Effect of Inoculating Lactic Acid Bacteria Starter on Physicochemical Properties and Safety Quality of Air-dried Sausage During Air Drying
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摘要: 为研究乳酸菌发酵剂对风干肠在加工过程中理化性质及安全品质的影响，本试验分别将SHI-59（木糖葡萄球菌、戊糖片球菌、植物乳杆菌）、WBL-45（木糖葡萄球菌、肉葡萄球菌、清酒乳杆菌）、PRO-MIX5（木糖葡萄球菌、清酒乳杆菌、类植物乳杆菌）复合型商业发酵剂接种到肉馅中，3个接菌组分别用SHI、WBL、PRO表示，经过12 d的风干过程生产发酵型风干肠，以不接种作为对照组（control check，CK），分别在风干的第0、3、6、9、12 d检测4组风干肠的水分含量、水分活度（aw）、色差值（L*值和a*值）、pH、总挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）含量；并分别测定风干第6和12 d的生物胺含量以及第12 d的亚硝酸盐残留量和6种N-亚硝胺（N-nitrosamines，NAs）含量。试验结果表明：随着风干过程的进行，4组风干肠的水分含量和aw呈现逐渐降低趋势，TVB-N值、L*值和a*值呈现逐渐升高趋势，pH呈现先降低后缓慢升高的变化趋势，接种SHI-59和WBL-45菌在风干第0~3 d期间能快速降低肉馅体系的pH至5.39和5.10。当风干12 d时，WBL组的水分含量为组内最高值（27.57%），对风干肠的感官性质有改善作用；4组风干肠的pH均小于5.4，亚硝酸盐残留量在1.91~2.95 mg/kg范围；3组试验组的L*值和a*值显著高于CK组（P<0.05），其中WBL-45菌的发色效果最佳；PRO组和SHI组的总NAs含量显著低于CK组（P<0.05），3个接种组N-二甲基亚硝胺（N-Nitrosodimethylamine，NDMA）含量在1.24~1.82 µg/kg，远小于国家限量标准和CK组，说明3种商业复配菌对NAs有显著的抑制效果；3种发酵剂对色胺和亚精胺有明显的抑制作用，但对尸胺、组胺、酪胺和生物胺总量没有抑制效果，不过其含量在安全可控范围。整体上，接种3种复合发酵剂可使NAs和亚硝酸盐残留量均保持在较低水平，能不同程度地提高风干肠的安全品质。Abstract: In order to study the effects of lactic acid bacteria starter on the physical and chemical properties and safety quality of air-dried sausage during processing, SHI-59 (Staphylococcus xylose, Pediococcus pentosus, Lactobacillus plantarum), WBL-45 (Staphylococcus xylose, Staphylococcus botulinus, Lactobacillus sake), PRO-MIX5 (Staphylococcus xylose, Lactobacillus sake, Lactobacillus plantarum) compound commercial starter was inoculated into meat stuffing, the three groups were represented by SHI, WBL and PRO respectively, and fermented air-dried sausage was produced after 12 days of air drying process, no inoculation was used as control check (CK). The water content, water activity (aw), color difference (L* and a*), pH and total volatile basic nitrogen (TVB-N) of the air-dried sausage of the four groups were measured on the 0, 3, 6, 9 and 12 days of air drying. The contents of biogenic amines, nitrite residues and 6 kinds of N-nitrosamines (NAs) were measured on the 6th and 12th day of air drying, respectively. The results showed that with the progress of air drying process, the moisture content and aw of the four groups of air-dried sausage decreased gradually, the TVB-N value, L* value and a* value increased gradually, and the pH decreased first and then increased slowly. Inoculation of SHI-59 and WBL-45 could rapidly reduce the pH of meat filling system to 5.39 and 5.10 during the 0~3 days of air drying. When air dried for 12 days, the water content of WBL group was the highest (27.57%), which could improve the sensory properties of air-dried sausages. The pH of the air-dried sausage in the four groups was less than 5.4, and the nitrite residue was in the range of 1.91~2.95 mg/kg. The L* and a* values of the three groups were significantly higher than those of the CK group (P<0.05), the chromogenic effect of WBL-45 starter was the best. The content of total NAs in PRO Group and SHI group was significantly lower than that in CK group (P<0.05). The content of N-nitrosodimethylamine (NDMA) in the three inoculation groups was 1.24 ~1.82 µg/kg, which was much lower than the national limit standard and CK group, indicating that the three commercial compound bacteria had a significant inhibitory effect on NAs. The three fermentation agents had obvious inhibitory effects on tryptamine and spermidine, but had no inhibitory effect on the total amount of cadaverine, histamine, tyramine and biogenic amine, but their contents were safe and controllable. On the whole, inoculating three kinds of compound fermentation agents could keep the residues of NAs and nitrite at a low level, and could improve the safety and quality of air-dried sausage to varying degrees.
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风干肠是北方享有盛名的传统发酵肉制品之一，它是由瘦肉和脂肪颗粒为原料，添加食盐、糖、曲酒、味精等，在自然或人工控制条件下经微生物发酵作用而形成的具有特殊风味、色泽和质地，水分活性低（0.7~0.8）、pH低（4.5~5.5）可长期储存的发酵干燥肉制品[1-2]。然而，风干肠传统上是自然发酵生产，微生物菌群组成不易严格控制，存在安全隐患[3]。此外，风干肠的成熟是一个复杂的生化过程，涉及多种微生物的相互作用，而某类型微生物（如大肠杆菌、奥里斯链球菌、肠球菌、梭菌和变形杆菌等）具有合成N-二甲基亚硝胺（N-nitrosodimethylamine，NDMA）的能力或者促进亚硝化反应的进程[4]，因为N-亚硝胺（N-nitrosamines，NAS）是由亚硝酸盐和二级胺类物质反应生成的一种极强致癌物，而微生物可以通过代谢蛋白氧化酶产生二级胺，或分泌氨基酸脱羧酶产生的生物胺通过脱氨反应和环化反应形成二级胺[5-6]。也有研究表明，某些乳酸菌（如木糖葡萄球菌、清酒乳杆菌、类植物乳杆菌等）具有抑制NAs形成的前体物质[7]，或具有转化已生成的NAs的能力[8]。
目前在肉制品生产中使用发酵剂已受到特别的关注[9-13]，这是因为发酵剂具有降低肉制品的pH，抑制致病性和腐败性微生物的繁殖，控制生物胺和N-亚硝胺等危害物的产生，并能产生良好风味和益生性等优势[14]。乳酸菌是风干肠中的优势菌，常用于肉品发酵的微生物种类有戊糖片球菌、植物乳杆菌、弯曲乳杆菌、清酒乳杆菌、干酪乳杆菌、乳酸片球菌、肉葡萄球菌、木糖葡萄球菌及变异性微球菌等，对提高肉制品的品质和安全性具有重要的作用，大量研究证明凝固酶阴性葡萄球菌能进行糖发酵、氨基酸代谢、脂质氧化及酯酶催化反应等[15]，具有产良好风味的功能特性。Liao等[16]研究调查了植物乳杆菌120、酿酒酵母2018和木糖葡萄球菌135对NDMA及其前体形成的影响，发现三株菌株均能在培养液中直接降解NDMA，其中降解率最高的是植物乳杆菌120。Hua等[17]研究了商品发酵剂SBM-52（木糖葡萄球菌、肉葡萄球菌、戊糖片球菌和乳酸足球菌）、PRO-MIX5（木糖葡萄球菌、类植物乳杆菌和清酒乳杆菌）、WBX-43（木糖葡萄球菌和肉葡萄球菌）、V3（植物乳杆菌）发酵鱼肉酱品质特性的影响，结果表明SBM-52、PRO-MIX5和V3均能迅速降低pH，WBX-43和SBM-52发酵剂可用于生产风味更好的优质鱼肉酱。
前期研究中，比较了几种外源添加物对风干肠理化性质及安全品质的影响[18-20]，发现添加自配的复合抗氧化剂和自制的发酵牛骨调味基料（用FBFA表示）更能降低风干肠的亚硝酸盐残留量、TBARs值，控制组胺和NAs的形成，对风干肠的色泽和安全品质等具有较好的改善作用，但它不能很好地抑制肠杆菌科菌，且通过微生物多样性分析发现，乳酸菌在风干肠中所占的丰度比例不高。所以为了进一步提高风干肠的安全品质，本研究在风干肠加工中，分别接种3种商业发酵剂为试验组，通过风干过程中测定不同指标的变化，研究不同菌种对风干肠品质的影响，目的是利用优势菌群来控制腐败微生物的生长，进而达到生物防腐的目的，为发酵剂在风干肠中的应用提供理论指导。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
冷却排酸成熟24 h的猪后腿肉、猪肥膘 天津二商迎宾肉类食品有限公司；食盐、白糖、曲酒、味精、酱油、牛骨肉末 天津市红旗农贸批发市场；茶多酚、迷迭香、木糖、葡萄糖 豫中生物科技有限公司；VE、异抗坏血酸钠、风味蛋白酶、复合蛋白酶、半胱氨酸、甘氨酸、丙氨酸、VB1 苏州佰亿鑫生物科技有限公司；SHI-59（Staphylococcus xylose木糖葡萄球菌、Pediococcus pentosus戊糖片球菌、Lactobacillus plantarum植物乳杆菌）、WBL-45（Staphylococcus xylose木糖葡萄球菌、Staphylococcus carnosus肉葡萄球菌、Lactobacillus sake清酒乳杆菌）、PRO-MIX5（Staphylococcus xylose木糖葡萄球菌、Lactobacillus sake清酒乳杆菌、Lactobacillus plantarum类植物乳杆菌） 意大利萨科公司；胶原蛋白肠衣（牛二层皮提取、孔径30 mm） 神冠控股（集团）有限公司；N-亚硝胺标准品：N-二甲基亚硝胺（N-Nitrosodimethylamine，NDMA）、N-亚硝胺吗啉（N-nitrosomorpholine，NMOR）、N-亚硝胺吡咯烷（N-nitrosopyrrolidine，NPYR）、N-甲基乙基亚硝胺（N-nitrosomethylethylamine，NMEA）、N-亚硝基哌啶（N-nitrosopiperidine，NPIP）、N-亚硝基二丙胺（N,N-Dipropylnitrosamine，NDPA） 美国Supelco公司；乙腈、二氯甲烷（均为色谱纯）、氯化钠、无水硫酸钠、高氯酸、丹磺酰氯、亚硝酸钠、亚铁氰化钾、乙酸锌、对氨基苯磺酸、盐酸萘乙二胺、盐酸、氢氧化钠、碳酸氢钠、氨水、硼酸 均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司；配制试剂所用水 均为超纯水。
Agilent 1200、Agilent 1260高效液相色谱仪（配备紫外吸收检测器）、ZORBAX EClipse Plus C18液相色谱柱、Zorbax Extend-C18液相色谱柱 美国Agilent公司；CM-5色差仪 日本Konica Minolta公司；HD-4智能水分活度测量仪 迪乐电子仪器科技有限公司；STARTER3100 pH计 美国Ohaus公司；GS0610超声波清洗机 深圳博冠科技有限公司；SX-500多功能高压蒸汽灭菌锅 日本Tomy公司；CLIMACELL恒温恒湿箱 艾力特国际贸易有限公司；XMTD-4000电热恒温水浴锅 上海科恒实业发展有限公司；BVBJ-30F真空搅拌机 嘉兴艾博实业有限公司；XZ-5L手摇灌肠机 广州旭众食品机械有限公司；RE-2000A旋转蒸发仪、LC-CCA冷却液循环泵、SHZ-D循环水式真空泵 上海力辰仪器科技有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 FBFA的制备
FBFA是由发酵牛骨调味基料（fermented beef flavorings，FBF）和复合抗氧化剂（compound antioxidants，CA）复配而成。FBF的制备参照樊晓盼等[21]的方法，牛骨肉末和水按1:4的比例在0.1 MPa，121 ℃下高压浸提4 h，将浸提液冷却到室温后，加入0.06%的风味蛋白酶和0.03%的复合蛋白酶，在50 ℃的摇床中酶解4.5 h，结束后沸水浴灭酶活20 min，等恢复室温后接种用灭菌乳提前活化2 h的VHI-41（木糖葡萄球菌+戊糖片球菌+植物乳杆菌），添加量为0.02%，在30 ℃，130 r/min条件下振摇发酵12 h，结束后沸水浴灭菌20 min。待冷却至室温后分别加入1.2%木糖、1.2%葡萄糖、0.9%半胱氨酸、0.45%甘氨酸、0.45%丙氨酸、1.8% VB1搅拌均匀后在110 ℃进行美拉德反应1 h，冷却后于4 ℃静置12 h。最后用两层纱布过滤即为成品FBF。其添加量为肉重的2%，CA的添加量按照熊凤娇等[22]的方法，即茶多酚、迷迭香、VE和异抗坏血酸钠添加量（以原料肉重计）分别为60.14、60.11、60.00和60.00 mg/kg，将FBF和CA以1:1复配得FBFA。
1.2.2 风干肠的制作
风干肠制作工艺：原料肉预处理→腌制→拌馅→罐肠→风干成熟→成品。
1.2.2.1 腌制
将猪后腿瘦肉剔除筋膜、脂肪后，用绞肉机绞碎（筛板孔径8 mm），背膘用切丝机切碎，按照肥瘦比1:9的比例放入真空搅拌机中，加入占肉总质量1.8%的食盐、0.01%的亚硝酸钠（事先用少量水溶解）和异抗坏血酸钠0.55 g/kg，真空搅拌5 min，取出后放入不锈钢盆中，紧贴肉表面盖一层保鲜膜，于0~4 ℃冷库中腌制24 h。
1.2.2.2 拌馅
将腌制好的肉再次倒入真空搅拌机中，依次加入4%糖、1.5%曲酒、0.2%味精、0.3%生抽、10%水、10 g/100 kg的乳酸菌发酵剂（按肉重计，CK组不加），真空搅拌8 min。
1.2.2.3 灌肠
将制好的肉馅灌入胶原蛋白肠衣中，结扎（每节13~15 cm）、排气。
1.2.2.4 风干
将灌制好的肉肠放入恒温恒湿培养箱中风干12 d，恒温恒湿培养箱内的温度、相对湿度和风速参数如表1所示。
表 1 风干肠工艺参数Table 1. Process parameters of air-dried sausage加工工序 温度（℃） 相对湿度（%） 风速（%） 风干时间（d） 风干第1 d 25 30 100 1 风干第2 d 25 70 100 1 风干第3 d 25 75 100 1 风干第4~12 d 25 80 100 9 1.2.3 试验设计方案
在风干肠加工的基础配方基础上，试验设计4组，每组均加入FBFA（按照1.2.1），对照组（control check CK）不接种，其它3组（SHI组、WBL组、PRO组）分别接种10 g/100 kg的SHI-59、WBL-45、PRO-MIX5。分别在风干的第0、3、6、9、12 d取样测定样品的水分含量、aw、色差、pH、TVB-N值；分别测定风干第6、12 d生物胺变化以及第12 d的N-亚硝胺含量、亚硝酸盐残留量。
1.2.4 指标测定方法
1.2.4.1 水分含量
按照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。
1.2.4.2 aw
用绞肉机将样品绞碎，室温（约20 ℃）下将肉平铺于玻璃皿上，用智能水分活度仪进行测定。
1.2.4.3 pH
按照GB 5009.237-2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》中肉及肉制品pH值测定方法。
1.2.4.4 色差值测定
将绞碎样品置于室温（约20 ℃）下平衡温度2 h，均匀平铺于玻璃皿中，采用色差仪测定样品的亮度值（L*）和红度值（a*）（正值表示样品色泽偏红，负值表示样品色泽偏绿），测定前用标准白板校正色差仪。每个处理组包含3个平行试样，结果取平均值。
1.2.4.5 挥发性盐基氮的测定
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》。
1.2.4.6 亚硝酸盐残留量测定
参照GB 5009.33-2016《食品安全国家标准 食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》。
1.2.4.7 NAs含量测定
样品前处理参照GB 5009.26-2016《食品安全国家标准 食品中N-亚硝胺类化合物的测定》进行，然后经高效液相色谱仪检测。
色谱条件：参照肖付刚等[23]的方法，使用ZORBAX EClipse Plus C18液相色谱柱（4.6 mm×250 nm）；紫外检测器固定波长230 nm；流速1 mL/min；进样量10 µL；柱温25 ℃；分析时间25 min；后序运行时间10 min。流动相及梯度洗脱程序如表2所示。
表 2 流动相梯度洗脱程序Table 2. Mobile phase gradient elution procedure时间（min） 水A（%） 乙腈B（%） 0 80 20 3 65 35 10 65 35 16 10 90 25 0 100 27 80 20 35 80 20 1.2.4.8 生物胺含量的测定
参照杜智慧[24]的方法。称取5 g碎肉样加入20 mL 0.4 mol/L的高氯酸30000 r/min下匀浆30 s，在4 ℃ 4000 r/min条件下离心10 min。重复上述步骤1次，合并两次上清液，用0.4 mol/L的高氯酸定溶至50 mL。样品和标品衍生化处理方式相同：取1 mL的样液，加入0.2 mL，2 mol/L NaOH和0.3 mL饱和NaHCO3，2 mL 10 mg/mL丹磺酰氯，40 ℃避光反应30 min，结束后加10 µL氨水终止反应，用乙腈定容至5 mL，4 ℃、3000 ×g条件下离心5 min，上清液过膜，上液相检测。
色谱条件：采用高效液相色谱仪测定，色谱柱为Agilent Zorbax Extend-C18 Column (4.6 mmID×150 mm)，紫外检测波长254 nm，流速1 mL/min，进样量20 µL，柱温30 ℃，流动相A为水，C为乙腈，进行梯度洗脱，洗脱程序见表3。
表 3 流动相梯度洗脱程序Table 3. Mobile phase gradient elution procedure洗脱时间（min） 流动相A（%） 流动相C（%） 0 35 65 5 30 70 20 0 100 24 0 100 25 35 65 30 35 65 1.3 数据处理
试验数据以平均值±标准差表示，采用SPSS 19.0软件进行差异显著性分析；采用Excel作图。
2. 结果与分析
2.1 乳酸菌对风干肠加工过程中水分含量和aw变化的影响
乳酸菌对风干肠加工过程中水分含量和aw变化的影响见图1A~B所示。由图1可以看出，随着风干过程的进行，CK、SHI、WBL和PRO组水分含量和aw均呈显著降低趋势（P<0.05）；水分含量由69.36%~70.70%降至23.90%~27.97%，aw由起初的0.949~0.964降至0.776~0.803，达到了一般风干肠对水分含量和aw要求的范围[25]。PRO组的aw下降缓慢，可能与PRO组风干肠在整个风干过程中pH降低幅度变化不大有关（见图2），远离肌球蛋白的等电点5.4，进而使肌原纤维蛋白的收缩、变性或降解程度不大，肌肉蛋白持水力相对较强，使水分散失的速度减慢[26]。WBL组风干肠在风干的第3、6 d水分含量为组内最高，到风干的第9、12 d水分含量又快速降低，说明接种WBL发酵剂能加快水分散失，提高干燥的速度。在风干终点时，WBL组的水分含量为组内最高27.57%，aw又能保持较低水平（0.781），这有利于保持风干肠产品较好的弹性、多汁性和口感等感官性质，同时较低的水分活度有利于抑制微生物的生长，进而提高风干肠的安全品质。
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2.2 乳酸菌对风干肠加工过程中pH变化的影响
乳酸菌对风干肠加工过程中pH变化的影响见图2所示。由图2可以看出，4组肠在加工过程中pH均呈先降低后缓慢升高的趋势。在发酵初期，SHI组和WBL组的pH下降速度比CK组快，这是因为SHI组中有戊糖片球菌，WBL组中有清酒乳杆菌，它们均可以利用碳水化合物产生乳酸[27]，且在发酵前期肉馅中的乳酸菌生长繁殖速度快，导致pH快速下降。在成熟第9 d后，4组风干肠的pH均有所上升，直到成熟过程结束，这与Xiao等[28]试验结果一致，可能与微生物产生的蛋白酶水解活性有关。Lorenzo等[29]认为，细菌蛋白酶可诱导蛋白质降解，并产生肽、氨基酸和胺，提供更好的缓冲效果。如在酸性条件下，微生物产生生物胺可以维持细胞内的pH恒定，微生物脱羧酶活性受酸环境诱导，经过脱羧反应消耗质子，导致细胞质pH升高，同时排出碱性胺物质，使风干肠肉馅体系pH升高[30]。各组pH回升的幅度不同可能与发酵剂所含的菌种种类及数量不同有关。在风干的第3、6、9、12 d PRO组的pH均显著高于其它3组（P<0.05），这与李秀明等[31]在研究不同乳酸菌发酵剂对发酵红肠品质的影响中的结果一致，说明PRO-MIX5组乳酸菌发酵剂的产酸活力弱。从整体上看，4组风干肠成品的pH均小于5.4，属于高酸发酵肉制品，这有利于抑制腐败菌的生长，从而提高产品的安全性。
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图 2 乳酸菌对风干肠加工过程中pH变化的影响Figure 2. Effect of lactic acid bacteria on pH value of air-dried sausage during air drying2.3 乳酸菌对风干肠加工过程中色泽变化的影响
乳酸菌对风干肠加工过程中色泽变化的影响见图3所示。由图3A可知，4组风干肠发酵初期的亮度值（L*）都达到了47以上，而在风干的第3 d L*显著降低（P<0.05），这主要是因为肉馅发生了脂质氧化、色素降解、微生物生长和水分散失的影响，但SHI组和WBL组 L* 值显著大于CK组（P<0.05）；在风干的第12 d，4组风干肠的L*值大小关系为PRO≈WBL>SHI>CK，说明添加乳酸菌能够提高风干肠的L*值，这与徐玉宁等[32]研究的乳酸菌具有提高风干肠亮度值的结果一致。Visessanguan等[33]报道，接种植物乳杆菌可加速泰国发酵香肠发酵过程中L*的增加，样品颜色的变化归因于产酸、蛋白质变性和亚硝基肌红蛋白的稳定性，发酵过程中肉蛋白质的酸化会导致肌原纤维蛋白中的肌球蛋白粗丝收缩，从而增加肉的光反射。图3B为风干肠加工过程中红度值（a*）的变化情况，随着风干时间的延长，SHI组、WBL组、PRO组的a*值均呈现增大的趋势，且显著高于CK组（P<0.05），SHI组、WBL组、PRO组在风干12 d时a*值分别为13.11、13.97、13.49，3组之间差异不显著（P>0.05）。说明接种的乳酸菌发酵剂对高铁肌红蛋白的还原能力强，可使风干肠的发色效果好。研究表明，在肉制品中接种乳酸菌发酵剂产生乳酸使其pH降低，有利于产生游离亚硝酸，接着分解生成NO，NO可与肉中的肌红蛋白结合形成对热稳定的玫瑰色的亚硝基肌红蛋白（NO-Hb），从而赋予产品明亮的红色[34]，另一方面，一些细菌如植物乳杆菌、发酵乳杆菌、木糖葡萄球菌、片球菌等体内能合成一氧化氮合酶，从而催化L-精氨酸生成NO达到促进发色的目的[35]。
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图 3 乳酸菌对风干肠加工过程中色差的影响Figure 3. Effect of lactic acid bacteria on color difference during air-dried sausage processing2.4 乳酸菌对风干肠加工过程中TVB-N值变化的影响
风干肠中的蛋白质被分解成氨基酸等小分子，可以大大提高其消化吸收能力，同时进一步提高产品的营养和保健功能[36-37]。4组风干肠在加工过程中TVB-N含量的变化如图4所示。由图4可以看出，随着风干时间的延长，4组风干肠中TVB-N含量均呈上升趋势，且3个试验组在风干的第3、6、9、12 d的TVB-N含量均显著高于CK组（P<0.05），这是因为在风干肠发酵和成熟过程中，由内源性蛋白酶或微生物所产生的蛋白酶分解蛋白质会产生碱性含氮小分子物质，致使TVB-N值升高[38]。3组试验组由于接入复合发酵剂，在加工过程中，随着微生物数量增加，产生蛋白酶的活力增强，碱性含氮小分子物质也会增越多。Candogan等[36]和Aro等[39]发现接种发酵剂促进了发酵香肠蛋白质的降解，特别是混合发酵剂。
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图 4 乳酸菌对风干过程中风干肠TVB-N值的影响Figure 4. Effect of lactic acid bacteria on TVB-N value of air-dried sausage during air drying2.5 乳酸菌对风干肠成品亚硝酸钠残留量和N-亚硝胺含量的影响
表4为乳酸菌对风干肠成品亚硝酸钠和N-亚硝胺含量的影响。由表4可知，4组风干肠的亚硝酸盐残留量远远低于GB 2762-2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》中的规定≤30 mg/kg，说明发酵工艺能加速亚硝酸盐的降解，SHI-59组风干肠成品的亚硝酸盐残留量为组内最低（1.91 mg/kg），WBL组和PRO组之间亚硝酸盐残留量差异不显著（P>0.05），可能与这3组复合发酵剂产酸能力和亚硝酸盐还原酶活性有关的缘故[40-41]，CK组虽然没有接种发酵剂，但原料和环境中的微生物能发酵产酸，降低肉馅中的pH（见图2），使亚硝酸盐还原成NO进行发色，此外亚硝酸盐具有杀菌、抗氧化作用，所以发酵过程能降低亚硝酸盐残留量。
表 4 乳酸菌对风干肠成品亚硝酸盐和N-亚硝胺的影响Table 4. Effect of lactic acid bacteria on nitrite and N-nitrosamine in air-dried sausage样品名称 亚硝酸盐含量（mg/kg） N-亚硝胺含量（µg/kg） N-二甲基亚硝胺（NDMA） N-亚硝胺吗啉（NMOR） N-亚硝胺吡咯烷（NPYR） N-硝基甲基乙基胺（NMEA） N-亚硝基吡啶（NPIP） N-亚硝基二丙胺（NDPA） CK 2.19±0.08b 2.88±0.12c 4.59±0.03c 3.30±0.09c 1.52±0.20b 7.69±0.02d 1.29±0.17c SHI 1.91±0.07a 1.82±0.18b 3.85±0.23b 1.66±0.16a 5.37±0.33c 4.82±0.17b 0.45±0.01a WBL 2.95±0.07c 1.28±0.06a 12.56±0.09d 6.76±0.10d 1.43±0.06b 4.59±0.07a 0.46±0.09a PRO 2.83±0.08c 1.24±0.01a 3.34±0.02a 2.14±0.01b 0a 5.13±0.17c 0.80±0.14b 我国在GB 2762-2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》中的规定，肉制品中NDMA不得高于3 µg/kg。4组风干肠成品NAs含量如表4所示，与CK组相比，PRO组对6种NAs均有显著的抑制效果（P<0.05），特别是对NMEA的抑制率达100%，4组风干肠的NDMA均在安全范围内，PRO组对NDMA的抑制效果最好，其抑制率为56.94%，这与李秀明等[42]的研究结果一致，说明PRO菌具有直接降解NAs的能力；SHI组除对NMEA不具有抑制作用外，对其它5种NAs均有显著的抑制效果（P<0.05），特别是NDMA的含量只有1.82 µg/kg。分析其原因，也许是由于SHI组中含有植物乳杆菌，Sun等[43]将植物乳杆菌接种到哈尔滨风干肠中，结果发现植物乳杆菌能显著抑制风干肠中NDPA的形成。WBL组能抑制NDMA、NPIP和NDPA的生成。关于PRO、SHI和WBL组商业发酵剂是如何协同抑制NAs（尤其是NDMA）形成的机理还不明确，今后可以借助宏基因组学分析微生物群落结构，各乳酸菌基因功能活性，微生物之间的相互协同作用；通过蛋白质组学研究手段找出目标蛋白；通过宏转录组学研究乳酸菌产相关酶的基因序列，然后进行拼接，做物种注释和基因注释了解其代谢通路。
2.6 乳酸菌对风干肠加工过程中生物胺含量变化的影响
风干肠中含有丰富的蛋白质，在发酵和成熟过程中经某些具有脱羧酶活性的微生物作用形成有潜在危害作用的含氮物质-生物胺。乳酸菌对风干肠分别在风干第6 d和第12 d生物胺含量变化的影响如表5所示。由表5可以看出，12 d的各种生物胺和生物胺总量均显著高于6 d（P<0.05），说明随着风干时间的延长，各种生物胺有一个积累的过程。8种生物胺中，亚精胺在各组中含量均处于极低水平，精胺在4组风干肠中均有检出，12 d时各组之间差异不显著（P>0.05）。在风干第6 d时，仅在CK组检测出色胺（1.03 mg/kg），到第12 d时CK组色胺增加到5.79 mg/kg，WBL组色胺含量（0.71 mg/kg）远低于CK组（P<0.05），而SHI组和PRO组均未检测出色胺，说明接种乳酸菌WBL、SHI、PRO对风干肠中色胺有明显的抑制作用。组胺在8种生物胺中毒性最大，从表4可以看出，风干12 d时4组风干肠成品的组胺含量低于欧盟监管条例91-493-EEC中规定的食品中组胺含量不应超过100 mg/kg[44]。腐胺、尸胺、组胺和酪胺是发酵肉制品中最常见的生物胺[45]，4组风干肠在风干12 d时检测出的尸胺和酪胺含量最高，其次是腐胺和组胺，SHI、WBL、PRO组的尸胺、组胺、酪胺和生物胺总量高于CK组，其中PRO组最为显著（P<0.05），分析这一现象的原因，可能是本试验风干肠在加工过程中，温度一直保持25 ℃，试验组中发酵剂作用的结果产生的微生物蛋白酶使蛋白质水解产生大量的游离氨基酸和肽类，经肠杆菌科和假单胞菌属[46]等具有氨基酸脱羧酶活性的微生物作用而使生物胺大量积累。基于上述现象，下一步试验可以通过改变风干工艺条件，前期发酵阶段温度为30 ℃，让乳酸菌在短时间内快速生长繁殖产酸成为优势菌来抑制腐败微生物的繁殖，后期风干过程降低温度至15~16 ℃，进一步抑制腐败微生物的繁殖，以此来降低风干肠中组胺、酪胺和尸胺的含量。生物胺是形成致癌物NAs的前体物质之一，由表3可知，PRO组中6种NAs含量没有因为其生物胺含量增加而显著增加，反而其NAs含量显著低于CK组（P<0.05），说明接种PRO-MIX5商业复配菌能高效代谢NAs，或改变NAs的合成路径，Nowak等[47]研究表明短乳酸杆菌0945和干酪乳杆菌114001细胞内提取物中发生的酶促反应可能参与亚硝胺的消除。Grill等[48]报道在磷酸盐缓冲液中具有酶活性的双歧杆菌BB536胞内提取物，可以在体外代谢NDMA、NPIP和NPYR。
表 5 乳酸菌对风干肠加工过程中生物胺含量变化的影响（mg/kg）Table 5. Effect of lactic acid bacteria on biogenic amines of air-dried sausage during air drying (mg/kg)组别 6 d 12 d CK SHI WBL PRO CK SHI WBL PRO 色胺 1.03±0.01b / / / 5.79±1.03b / 0.71±0.03a / 苯乙胺 14.65±1.04c 17.93±0.09b 6.15±0.91a 9.25±1.01b 15.80±0.87b 20.69±0.26c 12.5±0.58a 13.56±0.96ab 腐胺 16.38±0.20a / / / 36.38±0.20a 36.80±1.28a 38.66±2.11a 52.23±1.10b 尸胺 53.23±2.62a 56.76±0.95a 54.20±2.38a 97.28±6.19b 118.13±3.33a 129.24±3.78b 133.16±6.45b 171.81±7c 组胺 17.25±1.62a 20.68±0.32b 19.60±0.79b 64.62±1.40c 31.85±3.65a 43.16±2.49b 45.23±2.31b 98.12±6.21c 酪胺 38.72±2.11a 41.99±1.23ab 45.31±2.13b 70.03±4.71b 86.27±3.58a 111.21±5.61b 105.53±5.95b 121.91±4.83c 亚精胺 0.08±0.00a 0.41±0.06c 0.23±0.02b 0.14±0.02a 0.53±0.06b 0.49±0.08b 0.27±0.06a 0.27±0.06a 精胺 12.19±1.63a 27.87±3.09c 11.31±0.77a 22.87±2.85b 26.26±4.32a 30.12±2.11a 26.56±1.65a 29.17±3.31a 总量 155.82±8.42b 166.76±4.99b 137.13±2.32a 264.29±12.23c 319.86±12.42a 371.69±10.56b 362.60±17.79b 566.01±20.88c 3. 结论
本试验研究了3种复合乳酸菌发酵剂对风干肠理化性质及安全品质的影响，研究发现在3个接菌组中WBL组能明显降低风干肠的aw，提高风干肠的品质。SHI和WBL在风干第0~3 d期间能快速降低肉馅体系的pH至为5.39和5.10。到风干终点时SHI、WBL、PRO组的L*值、a*值均显著高于CK组（P<0.05），说明3种乳酸菌发酵剂对风干肠有较好的发色作用，其中WBL-45的发色效果最佳。通过对风干肠成品亚硝酸盐残留量、NAs和生物胺这3个安全性指标测定，4组风干肠成品的亚硝酸盐残留量远低于国标限量标准30 mg/kg，其中SHI组的亚硝酸盐残留量1.91 mg/kg为组内最低，PRO组对6种NAs有较好抑制效果，SHI组对除NMEA以外的5种NAs有较好的抑制效果，WBL仅能抑制NPIP和NDPA的生成；3组发酵剂均对风干肠中的色胺和亚精胺有明显的抑制作用，但对尸胺、组胺、酪胺和生物胺总量没有抑制效果，不过其含量在安全可控范围。整体上，接种3种复合发酵剂可使致癌物质NAs和亚硝酸盐残留量均保持在较低水平，能不同程度地提高风干肠的安全品质，这对于风干肠的实际生产具有重要指导意义。
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图 2 乳酸菌对风干肠加工过程中pH变化的影响
Figure 2. Effect of lactic acid bacteria on pH value of air-dried sausage during air drying
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图 3 乳酸菌对风干肠加工过程中色差的影响
Figure 3. Effect of lactic acid bacteria on color difference during air-dried sausage processing
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图 4 乳酸菌对风干过程中风干肠TVB-N值的影响
Figure 4. Effect of lactic acid bacteria on TVB-N value of air-dried sausage during air drying
表 1 风干肠工艺参数
Table 1 Process parameters of air-dried sausage
加工工序 温度（℃） 相对湿度（%） 风速（%） 风干时间（d） 风干第1 d 25 30 100 1 风干第2 d 25 70 100 1 风干第3 d 25 75 100 1 风干第4~12 d 25 80 100 9 
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表 2 流动相梯度洗脱程序
Table 2 Mobile phase gradient elution procedure
时间（min） 水A（%） 乙腈B（%） 0 80 20 3 65 35 10 65 35 16 10 90 25 0 100 27 80 20 35 80 20
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表 3 流动相梯度洗脱程序
Table 3 Mobile phase gradient elution procedure
洗脱时间（min） 流动相A（%） 流动相C（%） 0 35 65 5 30 70 20 0 100 24 0 100 25 35 65 30 35 65
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表 4 乳酸菌对风干肠成品亚硝酸盐和N-亚硝胺的影响
Table 4 Effect of lactic acid bacteria on nitrite and N-nitrosamine in air-dried sausage
样品名称 亚硝酸盐含量（mg/kg） N-亚硝胺含量（µg/kg） N-二甲基亚硝胺（NDMA） N-亚硝胺吗啉（NMOR） N-亚硝胺吡咯烷（NPYR） N-硝基甲基乙基胺（NMEA） N-亚硝基吡啶（NPIP） N-亚硝基二丙胺（NDPA） CK 2.19±0.08b 2.88±0.12c 4.59±0.03c 3.30±0.09c 1.52±0.20b 7.69±0.02d 1.29±0.17c SHI 1.91±0.07a 1.82±0.18b 3.85±0.23b 1.66±0.16a 5.37±0.33c 4.82±0.17b 0.45±0.01a WBL 2.95±0.07c 1.28±0.06a 12.56±0.09d 6.76±0.10d 1.43±0.06b 4.59±0.07a 0.46±0.09a PRO 2.83±0.08c 1.24±0.01a 3.34±0.02a 2.14±0.01b 0a 5.13±0.17c 0.80±0.14b
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表 5 乳酸菌对风干肠加工过程中生物胺含量变化的影响（mg/kg）
Table 5 Effect of lactic acid bacteria on biogenic amines of air-dried sausage during air drying (mg/kg)
组别 6 d 12 d CK SHI WBL PRO CK SHI WBL PRO 色胺 1.03±0.01b / / / 5.79±1.03b / 0.71±0.03a / 苯乙胺 14.65±1.04c 17.93±0.09b 6.15±0.91a 9.25±1.01b 15.80±0.87b 20.69±0.26c 12.5±0.58a 13.56±0.96ab 腐胺 16.38±0.20a / / / 36.38±0.20a 36.80±1.28a 38.66±2.11a 52.23±1.10b 尸胺 53.23±2.62a 56.76±0.95a 54.20±2.38a 97.28±6.19b 118.13±3.33a 129.24±3.78b 133.16±6.45b 171.81±7c 组胺 17.25±1.62a 20.68±0.32b 19.60±0.79b 64.62±1.40c 31.85±3.65a 43.16±2.49b 45.23±2.31b 98.12±6.21c 酪胺 38.72±2.11a 41.99±1.23ab 45.31±2.13b 70.03±4.71b 86.27±3.58a 111.21±5.61b 105.53±5.95b 121.91±4.83c 亚精胺 0.08±0.00a 0.41±0.06c 0.23±0.02b 0.14±0.02a 0.53±0.06b 0.49±0.08b 0.27±0.06a 0.27±0.06a 精胺 12.19±1.63a 27.87±3.09c 11.31±0.77a 22.87±2.85b 26.26±4.32a 30.12±2.11a 26.56±1.65a 29.17±3.31a 总量 155.82±8.42b 166.76±4.99b 137.13±2.32a 264.29±12.23c 319.86±12.42a 371.69±10.56b 362.60±17.79b 566.01±20.88c
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