延長乳酸片球菌發(fā)酵豬肉干保藏期研究

陳菲菲，趙長青，趙陽

(四川輕化工大學(xué) 生物工程學(xué)院，四川 宜賓 644000)

隨著時(shí)代的發(fā)展，大眾對休閑類食品的需求也逐漸增加，既要協(xié)調(diào)口感和外觀，又要兼顧營養(yǎng)和保健性。我國不僅是世界上肉類生產(chǎn)大國[1]，也是肉類消費(fèi)大國。發(fā)酵肉制品采用發(fā)酵劑對肉進(jìn)行發(fā)酵，使肉中蛋白質(zhì)分解為氨基酸，提高了腸道的消化性[2]，發(fā)酵肉制品在自然或人工控制條件下，經(jīng)微生物發(fā)酵或酶的作用，使原料肉發(fā)生一系列生物化學(xué)及物理變化，產(chǎn)生特殊風(fēng)味、色澤和質(zhì)地，且具有較長保質(zhì)期[3]。發(fā)酵肉制品可謂是新型肉制品的一種，新型肉制品的開發(fā)及推廣是目前很多企業(yè)研究的主要方向，它能代替?zhèn)鹘y(tǒng)肉制品給人們提供必需的營養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)避免傳統(tǒng)肉制品存在的不足，易被消費(fèi)者重視。我國發(fā)酵肉制品的研究較晚，仍處于以依賴自然環(huán)境為主的粗放型生產(chǎn)狀態(tài)，產(chǎn)品的附加值低，研究水平滯后，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家[4]，豬肉作為最普通的食材，其蛋白質(zhì)含量高，而脂肪、膽固醇含量相對較低，味道鮮美而且營養(yǎng)價(jià)值豐富，將豬肉進(jìn)行發(fā)酵制成休閑食品是一大趨勢。比如將豬肉制成發(fā)酵香腸已有許多研究[5]，而火腿也是豬肉比較常見的一種加工方式，現(xiàn)也有相關(guān)報(bào)道[6]，現(xiàn)在比較受歡迎的豬肉脯也可見相關(guān)研究[7]。如今將豬肉發(fā)酵制成發(fā)酵豬肉干的嘗試也逐漸成為一種新的休閑肉制品加工方法[8]。

乳酸菌是人體的益生菌，乳酸片球菌作為乳酸菌的一種，其代謝產(chǎn)生乳酸、醋酸等物質(zhì),降低了肉制品的pH，延長了其保藏期，也與發(fā)酵食品的風(fēng)味、口感和營養(yǎng)等息息相關(guān)[9]。Adisorn等的研究也證明乳酸菌對病原體和腐敗微生物的生長具有抑制作用[10]。實(shí)驗(yàn)在前期對發(fā)酵豬肉干風(fēng)味等方面已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)研究，為了將發(fā)酵豬肉干向工業(yè)生產(chǎn)方向發(fā)展，還需要對發(fā)酵豬肉干的保藏期進(jìn)行進(jìn)一步研究。本實(shí)驗(yàn)用乳酸片球菌作為發(fā)酵劑，將豬肉進(jìn)行發(fā)酵制成豬肉干，這也是新型肉制品的一種嘗試。發(fā)酵劑具有增加肉制品風(fēng)味和安全性等優(yōu)勢，在發(fā)酵肉制品工業(yè)化生產(chǎn)方面具有巨大潛力，且對致病菌、生物胺等潛在安全風(fēng)險(xiǎn)的控制具有重要作用，甚至具備功能性作用[11]。實(shí)驗(yàn)通過探索不同的發(fā)酵條件(接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間)和烘烤條件(烘烤溫度、烘烤時(shí)間)，研究如何延長乳酸片球菌發(fā)酵豬肉干的保藏期，以微生物指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，確定出保藏期最長的發(fā)酵豬肉干工藝條件，為推動(dòng)發(fā)酵肉制品的產(chǎn)業(yè)化提供技術(shù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

新鮮豬肉、白砂糖、鹽、菜籽油、醬油、姜、高溫蒸煮袋：市售；葡萄糖、乳糖：分析純，成都市科龍化工試劑廠；牛肉浸膏、蛋白胨、氯化鈉：分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

數(shù)顯恒溫水浴鍋、生化培養(yǎng)箱 常州普天儀器制造有限公司；電子天平 上海恒平科學(xué)儀器有限公司；超凈工作臺(tái) 蘇凈集團(tuán)安泰空氣技術(shù)有限公司；可見分光光度計(jì) 翱藝儀器(上海)有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上?，槴\實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；數(shù)字酸度計(jì) 成都方舟科技開發(fā)有限公司；恒溫培養(yǎng)振蕩箱 上海蘇坤實(shí)業(yè)有限公司；真空包裝機(jī) 溫州奔騰機(jī)械有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)部分

1.2.1 發(fā)酵豬肉干加工工藝流程

發(fā)酵液的制備→原料肉預(yù)處理→初煮→復(fù)煮→滅菌→接種→發(fā)酵→烘烤→包裝→滅菌→保藏。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

通過對發(fā)酵條件和烘烤條件進(jìn)行優(yōu)化，目的是探索出保藏期較長的發(fā)酵豬肉干的工藝條件。本實(shí)驗(yàn)以前期研究得到的感官指標(biāo)較好的發(fā)酵豬肉干作為對照組，其工藝條件為：接種量5%、發(fā)酵時(shí)間48 h、發(fā)酵溫度35 ℃、烘烤溫度95 ℃、烘烤時(shí)間75 min。本實(shí)驗(yàn)中發(fā)酵條件(接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間)和烘烤條件(烘烤時(shí)間、烘烤溫度)優(yōu)化步驟如下。

1.2.2.1 發(fā)酵條件的優(yōu)化

改變發(fā)酵條件，包括接種量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間，從而確定出保藏期最長的發(fā)酵條件。各個(gè)條件取值為：接種量1%、2.5%、5%、7.5%、10%(V/V)；發(fā)酵時(shí)間12，24，36，48，60 h；發(fā)酵溫度20，25，30，35，40 ℃；以考察接種量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間對乳酸片球菌發(fā)酵豬肉干保藏期的影響。

1.2.2.2 烘烤條件的優(yōu)化

改變烘烤條件，包括烘烤時(shí)間和烘烤溫度，從而確定出保藏期最長的發(fā)酵條件。取不同的烘烤時(shí)間，其取值為70，75，80，85 min，以考察烘烤時(shí)間對發(fā)酵豬肉干保藏期的影響。

按照國家標(biāo)準(zhǔn)，肉干類制品含水率不得超過20%[12]。為了既能達(dá)到國家要求，又能使豬肉干具有較好口感，實(shí)驗(yàn)需首先測得不同溫度(75，85，95，105 ℃)下發(fā)酵豬肉干含水率小于且最接近20%的烘烤時(shí)間。然后改變烘烤溫度(各烘烤溫度下的烘烤時(shí)間為豬肉干含水率小于且最接近20%的烘烤時(shí)間)，取值分別為75，85，95，105 ℃, 以考察烘烤溫度對發(fā)酵豬肉干保藏期的影響。

1.2.3 發(fā)酵豬肉干微生物指標(biāo)檢測

通過檢測嗜酸乳桿菌發(fā)酵豬肉干中微生物指標(biāo)(包括菌落總數(shù)、大腸菌群、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌和志賀氏菌)來確定其保藏期，檢測標(biāo)準(zhǔn)見表1。即本次實(shí)驗(yàn)對發(fā)酵豬肉干的微生物檢測采取三級(jí)采樣方案，按照三級(jí)采樣方案設(shè)定的指標(biāo)[13]，在同一批發(fā)酵豬肉干的5個(gè)樣品中，允許全部樣品中菌落總數(shù)≤104CFU/g、大腸桿菌數(shù)≤10 CFU/g；允許有≤2個(gè)樣品菌落總數(shù)在104～105CFU/g之間，大腸桿菌數(shù)在10～102CFU/g之間，不允許有樣品菌落總數(shù)>105CFU/g、大腸桿菌數(shù)>102CFU/g；任何一個(gè)樣品不得檢出致病菌(沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、志賀氏菌)。其中，菌落總數(shù)的檢測參照GB 4789.2-2016操作；大腸菌群的檢測參照GB 4789.3-2016操作；沙門氏菌的檢測參照GB 4789.4-2016操作；金黃色葡萄球菌的檢測參照GB 4789.10-2016操作；志賀氏菌的檢測參照GB 4789.5-2012操作。

表1 微生物指標(biāo)Table 1 Microbial indexes

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵條件對豬肉干保藏期的影響

2.1.1 接種量對發(fā)酵豬肉干保藏期的影響

表2 不同接種量下豬肉干的微生物檢測結(jié)果Table 2 Microbial test results of pork jerky with different inoculum size

由表2可知，當(dāng)發(fā)酵豬肉干儲(chǔ)存溫度為30 ℃時(shí)，未發(fā)酵的豬肉干在保藏3 d時(shí)長出了致病菌沙門氏菌, 在保藏2 d時(shí)微生物指標(biāo)基本符合國家標(biāo)準(zhǔn)，所以未發(fā)酵豬肉干的保藏期為2 d；接種量為1%、5%、7.5%、10%的發(fā)酵豬肉干在保藏7 d時(shí)微生物指標(biāo)不符合國家標(biāo)準(zhǔn)，都長出了致病菌金黃色葡萄球菌，結(jié)束了保藏期。而接種量為2.5%的發(fā)酵豬肉干在10 d時(shí)最高的微生物菌落總數(shù)為1.08×105CFU/g，超過了微生物上限值105CFU/g，而且長出了致病菌金黃色葡萄球菌，被淘汰，所以保藏期為7 d。相較于未優(yōu)化發(fā)酵豬肉干和未發(fā)酵豬肉干而言，其保藏期有所延長，可能是因?yàn)樵?.5%的接種量下，乳酸片球菌利用碳水化合物，如葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，從而使肉制品降至較低的pH值，在酸性條件下，病原菌和腐敗菌得以抑制[14]，從而使乳酸片球菌發(fā)酵豬肉干的保藏期得到了增加。

2.1.2 發(fā)酵溫度對發(fā)酵豬肉干保藏期的影響

表3 不同發(fā)酵溫度下豬肉干的微生物檢測結(jié)果Table 3 Microbial test results of pork jerky at different fermentation temperatures

由表3可知，發(fā)酵溫度為25，30，35，40 ℃的乳酸片球菌發(fā)酵豬肉干在保藏7 d時(shí)被檢測出致病菌金黃色葡萄球菌，被淘汰，而發(fā)酵溫度為20 ℃的發(fā)酵豬肉干在保藏10 d時(shí)5個(gè)樣品菌落總數(shù)均在104～105CFU/g之間；大腸菌群數(shù)為4.7×103CFU/g，超過了大腸桿菌上限值102CFU/g，不符合國家標(biāo)準(zhǔn)，所以保藏期為7 d。相較于未優(yōu)化發(fā)酵豬肉干和未發(fā)酵豬肉干而言，保藏期有所延長，原因可能是在較低的發(fā)酵溫度下，促進(jìn)乳酸片球菌產(chǎn)片球菌素的酶促反應(yīng)，具有殺死病原菌并抑制與其種屬相近的病原微生物的作用[15]，此外，此過程更類似于自然發(fā)酵，但產(chǎn)酸速率加快，乙醇產(chǎn)量降低，發(fā)酵產(chǎn)品保質(zhì)期延長[16]，從而延長了乳酸片球菌發(fā)酵豬肉干的保藏期。

2.1.3 發(fā)酵時(shí)間對發(fā)酵豬肉干保藏期的影響

表4 不同發(fā)酵時(shí)間下豬肉干的微生物檢測結(jié)果Table 4 Microbial test results of pork jerky at different fermentation time

由表4可知，發(fā)酵時(shí)間為12，36，48，60 h的乳酸片球菌發(fā)酵豬肉干在保藏7 d時(shí)，經(jīng)過微生物檢測都長出了致病菌金黃色葡萄球菌，發(fā)酵時(shí)間為36 h的豬肉干還長出了沙門氏菌，被淘汰；而發(fā)酵時(shí)間為24 h的發(fā)酵豬肉干在保藏7 d時(shí)微生物數(shù)量未超標(biāo)，而且也未檢測出致病菌，但在保藏10 d時(shí)最高的微生物菌落總數(shù)為1.15×105CFU/g，超過了微生物上限值105CFU/g，而且也長出了致病菌金黃色葡萄球菌，所以其保藏期為7 d。相較于未優(yōu)化發(fā)酵豬肉干和未發(fā)酵豬肉干而言，其保藏期有所延長，原因可能是在此發(fā)酵時(shí)間下，乳酸片球菌正處于對數(shù)生長期，進(jìn)行生長和繁殖階段，產(chǎn)生了大量酸類物質(zhì)，降低了發(fā)酵豬肉干的pH值，延緩了發(fā)酵豬肉干的腐敗時(shí)間。

2.2 烘烤條件對豬肉干保藏期的影響

2.2.1 烘烤時(shí)間對發(fā)酵豬肉干保藏期的影響

表5 不同烘烤時(shí)間下豬肉干的微生物檢測結(jié)果Table 5 Microbial test results of pork jerky at different baking time

由表5可知，烘烤時(shí)間為70 min的乳酸片球菌發(fā)酵豬肉干在保藏7 d時(shí)的最高菌落總數(shù)超過了微生物上限值105CFU/g，而且長出了致病菌金黃色葡萄球菌；烘烤時(shí)間為75，85 min的乳酸片球菌發(fā)酵豬肉干在保藏7 d時(shí)長出了致病菌金黃色葡萄球菌，以上均不符合肉干的國家標(biāo)準(zhǔn)，被淘汰。而烘烤時(shí)間為80 min的發(fā)酵豬肉干在保藏10 d時(shí)最高的菌落總數(shù)超過了微生物上限值105CFU/g，超出國家標(biāo)準(zhǔn)，保藏結(jié)束，其保藏期為7 d。相較于未優(yōu)化發(fā)酵豬肉干和未發(fā)酵豬肉干而言，其保藏期有所延長，原因是水分含量和水分活度是描述肉中水分存在的普遍參數(shù)[17]，高溫和長時(shí)間烘烤對肉的物理性質(zhì)有很大影響[18]，水分活度在干燥過程中顯著降低，主要是因?yàn)樵陂L期烘干過程中，肌纖維縱向收縮，導(dǎo)致水分大量損失，并迅速擴(kuò)散到空氣中[19]，使水分活度和水分含量下降，較低的水分活度限制了微生物生長和代謝活動(dòng)，阻礙了致病菌的生長，延長了發(fā)酵豬肉干的保藏期。

2.2.2 含水率的測定

為了對乳酸片球菌發(fā)酵豬肉干的烘烤溫度進(jìn)行優(yōu)化，需要找到不同烘烤溫度下含水率小于且最接近20%(按照國家標(biāo)準(zhǔn)，肉干含水率不超過20%)的烘烤時(shí)間，這樣既能達(dá)到國家要求，又能使豬肉干具有較好的口感，不同烘烤條件下的發(fā)酵豬肉干含水率見表6。

表6 不同烘烤條件下發(fā)酵豬肉干的含水率Table 6 Moisture content of pork jerky under different baking conditions

由表6可知，當(dāng)烘烤溫度為75 ℃時(shí)，含水率小于且最接近20%(按照國家標(biāo)準(zhǔn)，肉干含水率不超過20%)的烘烤時(shí)間為125 min，此時(shí)含水率為18.86%。當(dāng)烘烤溫度為85 ℃時(shí)，含水率小于且最接近20%的烘烤時(shí)間為100 min，此時(shí)含水率為19.35%。當(dāng)烘烤溫度為95 ℃時(shí)，含水率小于且最接近20%的烘烤時(shí)間為75 min，此時(shí)含水率為18.20%。當(dāng)烘烤溫度為105 ℃時(shí)，含水率小于且最接近20%的烘烤時(shí)間為65 min，此時(shí)含水率為19.78%。

2.2.3 烘烤溫度對發(fā)酵豬肉干保藏期的影響

表7 不同烘烤溫度下豬肉干的微生物檢測結(jié)果Table 7 Microbial test results of pork jerky at different baking temperatures

續(xù) 表

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)檢測，發(fā)現(xiàn)在符合國標(biāo)中肉干含水率的情況下，不同的烘烤溫度對乳酸片球菌發(fā)酵豬肉干保藏期有不同影響。由表7可知，烘烤溫度為75 ℃的發(fā)酵豬肉干在保藏7 d時(shí)有5個(gè)樣品菌落總數(shù)在104～105CFU/g之間；烘烤溫度為95 ℃的發(fā)酵豬肉干保藏7 d時(shí)長出了致病菌金黃色葡萄球菌；烘烤溫度為105 ℃的發(fā)酵豬肉干在保藏7 d時(shí)最高的菌落總數(shù)超過了微生物上限值105CFU/g，以上均不符合保藏要求，結(jié)束保藏。而烘烤溫度為85 ℃的豬肉干在保藏10 d時(shí)最高的菌落總數(shù)超過了微生物上限值105CFU/g，而且長出了致病菌金黃色葡萄球菌，所以其保藏期為7 d。相較于未優(yōu)化發(fā)酵豬肉干和未發(fā)酵豬肉干而言，其保藏期有所延長，原因是烘烤溫度和時(shí)間對肉的物理變化和食用品質(zhì)會(huì)產(chǎn)生很大影響[20]，可能在85 ℃時(shí)有利于蛋白質(zhì)變性、肉纖維收縮、結(jié)締組織收縮和增容，降低了發(fā)酵豬肉干的水分活度，從而延長了乳酸片球菌發(fā)酵豬肉干的保藏期。

由表5～表7可知，經(jīng)過單因素實(shí)驗(yàn)優(yōu)化后，烘烤溫度為95 ℃、烘烤時(shí)間為80 min的發(fā)酵豬肉干貨架期與烘烤溫度為85 ℃、烘烤時(shí)間為100 min的發(fā)酵豬肉干貨架期一致，但綜合含水率來看，烘烤溫度為85 ℃、烘烤時(shí)間為100 min的發(fā)酵豬肉干口感更好，所以對乳酸片球菌發(fā)酵豬肉干來說，此工藝條件更優(yōu)。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)通過微生物發(fā)酵的方法將豬肉用乳酸片球菌進(jìn)行發(fā)酵，進(jìn)而制成發(fā)酵豬肉干，這是一次新的嘗試。微生物發(fā)酵能夠明顯地改善肉制品的質(zhì)地和風(fēng)味，乳酸菌可以調(diào)節(jié)人類腸道的菌群，還能提高人體免疫力。實(shí)驗(yàn)通過改進(jìn)豬肉干的發(fā)酵條件和烘烤條件工藝參數(shù)，探索能夠延長乳酸片球菌發(fā)酵豬肉干保藏期的最優(yōu)條件，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)過30 ℃的保藏和定期的微生物檢測，在接種量2.5%、發(fā)酵溫度20 ℃、發(fā)酵時(shí)間24 h、烘烤時(shí)間100 min、烘烤溫度85 ℃的工藝條件下，乳酸片球菌發(fā)酵豬肉干的保藏期得到了延長。