内蒙古牛肉干因其便于携带、营养丰富及口味独特,深受消费者的青睐。然而,传统的牛肉干制作往往依赖于自然风干或传统烘烤方式,易受到微生物污染,导致腐败变质,并且存在加工周期长,成品水分活度不稳定,质地较硬,保质期短,风味单一等缺陷。随着消费需求多元化,市场对牛肉干品质提出了更高需求,期望其兼具优良质地、丰富的风味、更高的安全性与营养健康价值。
乳酸菌是一种被普遍认为具有益生作用的微生物,其能够产生抗菌活性物质并且对产品的风味具有一定的积极影响,因此作为发酵剂在发酵肉制品中被广泛应用[1]。它可以通过糖发酵产生乳酸来降低pH值,低pH值可以使纤维蛋白凝固,从而提高最终产品的硬度和黏着性;还具有促进游离氨基酸产生的能力,代谢产生各种与蛋白相关的酶类,促进肉制品风味物质的积累;抑制发酵肉制品中脂质的自动氧化,降低脂质自氧化产物己醛、辛醛、壬醛等的含量,抑制脂质的过度氧化[2-3],其可以有效解决传统牛肉干加工过程中的不足。李秀明等[4]将木糖葡萄球菌和植物乳植杆菌2种乳酸菌发酵剂应用于红肠中,测定其理化指标,发现其色泽美观、弹性适中,亚硝酸盐残留量低。鄢嫣等[5]利用复配发酵剂发酵牛肉,与未发酵和自然发酵相比,形成多种新的醇、醛和酮类,风味显著提升,因此利用乳酸菌发酵剂来改善牛肉干的品质具有一定的应用价值。
为了更好地改善牛肉干的品质,拓宽内蒙古牛肉干的市场空间,满足不同消费者的需求,本实验选用前期筛选出的植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)XR4和乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)DS9作为复合发酵剂制作发酵牛肉干,以未添加发酵剂的牛肉干为对照组,在不同加工阶段取样,对牛肉干发酵过程中理化指标和风味物质进行测定,旨在为提升牛肉干产品品质及为新型牛肉干的开发提供优良菌种资源。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
实验所用菌株:植物乳植杆菌(XR4)、乳酸片球菌(DS9)均为内蒙古农业大学职业技术学院食品工程技术系微生物实验室保藏,分离自内蒙古农牧民传统发酵肉制品中。
牛后腿肉,呼和浩特市特牛食品有限公司;生抽、料酒、酱油,海天食品有限公司;生姜粉、桂皮、五香粉、黑胡椒粉、白砂糖、大葱、盐,市售。
三氯乙酸、三氯甲烷、乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)、硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)、盐酸萘乙二胺,上海易恩化学技术有限公司;硼酸,天津市鑫铂特化工有限公司;KCl、乙酸锌(均为分析纯),天津市汇杭化工科技有限公司。
1.2 仪器与设备
ZXMP-A1430恒温恒湿箱,上海智城分析仪器制造有限公司;PB-400数显pH计、MA37水分含量测定仪,北京赛多利斯仪器系统有限公司;TCP2全自动色差仪,北京奥依克米光电有限公司;TA.XT.PLUS质构仪,英国Stable Micro Systems公司;HD-3A智能水分活度测定仪,无锡市华科仪器仪表有限公司;SKD-1800全自动凯氏定氮仪,上海沛欧分析仪器有限公司;ISENSQ电子鼻,上海瑞玢智能科技有限公司;8890-7000D GC-TQ气质联用仪,美国安捷伦科技有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 实验设计
将预实验筛选出来的乳酸菌复合发酵剂(配制方法及用量见1.3.2节)应用于发酵牛肉干,分别在牛肉干加工过程的不同工艺阶段进行取样(腌制后、发酵后、成熟后),设置为试验组,并以相同工艺条件下未接种发酵剂的样品为对照组,分为6组:腌制后对照组(YK)、腌制后发酵组(YJ)、发酵后对照组(FK)、发酵后复配发酵组(FJ)、成熟后对照组(CK)及成熟后复配发酵组(CJ)。并对不同工艺阶段的牛肉样品进行pH值、色差、水分活度及质构等理化指标和挥发性风味物质的测定,探究乳酸菌复合发酵剂对牛肉干加工过程中品质的变化情况。
1.3.2 牛肉干制作工艺流程及操作要点
工艺流程:无筋膜牛腱子肉→切条→辅料腌制→发酵→干燥→熟制→包装→成品
操作要点如下:
1)原料肉预处理:选择精瘦牛后腿肉作为实验原材料,清洗切块,顺着肌肉纤维方向切成4 cm×2 cm×2 cm且肉条厚度均匀边缘整齐。
2)腌制:以牛肉质量计,加入质量分数5%生抽、5%料酒、5%酱油、2%生姜粉、2%桂皮、2%五香粉、5%黑胡椒粉、5%白砂糖、2%大葱、5%盐,在4 ℃条件下腌制12 h。亚硝酸盐按GB 2760—2024 《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》中的限量(0.5 g/kg)进行添加。
3)发酵:将预实验优化筛选出植物乳植杆菌(XR4)和乳酸片球菌(DS9)菌株扩培2次后,用无菌生理盐水在4 ℃、4 000 r/min离心10 min,取下层沉淀菌泥,复溶至生理盐水,重复3次得到发酵剂,以植物乳植杆菌∶乳酸片球菌=3∶1(质量比)按照牛肉质量的0.3%添加,发酵温度为25 ℃,发酵时间约在24 h。
4)干燥与熟制:发酵结束后将肉条取出悬挂于电热恒温干燥箱中75 ℃干燥2 h,干燥完成后将电热恒温干燥箱温度上升置150 ℃熟制30 min,取出冷却后包装得到成品。
1.3.3 理化指标测定
pH值:参照GB 5009.237—2016 《食品安全国家标准 食品pH值的测定》方法测定。水分含量与水分活度测定:利用水分含量测定仪和水分活度仪进行测定。色差:利用全自动色差仪测定牛肉干剖面的L*、a*、b*值,按公式(1)计算影响参数e值对色泽进行分析评价。
e=a*/L*+a*/b*
(1)
质构:将牛肉干切成长宽高各为1 cm的方块,使用质构仪进行测定,包括硬度(N)、弹性(mm)、内聚性、咀嚼性(mJ),以T型探头压缩牛肉干高度的50%时所感应的受力测定。测试相关参数为:测前速度3.0 mm/s,测中速度1.0 mm/s,测后速度2.0 mm/s,2次下压间隔时间5.0 s。
亚硝酸盐的测定:参考GB 5009.33—2025《食品安全国家标准 食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》中的盐酸萘乙二胺法进行测定,以NaNO2含量为横坐标,对应的吸光度值为纵坐标,建立标准曲线:y=0.038 3x-0.001 1,R2=0.998 1,如图1所示,线性关系良好。根据样品测定的OD值代入标准曲线计算出发酵牛肉干中亚硝酸盐的含量。
图1 亚硝酸盐标准曲线
Fig.1 Standard curve of nitrite
TBA值的测定:参照段艳[6]的方法略作修改,将各工艺阶段牛肉样品研碎后准确称取10.0 g,加入50 mL质量分数为7.5%三氯乙酸溶液(含质量分数为0.1%的EDTA),摇床振摇30 min后用双层定性滤纸过滤2次,取5 mL上清液,加5 mL 0.02 mol/L的TBA溶液,90 ℃水浴保温40 min,室温冷却1 h,1 600 r/min离心5 min后,取上清液加入5 mL三氯甲烷,摇匀静置15 min,待静置分层后取上清液在532 nm和600 nm波长处测其吸光度值,计算如公式(2)所示:
TBA值
(2)
式中:A532、A600,样品532、600 nm处的吸收值。
挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)的测定:参照GB 5009.228—2016《食品安全国家标准 食品中挥发性盐基氮的测定》中自动凯氏定氮法进行测定。
1.3.4 风味测定
1.3.4.1 气味测定
参照TANG等[7]的方法略作修改,将5 g粉碎的牛肉干样品置于15 mL电子鼻专用进样瓶中,60 ℃水浴20 min以丰富风味化合物,取出静止平衡5 min后测定。电子鼻系统针对各种风味化合物相应的18个传感器阵列如表1所示。电子鼻测定条件:空气流量1 L/min,清洗时间120 s,采样时间60 s。
表1 化学传感器对应的响应物质
Table 1 Response substances corresponding to chemical sensors
传感器名称响应物质S1烷烃,烟雾S2醇类、醛类、短链烷烃S3臭氧S4硫化物S5氨气S6有机气体,苯丙酮类,醛类,芳香族化合物S7短链烷烃S8液化气S9芳香族化合物、醛类S10氢气S11液化气、烷烃S12液化气、甲烷S13甲烷S14可燃气体S15烷烃、有机气S16硫化物S17氮化物S18酮、醇
1.3.4.2 挥发性风味物质测定
参照罗玉龙等[8]的方法略作修改,采用固相微萃取(solid phase microextraction,SPME)对风干肉样品进行前处理,准确称取3.00 g切碎后的牛肉干样品置于20 mL顶空瓶,塞紧瓶盖密封待测。250 ℃老化萃取头后插入样品瓶,在60 ℃条件下吸附45 min后取出,放入进样口解析4 min。
GC条件:不分流进样250 ℃,柱流量2 mL/min,柱箱程序升温40 ℃(保持3 min)→4 ℃/min→150 ℃(保持1 min)→5 ℃/min→200 ℃(保持10 min)→20 ℃/min→230 ℃(保持5 min)。
1.4 数据处理
实验数据以“平均值±标准差”表示。利用SPSS 26软件进行单因素方差分析,以P<0.05视为具有显著性差异。利用Origin 2021、SIMCA软件、TBtools作图。
2 结果与分析
2.1 发酵牛肉干加工中理化性质的变化
由表2可知,pH值整体来看在各工艺阶段呈先下降后上升的趋势,且各工艺阶段相比差异显著(P<0.05)。发酵后牛肉干pH值与对照组相比显著下降(P<0.05),这一现象主要源于发酵过程,乳酸菌利用原料肉中的碳水化合物将其转化为乳酸、有机酸等代谢产物,产生的酸性成分使得pH值下降[9]。成熟后,各组pH值均有所上升但上升幅度不大,可能是微生物作用或是一些肉中所含的蛋白酶和肽等大分子反应形成游离氨基酸等碱性物质,使pH值再次升高,这与任丽娜[10]探究发酵羊肉干经烤制后pH值上升的研究一致。
表2 发酵牛肉干pH值、水分含量、水分活度的变化
Table 2 Changes of pH value, moisture content, and water activity of fermented beef jerky
指标组别腌制后发酵后成熟后pH值对照组5.72±0.01Ba5.52±0.01Ac5.62±0.01Ab复配发酵组5.76±0.01Aa4.88±0.01Bc5.03±0.01Bb水分含量/%对照组70.507±0.643Ba69.300±0.358Ab25.543±0.241Ac复配发酵组71.190±0.393Aa69.113±0.186Ab18.557±0.175Bc水分活度对照组0.842±0.002Aa0.836±0.003Aa0.799±0.003Ab复配发酵组0.838±0.001Ba0.821±0.003Bb0.788±0.003Bc
注：不同小写字母表示不同加工阶段差异显著(P<0.05),不同大写字母表示组间差异显著(P<0.05)(下同)。
水分含量一般指肉制品中的总水量,一般情况下水分含量影响产品的质构、色泽及贮藏期,较低的水分含量也是抑制有害微生物的重要途径[11]。由表2可看出,发酵后,各组水分含量均有所下降,与对照组相比水分含量差异不显著(P>0.05)。而在成熟后,由于高温干燥使得牛肉干的水分含量降到最低,与对照组相比差异显著(P<0.05),水分含量的减少可能与复配发酵组的pH值接近肌肉蛋白质的等电点有关,该过程会引起蛋白质变性以及肌肉束收缩,导致蛋白质网络内部和肌源性纤维之间的水分流失,从而使水分含量降低[12]。
发酵牛肉干制作工艺阶段中其水分活度呈逐渐下降趋势,且各工艺阶段间差异显著(P<0.05)。发酵结束后,复配发酵剂组的水分活度值略低于对照组,这是因为在发酵过程中将糖和其他物质转化为有机酸(如乳酸),这种转化导致pH值下降,这可能引起蛋白质变性或降解,从而削弱了保持水分的能力[13],由此说明添加复合发酵剂可以防止牛肉干的腐败变质。
2.2 发酵牛肉干加工中亚硝酸盐残留量变化
由表3可知,在发酵牛肉干制作工艺阶段中,随着发酵的进行亚硝酸盐含量整体呈下降趋势,且各工艺阶段中亚硝酸盐残留量均小于国家规定安全标准30 mg/kg。在腌制后,亚硝酸盐残留量达到最高,且复配发酵组的亚硝酸盐残留量略高于对照组,可能因为在腌制时加入的亚硝酸钠没有混合均匀造成残留量的不同。发酵后,各组亚硝酸盐残留量迅速下降,复配发酵组显著低于对照组(P<0.05),原因可能是在发酵之前,pH值在5.7左右,亚硝酸盐主要以亚硝酸根离子(NO2-)存在,而乳酸菌引起pH值下降会促进了NO2-向HNO2的转化,在酸性条件下,HNO2不稳定且易于分解成不同的亚硝化化合物[14],而且在pH值较低的环境中有利于激活亚硝酸盐还原酶,亚硝酸盐可以被亚硝酸盐还原酶降解,进而减少NaNO2残留,这与刘建林等[15]利用发酵剂和乳清可以有效降低羊肉干亚硝酸盐残留量的研究一致。成熟后,各组亚硝酸盐残留量达到最低,复配发酵组显著低于对照组(P<0.05),这说明复配发酵剂可以有效的降低发酵牛肉干中亚硝酸盐含量,并保障发酵牛肉干的安全性。
表3 发酵牛肉干亚硝酸盐残留量的变化 单位:mg/kg
Table 3 Changes of nitrite residue in fermented beef jerky
组别腌制后发酵后成熟后对照组17.15±0.33Aa13.41±0.50Ab5.19±0.41Ac复配发酵组17.52±0.54Aa7.82±0.50Bb3.94±0.25Bc
2.3 发酵牛肉干加工中色泽变化
色泽可以直接影响消费者的感官体验。由表4可知,L*值在添加发酵剂后达到最高,说明发酵会提高肉干的亮度值,在发酵过程中产生的酸性物质可能破坏了肉的表面结构,使肉变得清透,这与李金等[16]添加发酵剂会提高驼肉干L*结果一致。与发酵后、腌制后相比,成熟后L*值呈下降趋势,可能是因为成熟后水分含量和水分活度下降,导致牛肉干的光泽度降低。与腌制后相比,发酵后2组的a*值均有所上升,且复配发酵组显著高于对照组(P<0.05)。这是因为乳酸菌自身可以将高铁肌红蛋白转化为亚硝基肌红蛋白,这会使肉制品呈现良好的红度[17]。在成熟后,各组a*值与发酵后相比有所下降,可能与牛肉干在成熟时失去水分,变为暗红色有关。成熟后复配发酵剂组b*值较对照组显著降低(P<0.05),这可能与脂肪氧化和水分的流失有关[18],说明复合发酵剂可以延缓牛肉干氧化,保持良好的色泽。e值呈现先上升后下降的趋势,这是因为在干燥过程中温度上升使得肉的亮度值L*和黄度值b*变化引起的。在发酵后,各组e值显著性升高,可能是因为发酵剂的添加使得红度值a*上升黄度值b*的下降。成熟后复配发酵剂组e值仍然高于对照组,这也与ZHAO等[19]利用保加利亚乳杆菌生产发酵猪肉干可有效解决热风干燥过程中肉干颜色暗的结论一致。
表4 发酵牛肉干色泽的变化
Table 4 Changes in color of fermented beef jerky
色差组别腌制后发酵后成熟后亮度值L∗对照组40.64±0.67Aa39.94±0.19Bab38.64±0.6Bb复配发酵组40.65±0.67Ab44.05±0.46Aa39.63±0.39Ab红度值a∗对照组13.82±0.30Ab15.30±0.37Ba12.43±0.56Bc复配发酵组13.89±0.58Ab16.51±0.39Aa13.16±0.66Ab黄度值b∗对照组12.07±0.25Aa10.22±0.29Ab11.85±0.29Aa复配发酵组11.93±0.65Ba10.44±0.42Ab11.49±0.58Aabe值对照组1.49±0.01Ab1.88±0.06Aa1.37±0.08Ab复配发酵组1.51±0.09Ab1.96±0.09Aa1.48±0.10Ab
2.4 发酵牛肉干加工中质构变化
质构是评价肉制品组织状态和品质的重要方法,直接反映牛肉干的感官品质。由表5可知,发酵牛肉干成熟后,复配发酵组硬度、弹性、咀嚼度及内聚性均有所下降,与对照组相比均差异显著(P<0.05)。发酵牛肉干经过添加复配发酵剂后其硬度和咀嚼度显著下降,其原因可能为发酵过程中菌株的蛋白酶作用增强,促进了牛肉中肌浆蛋白和肌原纤维蛋白的分解,破坏了牛肉的内部结合力[20],因此传统肉干质地坚硬的缺陷得到改善。与对照组相比,复配发酵组的弹性和内聚性显著下降(P<0.05),推测可能是因为乳酸菌通过产酸降低了发酵牛肉干的pH值,引起蛋白质变性并随后暴露疏水基团,肉蛋白质之间的交联得到增强[21],同时在酸性环境的基础上,乳酸菌与肉源蛋白酶也会相互作用,促进肌肉蛋白分解,纤维结构疏松,因此肉干质地松软,这与钟彦成[22]在发酵羊肉干中添加乳酸菌发酵剂,羊肉干经烤制后使得弹性增强,内聚性较好的结论一致。由此说明接种发酵剂能够显著改善牛肉干的硬度和咀嚼度。
表5 发酵牛肉干质构的变化
Table 5 Texture changes of fermented beef jerky
组别硬度/N弹性/mm咀嚼度/mJ内聚性对照组 10 580.557±260.878a0.576±0.009a5 198.623±178.124a0.616±0.027a复配发酵组6 856.999±458.971b0.497±0.029b2 299.400±227.262b0.532±0.051b
2.5 发酵牛肉干加工中TBA、TVB-N值的变化
脂质氧化程度通常使用TBA反应物质进行量化,可用来深入了解牛肉的食用质量和保质期特征,随着氧化程度的加深,次级产物不断增多,TBA值也不断增大[23]。由表6可看出,与腌制后相比,发酵后对照组TBA值明显上升,复配发酵组TBA值略微下降,可能是因为随着发酵时间的延长,原料肉自身及微生物的氧化分解导致脂肪迅速氧化,TBA值上升,复配发酵剂组较对照组显著降低(P<0.05),这是因为是乳酸菌产生的代谢产物和胞外多糖具有一定的抗氧化作用,能够抑制脂质过氧化和清除活性氧[24]。成熟后各组TBA值达到了最高,可能是因为随着干燥温度的升高,脂肪氧化速度加快,导致TBA值的上升;且复配发酵组显著低于对照组(P<0.05),可能是因为乳酸菌发酵剂在发酵过程中产酸使得pH值下降,起到抑制脂质氧化的作用[25]。综合说明复配发酵剂的添加有助于延缓发酵牛肉干脂质氧化特性,防止过度氧化,延缓腐败。
表6 发酵牛肉干TBA、TVB-N的变化 单位:mg/100 g
Table 6 Changes of TBA and TVB-N in fermented beef jerky
指标组别腌制后发酵后成熟后TBA值 对照组 0.073±0.004Ac0.086±0.006Ab0.178±0.004Aa复配发酵组0.074±0.003Ab0.066±0.000Bb0.126±0.011BaTVB-N值对照组 1.918±0.060Ac3.053±0.079Ab5.245±0.136Aa复配发酵组1.917±0.072Ab1.186±0.053Bc4.497±0.137Ba
通过对牛肉干不同工艺阶段TVB-N的测定发现,随着发酵的进行TVB-N值整体呈上升趋势,但均未超出TVB-N的限量标准。研究表明当TVB-N值超过20 mg/100 g时,说明产品有腐败变质的可能性[26]。与腌制阶段相比,发酵后TVB-N值显著增加(P<0.05),但复配发酵组此时有下降趋势,这主要归因于此时乳酸菌含量迅速升高,pH值有所降低,抑制了腐败菌和致病菌的生长,同时抑制了内源蛋白酶的分解以及阻碍外源蛋白酶的水解[27]。而成熟后,TVB-N达到最高,可能是因为干燥时随着温度的上升,乳酸菌数量减少,pH值上升,导致TVB-N值的上升。此时复配发酵组显著低于对照组(P<0.05),由此表明添加发酵微生物可降低牛肉干的TVB-N值,抑制牛肉中的蛋白质的腐败变质,提升了其品质和安全性。
2.6 发酵剂对发酵牛肉干加工过程中风味的影响
2.6.1 发酵剂对发酵牛肉干加工过程中气味的影响
电子鼻分析仪主要用于评估不同工艺阶段牛肉干的综合风味特征。根据电子鼻不同传感器对应的响应物质来获取牛肉干在加工过程中的风味物质变化情况。如图2所示,3个工艺阶段牛肉样品对于电子鼻的18个传感器响应强度各不相同,传感器S2(醇类、醛类、短链烷烃)、S6(有机气体、苯丙酮类、醛类、芳香族化合物)、S9(芳香族化合物、醛类)、S14(烷烃)、S18(酮类、醇类)等传感器对不同工艺阶段样品都有明显的响应,说明不同工艺阶段牛肉样品富含醇类、醛类、酮类、芳香族化合物和有机气体等挥发性化合物。其中CJ对传感器S2、S6、S9的响应强度高于其他组,说明成熟后复配发酵组醇类、醛类和芳香族化合物等挥发性化合物含量更丰富。
图2 发酵牛肉干气味雷达图
Fig.2 Fermented beef jerky odor radar map
注:YK-腌制后对照组;YJ-腌制后复配发酵组;FK-发酵后对照组;FJ-发酵后复配发酵组;CK-成熟后对照组;CJ-成熟后复配发酵组(下同)。
主成分分析是一种统计工具,用于解释样本之间的差异,并从主要影响样本空间分布的变量中提取信息[28]。样本之间位置越近则越相似,越远则反之。如图3所示,第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)分别为59.9%和20.3%,总贡献率为80.2%,能够反映挥发性气味的主要特征。6组样品间的分离效果较好,其中腌制后与发酵后和成熟后组的数据点距离较远,这意味着牛肉干的风味特征在发酵处理后发生了明显的变化。
图3 发酵牛肉干气味主成分分析
Fig.3 Principal component analysis of fermented beef jerky odor
2.6.2 发酵剂对发酵牛肉干加工过程中挥发性风味物质影响
采用GC-MS对不同阶段牛肉进行挥发性风味化合物检测,如电子版增强出版附表1所示(https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.044112,下同),发酵牛肉干在经腌制、发酵、成熟后共检测出挥发性风味物质48种,其中醇类8种、醛类9种、酯类7种、酸类5种、酮类5种、烯烃类5种、醚类2种、苯类2种及其他物质5种。不同工艺阶段风味物质的数量和种类也不相同,腌制后风味物质含量显著低于发酵后和成熟后组,体现在热图(图4)中深色部分增多。说明乳酸菌发酵剂的添加可以促进风味物质的形成。
图4 发酵牛肉干挥发性风味物质聚类热图
Fig.4 Cluster heat map of volatile flavor substances in fermented beef jerky
醇类一般具有较高的气味阈值,对风味无直接影响,但作为参与者,可以间接影响发酵牛肉干的风味,牛肉干在加工过程中,对风味贡献较大的有芳樟醇和4-萜烯醇,分别具有茉莉花香和胡椒和泥土味,这些萜烯醇类主要来自于外源添加的香辛料,其风味阈值较低,因此赋予发酵牛肉干良好风味。其中2,3-丁二醇(带有丁香味)在发酵后出现,到成熟后相对含量达到最高(1.13%),且复配发酵剂组显著大于对照组(P<0.05)。1-辛烯-3醇、反式-2-壬烯-1-醇(具有草药味和蘑菇香气)在成熟后出现,且复配发酵剂组的相对含量高于对照组,被认为是发酵牛肉干中重要风味贡献者,这主要归因于复配发酵组的乳酸菌代谢碳水化合物的能力较强,导致醇类相对含量较高[29]。
醛是脂肪氧化的典型产物,由于阈值较低,因此对整体风味的贡献更为突出。发酵后,复配发酵组壬醛(6.22%)、苯甲醛(0.22%)、正己醛(1.54%)、肉豆蔻醛(0.68%)的相对含量均显著高于对照组(P<0.05)。苯甲醛主要来源于Strecker反应,具有令人愉快的杏仁味[30]。成熟后,复配发酵组壬醛(9.69%)和庚醛(6.26%)的相对含量显著高于其余各组(P<0.05)。壬醛和庚醛分别是亚油酸、n-6和n-9的氧化产物,它们具有较低的气味阈值,可以赋予香肠草味、脂肪味和橙味,对发酵牛肉干的风味有较高的贡献[31]。
酯类主要是通过羧酸和醇之间的酯化反应产生的,可产生良好的果味和花香,同时减弱脂肪酸的刺激性和氨基酸的苦味[32]。脂类物质多集中于发酵前期,主要有(Z)-丙酸-3-己烯酯、己酸甲酯、2-溴代十四酸甲酯、3-氨基苯甲酸乙酯,而其呈味阈值低,可以赋予发酵牛肉干独特的香味。成熟后,复配发酵组中乙酸乙酯(具有果香香气)的相对含量,显著高于对照组(P<0.05)。
酮类由于具有浓郁的花香和果香,主要来源于肉制品的脂质氧化,在发酵后和成熟后,复配发酵组中的3-羟基-2-丁酮(具有突出奶油香气)和1-辛烯-3-酮(具有典型的植物香气)的相对含量显著高于对照组(P<0.05),但是酮类物质风味阈值低,被认为是对肉制品风味贡献突出的不饱和酮类化合物[33]。
一些短链的酸直接导致了强烈的气味和低阈值的存在,这对最终的发酵牛肉干有很大的影响,中链和长链酸来自甘油三酯和磷脂的水解[34]。乙酸具有食醋酸味,主要是通过发酵产生,牛肉干发酵后,复配发酵组中乙酸(3.71%)的相对含量显著高于对照组(P<0.05)。说明发酵剂在发酵过程产酸明显。
为了清晰地展示不同工艺阶段发酵牛肉干中风味物质的贡献程度,对不同工艺阶段发酵牛肉干中的风味物质变化情况进行热图聚类分析。x轴为组别,y轴为风味物质名称,以颜色深浅程度不同判断风味物质在各阶段含量,由图4可看出,不同工艺阶段各组的风味物质含量差异明显,发酵后及成熟后的丰度优于腌制后,发酵后各组间差异明显(P<0.05),说明添加复配发酵剂对牛肉干的风味物质种类及含量有一定影响,并且添加复配发酵剂组的丰度显著优于对照。
3 结论
本研究主要探索添加复合发酵剂(植物乳植杆菌XR4和乳酸片球菌DS9)对牛肉干理化性质及风味物质的影响。研究结果表明,与对照组相比,复配发酵剂的添加不仅有助于降低牛肉干的pH值、水分含量、水分活度,亚硝酸盐残留量,提高产品安全性,还可以降低TBA值、TVB-N值,延长贮藏期;复配发酵能够提高牛肉干的色泽、改善硬度和咀嚼度,同时加快发酵进程。电子鼻18个传感器可以很好的区分不同工艺阶段发酵牛肉干的变化,研究发现成熟后复配发酵组(CJ)对醇类、醛类、芳香族化合物及含氮化合物等挥发性化合物敏感。对不同工艺阶段中挥发性风味物质进行检测,一共鉴定出了48种风味物质。随着发酵的进行,发酵牛肉干中风味物质的种类与含量有所增加,同时,发酵后和成熟后,牛肉干中的醛类、酮类和醇类等风味物质贡献较大,均显著高于对照组(P<0.05),说明添加复合发酵剂可促进牛肉干风味物质的形成。
综上,乳酸菌复合发酵剂可以有效改善牛肉干的理化品质,提高其风味和口感,延长贮存期。本研究可为新型牛肉干的研制提供新的思路和方法。
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