不同发酵剂对发酵鸡胸肉品质的影响

刘鸿中,黄天然,黄苏红,黄明*

(1.南京农业大学食品科学技术学院/农业农村部肉品加工重点实验室/江苏省肉类生产与加工质量安全控制协同创新中心,江苏 南京 210095;2.南京黄教授食品科技有限公司/江苏省畜禽产品加工工程技术研究中心/国家禽肉加工技术研发专业中心,江苏 南京 211225)

发酵肉制品是指在自然或人工控制条件下,利用微生物或酶的发酵作用,使原料肉发生一系列物理、生化反应,从而形成具有特殊风味、色泽和质地的肉制品[1]。鸡胸肉具有高蛋白质、低脂肪、低热量以及低胆固醇等优点,可满足现代人健康饮食的需求,且富含对人体发育有重要作用的磷脂类和B族维生素,因而深受消费者的喜爱[2]。

人工接种发酵剂生产发酵肉制品替代传统发酵肉制品并实现大规模工业化生产,可以提高产品的消化性、安全性、益生性、感官品质和经济效益[3]。发酵剂的应用十分广泛,Zhang等[4]研究表明将植物乳杆菌LPL-1接种到低钠香肠中可以降低香肠的生物胺含量,提高产品安全性;Xiao等[5]研究表明用植物乳杆菌R2和木糖葡萄球菌A2发酵香肠可以提高优势菌的竞争力,促进游离脂肪酸和游离氨基酸的生成,抑制有害菌的生长和异味的产生;曹辰辰等[6]研究表明将植物乳杆菌和模拟葡萄球菌接种到香肠中可以抑制脂肪氧化,提升挥发性风味物质种类。目前,关于植物乳杆菌和模拟葡萄球菌作为发酵剂的研究主要集中在发酵香肠加工上,而将其应用在发酵鸡胸肉中的研究鲜有报道。

因此,本文选择植物乳杆菌和模拟葡萄球菌作为发酵菌种,制作发酵鸡胸肉,以自然发酵为对照,研究不同发酵剂组合对发酵鸡胸肉理化品质和感官品质的影响,以期筛选出能制备出最佳嫩度、风味和安全性发酵鸡胸肉的发酵剂组合,为产品的实际生产提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鸡胸肉由宿迁益客食品有限公司提供。植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)CD101、模拟葡萄球菌(Staphylococcussimulans)NJ201均由南京农业大学国家肉品质量安全控制工程技术研究中心保存。盐、蔗糖、香辛料、味精、料酒由南京黄教授食品科技有限公司提供;亚硝酸钠购于杭州龙山化工有限公司;异抗坏血酸钠购于郑州拓洋实业有限公司。MRS肉汤、MRS琼脂、胰蛋白胨大豆肉汤(TSB)、胰蛋白胨大豆琼脂(TSA)培养基均购于青岛海博生物科技有限公司;氯化钠购于国药集团化学试剂有限公司;葡萄糖购于南通奥凯生物技术开发有限公司;氯化钾、硫代巴比妥酸(TBA)等试剂为分析试剂。

1.2 仪器与设备

FE20台式pH计购于瑞士Mettler Toledo公司;CR-400型便携式色差仪购于日本Konia Minolta公司;LabSwift-aw水分活度仪购于瑞士Novasina公司;TA-XT2i质构仪购于英国Stable Minota公司;气相色谱-质谱联用仪购于美国Agilent公司。

1.3 试验方法

1.3.1 发酵剂的活化与制备取植物乳杆菌CD101和模拟葡萄球菌NJ201分别于MRS和TSA培养基中37 ℃培养18 h;活化3次后,4 ℃、12 000 r·min-1离心菌液5 min,弃上清液;用无菌生理盐水洗涤3次,重悬备用。使用时在菌液中加入0.8 g·L-1的葡萄糖。

1.3.2 发酵鸡胸肉的制作工艺流程为:鸡胸肉→腌制→发酵→干燥成熟→包装→成品。腌制:每100 mL腌制液中包含4 g食盐、3 g蔗糖、1 g香辛料、3 g味精、4 mL料酒、0.01 g亚硝酸钠和0.05 g异抗坏血酸钠,每1 kg鸡胸肉需用1 L腌制液;将准备好的鸡胸肉完全浸没在腌制液中,4 ℃条件下腌制20 h。发酵:腌制结束后,每块鸡胸肉表面均匀选取10个点,将发酵剂(1×107CFU·g-1,接入量为2%)平均注射至鸡胸肉中,然后将鸡胸肉放入培养箱中,30 ℃发酵24 h。干燥成熟:将发酵后的鸡胸肉放入干燥箱中,50 ℃烘制8 h,每1 h翻1次面,防止肉黏连,保证受热均匀。真空包装:干燥成熟后,取出样品,放置至室温,真空包装。根据不同处理组添加不同体积比发酵剂制成不同发酵组。对照组(CK):不接种发酵剂;A组:植物乳杆菌CD101;B组:模拟葡萄球菌NJ201;C组:植物乳杆菌CD101∶模拟葡萄球菌NJ201=1∶1;D组:植物乳杆菌CD101∶模拟葡萄球菌NJ201=2∶1;E组:植物乳杆菌CD101∶模拟葡萄球菌NJ201=1∶2。

1.3.3 pH值、水分含量和水分活度的测定pH值测定根据国家标准《食品pH值的测定:GB 5009.237—2016》。水分含量测定参照国家标准《食品中水分的测定:GB 5009.3—2016》。水分活度测定参照《食品水分活度的测定:GB 5009.238—2016》。

1.3.4 色泽测定和质地剖面分析(TPA)色泽测定采用李迎楠等[7]的方法。质地剖面分析采用马纪兵等[8]的方法并稍作修改。将肉样切成1 cm×1 cm×1 cm的小块,利用质构仪测定样品的硬度、弹性和咀嚼性。设定条件:测前速度5 mm·s-1,测中速度2 mm·s-1,测后速度5 mm·s-1,压缩比50%,间隔时间5 s,探头型号P50。

1.3.5 TBA值的测定采用韦诚等[9]的方法。样品处理后,测定上清液在532和600 nm波长处吸光值,TBA值按以下公式进行计算:

TBA(mg·kg-1)=(A532-A600)/155×0.1×72.6×100。

1.3.6 羰基和巯基以及挥发性物质含量的测定羧基和巯基含量测定采用Wang等[10]的方法。挥发性物质测定采用常海军等[11]的方法。

1.3.7 感官评定感官评定由10位具有食品专业知识储备的研究生完成,对发酵鸡胸肉的组织状态、外观色泽、气味、口感进行评价,评分标准见表1。

表1 感官评分标准

1.4 数据分析

采用SAS 9.2软件进行数据统计分析,采用单因素ANOVA分析,并通过Duncan’s多重比较分析差异性,显著水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 不同发酵剂对发酵鸡胸肉pH值的影响

由图1可知:对照组(CK)pH值最高,且显著高于发酵组(P<0.05)。A组的pH值最低,且显著低于CK、B、C和E组。A组和D组,B组和E组之间无显著差异(P>0.05)。表明发酵剂可以降低发酵鸡胸肉的pH值,从而提高发酵鸡胸肉的安全性,赋予其酸味特点。

图1 不同发酵剂对发酵鸡胸肉pH值的影响

2.2 不同发酵剂对发酵鸡胸肉水分活度和水分含量的影响

由图2可知:对照组的水分活度和水分含量分别为0.875 3和44.8%,均显著高于发酵组;A组的水分活度和水分含量最低,分别为0.791 5和35.8%。A组和D组,C组和E组的水分活度无显著差异;B组和E组,C组和D组的水分含量无显著差异。表明发酵剂可以降低发酵鸡胸肉的水分活度和水分含量,提高发酵鸡胸肉的耐贮性。

图2 不同发酵剂对发酵鸡胸肉水分活度和水分含量的影响

2.3 不同发酵剂对发酵鸡胸肉质构的影响

由表2可知:对照组硬度显著高于各发酵剂组,C组和D组的硬度显著低于其他处理组。发酵组弹性均显著高于对照组,其中D组弹性最高为0.73,对照组最低为0.50,A组和E组的弹性无显著差异。发酵组咀嚼性均显著高于对照组,A、C、D和E组咀嚼性较好但无显著差异,对照组咀嚼性最差,为5 224.8 g。表明发酵剂可以降低发酵鸡胸肉的硬度,提高弹性和咀嚼性,从而克服鸡胸肉干柴的缺点。

表2 不同发酵剂对发酵鸡胸肉质构的影响

2.4 不同发酵剂对发酵鸡胸肉色泽的影响

由表3可知:对照组的L*值最高,并显著高于发酵组。B组L*值显著高于A、C、D和E组,A组L*值最低为45.78。发酵组的a*值显著高于对照组,其中B组a*值最高为6.3,对照组最低为4.06。对照组的b*值最高,并显著高于发酵组,D组b*值最低为5.46。表明发酵剂可以提高发酵鸡胸肉a*值,降低b*值,从而改善发酵鸡胸肉的外观色泽。

表3 不同发酵剂对发酵鸡胸肉色泽的影响

2.5 不同发酵剂对发酵鸡胸肉TBA值以及羰基、巯基含量的影响

由图3-A可知:对照组TBA值最高,且显著高于发酵组。A组TBA值显著高于其他发酵组,B组TBA值显著高于C、D、E组,D组TBA值最低。表明发酵剂可以降低发酵鸡胸肉的TBA值,从而延缓发酵鸡胸肉的脂肪氧化。

图3 不同发酵剂对发酵鸡胸肉TBA值(A)以及羰基(B)、巯基(C)含量的影响

由图3-B可知:对照组羰基含量最高为0.906 nmol·mg-1,且显著高于发酵组。A组和B组羰基含量显著高于其他发酵组,但两者无显著差异。C组和E组羰基含量显著高于D组。D组羰基含量最低为0.542 nmol·mg-1,且显著低于其他组。表明发酵剂可以降低发酵鸡胸肉的羰基含量,从而延缓发酵鸡胸肉的蛋白质氧化。

由图3-C可知:对照组巯基含量最低为11.27 nmol·mg-1,且显著低于发酵组。A组和B组巯基含量显著低于其他发酵组,C组和E组巯基含量显著低于D组,D组巯基含量最高为18.41 nmol·mg-1。表明发酵剂可以降低发酵鸡胸肉的巯基含量,从而延缓发酵鸡胸肉的蛋白质氧化。

2.6 不同发酵组挥发性物质分析

由表4可见:6组样品中共检测出73种化合物,这些化合物包括烯烃类(12种)、酸类(13种)、醛类(9种)、醇类(8种)、酯类(13种)、酮类(3种)、芳香族化合物(12种)和杂环类(3种)。对照组、A、B、C、D、E组分别检测出44、45、46、50、52、49种挥发性风味物质,挥发性物质总含量分别为253.90、296.53、296.97、334.32、350.98、323.98 ng·g-1。发酵组挥发性风味物质种类和含量均高于对照组,其中D组挥发性风味物质含量最高,且挥发性风味物质种类也最多。各组均检出具有柠檬香味的萜品油烯和柠檬烯[11],发酵组中检出的巴伦西亚橘烯则具有柑橘的香气。对照组只检出2-甲基己酸、2-甲基丁酸、乙酸、壬酸和异戊酸等5种酸,而发酵组新检出了丙酸、癸酸、己酸、丁酸等酸类物质。3-羟基-2-丁酮是植物乳杆菌发酵糖类物质的主体产物,具有强烈的奶油香味[12]。各组中均检出的乙酰呋喃、2-异丁基-3-甲基吡嗪和2,6-二甲基吡嗪是肉品风味的呈味物,其中吡嗪具有土豆香和坚果味,呋喃具有焦糖和咖啡香气。综上,发酵剂可以增加挥发性风味物质种类和含量,改善发酵鸡胸肉的风味。

表4 不同发酵组挥发性物质分析

续表4 Table 4 continued

2.7 不同发酵组的感官评分值

由表5可知:发酵组的感官评分高于对照组,其中不同组合发酵剂C、D、E组感官评分优于A组和B组。D组的感官评分值最高为88.5分,在组织状态、气味和口感方面表现较好,B组在外观色泽方面表现较好。表明发酵剂可以提高发酵鸡胸肉的感官评分值。

表5 不同发酵组的感官评分值

3 讨论与结论

低pH值有利于蛋白质和脂肪等分解成氨基酸和脂肪酸,同时可以有效抑制有害微生物的生长,如金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、李斯特杆菌等[13]。本试验中,A组和D组的pH值均低于其余发酵组,可能是因为添加的植物乳杆菌CD101具有快速产酸的能力[14],在极限时间内(30 ℃发酵,24 h内)使鸡胸肉pH值下降到5.2以下,从而提高发酵鸡胸肉的营养价值和安全性。低水分含量和水分活度可以有效抑制食源性致病菌的生长,植物乳杆菌CD101和模拟葡萄球菌NJ201均具有较强的蛋白质水解能力[14-15],可以在肌纤维表面生长繁殖,分解肌纤维间构成肌丝的蛋白质分子,进而降低蛋白质分子表面极性基团的键能和持水力,从而降低水分含量[16]。本研究中,发酵组的水分含量和水分活度均低于对照组,有助于提高发酵鸡胸肉的安全性和耐贮性。植物乳杆菌CD101和模拟葡萄球菌NJ201可以产生蛋白酶[14-15],进而分解鸡胸肉中的肌原纤维蛋白和肌浆蛋白,降低其内部结合力,从而降低硬度,本试验中发酵组硬度低于对照组的结果与之相符合。低水分含量可使组织紧密,从而提高弹性,本研究中的发酵组弹性高于对照组,这与水分含量结果一致。有研究表明,L*值与肉中水分含量呈正相关[17],因此本试验中,发酵组的L*值低于对照组,可能正是由于发酵组水分含量较低。由于模拟葡萄球菌NJ201可以产生硝酸盐还原酶[15],还原硝酸盐生成一氧化氮,其与肌红蛋白结合形成稳定的亮红色亚硝基肌红蛋白,使a*值增加,这与本研究中发酵组的a*值高于对照组结果相符。该结果与Cruxen等[18]的研究结果基本一致。

植物乳杆菌CD101和模拟葡萄球菌NJ201具有较强的蛋白酶活性[14-15],有助于鸡胸肉产生抗氧化肽,而抗氧化肽具有清除自由基的能力,延缓氧化[19]。本试验中,发酵组TBA值和羰基值均低于对照组,巯基值均高于对照组,表明发酵组的氧化程度低于对照组[20-21],可以提高发酵鸡胸肉的稳定性,该结果与曹辰辰等[6]的结果一致。发酵鸡胸肉中风味物质的种类、含量、阈值决定了其风味品质。烯烃的阈值较低,对鸡胸肉风味的贡献较大。唐鑫等[22]在发酵辣椒汁过程中也发现,发酵作用可以提高烯烃类化合物的含量,增加挥发性成分的种类。因此,本试验中,发酵组中烯烃类化合物含量的增加,说明发酵作用有利于提高发酵鸡胸肉中挥发性化合物的含量。发酵组酸类物质种类和含量的增加,可能是植物乳杆菌CD101利用碳水化合物,通过EMP糖酵解途径或异形发酵产生酸类物质[23],从而赋予发酵鸡胸肉酸味的特点。醛类物质大多在脂类氧化水解和微生物作用中产生,少部分来自糖类的美拉德反应,且其阈值较低,因而对风味贡献较大。醇类物质一般由脂肪氧化和碳水化合物代谢产生,不饱和醇类物质阈值较低,对发酵鸡胸肉风味形成有一定贡献。酯类物质可在发酵剂的作用下,由醇类和羧酸类酯化反应生成[24],阈值偏低,是发酵鸡胸肉风味的重要来源。酮类一般来自脂肪的降解,也可由美拉德反应或醛类氧化生成。芳香族化合物阈值较低,可产生肉香味,对风味形成有关键作用。

本研究中,接种了混合发酵剂的C、D、E组感官评分高于A组和B组,这可能是由于植物乳杆菌CD101和模拟葡萄球菌NJ201降解蛋白质产生小肽和游离氨基酸等滋味物质[25-26],以及植物乳杆菌CD101利用糖类物质产酸[14],降低产品的pH值,赋予其特殊的发酵酸味,从而提高了产品的风味和口感。

综上,添加微生物发酵剂可以改善发酵鸡胸肉的品质,特别是植物乳杆菌CD101和模拟葡萄球菌NJ201复合发酵剂以2∶1混合(D组)制作的发酵鸡胸肉,各项理化指标测定结果较好:pH值、水分含量、水分活度、TBA值、羰基含量较低,巯基含量较高,提高了产品的安全性和耐贮性;硬度最低,弹性和咀嚼性最高,改善了鸡胸肉干柴的缺点;a*最高,色泽鲜艳,提高了消费者的购买欲;挥发性风味物质种类最多,感官评分值最高。因此,D组为制作发酵鸡胸肉的最佳组合。