戊糖片球菌与马克斯克鲁维酵母复配对发酵牛肉干氧化性质与风味的影响

侯玥1,张香美1*,张益德1,岳书华1,肖文洋1,张新丽1,李颖1,张入铭2,景文权3

1 (河北经贸大学生物科学与工程学院,河北 石家庄,050061) 2 (河北天烨食品科技有限公司,河北 石家庄,050221) 3 (河北喜之郎食品有限公司,河北 保定,072650)

摘 要 该研究旨在探究戊糖片球菌Y-G10 与马克斯克鲁维酵母B6 复配对发酵牛肉干氧化性质及风味的影响。 以自然发酵组(CK 组)和商业发酵剂(S 组)为对照,测定过氧化值(peroxide value, POV)、硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reactive substances, TBARS)值、羰基与巯基含量和挥发性风味物质等探究菌株Y-G10 与B6 复配对发酵牛肉干脂肪氧化和蛋白质氧化以及风味的影响。 结果表明,接种菌株Y-G10 与B6(F 组)能降低牛肉干的pH 值、水分含量与水分活度,保证产品安全性;F 组发酵牛肉干的硬度与咀嚼性显著低于CK 组与S 组(P <0.05),改善了牛肉干的口感;其POV(0.12 ±0.02) g/100 g、TBARS 值(0.28 ±0.02) mg/kg 及羰基含量(0.84 ±0.04) nmol/mg 显著低于CK 组与S 组(P <0.05),巯基含量(88.24 ±0.77) μmol/g 显著高于CK 组与S组(P <0.05);F 组发酵牛肉干多肽含量(17. 38 ± 0. 15) μg/μL、多肽超氧阴离子自由基清除率(76. 74 ±2.65)%、乙酸乙酯(D)(菠萝香)、异丁醇(M)(威士忌酒香)等酯类、醇类物质的相对含量及感官评价总分(83.97)均显著高于CK 组与S 组(P <0. 05)。 相关性分析表明,发酵牛肉干多肽含量及多肽抗氧化活性与POV、TBARS 值、羰基含量呈显著负相关(P <0.05),与巯基含量、乙酸异戊酯(M)、异丁醇(D)呈显著正相关(P <0.05),且发酵牛肉干脂肪及蛋白质的氧化与挥发性风味化合物及感官评价具有强相关性。 接种戊糖片球菌Y-G10 与马克斯克鲁维酵母B6 可有效抑制发酵牛肉干脂肪与蛋白质的氧化,对发酵牛肉干风味有明显改善作用,为开发抗氧化功能强、风味佳的发酵牛肉干提供了技术支持。

关键词 戊糖片球菌;马克斯克鲁维酵母;牛肉干;抗氧化;多肽;挥发性风味物质

发酵牛肉干是一种新兴的发酵肉制品,具有加工周期短、安全性高、风味独特的特点[1]。 然而,肉制品中脂肪与蛋白质的加速氧化会对牛肉干的品质和风味产生不良影响[2]。 在肉制品中添加具有抗氧化功能的发酵剂已成为当前的研究热点[3]。 乳酸菌作为发酵肉制品中常用的发酵剂,将具有抗氧化活性的乳酸菌应用于发酵牛肉干生产,既能够保证产品的安全性,又能提升发酵牛肉干的品质。

Łepecka 等[4]从牛肉干中筛选出具有抗氧化活性的戊糖片球菌,但未进一步确认其在发酵牛肉干中的抗氧化能力。 鄢嫣等[5]将马克斯克鲁维酵母接种至发酵牛肉干中,有效提升了牛肉干风味,同时降低了硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reactive substances, TBARS)值与羰基值。 王秀丽等[6]研究表明复配发酵剂可以有效改善发酵牛肉香肠的品质,提高其多肽含量及抗氧化活性,但尚未对风味展开进一步研究。 已有研究表明,某些发酵剂能够促进抗氧化活性多肽的形成,而肉制品中的抗氧化肽因其易吸收、安全性高等健康功效,引起了研究人员的广泛关注[7]。 本实验选取具有抗氧化活性的戊糖片球菌Y-G10(DPPH 自由基清除率为83.20%、超氧阴离子自由基清除率为86. 26%)与具有良好生香能力的马克斯克鲁维酵母B6 复配接种至牛肉干中,与自然发酵组、商业发酵剂组进行对比,探究菌株Y-G10与B6 接种对牛肉干脂肪氧化、蛋白质氧化及风味的影响,以期为牛肉干抗氧化发酵剂的开发提供技术支撑,为绿色健康的发酵牛肉干生产及应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

原料:新鲜牛后腿肉,石家庄北国益庄购物中心;精制食用盐,中国盐业股份有限公司;YPD 液体培养基,青岛海博生物技术有限公司;MRS 培养基,北京奥博星生物技术有限责任公司。

菌株及试剂:戊糖片球菌Y-G10、马克斯克鲁维酵母B6,益生菌实验室从传统肉制品中筛选并保藏。其余实验所需试剂均为分析纯规格。 商业发酵剂VOP-92(乳酸片球菌),上海昊岳食品科技有限公司,主要用于发酵肉。

1.2 仪器与设备

CM-700 d1 分光测色计,日本柯尼卡美能达公司;FlavourSpec®风味分析仪,德国G. A. S 公司;多功能酶标仪SpectraMax iD3,上海美谷分子有限公司;LE427 pH 计,梅特勒-托利多仪器有限公司;CT-3 质构仪,美国博勒飞有限公司;HD-3A 智能水分活度测量仪,无锡市华科仪器仪表有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 发酵牛肉干的制作

按照前期预实验所得最佳工艺及发酵条件进行发酵牛肉干的制作:

将牛后腿肉剔去筋膜与脂肪,沿肌纤维方向切成12 cm ×3 cm ×2 cm 的条状,按食盐添加量为原料肉质量的1%进行调味,腌制30 min。

菌悬液制备:将活化好的戊糖片球菌Y-G10 接种至MRS 液体培养基中于37 ℃培养12 h;马克斯克鲁维酵母B6 接种至YPD 液体培养基中,37 ℃、150 r/min 培养14 h;6 000 r/min 离心5 min,弃上清液,用0.9%(质量分数)无菌生理盐水洗涤2 次并重悬,调整菌体浓度为1 ×109CFU/mL,待用。

实验共分为3 组,CK 组:自然发酵组,加6 mL 0.9% 无菌生理盐水;S 组:商业发酵剂组,100 g 肉加0.1 g 商业发酵剂VOP-92(溶于6 mL 0.9%无菌生理盐水);F 组:复配发酵组,接种戊糖片球菌Y-G10 与马克斯克鲁维酵母B6(接种比例为2∶1,接种总量为6 ×107 CFU/g)。

发酵:将发酵剂与肉混合均匀,用细线将肉条悬于37 ℃恒温发酵箱内,发酵48 h。

熟制:发酵结束后将肉条放置于蒸屉内100 ℃蒸制30 min,然后将肉条平铺在锡纸上置于恒温鼓风干燥箱中,干燥温度65 ℃、2 h,抽真空包装得到成品。

1.3.2 理化指标测定

pH 值:利用pH 计测定各组发酵牛肉干发酵0、12、24、36、48 h 时的pH 值。

色差:用色差仪对发酵结束时的牛肉干进行测定,记录亮度值(L*)、红度值(a*)、黄度值(b*)。

水分含量:参考GB 5009. 3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中的直接干燥法进行,每组测定3 次。

水分活度:利用水分活度仪进行测定。

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,以平整圆柱形型探头压缩牛肉干高度的30% 时所感应的受力测定。 测试相关参数为:运行速度1 mm/s、触发点负载10 g、压缩度为30%、等待时间0 s,测量硬度、弹性、咀嚼性和内聚性。 每个样品重复测定3 次。

1.3.3 脂肪氧化指标测定

过氧化值(peroxide value,POV):参考GB 5009.227—2023《食品安全国家标准食品中过氧化值的测定》测定。

TBARS 值:参照GB 5009.181—2016《食品安全国家标准食品中丙二醛的测定》中的分光光度法进行测定。

1.3.4 蛋白质氧化指标测定

参照Xia 等[8]的方法进行蛋白质羰基含量测定;参照Li 等[9]的方法进行蛋白质巯基含量测定。

1.3.5 发酵牛肉干多肽抗氧化活性测定

1.3.5.1 发酵牛肉干粗肽粉的制备

根据Xing 等[10]的方法并稍作修改。 将各组发酵牛肉干搅碎后各称取25 g 提取多肽。 样品加入100 mL 磷酸盐缓冲溶液(pH 7. 2),冰浴匀浆3 次(15 000 r/min,15 s),4 ℃静置2 h 后离心(12 000 ×g、4 ℃、20 min)。 取上清液,经过8 层纱布过滤后加入3 倍体积40%(体积分数)乙醇溶液,静置过夜(4 ℃、12 h),再次离心(12 000 ×g、4 ℃、20 min),上清液经过滤后使用旋转蒸发仪(50 ℃、50 r/min)浓缩得到肽液,使用真空冷冻干燥机干燥24 h 得到粗肽粉,用邻苯二甲醛(O-phthalaldehyde, OPA)法测定其多肽含量,粗肽粉置于-20 ℃备用。

1.3.5.2 发酵牛肉干多肽抗氧化活性测定

参考Zaky 等[11]的方法进行ABTS 阳离子自由基清除能力测定;参考Garcia 等[12]的方法进行多肽超氧阴离子自由基清除能力测定。

1.3.6 挥发性风味物质测定

实验方法参考范鑫洋[13]的方法。 使用风味分析仪进行挥发性风味物质测定。 取3.0 g 绞碎牛肉干样品于20 mL 顶空瓶中在60 ℃条件下,以500 r/min的转速孵育20 min 后进样。 顶空进样单元的设定条件为:进样体积200 μL、进样针温度85 ℃。 每组样品平行测定3 次。

气相色谱相关参数为:WAX 色谱柱、柱长30 m、内径0. 53 mm、膜厚1 μm。 色谱柱温度为60 ℃、IMS 温度为45 ℃、载气为N2(99.999%)、分析时间为30 min。 载气起始流速为2 mL/min、10 min 增为10 mL/ min、20 min 增为100 mL/min,直至分析结束。

本实验采用C4 ~C9 正构酮为标准品进行定性。

1.3.7 感官评价

选取10 名(男女各5 名)食品专业人员,根据GB/T 22210—2024《肉与肉制品感官评定规范》进行培训,分别从色泽、风味、口感和组织状态对样品进行感官评价。 具体评分标准见电子版增强出版附表1(https:/ /doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.045567,下同)。

表1 不同发酵牛肉干理化指标测定结果
Table 1 Results of physicochemical properties of different fermented beef jerky

指标CKSF L*25.51 ±0.73c31.58 ±0.39b34.96 ±0.54a a*9.83 ±0.24c11.47 ±0.26b13.20 ±0.08a b*7.97 ±0.4a7.33 ±0.25b6.98 ±0.16b水分含量/%25.40 ±0.27a23.30 ±0.25b19.31 ±0.16c水分活度 0.835 ±0.002a 0.785 ±0.002b 0.718 ±0.006c硬度/N17 195.00 ±1 474.14a 12 933.33 ±891.14b 10 501.67 ±192.76c弹性/mm6.39 ±0.60ab7.57 ±0.86a6.12 ±0.31b咀嚼性/mJ536.43 ±72.79a382.63 ±102.50ab305.97 ±66.22b内聚性0.50 ±0.07a0.41 ±0.13a0.48 ±0.07a

注:字母不同表示各组之间差异显著(P <0.05)(下同)。

1.4 数据处理

待测样品均进行3 次平行测定。 所有数据均以“平均值±标准差”形式呈现,采用SPSS Statistics 26软件进行显著性分析;使用GraphPad Prism 10. 1. 2绘制折线图;使用Origin 2022 软件绘制柱状堆叠图和雷达图;使用SIMCA14.1 软件进行正交偏最小二乘判别分析;使用chiplot. online 绘制皮尔森相关性分析与曼特尔检验图。

2 结果与分析

2.1 发酵牛肉干pH 值的测定结果

在发酵过程中由于微生物产酸作用,会导致肉制品pH 值降低,当最终pH 值小于5.3 时,可以有效抑制肉制品中有害微生物的生长[5]。 如图1 所示,3 组发酵牛肉干pH 值均呈先降后升的趋势,在发酵12 h时,F 组(复配发酵组)与S 组(商业发酵剂组)pH 值迅速下降至5.3 以下,显著低于CK 组(自然发酵组)(P <0.05)。 发酵后期可能是蛋白质分解成小肽、氨基酸等碱性物质,导致pH 值有所回升,这与于潇等[14]探究乳酸菌发酵牛肉干在发酵后期pH 值上升的研究一致。 在发酵过程中F 组的pH 值始终低于S组,接种菌株Y-G10 与B6 能够有效降低发酵牛肉干的pH 值,抑制有害微生物的生长繁殖,保证产品的食用安全性。

图1 不同发酵牛肉干发酵过程中pH 值变化
Fig.1 Changes in pH of different fermented beef jerky during fermentation

2.2 发酵牛肉干理化指标的测定结果

色泽是肉制品的一个重要指标,是影响消费者购买决策的首要因素。 L*、a*、b*分别是亮度值、红度值和黄度值。 由表1 可知,F 组的亮度值与红度值显著高于CK 组与S 组(P <0. 05)。 接种菌株Y-G10与B6 的F 组发酵牛肉干色泽最亮、最红。 这可能是由于乳酸菌代谢产生的有机酸在牛肉表面形成水膜,增强了光的折射,从而使发酵牛肉干的亮度提高;同时,乳酸菌能还原亚硝基肌红蛋白,减少高铁肌红蛋白并增加肌红蛋白,加之部分血红蛋白变性,共同促使发酵牛肉干呈现更佳的色泽。 F 组牛肉干的b*值显著低于CK 组(P <0.05),与S 组无显著差异。

F 组发酵牛肉干的水分含量与水分活度均显著低于CK 组与S 组(P <0.05)。 在酸性环境中,水分活度下降,蛋白质持水能力下降,导致水分含量降低。较低的水分含量与水分活度能有效抑制腐败菌生长,提高产品安全性[15]。 接种戊糖片球菌Y-G10与马克斯克鲁维酵母B6,F 组复配菌株优异的产酸特性使得F 组发酵牛肉获得更低的pH、水分含量及水分活度,提高了产品安全性。

质构是评判肉制品感官的重要指标之一。 由表1可知,F 组发酵牛肉干的硬度显著低于CK 组与S 组(P <0.05),咀嚼性显著低于CK 组(P <0.05),可能是发酵过程中菌株产生的蛋白酶使牛肉干内部结构发生改变,从而降低产品的硬度与咀嚼性,改善了自然发酵与商业发酵剂发酵牛肉干在口感上的缺陷,这与徐晔等[16]的研究结果一致。

2.3 发酵牛肉干脂肪氧化指标测定结果

发酵过程中发酵牛肉干的脂肪氧化指标变化如图2 所示,发酵牛肉干的POV 与TBARS 值随着发酵时间的延长而逐渐上升。 POV 是衡量脂肪氧化的重要指标,能够反应脂质初级氧化的程度,POV 越大,氧化程度越高。 韩秋月[2]研究表明牛肉干的POV 为0.11 ~0. 19 g/100 g 时,牛肉干的风味最浓郁。 如图2-a 所示,发酵结束时,F 组的POV(0.12 ±0.02)g/100 g 显著低于CK 组(0.35 ±0.02) g/100 g 与S 组(0.21 ±0. 01) g/100 g(P <0.05)。 TBARS 值可反映脂肪次级氧化程度,TBARS 值越大,表明脂肪氧化程度越高,肉制品中的TBARS 值若超过0. 5 mg/kg会使产品出现酸败味[17]。 如图2-b 所示,在发酵48 h时,F 组与S 组牛肉干的TBARS 值均在0.5 mg/kg 以下,F 组TBARS 值(0.28 ±0.02) mg/kg 数值最小,与CK 组(0.78 ±0.02) mg/kg 相比降低了64.10%。 有研究表明,脂肪氧化产生的次级代谢物会促进肌红蛋白的氧化,给肉色带来不良影响[18]。 F 组发酵牛肉干脂肪氧化程度最低,上文色差测定结果也显示F组发酵牛肉干色泽最优。

图2 不同发酵牛肉干发酵过程中POV 与TBARS 的变化
Fig.2 Changes in POV and TBARS of different fermented beef jerky during fermentation

综上所述,与自然发酵和商业发酵剂发酵的牛肉干相比,接种戊糖片球菌Y-G10 与马克斯克鲁维酵母B6 能有效抑制牛肉干的脂肪氧化,F 组牛肉干的POV 及TBARS 值均为最低。

2.4 发酵牛肉干蛋白质氧化指标测定结果

在蛋白质氧化过程中,还原糖及其衍生物会与赖氨酸反应生成活性羰基衍生物,羰基含量越高表明蛋白质氧化程度越高[19]。 如图3-a 所示,发酵牛肉干的羰基含量随着发酵时间的延长逐渐上升,F 组的羰基含量明显低于CK 组与S 组(P <0.05),相比CK组降低了42.47%,于潇等[14]利用3 种乳酸菌发酵牛肉干使羰基含量下降24.80%。

图3 不同发酵牛肉干发酵过程中蛋白质羰基及巯基含量变化
Fig.3 Changes in protein carbonyl and sulfhydryl contents of different fermented beef jerky during fermentation

巯基在维持肌球蛋白空间结构的稳定性方面起着很大作用,其在活性氧存在的情况下会被氧化,巯基含量下降的越多,说明蛋白质变性越明显[20]。 如图3-b 所示,发酵结束时(48 h),F 组的巯基含量(88.24±0.77) μmol/g 显著高于其余2 组(P <0.05),说明F 组在发酵过程中蛋白质变性少、氧化程度低。Wen 等[21]研究发现接种乳酸菌发酵牛肉干能有效减少牛肉干的蛋白质氧化。

综上所述,接种戊糖片球菌Y-G10 与马克斯克鲁维酵母B6 能有效抑制牛肉干蛋白质的氧化。

2.5 发酵牛肉干多肽抗氧化活性测定结果

发酵牛肉干多肽测定结果由表2 可知,F 组粗肽粉多肽质量浓度显著高于CK 组与S 组(P <0.05),Yu 等[22]研究结果也发现,接种混合发酵剂能提高肌浆蛋白和肌原纤维蛋白多肽含量。

表2 不同发酵牛肉干多肽浓度与自由基清除能力测定结果
Table 2 Results of polypeptide concentration and free radical scavenging activity in different fermented beef jerky

指标CKSF粗肽粉多肽质量浓度/(μg/μL) 14.79 ±0.77b 15.61 ±0.43b 17.38 ±0.15a ABTS 阳离子自由基清除率/% 26.11 ±1.52b 37.71 ±3.17a 43.08 ±6.27a超氧阴离子自由基清除率/%32.00 ±2.30c 61.79 ±2.92b 76.74 ±2.65a

ABTS 阳离子自由基清除率越高,其样品抗氧化能力越强[23]。 F 组多肽的ABTS 阳离子自由基清除率(43.08 ±6.27)%显著高于CK 组(P <0.05)。 超氧阴离子自由基会促进氧化反应,产生过氧化氢和羟自由基,超氧阴离子自由基清除率越高,样品抗氧化活性越强[24],F 组的超氧阴离子自由基清除率(76.74 ±2.65)%显著高于CK 组与S 组(P <0.05),这与Luan 等[25]的研究结果相似,接种发酵剂能够提高发酵香肠多肽的抗氧化活性。

综上所述,接种菌株Y-G10 与B6 的F 组发酵牛肉干多肽质量浓度最高,其多肽的抗氧化活性最高。

2.6 发酵牛肉干挥发性风味成分测定结果

2.6.1 不同组别发酵牛肉干挥发性风味成分分析

为研究发酵牛肉干的香气特征,利用气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry, GC-IMS)对不同组别发酵牛肉干的挥发性风味成分及相对含量进行分析鉴定。 共检测到34 种共有香气成分,其中酯类化合物11 种、醇类化合物7 种、酮类化合物5 种、烯类化合物3 种、醛类化合物2 种、酸类化合物1 种和其他化合物5 种,结果见附表2。

各组挥发性风味化合物相对含量堆叠图见图4,酯类、酮类、醇类物质在各组中占比较大,其中酯类和醇类物质是牛肉干独特风味的重要组成部分[26],F 组中醇类与酯类物质相对含量显著高于CK 组与S 组,增加了F 组牛肉干的风味。 醛类物质主要来源于脂肪氧化以及蛋白质水解和氨基酸降解,阈值低,如果含量较高可能会产生油腻和腐败的气味[27],相对于其他2 组,F 组中的醛类挥发性化合物占比最少;由不饱和脂肪酸氧化产生的酮类[28]在F 组中的相对含量占比也少于其余2 组。

图4 不同发酵牛肉干挥发性化合物相对含量堆叠图
Fig.4 Stacked bar chart of relative contents of volatile compounds in different fermented beef jerky

为解析不同组别发酵牛肉干挥发性风味化合物差异性,使用Gallery Plot 插件选取所有样品挥发性组分信号峰,形成样品可视化指纹图谱(图5),右边纵坐标表示每组样品平行3 次的编号,每列代表化合物相对浓度变化趋势,颜色越红、面积越大则代表挥发性风味化合物含量越高,反之则低[29]。

图5 不同发酵牛肉干挥发性风味化合物指纹图谱
Fig.5 Gallery fingerprint of volatile flavor compounds in different fermented beef jerky

结合附表2 和图5 分析,F 组发酵牛肉干的挥发性风味化合物中,乙酸异戊酯(M)、乙酸异戊酯(D)、乙酸异丁酯、丙酸甲酯、乙酸乙酯(D)的含量显著高于CK 组与S 组(P <0.05),赋予F 组牛肉干香蕉、菠萝等水果香;醇类挥发性风味成分对发酵肉风味起加成修饰作用,F 组的异丁醇(M)、异丁醇(D)量显著高于其余组别(P <0.05),赋予F 组独特的威士忌酒味;2-庚酮、1-庚烯、正戊醛(D)、2,2,4,6,6-五甲基庚烷在F 组中的含量显著高于CK 组与S 组(P <0.05),赋予F 组柑橘香以及独特的发酵味;F 组中的烯丙基甲基硫醚含量显著低于CK 组与S 组(P <0.05),减少了牛肉干的大蒜味。

2.6.2 不同组别发酵牛肉干挥发性风味成分分析

正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis, OPLS-DA)是一种多元统计学的分析方法。 模型中Q2 代表了模型的预测能力,Q2值越大证明模型的预测能力越好[30]。 本研究中R2 X =0.993、R2 Y =0.998、Q2 =0.988,表明本次OPLS-DA 模型预测能力较好。 由图6-a 可知,不同组别的发酵牛肉干挥发性风味化合物可在得分图中明显区分出。 为进一步分析化合物贡献,将不同组别的发酵牛肉干按其中挥发性风味物质的贡献进行VIP 值量化。 如图6-b 所示,本研究工筛选出12个VIP 值>1 的特征挥发性有机化合物,其中乙酸乙酯(D)的VIP 值最大为2.80,F 组发酵牛肉中乙酸乙酯(D)相对含量显著高于CK 组和S 组,赋予了F 组发酵牛肉干菠萝香,Wen 等[21]的研究也发现乙酸乙酯对发酵牛肉干的风味起主导作用;且F 组发酵牛肉干中乙酸异戊酯(D)、乙酸异戊酯(M)、异丁醇(M)等特征挥发性风味化合物相对含量显著高于CK组与S 组(P <0.05),赋予了F 组发酵牛肉干的菠萝香与威士忌香的风味。

图6 不同发酵牛肉干OPLS-DA 得分图与VIP 值图
Fig.6 OPLS-DA and VIP score map for different fermented beef jerky

2.7 发酵牛肉干感官评价及相关性分析

如图7 所示,对3 组牛肉干的色泽、风味、口感、组织状态4 个方面进行感官评定。 F 组发酵牛肉干在总分(83.94)及风味、口感、组织状态方面的评分均显著高于CK 组与S 组(P <0.05),在色泽方面显著高于CK 组(P <0.05)。 F 组发酵牛肉干有浓郁的肉香与独特的发酵香气,呈现均匀的枣红色,也具有较好的适口性。 综上所述,接种戊糖片球菌Y-G10 与马克斯克鲁维酵母B6 的F 组发酵牛肉干感官品质最优。

图7 感官评价雷达图
Fig.7 Sensory evaluation radar chart of different fermented beef jerky

为进一步探究发酵牛肉干脂肪及蛋白质氧化与挥发性风味物质的相关性,对所得数据进行皮尔森相关性分析与曼特尔检验,相关性热图见图8。 皮尔森相关性分析表明,发酵牛肉干的多肽质量浓度及多肽的ABTS 阳离子自由基、超氧阴离子自由基清除率与POV、羰基含量呈显著负相关(P <0. 05),说明多肽抗氧化活性越强,脂肪与蛋白质氧化程度越低。 POV、TBARS、羰基含量与乙酸乙酯(D)、异丁醇(M)、乙酸异戊酯(M)、乙酸异戊酯(D)呈显著负相关(P <0.05),说明发酵牛肉干脂肪与蛋白质氧化程度越高,发酵牛肉干的风味越差。 曼特尔检验分析显示,风味评分与POV、羰基及巯基含量、乙酸乙酯(D)、乙酸异戊酯(M)呈极显著强相关性(r >0.75,P <0.01),说明发酵牛肉干脂肪及蛋白质的氧化以及特征挥发性风味化合物的相对含量与牛肉干的风味评分强相关,这与Zou 等[31]的研究结果一致。 口感评分与羰基及巯基含量呈极显著强相关性(r >0.75,P <0.01),组织状态评分与羰基及巯基含量呈显著相关性(r >0. 5,P <0.05),Mei 等[32]研究结果也发现蛋白质的氧化会影响肉制品的口感与质地,接种菌株Y-G10 与B6能有效抑制发酵牛肉干蛋白质的氧化,F 组发酵牛肉干的口感及组织状态评分最高。

图8 皮尔森相关性分析与曼特尔检验图
Fig.8 Pearson correlation analysis and mantel test plots

3 结论

本研究探究了接种戊糖片球菌Y-G10 与马克斯克鲁维酵母B6 对发酵牛肉干氧化性质及风味的影响。 结果表明,与自然发酵的CK 组、接种商业发酵剂的S 组相比,戊糖片球菌Y-G10 与马克斯克鲁维酵母B6 复配发酵能有效抑制发酵牛肉干脂肪及蛋白质的氧化,其抑制能力优于商业发酵剂,同时提高牛肉干多肽含量及多肽抗氧化性;醇类和酯类物质相对含量显著最高(P <0.05),赋予了F 组发酵牛肉干水果香及独特的发酵香气。 接种菌株Y-G10 与B6能有效降低发酵牛肉干的pH 值、水分含量、水分活度,提高产品安全性;改善发酵牛肉干的色泽,降低硬度与咀嚼性,改善产品口感。 皮尔森相关系数结合曼特尔检验表明,发酵牛肉干多肽含量及多肽抗氧化活性与POV、TBARS、羰基含量呈显著负相关(P <0.05),与巯基含量、乙酸异戊酯(M)、异丁醇(D)呈显著正相关(P <0.05),发酵牛肉干的脂肪及蛋白质氧化程度与挥发性风味化合物及感官评价具有强相关性。综上,戊糖片球菌Y-G10 与马克斯克鲁维酵母B6 能作为发酵牛肉干的抗氧化发酵剂,本研究为品质更优、氧化程度低、风味更佳的新型发酵牛肉干的研发提供了技术支撑。

参 考 文 献

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Effect of co-fermentation of Pediococcus pentosaceus and Kluyveromyces marxianus on oxidation properties and flavor of fermented beef jerky

HOU Yue1, ZHANG Xiangmei1*, ZHANG Yide1, YUE Shuhua1, XIAO Wenyang1,ZHANG Xinli1, LI Ying1, ZHANG Ruming2, JING Wenquan3

1(College of Biological Science and Engineering, Hebei University of Economics and Business, Shijiazhuang 050061, China)2(Hebei Tianye Food Science and Technology, Shijiazhuang 050221, China)3(Hebei Strong Group Co.Ltd., Baoding 072650, China)

ABSTRACT This study aimed to investigate the effects of co-fermentation with Pediococcus pentosaceus Y-G10 and Kluyveromyces marxianus B6 on the oxidative properties and flavor of fermented beef jerky.Using the spontaneously fermented group (CK) and the commercial starter culture group (S) as controls, peroxide value (POV), thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) value, carbonyl and sulfhydryl contents, as well as volatile flavor substances were determined to investigate the effects of co-inoculation with strains Y-G10 and B6 on lipid oxidation, protein oxidation and flavor of fermented beef jerky. The results showed that the inoculated strains Y-G10 and B6 (F group) could reduce the pH value, water content and water activity, thereby ensuring product safety.The hardness and chewiness of fermented beef jerky in group F were significantly lower than those of CK and S groups (P <0.05), indicating an improvement in texture.In addition, the POV (0.12 ±0.02) g/100 g, TBARS value (0.28 ±0.02) mg/kg and carbonyl content (0.84 ±0.04) nmol/mg were significantly lower than those of the CK and S groups (P <0.05), while the sulfhydryl content (88.24 ±0.77) μmol/g was significantly higher (P <0.05).Moreover, the polypeptide content (17.38 ±0.15) μg/μL, polypeptide superoxide anion radical scavenging activity(76.74 ±2. 65)%, the relative contents of esters and alcohols such as ethyl acetate (D) (pineapple-like flavor), isobutanol (M)(whiskey-like flavor), as well as the overall sensory score (83.97) of the F group were all significantly higher than those of the CK and S groups (P <0.05).Correlation analysis showed that the polypeptide content and the antioxidant activity of fermented beef jerky were significantly negatively correlated with POV, TBARS and carbonyl content (P <0.05), and significantly positively correlated with sulfhydryl content, isoamyl acetate (M) and isobutanol (D) (P <0.05).In addition, lipid and protein oxidation in fermented beef jerky were correlated with volatile flavor compounds and sensory evaluation.Inoculation of P.pentosaceus Y-G10 and K.marxianus B6 effectively inhibited lipid and protein oxidation in fermented beef jerky and markedly improved its flavor, providing technical support for the development of fermented beef jerky with strong antioxidant capacity and desirable flavor.

Key words Pediococcus pentosaceus; Kluyveromyces marxianus; beef jerky; antioxidant; polypeptide; volatile flavor compounds

DOI:10.13995/j.cnki.11 -1802/ts.045567

引用格式:侯玥,张香美,张益德,等.戊糖片球菌与马克斯克鲁维酵母复配对发酵牛肉干氧化性质与风味的影响[J].食品与发酵工业,2026,52(18):262 -269. HOU Yue,ZHANG Xiangmei,ZHANG Yide, et al. Effect of co-fermentation of Pediococcus pentosaceus and Kluyveromyces marxianus on oxidation properties and flavor of fermented beef jerky[J].Food and Fermentation Industries,2026,52(18):262 -269.

第一作者:硕士研究生(张香美教授为通信作者,E-mail:zxm_bio@126.com)

基金项目:中央引导地方科技发展资金项目(246Z2808G);河北省省级在读研究生创新能力培养资助项目(CXZZSS2026109)

收稿日期:2025-12-23,改回日期:2026-02-08