四川傳統(tǒng)臘腸區(qū)域特性比較及其“淺發(fā)酵”特征分析

張佳敏,王 衛(wèi),白 婷,吉莉莉,汪正熙,袁 波

(成都大學肉類加工四川省重點實驗室,四川成都 610106)

四川位于亞熱帶范圍,受復雜的地形和不同季風環(huán)流的交替影響,氣候類型復雜多樣[1-2]。多樣的氣候類型造就了川內豐富的動植物種質資源,為四川特色農產品生產和加工提供了有利的條件[3]。獨特的氣候條件孕育了四川獨有的微生物發(fā)酵釀造產品,如川酒,香腸、臘肉、板鴨、纏絲兔等腌臘肉,以及郫縣豆瓣、腐乳、醪糟等調味品,名不虛傳的“好酒出四川,調味在川渝,臘肉香成都”[4-5]。臘腸是四川傳統(tǒng)肉制品的典型代表之一,其加工方法包括傳統(tǒng)的自然風干和工業(yè)化的烘烤干燥。自然風干產品僅限在冬季經過較長時間制作而成,烘烤干燥是在60～70 ℃下快速脫水,加工周期2～3 d[6-7]。四川臘腸風味獨特,暢銷全國各地,僅僅作為“年貨”的加工量就可在數(shù)百萬噸以上。尤其是傳統(tǒng)風干臘腸的制作,常在冬季立冬以后[8],氣溫5～15 ℃,相對濕度65%～75%之間,最適合臘腸以及臘肉、板鴨、纏絲兔等具有濃郁風味的腌臘制品的加工[9]。

四川傳統(tǒng)臘腸根據(jù)味型可分為麻辣、五香和醬香味,醬香味調料以豆瓣、米醪糟、豆腐乳等微生物釀造的調味品為主[10]。四川消費者對醬香味臘腸情有獨鐘,其風味與其他類型的臘腸明顯不同,除了腌臘風味外,還帶有獨特的醬香發(fā)酵風味和品質特性,得益于添加的發(fā)酵調味品,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,在較長的風干過程中伴隨了一定的“淺發(fā)酵”過程[10-11]。目前,對傳統(tǒng)臘腸的研究主要集中在臘腸風干特性以及利用微生物發(fā)酵加工臘腸方面[12-13],而針對四川地區(qū)特有的醬香型臘腸的加工及產品特性,尤其是其獨特的理化、微生物等特性及其形成機制等的研究尚未見報道。

本研究針對四川不同地區(qū)制作的傳統(tǒng)風干醬香型臘腸,進行產品理化及微生物指標的測定,并與烘烤干燥臘腸和西式發(fā)酵香腸進行比較;進一步通過主成分分析(PCA)和聚類分析(HCA),研究其在理化性質、微生物特性等方面差異性關鍵因子與分類,以探究四川傳統(tǒng)風干醬香型臘腸有別于傳統(tǒng)臘腸與西式發(fā)酵腸的獨有特征。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

MRS乳酸菌瓊脂培養(yǎng)基、PCA平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基、虎紅培養(yǎng)基、PDA馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基、高鹽甘露醇瓊脂培養(yǎng)基 杭州百思生物技術有限公司;其他分析純、色譜純試劑 成都科龍化工試劑廠。

SCIENTZ-09拍打式無菌均質器 寧波新芝生物科技股份有限公司;恒溫培養(yǎng)箱 上海一恒科學儀器有限公司;ZHJH-C1209超凈工作臺 上海智城分析儀器制造有限公司;HD-3A水分活度儀 上海精密科學儀器有限公司;PHS-3C-01 pH計 上海三信儀表廠;HC-2518臺式冷凍高速離心機 安徽中科中佳科學儀器有限公司;華科HS-3A水分活度儀 上海華科儀器制造有限公司;Testo205pH計 德圖儀器國際貿易(上海)有限公司;雷磁ZDJ-4B自動電位滴定儀 上海儀電有限公司。

1.2 不同地區(qū)臘腸采集及分析

傳統(tǒng)四川臘腸制作一般在立冬之后(即11月～12月之間)進行,自然風干氣候條件為:日平均最高溫度13.05 ℃,日平均最低溫度7.25 ℃,最大溫差11.50 ℃,最小溫差2.5 ℃,平均晝夜溫差5.8 ℃。風力0.3～3.3 m/s,平均空氣濕度64%～80%。

樣本采集以四川地區(qū)成都平原為中心,分別采集在東、南、西、北、中五個方位家庭在同一時段、相同風干時間制作的自然風干醬香型臘腸;烘烤干燥臘腸及西式發(fā)酵腸在成都伍田食品有限公司采集,這些產品均按照工業(yè)化標準配方和工藝加工。

每類各取樣3組,樣品編號見表1。測定樣品各項理化及微生物指標,每項指標平行測定3次,取平均值。隨后對測定結果進行主成分分析(PCA)和聚類分析(HCA)[14],根據(jù)分析結果,對綜合評價最佳的產品所在地區(qū)的氣候溫度、濕度、風速等氣候條件進行分析,篩選得到醬香臘腸較佳的溫、濕度等風干氣候條件。

表1 產品信息及編號Table 1 Product information and serial number

1.3 測定指標及方法

1.3.1 理化指標檢測

1.3.1.1 pH 按照GB 5009.237-2016[15]規(guī)定的方法對樣品pH進行檢測。在香腸試樣中選取肥瘦不同、表皮和截面作為pH測試點,每個樣品平行測定3次,取其平均值。

1.3.1.2 水分活度(aw) 按照 GB 5009.238-2016[16]規(guī)定的方法對樣品進行測定。

1.3.1.3 水分含量 按照GB/T 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》中的直接干燥法[17]測定。

1.3.1.4 亞硝酸鹽(Nitrite) 按照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》中鹽酸萘乙二胺法[18]測定亞硝酸鈉殘留量。

1.3.1.5 氯化鈉(NaCl) 按照GB/T 5009.44-2016《食品安全國家標準》的規(guī)定[19]對氯化鈉含量進行測定。

1.3.1.6 酸價(AV) 按照GB 5009.229-2016食品安全國家標準食品中酸價的規(guī)定[20]對酸價進行測定。

1.3.1.7 過氧化值(peroxide value,POV) 樣品處理方法同酸價的方法。參照GB/T 5009.227-2016的方法[21]對過氧化值進行測定。

1.3.1.8 硫代巴比妥酸值(thiobarbituric acid value,TBA) 參考白婷等[22]的試驗檢測方法,采用532、600 nm比色分光光度法進行測定。

1.3.2 微生物指標檢測

1.3.2.1 菌落總數(shù) 參照GB 4789.2-2016《食品微生物學檢驗菌落總數(shù)測定》方法[23],在無菌條件下取25 g剪碎樣品,加入225 mL無菌生理鹽水,置于拍打式均質器中均質10 min,取1 mL樣液進行10倍稀釋至適當?shù)臐舛?使用平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基測定。

1.3.2.2 乳酸菌 參照GB 4789.35-2016《食品微生物學檢驗乳酸菌檢驗》[24],使用甘露醇培養(yǎng)基測定;微球菌參照Casquete等[25]的方法測定。

1.3.2.3 霉菌和酵母菌 各取100 μL稀釋液,分別加入虎紅培養(yǎng)基和PDA培養(yǎng)基中,28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)3～5 d,對霉菌和酵母菌進行計數(shù)。每個樣品3個重復,計算出樣品中各種微生物的數(shù)量。

1.4 多元統(tǒng)計分析

理化特性和微生物數(shù)量的檢測結果使用Microsoft Excel 2016進行數(shù)據(jù)處理,并使用SPSS 19.0軟件(IBM公司)進行極值法標準化處理及顯著性分析,然后再進行主成分分析(PCA)和聚類分析(HCA)。PCA基于相關性矩陣進行,采用回歸法求得因子得分函數(shù),并以各因子所對應的方差貢獻率比例為權重計算綜合得分。HCA采用層次聚類法中的組間聯(lián)接法,按照歐幾里得平方距離大小對樣本進行分類,并得到各類香腸聚類譜系圖。

2 結果與分析

2.1 理化特性分析

自然風干臘腸、工業(yè)化烘烤臘腸以及西式發(fā)酵腸的理化特性指標測定結果見表2,自然風干臘腸的水分含量為20.58%～35.70%,水分活度aw為0.68～0.85,pH為5.84～6.01,NaCl含量為2.80%～3.52%。與工業(yè)化烘烤干燥臘腸以及西式發(fā)酵腸比較,自然風干臘腸在水分含量、aw、POV、AV特性指標上均一定差異,且這些差異在四川不同地區(qū)產品之間也存在,而四川不同地區(qū)產品間NaCl含量差異不顯著(P>0.05)。自然風干臘腸的POV、AV及TBA值分別在0.55～0.66、2.28～3.71及0.23～0.74 mg/kg之間,烘烤干燥的臘腸在氧化性指標POV和AV上均較高,分別為(0.76±0.02)和(4.48±0.22) mg/kg,這是由于熱烘烤作用加速了脂質的氧化,積累了較多的氧化中間產物[26]。

表2 各類香腸產品主要理化特性Table 2 Main physical and chemical properties of various sausage products

亞硝酸鈉殘留檢測結果,所有產品亞硝酸鈉殘留量都符合國家衛(wèi)生標準限定的低于30 mg/kg范圍,自然風干臘腸為2.21～2.71 mg/kg,烘烤干燥臘腸為(10.37±1.14) mg/kg,西式發(fā)酵腸為(9.51±1.06) mg/kg。由表2可見,自然風干的香腸亞硝酸鈉殘留量極顯著低于烘烤干燥臘腸、西式發(fā)酵腸(P<0.01),不同地區(qū)風干臘腸之間差異不顯著(P>0.05)。工業(yè)化烘烤干燥以及西式發(fā)酵香腸加工均要添加亞硝酸鈉,并以異維C鈉等作為發(fā)色助劑[27-28]。而傳統(tǒng)醬香型臘腸大多不添加亞硝酸鈉等發(fā)色劑,輔料中的豆瓣醬等富含的辣椒紅色素等具有較好的上色作用,因此大多傳統(tǒng)風干的臘腸硝鹽殘留很低甚至難以檢出。這滿足了消費者對無硝肉制品以及綠色有機和清潔標簽腌臘肉制品的需求[29]。

2.2 微生物特性分析

所測定的三類產品微生物特性指標如表3,菌群特征表現(xiàn)為:自然風干臘腸菌落總數(shù)為5.23～6.95 lg CFU/g,微球菌為4.10～6.31 lg CFU/g,酵母菌為3.55～5.90 lg CFU/g,霉菌為3.43～5.86 lg CFU/g,乳酸菌為4.56～6.92 lg CFU/g;烘烤干燥臘腸菌落總數(shù)為(1.58±0.28) lg CFU/g,微球菌為(1.88±0.07) lg CFU/g,乳酸菌為(1.51±0.13) lg CFU/g,酵母菌和霉菌未檢出;西式發(fā)酵腸菌落總數(shù)為(7.97±0.09) lg CFU/g,微球菌為(8.97±0.32) lg CFU/g,酵母菌為(0.22±0.06) lg CFU/g,霉菌為(1.35±0.17) lg CFU/g,乳酸菌為7.63±1.07 lg CFU/g。烘烤干燥的臘腸在較高溫下快速干燥,水分含量和aw值的迅速下降有效抑制了微生物的生長,因此微生物的發(fā)酵作用基本上不存在[30]。西式發(fā)酵腸添加有乳酸菌為主體的微生物發(fā)酵劑,經過外源微生物的發(fā)酵干燥而成,產品乳酸菌含量較高,pH較低,帶濃郁的酸香味[31-32]。結果表明無論是四川自然風干臘腸、工業(yè)化烘烤香腸以及西式發(fā)酵腸,還是不同地區(qū)的四川自然風干臘腸,微生物菌群均存在明顯差異。

表3 各類香腸產品微生物特性Table 3 Microbial characteristics of various sausage products

2.3 PCA多元變量分析

為進一步分析不同香腸產品特性的差異,對所測定指標進行了PCA多元變量統(tǒng)計分析。經過因子旋轉后,共提取到3個主成分,包含35.878%的主成分1、25.938%的主成分2和23.888%的主成分3,累積方差貢獻率為85.704%,特征變量61.816%的累積差異被主成分1和主成分2描述,結果見圖1(A)。三類香腸樣品得到明顯的區(qū)分,其中烘烤干燥臘腸和西式發(fā)酵香腸與四川不同方位的自然風干醬香型臘腸差異較大,結合表2和表3分析可知,工業(yè)化烘烤干燥臘腸和西式發(fā)酵腸主要在氧化特性指標和微生物數(shù)量上與自然風干臘腸差異大,工業(yè)化烘烤干燥的臘腸氧化程度較高,而西式發(fā)酵腸由于加工過程加入了發(fā)酵劑,微生物總量較高,使得其與自然風干的臘腸之間可明顯區(qū)分。同時采用HCA分析模型,得到圖2,在距離為10時,可將西式發(fā)酵腸和烘烤干燥臘腸分別單獨歸為一類,四川地區(qū)的風干臘腸合并歸為一類。

圖2 幾種香腸的HCA分析Fig.2 HCA analysis of several kinds of sausage

由旋轉后的因子載荷圖1(B)和圖1(C)可知,主成分1在pH、POV、菌落總數(shù)、微球菌和乳酸菌上的因子載荷>0.8,主成分2在亞硝酸鹽、酵母菌和霉菌上的因子載荷>0.8,主成分3在aw和TBA上的因子載荷>0.8。載荷系數(shù)達到0.8以上代表變量與主成分之間相關性較高[33]。微生物含量上載荷高的主成分包括主成分1和主成分2,代表了香腸的微生物豐富程度,而主成分3反映了香腸的保藏性,aw和TBA含量越高,越不利于香腸保存,因此香腸綜合得分計算為:

圖1 基于PCA分析的不同類型香腸特性分析Fig.1 Based on PCA analysis of the properties of different types of sausage products注:A:PCA得分圖;B、C:主成分載荷矩陣圖。

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

各類香腸綜合得分如圖3所示,可見成都平原地區(qū)和川北地區(qū)的自然風干醬香臘腸,以及西式發(fā)酵腸得分較高,而工業(yè)化烘烤干燥的臘腸得分最低,自然風干臘腸與西式發(fā)酵香腸均具有微生物的發(fā)酵作用[34-35],結合表3分析可知,風干臘腸中的微球菌、酵母菌和霉菌都較豐富,而西式發(fā)酵腸中主要以乳酸菌和微球菌為主,酵母菌和霉菌含量很少。烘烤干燥的臘腸微生物含量均較少,霉菌和酵母菌未檢出。

圖3 幾種香腸的綜合得分Fig.3 Composite scores for several types of sausage

3 結論

四川不同地區(qū)醬香型自然風干臘腸與工業(yè)化烘烤干燥臘腸以及西式發(fā)酵腸比較,在水分含量、aw、POV、AV、TBA、亞硝酸鈉殘留等指標上均呈現(xiàn)一定差異,且這些差異在四川不同地區(qū)產品之間也存在。工業(yè)化烘烤臘腸以及以及西式發(fā)酵香腸產品中亞硝酸鈉殘留量分別為(10.37±1.14)和(9.51±1.06) mg/kg,而傳統(tǒng)醬香型臘腸殘留卻很低甚至難以檢出。三類臘腸的微生物種類及數(shù)量也明顯不同。烘烤干燥的臘腸因是在較高溫下快速干燥脫水,水分含量和aw值的迅速下降有效抑制了微生物的生長,因此產品中檢出的微生物極少。西式發(fā)酵腸添加有乳酸菌為主體的微生物發(fā)酵劑,產品乳酸菌含量較高,產品pH較低。四川自然風干的傳統(tǒng)醬香臘腸中微生物的種類及數(shù)量呈現(xiàn)出豐富多樣性,盡管菌落總數(shù)、微球菌和乳酸菌數(shù)量上比西式發(fā)酵腸低,但酵母菌和霉菌確含量則較高。

主成分分析(PCA)結果顯示,霉菌和酵母菌的數(shù)量與亞硝酸鈉含量之間呈明顯的負相關,菌落總數(shù)、乳酸菌和微球菌數(shù)量與POV、pH、AV也呈負相關,而霉菌和酵母菌在四川醬香型臘腸中含量尤為豐富。聚類分析(HCA)結果顯示,各類香腸在理化和微生物特性方面得到明顯區(qū)分,綜合評分川中成都平原地區(qū)和川北地區(qū)的臘腸整體得分較高,西式發(fā)酵香腸也較佳,烘烤干燥臘腸次之。研究結果表明,四川自然風干醬香型臘腸呈現(xiàn)與其他臘腸明顯不同的特性,原因很可能源于輔料中添加的微生物發(fā)酵釀造調味料,以及伴隨自然風干進程調味料中豐富的微生物的繼續(xù)生長發(fā)揮的“淺發(fā)酵”作用所致,其產品特性也呈現(xiàn)有別于傳統(tǒng)中式臘腸和西式發(fā)酵腸的特征,對此有待進一步深入探究。