发酵牛肉制品加工与保藏技术研究进展

2019-08-14 02:08:09 肉类研究 2019年6期

周亚军 张玉 李圣桡 陈艳

摘 要:发酵肉制品风味独特、营养均衡,受到众多消费者的喜爱,是现代肉制品的研究热点之一。本文主要论述近年来发酵牛肉制品在发酵剂应用、发酵工艺、发酵特性、品质评价及保藏等方面的研究进展,提出国内发酵牛肉制品研发及生产方面存在的主要问题,并对我国发酵牛肉制品的开发前景作出展望。

关键词:发酵;牛肉制品;研究现状;前景展望

Abstract: Fermented meat products have unique flavor and balanced nutrition, which are popular with many consumers. It is one of the research hotspots of modern meat products. In this paper, recent progress in the application of starter cultures in the production of fermented beef products and in studies on the fermentation process and characteristics, quality evaluation and preservation. The main problems existing in the research and development of fermented beef products in China are put out, and future prospects are discussed.

Keywords: fermentation; beef products; current status; future prospects

DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20190424-087

中图分类?#29275;篢S251.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标志码:A 文章编?#29275;?001-8123(2019)06-0049-06

引文格式:

周亚军, 张玉, 李圣桡, 等. 发酵牛肉制品加工与保藏技术研究进展[J]. 肉类研究, 2019, 33(6): 49-54. DOI:10.7506/rlyj1001-8123-20190424-087.? ? http://www.rlyj.net.cn

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牛肉是世界第三消耗肉品,高蛋白、低脂肪、富含多种矿物质与维生素、味道鲜美、风味浓厚,使其享?#23567;?#32905;中骄子”之美称。随着经济的发展及公众饮食结构的升级,中高档牛肉制品受到更多消费者的青睐,占国内肉类消费的比重逐年增加。伴随生物技术不断进步,微生物发酵技术在肉类加工中的应用逐渐深入,并被消费者所认同,微生物发酵可有效改善产品色泽、风味及质构等,抑制腐败菌生长繁殖,延长货架期,提高产品安全性及质量稳定性,为发酵牛肉制品的发展提供?#26031;?#38420;?#21344;洹?/p>

1 发酵牛肉制品概述

发酵牛肉制品是在天然或人为操作条件下,以牛肉为原料肉,凭借发酵菌种或生物酶作用产生一系列的生化物化反应,从而形成具有独特风味、质地、色泽且保质期较长[1]的一类将现代发酵技术与传统肉制品生产工艺相结合的发酵肉制品。与传统牛肉制品相比,发酵过程中发酵菌种及内源细胞代谢产物的系统作用能优化产品风味、色泽及质构,提高产品质?#32771;?#23433;全性,缩短生产周期,使得发酵牛肉制品的优势更加突显,满足消费者对肉制品安全、美味及营养的要求,其必然会成为未来肉制品行业发展的一个趋势。

对于发酵牛肉制品:按其产地可分为土耳其清真香肠、意大利辣香肠、黎巴嫩波洛尼亚香肠、塞尔维拉特香肠及萨拉米香肠等;按其水分含量和水分蛋白比可分为半干发酵牛肉香肠和干发酵牛肉香肠;按其发酵程度可分为低酸发酵牛肉制品(如发酵牛肉火腿、干发酵牛肉香肠)和高酸发酵牛肉制品(如美式半干发酵牛肉香肠);按其加工过程中有无熟制处理可分为生制发酵牛肉制品(主要指发酵冷鲜调理牛肉)和熟制发酵牛肉制品;按其产品加工与肉制品形态可分为块状、馅状发酵牛肉制品与可食发酵牛肉副产品,如发酵牛肉调味料、发酵牛肉干、发酵牛肉脯和发酵牛肉酱等。

20世纪末,西式发酵肉制品生产加工技术引入国内,传统的腊肉、酸肉、金华火腿等成为中式发酵肉制品的代表[2],考虑到我国牛肉资源日渐丰富及牛肉的营养价值,以牛肉为原材料的发酵牛肉制品被广泛、深入地研究。

2 发酵牛肉制品加工技术研究进展

为研制营养丰富、色香味俱佳的发酵牛肉制品,国内外学者就发酵牛肉制品的质量特征、发酵特性及机理等基础性问题与标准化生产工艺改进[3]等方面做了大量研究工作。

2.1 发酵剂应用

作为发酵肉制品的核心,发酵剂的使用可以提高产品品质及产率,降低安全隐患。近年来,应用于发酵牛肉制品的发酵剂已经在菌种来源、种类及功能性上取得了一定进展,不再局限于?#21442;?#28304;乳酸菌或单一菌种,肉源有益菌、多?#24535;?#31278;混合发酵及功能性发酵剂的研发应用已成为发展趋势。进一步理解发酵菌种在发酵过程中的作用机制,并根据具体菌种的作用筛选配制复合发酵剂成为研究难点及重点。dos Santos Cruxen等[4]认为,在生物信息学和统计学的基础上,有可能将宏基因组学、元转化组学、蛋白质组学和代谢组学分析综合运用到发酵剂复配选育?#23567;?/p>

目前,对发酵剂应用的研究主要集中于优势发酵菌种筛选、复合发酵剂研发及不同发酵菌种对产品品质的影响等方面。薛冰等[5]发现,发酵牛肉火腿接种?#21442;?#20083;杆菌和地衣芽孢杆菌可缩短发酵和干燥时间,改?#21697;?#21619;和嫩度。胡美忠等[6]经对比实验表明,接种?#21442;?#20083;杆菌R3-1和木糖葡?#20122;?#33740;P2混合发酵剂的发酵牛肉干在色泽、质构等方面有显著改善。Albano等[7]得出,乳酸片球菌HA-6111-2可用作发酵香肠Alheira的抗李斯特菌保护性发酵剂。Mokhtar等[8]研究表明,乳酸双歧杆菌与?#21442;?#20083;杆菌混合发酵时能显著降低生物胺含量,提高产品安全性。我国发酵剂的研究具有广阔的发展潜力与?#21344;洌?#21152;大科技投入,对丰富的微生物资源进行深入探索,从中分离选育出性状优良的菌种,复配出适?#29616;?#24335;发酵牛肉制品的发酵剂是未来的研究方向。

2.2 加工工艺与技术

发酵牛肉制品品种众多,其加工方法因原料、辅料、发酵菌种及发酵条件等方面的差异而各不相同,但基本加工原理相似,一般加工工艺为:原料肉预处理→拌料(添加辅料和接种发酵剂)→发酵→干燥成熟→(?#33796;?#20919;?#30784;?#21253;装→成品[9]。

2.2.1 微生物发酵技术

发酵是发酵牛肉制品生产过程中极为重要的一环,近年来,国内外主要研究发酵工艺对发酵牛肉制品品质(包括感官、安全性等方面)的影响,通过控制发酵剂菌种配比及接种量、发酵时间、发酵温度、香辛料配比及添加量等因素,再辅以不同的实验设计来优化发酵工艺,提高产品质量。Purri?os等[10]发现,西班牙干腌火腿接种汉逊德巴利酵母可以产生大量的酯、?#25216;巴?#31867;物质,具有良好的风味。夏秀芳等[11]研究表明,木糖葡?#20122;?#33740;与干酪乳杆菌复配发酵生产的发酵牛肉串具有优良的感官特性,质构较好。郭瑞等[12]优化得到?#21442;?#20083;杆菌发酵风干牛肉干的最佳发酵条件,产品色泽棕红、酱香味独特、易咀嚼。张飞等[13]优化乳酸乳球菌、?#21442;?#20083;杆菌协同发酵冷鲜调理牛肉的工艺条件。在发酵牛肉制品中,如何进一步选育优质菌种、优化发酵工艺,充分发挥微生物发酵的作用并改善产品品质是广大学者继续深入研究的课题。

2.2.2 酶及酶制剂的应用

在肉制品加工中,酶的应用通常体现在肉类嫩化、酶法制取水解蛋白、重组肉凝?#33322;?#26500;改善[14]、肉类保鲜、提高饲?#29486;?#21270;率及改善肉质等方面。随着人们对酶在肉制品中所起作用的深入?#40092;叮?#37238;及酶制剂也逐渐应用到发酵牛肉制品生产中,并成为其工艺改进的方法之一。王艳玲等[15]研究发现,添加复?#31995;?#30333;酶及米曲霉可增强发酵牛肉酱的风味。徐君强[16]研究表明,发酵剂和木?#31995;?#30333;酶联用可明显改善发酵牛肉干的质构,促进蛋白质分解并增加游离?#34987;?#37240;含量,使产品具有良好的感官品质。Sun Fangda等[17]分析弯曲乳杆菌R5?#32622;?#30340;蛋白酶在一定条件下的纯化和生化特征,得出该菌株可用作发酵剂或产酶菌株,以接种哈尔滨干香肠。在发酵牛肉制品的研究中,科研人员们专注于探索酶及酶制剂在发酵?#32479;?#29087;过程中的作用,试图采用酶(如微生物来源的蛋白酶和脂肪酶)发挥的微生物作用来取代发酵剂,有利于缩短生产周期,改进生产工艺。

2.2.3 干燥技术

干燥工序可降低产品水分含量、抑制微生物腐败、延长保存期、提高产品质量,对发酵牛肉制品的生产加工有重要作用。学者们主要着眼于比?#21916;?#21516;干燥方式对产品品质的影响、干燥技术与新技术结?#40092;?#29992;、干燥工艺的优化、干燥机理与动力学等的深入分析。陈利忠[18]在发酵牛肉干干燥熟化时使用阶?#38382;胶?#28900;工藝,能?#26438;?#38477;低产品水分含?#32771;?#27700;分活度,并起到?#26412;?#20316;用。谢小雷等[19]发现,中红外-热风组合干燥能够改善牛肉干的色泽、嫩度、咀嚼性等质构特性。赵岩等[20]研究表明,真空干燥是果蔬复合发酵鹿肉脯的最佳干燥方法,为发酵牛肉制品干燥特性的研究提供了参考。如何开发适合于发酵牛肉制品的新型节能干燥技术及专用干燥设备,既保证产品品质,又能降低营养及风味损失,目前?#26434;?#24456;多问题?#37233;?#35299;决。

2.3 发酵特性

对发酵过程中理化指标及其变化规律进行测定和分析,才能深入理解发酵牛肉制品的发酵机理及发酵特性。赵岩等[21]研究不同因素对接种乳酸菌块状发酵牛肉理化性质的影响,并优化其发酵工艺。白菊红等[22]发现,发酵菌种对牦牛肉灌肠中肽的变化规律有显著影响,且清酒乳杆菌是快速生成肽的良好发酵剂。

张丽等[23]发现,在发酵过程中两品系牦牛肉肉色逐渐加深,弹性增加,硬度、咀嚼性降低。周亚军等[24]研究表明,随着发酵时间的延长,果蔬复合肉糜的水分含量、pH值和亚硝酸盐含量逐渐降低,游离?#34987;?#37240;含量逐渐升高。Candogan等[25]对接种4 种不同发酵剂的发酵牛肉香肠进行蛋白质水解实验,发现在加工过程中肌球蛋白、肌动蛋白等被?#21040;猓?#38750;蛋白氮含量增加。国内现阶?#21619;?#21457;酵特性的研究还处于测定理化指标并?#40092;?#20854;变化规律,对于更深层次发酵机理的分析十分有限,应当在此方面作出更多的探索与研究。

2.4 品质评价

品质评定对发酵牛肉制品的研究与开发具有重要意义。评定指标可分为感官、理化及微生物指标[26]三大部分,评价方法分为感官评价和客观测定。其中客观测定主要包括剪切力法、质地剖面分析(texture profile analysis,TPA)法[27]、色差法、比色法、气相/?#21512;?#33394;谱-质谱联用法、电子鼻法[28]、指纹图谱技术及电子舌法等。沙坤等[29]采用固相微萃取法萃取发酵牦牛肉中的挥发性香气成分,并利用气相-嗅闻-质谱联用法对其进行定性?#25237;?#37327;分析。范文教等[30]将电子舌技术应用于发酵川味香肠的气味研究,识别效果显著。程健博等[31]研究表明,利用低频核磁共振技术可对发酵牛肉干干燥过程中的各项理化、感官指标进行有效监控及预测。

Berardo等[32]通过?#21512;?#33394;谱与质谱联用对干发酵香肠中肌原纤维蛋白强烈水解得到的小肽和游离?#34987;?#37240;进行了鉴定。理化指标检测技术随着生物工程技术的发展日益先进,检测项目日益完善,为发酵牛肉制品的品质评定及监控奠定了基础。

Larissa等[55]研究得出,意大利香肠超声处理9 min时乳酸菌和微球菌科生长增强,脂质和蛋白质氧化加速,有助于维持香肠贮藏期间总血红素含量。章斌等[56]发现,超声波与中草药液的协同作用可使牛肉丸在0~4 ℃条件下贮藏12~15 d左右,有较好的保鲜效果。为了更好地将超声波技术运用到发酵牛肉制品中,研究其影响肉源微生物的作用机理及将其与其他?#26412;?#25216;术联用是继续研究的重点。

研究者们同样重视在贮藏过程中发酵牛肉制品的品质变化。Slima等[57]发现,牛肉香肠接种?#21442;?#20083;杆菌TN8与乳酸片球菌MA18/5M明显改善了其贮藏期内的感官特征及卫生安全。梁成云等[58]对比发酵牛肉干与传统牛肉干贮藏期间的品质,结果表明,发酵明显改善了牛肉嫩度。高伟[59]研究牛肉干发酵香肠贮藏期间的品质变化,发现乳酸菌发酵能有效抑制有害菌的生长并延长其保质期。发酵牛肉制品贮藏期间的品质变化影响消费者对其的可接受程度,如何通过控制贮藏条件及保藏技术的应用,尽可能在不影响产品品质的基础上延长其保质期是科研工作者们进一步探索的内容。

4 我国发酵牛肉制品研发及生产中存在的主要问题

虽然我国是肉类生产和消费大国,但国内对发酵牛肉制品的工业化生产及系统化研究起步较晚,存在优质发酵剂?#36874;Α?#30456;关标准不完善、产率低及成本高等问题,?#29616;?#21046;约我国发酵牛肉制品的进一步发展。国内发酵牛肉制品在研发过程中还有一些关键技术未解决,包括优良发酵剂的筛选、复配及其作用条件、机理,如引入基因技术来构建强细菌素、快速产酸等菌种选育;无损、高效、快捷、简便的发酵牛肉制品理化指标测定技术,如可用质谱的蛋白质组学技术鉴定成熟过程中产生的肽[60]等。相比而言,国外研发科技较为先进成熟,我国的发酵牛肉制品产业基础较为薄弱。因此深入研究相关加工及保藏技术、提高发酵牛肉制品品质、建立相关质量安全标?#25216;?#25351;标监测体系、实现产业化生产迫在眉睫。

5 发酵牛肉制品开发前景展望

发酵牛肉制品具有营养价值高、安全方便、保质期长等优点,在满足人们对于肉制品需求的同?#20445;?#21448;降低了人们正常饮食中脂肪、胆固醇的摄入,是未来健康食品的首选。我国发酵牛肉制品的发展应将国外先进科?#21152;?#22269;内传统工艺相结合,综合应用微生物育种、发酵工程等生物技术,筛选性能优良的发酵菌种,并推动发酵剂的开发,改善产品发酵特性,使之适应中式消费习惯;同时有针对性地改进发酵工艺、规范技术标准,进一步提高发酵牛肉制品的安全性;改?#27982;?#33740;和包装工艺等保藏技术,延长货架期,生产出营养均衡、风味独特、品质更好的发酵牛肉制品。深化科技研究,推动发酵牛肉制品关键技术问题的解决与新产品的开发,使我国发酵牛肉制品生产向实现工业化、规模化、标准化的方向迈进,促进我国发酵牛肉制品的发展。

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