FSHW | 德巴利酵母菌和乳酸菌的协同接种：改善干香肠风味和气味策略

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Introduction

传统干香肠是中国一种广为人知的发酵肉制品，以其独特的风味和质地而闻名。在自然发酵过程中，来自原材料（如肠衣、香料和肉）、周围发酵环境和发酵设备的微生物参与风味的形成，从而影响最终产品的感官特性。众所周知，酵母菌和乳酸菌（LAB）是负责香肠发酵的主要微生物群。在香肠发酵过程中，酵母菌促进复杂的生化变化，并且逐渐被发现具有形成风味和气味的巨大潜力。本研究调查了德巴利酵母菌分别与植物乳杆菌、清酒乳杆菌和弯曲乳杆菌协同接种对干香肠的味道化合物、气味化合物和感官特性的影响。此外，通过偏最小二乘回归（PLSR）分析建立了相关性，以研究风味化合物对感官特性的贡献。这项工作将初步有助于阐明通过德巴利酵母菌和LAB协同接种生产的干香肠的风味特征变化，并实现一种可以改善干香肠感官特性的新型混合起始培养物。

Result and Discussion

理化分析与微生物计数

在发酵结束时，与对照香肠相比，Dh香肠的水分含量、水分活度（aw）和pH值更高（ P ＜0.05），表明共接种发酵可以减少干香肠所需的发酵时间（表1）。共接种香肠的低水分含量和aw可能归因于其低pH值，这导致肌肉蛋白质变性、肌肉束收缩和蛋白质网络中水分流失。共接种香肠显示出比其他香肠更高的乳酸菌计数和更低的pH值（P＜0.05）。

表1 未接种和接种有发酵剂的干香肠的物理性质与微生物计数

游离氨基酸分析

大多数游离氨基酸的含量在不同香肠之间显示出显著差异（ P ＜0.05）（表2）。主要的游离氨基酸是天冬氨酸（Asp）、苏氨酸（Thr）、谷氨酸（Glu）、半胱氨酸和甘氨酸（Gly），占香肠中总游离氨基酸的57.97%～68.27%。在Dh + Lp香肠中观察到最高的总游离氨基酸含量，其次是Dh + Lc、Dh + Ls、Dh和对照香肠。根据其味道特征，将检测到的游离氨基酸分为5类，包括甜味游离氨基酸（丙氨酸（Ala）、甘氨酸、Thr、丝氨酸、脯氨酸（Pro）和精氨酸（Arg））、苦味游离氨基酸（缬氨酸、蛋氨酸（Met）、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸（Phe）、Arg、组氨酸（His）和酪氨酸（Tyr））、酸味游离氨基酸（Asp、Glu和His）、鲜味游离氨基酸（Asp、Glu、Gly和Ala）和陈味游离氨基酸（Asp、Tyr和赖氨酸）。与对照香肠相比，接种香肠，特别是共接种香肠，具有更高含量的甜味、酸味、鲜味和陈味游离氨基酸。与此同时，接种Dh和Dh + Ls降低了香肠中苦味游离氨基酸的含量。此外，游离氨基酸是酵母菌和乳酸菌生长和发酵活性的重要氮源。它们的含量和组成影响挥发性化合物的形成，从而有助于产品的气味。

表2 未接种和接种发酵剂的干香肠中游离氨基酸含量

有机酸分析

表3显示了干香肠中6种有机酸的含量。所有有机酸的含量在香肠之间显示出显著差异（P＜0.05）。Dh香肠的乳酸、苹果酸、酒石酸和柠檬酸含量显著降低（P＜0.05）；这可能是由于酵母菌株消耗有机酸。然而，与单独接种德巴利酵母菌相比，德巴利酵母菌和乳酸菌的共接种增加了这些有机酸的含量（P＜0.05）。此外，共接种香肠中的酒石酸、乳酸和柠檬酸含量显著高于对照香肠（ P ＜0.05）。共接种香肠中有机酸含量的增加可能是由于乳酸菌在发酵过程中代谢碳水化合物引起的。这些结果可以解释共接种香肠的低pH值。

表3 未接种和接种发酵剂的干香肠中有机酸含量

挥发性化合物分析

在所有干香肠中鉴定和半定量了总共85种挥发性化合物，包括6种醛类、5种酮类、9种酸类、20种醇类、23种酯类、15种烯烃和7种其他化合物（表4）。据报道，大多数这些挥发性化合物存在于从中国东北部采集的传统发酵干香肠中。一般来说，酯类和醇类是干香肠中最丰富的挥发性化合物。在Dh + Lp香肠中观察到最高的总醛含量，其次是对照组、Dh + Lc、Dh和Dh + Ls香肠。与对照和Dh香肠相比，共接种增加了总酮含量和总酸含量；这主要体现在3-羟基-2-丁酮（黄油味、奶油味和甜味）和乙酸（酸味）含量的增加。此外，检测到许多烯烃，它们主要来源于香料，并为干香肠提供辛辣味、草药味、木质味和萜烯味。

表4 未接种和接种发酵剂的干香肠中挥发性化合物的含量

电子舌和电子鼻分析

电子舌检测到不同起始培养物接种的干香肠的味道特征的差异。如图1A所示，与对照香肠相比，Dh香肠具有更高的鲜味和咸味响应以及更低的酸味响应（P＜0.05）；高鲜味和低酸味响应可能与鲜味相关的游离氨基酸含量较高和有机酸含量较低有关。此外，鲜味化合物可以增加食品中的咸味强度。使用电子鼻检测到不同起始培养物接种的干香肠的气味特征的差异。如图1B所示，W1S传感器（对甲基敏感）的响应对于所有香肠都是最高的，并且对于接种香肠显著高于对照香肠（ P ＜0.05）。该结果表明，具有甲基的挥发性化合物可能更显著地影响干香肠的气味特征，并且接种起始培养物增加了这些化合物的含量。

感官评价

感官小组评估了用不同起始培养物接种的干香肠的味道和气味属性（图2）。与对照香肠相比，Dh香肠具有更高的咸味和鲜味得分以及更低的酸味得分（P＜0.05）。Dh和共接种香肠的咸味和鲜味之间没有显著差异（P＞0.05）。然而，共接种香肠的酸味得分高于Dh香肠（P＜0.05），这表明这三种乳酸菌菌株在接种德巴利酵母菌的香肠的酸化中起特定作用。总的来说，从感官评价获得的鲜味、咸味和酸味得分证实了电子舌分析的结果。

相关性分析

通过PLSR分析建立风味化合物和感官特性之间的潜在相关性，以研究风味化合物对香肠感官特性的贡献。图3A显示了味道化合物（X变量；包括游离氨基酸和有机酸）和味道特性（Y变量；包括电子舌响应和味道属性）之间的相关性。PLSR的模型统计数据，如Q²（预测的优度）和R²（拟合的优度），提供了关于预测能力和建模方差的定量数据，以及关于数据建模程度的信息。结果表明，在电子舌分析中获得的鲜味、咸味、酸味和苦味响应分别对应于在感官评价中观察到的鲜味、咸味、酸味和苦味。这些结果进一步证实了电子舌分析结果与感官评价之间具有良好的相关性。图3C显示了气味化合物（X变量）和气味特性（Y变量；包括电子鼻响应和气味属性）之间的相关性。模型中的Q²、R²X和R²Y分别为0.524（＞0.5）、58.07%和75.65%，表明PLSR方法适用于分析和预测。结果表明，Dh、Dh + Lc和Dh + Ls香肠接近几个电子鼻传感器（W2S、W5C、W1S、W6S、W3C和W1C）和气味属性（发酵味、水果味和花香味）。

Conclusion

在本研究中，用德巴利酵母菌分别与清酒乳杆菌、植物乳杆菌和弯曲乳杆菌共接种的发酵增强了干香肠中FAAs和有机酸的形成。共接种发酵增加了干香肠中许多挥发性化合物的含量，但这种增加因所使用的LAB菌株而异。这些结果表明，德巴利酵母菌和混合起始培养物的接种可以改变干香肠的风味特征，并且与单独接种德巴利酵母菌相比，德巴利酵母菌和清酒乳杆菌的共接种更积极地影响干香肠的味道和气味特征。此外，PLSR分析显示，10种味道化合物和33种气味化合物主要负责味道和气味特征的差异。总的来说，德巴利酵母菌+清酒乳杆菌是一种有前景的起始培养物，可以改善干香肠的风味特征和感官特性。这项工作初步了解了通过德巴利酵母菌和LAB共接种生产的干香肠的风味特征。未来的研究将需要探索德巴利酵母菌和LAB在风味形成中的相互作用，在干香肠发酵过程中。

Co-inoculation of Debaryomyces hansenii and lactic acid bacteria: a strategy to improve the taste and odour profiles of dry sausages

Rongxin Wena,b, Yumeng Suia, Jiaqi Liua, Huiping Wanga, Baohua Konga, Ligang Qina,*, Qian Chena,*

a College of Food Science, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China

b School of Life Sciences, Yantai University, Yantai 264005, China

*Corresponding author.

Abstract

The effects of the co-inoculation of Debaryomyces hansenii separately with 3 lactic acid bacteria (LAB), Lactobacillus sakei, Lactobacillus plantarum and Lactobacillus curvatus, on the taste and odour profiles of dry sausages were investigated. The co-inoculated sausages showed higher free amino acid and organic acid contents than the non-inoculated control and sausages inoculated with D. hansenii alone. Meanwhile, the sausages inoculated with D. hansenii + L. plantarum, D. hansenii + L. sakei and D. hansenii + L. curvatus had the highest contents of aldehydes, esters and alcohols, respectively. The results of electronic tongue, electronic nose and sensory evaluation demonstrated that compared with the sausage inoculated with D. hansenii, the sour taste and floral odour increased and the fatty odour decreased in the sausage inoculated with D. hansenii + L. sakei; this was more favourable for the development of a desirable flavour in sausages. Moreover, the partial least squares regression analysis indicated that 10 taste and 33 odour compounds were mainly responsible for the differences in the flavour profiles among the sausages. Overall, these findings contributed to a more comprehensive understanding of the formation of sensory characteristics in dry sausages co-inoculated with yeast and LAB.

Reference:

WEN R X, SUI Y M, LIU J Q, et al. Co-inoculation of Debaryomyces hansenii and lactic acid bacteria: a strategy to improve the taste and odour profiles of dry sausages[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(6): 3273-3283. DOI:10.26599/FSHW.2023.9250014.

翻译：管勤昊（实习）

编辑：梁安琪；责任编辑：孙勇

封面图片：图虫创意

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