鱼肉因具有肉质紧实鲜美、营养均衡、高蛋白低脂肪的特点而深受全世界消费者的欢迎。发酵香肠是一种经过微生物发酵后具有独特风味的传统肉类发酵制品,具有营养价值高、风味独特、贮存时间长的特点。人工接种的微生物发酵剂可用于引导发酵过程、抑制病原微生物的生长和潜在有害化合物(如生物胺)的合成,确保最终产品的安全性。因此,将接种发酵香肠技术和鱼肉加工结合以期延长鱼肉产品的保质期、改善风味。
金陵科技学院动物科学与食品工程学院的冯美琴、李天翊和南京农业大学食品科学技术学院的孙健*将植物乳杆菌CD101和模仿葡萄球菌NJ201作为混合发酵剂接种到草鱼鱼糜制作而成的鱼肉香肠中进行发酵,以自然发酵作为对照,探究复合发酵剂对鱼肉香肠pH值、颜色、质地、风味、多肽抗氧化性的影响。以期为鱼肉香肠发酵提供一定的理论依照,也为淡水鱼附加值的增加提供一定的思路。
如图1所示,对照组和接种组的pH值都呈现先下降后上升的趋势。在发酵开始前,即第0天时,两组pH值均在6.4~6.5之间,但因接种乳杆菌,接种组已经显著略低于对照组。发酵开始后的第1天,pH值都开始显著下降(
P<0.05),对照组和接种组分别降低至5.02和4.89。发酵后的2~4 d,对照组pH值基本保持不变,略有上升,而接种组pH值继续明显降低到最低水平4.69。4 d之后,对照组和接种组pH值都慢慢的出现显著回升,直至21 d发酵成熟时分别达到6.47和5.72。
在整个发酵成熟过程中,接种组pH值始终明显低于对照组,这与课题组之前的研究结果一致。香肠在发酵初期的pH值显著下降,还在于乳酸菌通过分解糖类进行代谢产生大量的乳酸及其他有机酸。而接种组有着非常明显更低的pH值,是因为接种的植物乳杆菌CD101在发酵阶段适宜温湿度下具有快速产酸的能力。研究表明,发酵初期迅速下降的pH值有利于抑制其他有害微生物的生长,降低蛋白质结合水的能力,加快干燥进程。较低的pH值也能让香肠具有独特风味,促使蛋白质凝固,提高香肠的稳定性和安全性。所以乳酸菌数量较多、产酸能力更强的接种组或许具有更加好的品质。发酵后期的pH值回升原因是微生物产生的蛋白酶降解蛋白质生成肽、胺等碱性物质。
L* 值受发酵时间和不同处理作用影响显著(P<0.05),两组均呈现先上升后下降的趋势,原因是发酵后水分流失而平均散布在肉品表面上,使得在发酵初期L* 值迅速上升。之后随着干燥进程的推进,香肠中的水分慢慢地减少导致亮度值又显著下降,最终成品接种组肉色显著亮于对照组肉色。
a* 值和b* 值都未发生显著变化(P>0.05),a* 值和b* 值都随着发酵时间的延长而显著上升,而且在21 d,接种组的ab* 值显著大于对照组,说明肉色更红更鲜艳,这原因是添加的模仿葡萄球菌NJ201促进亚硝酸盐分解,有助于亚硝基肌红蛋白生成,从而有利于香肠具有更加好的色泽。所以,复合发酵剂能够明显提升发酵鱼肉香肠的亮度,并对色泽产生有利影响。
从表2能够准确的看出,复配发酵剂的接种对鱼肉香肠的质构特性有显著影响,尤其是在硬度和咀嚼性方面,都明显高于对照组,这与慕婷婷等的研究结果相同,这原因是复合发酵剂在发酵过程中水解蛋白质、脂质等物质,使香肠的蛋白质变性,在鱼肉内部形成紧密的凝胶网络结构。而在弹性方面,接种组明显低于对照组。两组内聚性并无显著差异。质构的根据结果得出,复合发酵剂能够明显提升鱼肉香肠的硬度和咀嚼性,使其更加干燥,有利于稳定性和安全性的提升。
本实验以DPPH自由基清除率、ABTS阳离子自由基清除率和羟自由基清除率表征发酵鱼肉香肠中提取粗肽的抗氧化能力。由图2能够准确的看出,阳性对照GSH的DPPH自由基清除率和ABTS阳离子自由基清除率分别为94.33%和93.06%,均达到90%以上的较高水平,羟自由基清除率也达到39.03%,三者均明显高于对照组和接种组。而粗肽液的质量浓度在5 mg/mL时,复合发酵剂的接种明显提升多肽的抗氧化能力(
P<0.05)。在DPPH自由基清除率方面,接种组的50.7%明显高于对照组的27.6%,达到GSH的一半以上。在ABTS阳离子自由基清除率方面,接种组的35.59%也明显高于对照组的26.97%,达到GSH的1/3以上水平。在羟自由基清除率方面,接种组的15.6%同样明显高于对照组的4.25%,达到GSH的1/3以上水平并且是对照组的3 倍以上。这说明复合发酵剂能够明显地增强鱼肉香肠多肽的抗氧化能力,提高清除自由基的能力。一些研究发现,多肽的抗氧化能力与多肽的氨基酸组成和氨基酸序列的疏水性有关,接种组香肠多肽更强的抗氧化能力可能与其具有更多的疏水性氨基酸有关,这在游离氨基酸的测定结果中也得到印证。
本实验筛选了与Meanlib、NISTDemo和Wiley Library定性匹配度大于700的数据。从表3能够准确的看出,对照组和接种组的发酵鱼肉香肠共检测出55 种挥发性风味物质,包括酮类物质2 种、醇类物质3 种、酸类物质6 种、酯类物质12 种、碳氢化合物23 种和其他类物质9 种。发酵鱼肉香肠中主要的风味物质是酯类物质和碳氢化合物。其中,对照组检测出32 种风味物质,碳氢化合物含量较多。接种组检测出48 种风味物质,酮类、酸类和酯类含量较多。
2 种酮类物质都只在接种组中检测到,2-丁酮具有一定的甜味气息,而3-羟基丁酮有黄油味,2 种物质的相对含量都较高,对香肠的风味有重要贡献。香肠产生的大部分醇类物质来源于微生物对碳水化合物或脂肪的代谢,接种组更多的醇类物质含量也说明复合发酵剂具有一定的脂肪分解活性。酸类物质在发酵香肠中属于较为重要的风味物质,能与醇类物质发生酯化反应生成酯类物质,促进酯类物质的生成。接种组产生更多的酸类物质,而且多为长链脂肪酸,这可能与接种的植物乳杆菌有关,柴秋儿等的研究根据结果得出植物乳杆菌能够将亚油酸转化为共轭亚油酸。
在酯类物质含量上,接种组具有非常大的优势,其中具有甜的水果和蜂蜜似花香香气的苯丙酸乙酯含量明显高于对照组。4-甲基戊酸乙酯能为接种组香肠提供类似苹果的果香。甲酯物质可提供芳香气味,内酯类化合物能够赋予产品各种果香气息。碳氢化合物的阈值较高,对香肠气味的贡献度较低。另外,醛、酮类物质是脂肪氧化的结果,原因是鱼肉脂肪含量过低的缘故,这两类物质检出极少。
总体来看,复合发酵剂促进了阈值较低、对香肠风味贡献度较高的酮类、酸类和酯类的生成,为鱼肉香肠提供一定的甜味和果香,使香肠风味更加丰富。
从表4能够准确的看出,在检测到的13 种游离氨基酸中,除Glu、Cys、Lys以外,接种组的氨基酸含量都明显高于对照组(
P<0.05),接种组的游离氨基酸总体含量也有显著优势,是对照组的1.81 倍,表明复合发酵剂拥有非常良好的氨肽酶活性。Ala、Tyr、Arg原因是在对照组中含量太少而未能被检出。接种组含有333.2 mg/100 g的必需氨基酸,明显高于对照组的225.17 mg/100 g,这说明接种组可能具有更加好的营养价值。
Val、Leu等游离氨基酸是一些风味化合物重要前体,乳酸菌通过转氨酶可将它们转化为相应的
-酮酸。这些酸经过一系列代谢反应最终成为对发酵香肠典型风味有贡献度的香气化合物。Phe和Ile能够最终靠Strecker降解反应转化为香肠中重要的风味物质。Ala、Thr也会对香肠的甜味有所贡献。这些氨基酸在接种组中的含量都明显高于对照组,可能使得接种组具有更丰富的风味,这与挥发性风味结果相呼应。此外,接种组中Met、Tyr、His、Lys、Cys等具有抗氧化活性的氨基酸含量大多明显高于对照组,这有利于增强接种组香肠肽段的抗氧化能力,此结果也与接种组多肽抗氧化能力明显高于对照组的结果一致。
本实验接种植物乳杆菌CD101和模仿葡萄球菌NJ201组成的混合菌种发酵剂制作发酵鱼肉香肠,将自然发酵香肠作为对照,通过测定pH值、质构、色差、挥发性风味物质、抗氧化能力等指标,探究功能性发酵剂对发酵鱼肉香肠品质、风味及多肽抗氧化活性的影响。根据结果得出:接种功能性发酵剂能够使香肠在发酵期间具有更低的pH值,提高香肠的稳定性和安全性,同时能提高香肠产品的硬度和咀嚼性、提升亮度和色泽,使之拥有更好的品质。功能性发酵剂还可以明显提升香肠多肽的抗氧化能力,接种后香肠多肽的DPPH自由基、ABTS阳离子自由基、羟自由基清除率分别提升了23.1%、8.62%、11.35%。功能性发酵剂通过促进更多风味物质的生成,改善和丰富香肠的风味,赋予更强烈的甜味和果香。同时接种发酵剂促进发酵鱼肉香肠游离氨基酸的释放,这些氨基酸有利于增强香肠的抗氧化能力、营养性和改善风味。
本文 《复合发酵剂对发酵鱼肉香肠品质、风味及其多肽抗氧化活性的影响》来源于《食品科学》2023年44卷第24期138-145页,作者:冯美琴,李天翊,孙健。DOI:10.7506/spkx0906-044。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。
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