FSAP|贵州大学朱秋劲教授:复合发酵剂对发酵里脊火腿的微生物群落和感官品质的影响

2023-08-25作者:来源:责任编辑:食品界 字体A+AA-

传统伊比利亚干腌里脊肉由于其独特的风味深受消费者欢迎,与干腌火腿相比,干腌里脊肉的发酵周期较短,一般为70~90 d不等。一直以来,由于其加工时间较短,干腌里脊肉的风味品质质量被认为主要受原料的影响。然而随着研究不断推进,微生物对食品品质的影响逐渐被揭示,其可以直接导致产品的感官产生明显差异。而目前,我国具有自主知识产权的直投式发酵剂的研究较少,开发性能较好的直投式发酵剂在我国具有极高的研究价值,不仅有助于缩短生产周期,实现发酵肉制品的规模化生产,而且可以有效控制产品质量,保证产品安全性,为推动发酵肉制品的产业化提供技术基础,对改进传统肉制品发酵工艺具有重要的现实意义。

贵州大学酿酒与食品工程学院、贵州省农畜产品贮藏与加工重点实验室的朱秋劲教授团队将基于课题组前期从贵州特色肉制品中筛选出的模仿葡萄球菌ZF4和植物乳杆菌SJ4作为发酵菌株,制备发酵里脊火腿。采用高通量测序技术检测不同组合发酵剂下的细菌多样性,并评价发酵剂与发酵里脊肉的理化、感官品质与微生物群落之间的相关性。

结果与探讨

图1为经过电子舌测试后对数据进行降维处理后得到的PCA示意图。CK为自然发酵,T1为ZF4发酵,T2为SJ4发酵,T3为复合发酵剂发酵。从PCA中可以看出,不同发酵里脊肉的滋味可以用电子舌区分。PC1可以解释47.6 %的样本数据,PC2可以解释27.9 %的样本数据,PC3可以解释14.3 %的样本数据,总共可以解释89.8 %的信息。此外,就电子舌感官测定值而言,通过接种复合发酵剂,可以减弱发酵里脊火腿的苦味、后味苦味,从而提高发酵里脊肉的感官品质。

图2A和2B分别为电子鼻雷达图和PCA示意图。雷达图分析表明,与W1C、W5S、W3C、W5C、W3S和W6S传感器相比,W1S、W1W、W2W和W2S传感器对发酵里脊肉中的挥发性化合物的响应更强烈且不同,表明它们可能含有较高含量的含硫化合物、广义醇、醛、酮和芳香族化合物。T3的香气成分中W1C、W3C、W5C与CK、T1的发酵里脊肉有显著差异(P<0.05)。总体而言,发酵里脊肉的香气特征通过使用发酵剂SJ4和ZF4可以显著改善,并且复合发酵剂的效果比单菌株发酵更明显。

图2B中前两个主成分PC1和PC2解释了97.4 %的原始数据,这表明可以通过电子鼻区分4 种发酵里脊肉。T3位于第4象限,更可能以WC传感器(W1C、W3C、W5C)为特征,即其可能含有较多的脂肪族、芳香族和微极性化合物。T1、T2与WS和WW传感器呈正相关,CK与所有10 种芳香特征呈负相关,与CK相比,发酵里脊肉的风味可以通过发酵剂改善。


如图3、4所示,通过RDP classifier贝叶斯算法对OTU序列进行分类分析,结果表明CK中的微生物情况较为复杂,微生物种类繁多。使用发酵剂可以有效抑制其他非必需细菌的生长,有利于肉制品的发酵,同时,T3相对于使用单菌发酵剂来说微生物结构更加合理;一方面,可以避免T1中乳酸菌过少导致产品不能及时酸化,另一方面,也可以避免T2中SJ4和ZF4发酵剂含量较T3中少的现象。因此可以认为,复合发酵剂的使用可以使发酵剂菌种更充分地定植,从而更好地发挥功能特性。


图 5是通过可视化样本中不同物种与环境变量之间的关系评估微生物群落与环境因子之间的相关性热图。以种级分类为基础,计算丰度前50 位细菌与理化品质因子的相关性。图5A为T1与CK两组之间的微生物群落与环境因子的相关性热图,图5B为T2与CK两组之间的微生物群落与环境因子的相关性热图。模仿葡萄球菌ZF4与后味苦味、后味涩味和苦味呈显著负相关(P<0.001),说明ZF4可以降低发酵里脊肉的不适感。植物乳杆菌SJ4与W5C、W1W、W3S值呈显著正相关,这表明植物乳杆菌SJ4可能对发酵里脊肉的风味形成中起重要作用。总的来说,SJ4和ZF4可能对发酵里脊肉的感官品质改善提供了不同作用效果。

结 论
通过使用植物乳杆菌SJ4菌株和模拟葡萄球菌ZF4菌株作为发酵剂制备发酵里脊火腿,通过对电子鼻和电子舌进行智能感官评估表明,发酵剂可以提高发酵里脊火腿的感官品质,包括减少苦味、后味苦味,以及促进芳香成分的产生。此外,通过了解发酵剂在发酵里脊火腿发酵过程中的分布和作用。结果表明,使用复合发酵剂可以减少其他不必要菌株的生长,且可以很好地定植在体系中。相关性分析表明,模拟葡萄球菌ZF4与鲜味相关,而植物乳杆菌SJ4则有助于产生风味物质。重要的是,这项研究发现,使用复合发酵剂可以更好地提高发酵里脊火腿的感官质量。为后续提高发酵肉制品质量的研究提供了基础。


Abstract

Staphylococcus simulans ZF4 and Lactobacillus plantarum SJ4 were screened from locally obtained food in Guizhou and then used to fermented pork loins. The effects of the starters on the quality of the fermented pork loins were explored through physicochemical analysis as well as E-nose and E-tongue assessments. High-throughput sequencing technology was used to reflect the distribution and function of the starters culture flora during the fermentation processes. The results showed that the starters conferred more well-rounded sensory qualities to the fermented pork loins, including improvements in their color, aroma, and other qualities. In addition, Corynebacterium variabile, Pediococcus pentosaceus, Lactococcus garvieae, Staphylococcus vitulinus, Bacillus velezensis, and Leuconostoc mesenteroides can be found to be inhibited by the starters (Staphylococcus simulans ZF4 and Lactobacillus plantarum SJ4), thereby improving safety of fermented pork loins. Moreover, throughout the fermentation process, Staphylococcus simulans ZF4 appeared to provide a stronger umami taste to the fermented pork loin, and the Lactobacillus plantarum SJ4 was better at producing flavor substances.

专家介绍


朱秋劲 教授
贵州大学酿酒与食品工程学院 副院长

朱秋劲,教授,博士,1991年毕业于贵州农学院畜产品加工与贮藏专业;1999年获得西南农业大学农产品加工与贮藏工程硕士学位;2007年获得江南大学食品营养与安全专业博士学位。曾任贵州农学院食品科学系助教、讲师,贵州大学生命科学学院副教授,黔东南州从江县县长助理,中国畜产品加工学会理事、中国肉类产业联盟专家委员会委员。现任贵州大学酿酒与食品工程学院副院长、贵州省食品安全委员会专委会成员、贵州省食品标准化委员会成员,Food Science of Animal Products、《肉类研究》《乳业科学与技术》等学术期刊编委,《食品科学》、Food ChemistryFoodsRSC AdvancesFood Science and HumanWellnessLWT -Food Science and Technology等期刊审稿专家,国家基金项目通讯评审专家、教育部科技奖项通讯评审和教育部学位办学位论文评审专家等。贵州省第八批优秀青年科技人才、贵州省第三批百层次人才项目获得者,贵州省第八批省管专家,贵州省生态特色肉制品科技创新人才团队领衔人。

目前的研究方向有畜产品加工与贮藏工程、食品营养与安全、微生物学。组建了一支以畜产食品加工、营养、安全相互交融的技术研发团队。主持国家自然科学基金项目4 项,承担省基金项目、省级支撑项目、科技部科技人员服务企业项目等纵向项目共10余项;参与国家级、省部级纵向项目近20 项;主持和参与各种横向合作项目20余项。发表学术论文200余篇,其中英文SCI 论文30余篇,主持和参与编制地方标准4 项,团体标准1 项;主编和副主编著作各1部,参编教材4 部,参编著作1 部;主持和参与的科研鉴定成果4项;主持获贵州省科技进步三等奖2 项,省级优秀论文三等奖2 项,黔东南州科技合作奖1项,贵州省农业丰收二等奖1项;获得国家发明授权专利和转让的发明专利共10件,澳大利亚革新专利1件;获得贵州大学首届研究生心目中的好导师、贵州大学优秀本科生导师和贵州大学研究生优秀Seminar团队称号,指导研究生荣获2018年贵州省“创青青”大学生创新创业大赛一等奖,2018年“创青青”全国大学生创新创业大赛铜奖,带领学院2016级研究生获得贵州省先进班集体称号。

第一作者介绍


田志擎 硕士

贵州大学酿酒与食品工程学院

田志擎,硕士,毕业于贵州大学酿酒与食品工程学院。