳酸菌與酵母菌比例為3∶1，即為復合發(fā)酵劑。

2.4 發(fā)酵型酸湯味牛肉干發(fā)酵工藝正交試驗優(yōu)化結果

表3 發(fā)酵工藝優(yōu)化正交試驗結果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal tests for fermentation process optimization

表4 正交試驗結果方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal tests results

由表3可知，影響發(fā)酵型酸湯味牛肉干感官品質因素的主次順序為C＞A＞B，發(fā)酵型酸湯味牛肉干最佳發(fā)酵工藝為A2B2C2，按照該工藝制作3組平行試驗，得出產品平均感官評分為88.2分。結果表明，發(fā)酵型酸湯味牛肉干最佳發(fā)酵工藝為發(fā)酵溫度30 ℃，發(fā)酵時間21 h，復合發(fā)酵劑添加量為2.2%。由表4可知，3個因素對發(fā)酵型酸湯味牛肉干感官品質的影響均顯著（P＜0.05）。

2.5 發(fā)酵型酸湯味牛肉干品質分析

2.5.1 發(fā)酵型酸湯味牛肉干感官評價結果分析

復合發(fā)酵劑發(fā)酵型酸湯味牛肉干肉質適中，無明顯粗糙感，有嚼勁，其肌纖維排列更加緊密；滋味咸酸適中，發(fā)酵肉香味濃，有酸湯的獨特風味，回味濃郁，無異味；結構緊密，肌肉纖維完整，呈塊狀，軟硬適中，有彈性；色澤自然，均勻一致，外表面呈棕色，有光澤，肉干切面為玫瑰色，感官評分為88.33分。自然發(fā)酵型酸湯味牛肉干肉質適中，咀嚼性較差，無發(fā)酵風味，回味不濃郁，色澤較差，切面呈淺棕色，感官評分為71.67分，復合發(fā)酵劑發(fā)酵型酸湯味牛肉干更有開發(fā)價值。

2.5.2 發(fā)酵型酸湯味牛肉干理化分析

由表5可知，自然發(fā)酵的出品率比復合發(fā)酵劑發(fā)酵低1.09%。自然發(fā)酵和復合發(fā)酵劑發(fā)酵產品的亞硝酸鹽含量均＜30 mg/kg，符合國家要求，適合食用。復合發(fā)酵劑發(fā)酵的水分含量比自然發(fā)酵更低，比自然發(fā)酵更適合儲藏。自然發(fā)酵的脂肪含量比復合發(fā)酵劑發(fā)酵的高，是由于復合發(fā)酵劑在發(fā)酵過程中會對脂肪進行水解，降低其脂肪含量[20]。復合發(fā)酵劑發(fā)酵的蛋白質含量比自然發(fā)酵高1.39%。自然發(fā)酵的pH值為5.67，而復合發(fā)酵劑發(fā)酵產生有機酸，其pH值為5.21。自然發(fā)酵的總糖含量為8.62 g/100 g，而復合發(fā)酵劑發(fā)酵的總糖含量為8.07 g/100 g，發(fā)酵劑會更加消耗糖分。綜合比較，復合發(fā)酵劑發(fā)酵型酸湯味牛肉干的品質比自然發(fā)酵型酸湯味牛肉干的品質好。

表5 發(fā)酵型酸湯味牛肉干理化指標分析結果Table 5 Results of physical and chemical indexes analysis of fermented soup-flavour dried beef

3 結論

研究通過單因素試驗和正交試驗確定了發(fā)酵型酸湯牛肉干的發(fā)酵工藝條件。發(fā)酵型酸湯牛肉干最佳工藝為復合發(fā)酵劑（乳酸菌∶酵母菌=3∶1）添加量為2.2%，酸湯添加量為8%，蜂蜜添加量為10%，食鹽添加量為1%；30 ℃發(fā)酵21 h。在此優(yōu)化條件下，發(fā)酵型酸湯味牛肉干出品率42.22%，亞硝酸鹽含量0.02 mg/kg，水分含量35.30 g/100 g，脂肪含量19.88 g/100 g，蛋白質含量36.31 g/100 g，pH值為5.21，總糖含量8.07 g/100 g。發(fā)酵型酸湯味牛肉干的質量指標牛肉干相關標準要求，比自然發(fā)酵酸湯味牛肉干的品質好。