控溫控濕對西式發酵火腿理化性質及風味物質的影響

劉 鑫 樸春香 李 敏 劉東敏 李官浩

(1. 得利斯集團有限公司，山東 濰坊 2622000；2. 延邊大學食品研究中心，吉林 延吉 133000)

發酵火腿是以豬后腿為原料，經長期的發酵成熟，形成的一種具有獨特風味的發酵肉制品。傳統的火腿加工一般從冬季開始加工，在自然條件下風干、發酵成熟。冬季低溫能抑制微生物生長繁殖；春季溫度回升，利于火腿風干，增強微生物的抑制作用；夏季溫度較高，有利于火腿的成熟，火腿風味物質增加[1]。整個過程受自然因素制約，而且加工時間長，衛生質量存在隱患。而現代的發酵工藝加工火腿，在不同時期采用不同的發酵溫度和濕度，有利于其風味的形成并能抑制有害微生物的生長繁殖。如：在火腿上鹽階段，維持低溫高濕環境，有利于食鹽滲透，防止微生物過度繁殖，避免火腿發酵前期腐敗[2]8-11；在火腿加工后期，升高溫度濕度，組織蛋白酶B活性增高，加快肌肉中氨基酸的分解，有利于火腿風味的形成[3]。在中國，目前控溫控濕技術已被應用于金華火腿加工[4-5]，但該技術應用于西式火腿發酵的研究還鮮有報道。將控溫控濕新技術運用火腿生產，能夠大幅提高產量且干凈衛生，但制品口感風味與傳統工藝發酵的火腿存在一定差異。目前中國對于西式發酵火腿控溫控濕與傳統發酵的火腿產品品質比較研究甚少，如何運用合理控溫控濕技術生產西式發酵火腿使其具有與傳統發酵火腿同樣優良甚至風味更優的火腿，是目前大型西式火腿加工企業亟待解決的問題。

試驗擬采用控溫控濕技術發酵西式火腿，并對發酵過程中的理化變化及風味物質的差異進行研究，以期實現控溫控濕技術在西式火腿加工中的應用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

豬后腿肉：山東省濰坊市得利斯同路食品有限公司；

硫酸溶液、硝酸銀溶液：分析純，國家標準物質中心；

硫酸鉀、三氯乙酸、鉻酸鉀：分析純，科密歐化學試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設備

水分活度儀：LabMASTER-aw型，瑞士NOVASINA公司；

電子天平：YP302N型，上海菁海儀器有限公司；

凱式定氮儀：FOSS8200型，福斯分析儀器公司；

箱式電阻爐：SX2-4-10型，山東省龍口市先科儀器公司；

電子鼻：PEN3型，德國Airsense公司；

氣相色譜-質相聯用儀：QP2010 Plus型，日本島津公司；

萃取纖維：65 μm PDMS/DVB型，美國Supelco公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備

(1) 工藝流程：

原料預處理(冷卻排酸，需確保排酸24 h后豬腿中心溫度在4.6～5.0 ℃)→一次上鹽(溫度2～3 ℃，相對濕度80%～85%)→二次上鹽(2～3 ℃，相對濕度調整至70%～80%)→去鹽→預腌制(溫度3～5 ℃，相對濕度60%～75%)→腌制(溫度3～5 ℃，相對濕度65%～80%)→清洗、修整及風干(溫度24～14 ℃)→熟化→包裝→入庫

(2) 分組及取樣：試驗分為2組，每組12條火腿，對照組(CK)，控溫控濕組(TH)，從熟化期開始對照組置于常溫庫[(20±5) ℃]進行自然發酵，控溫控濕組采用表1的溫度濕度進行發酵。對照組和控溫控濕組火腿取樣分別于4個主要工藝步驟進行取樣?；鹜劝l酵第1個月時在其表面涂抹豬油，防止水分流失及產品過度氧化。樣品取出后攪碎真空包裝，-20 ℃下保存。

根據帕爾瑪火腿加工工藝[6]及得利斯實際生產加工工藝，設置如下溫濕度參數。具體溫度濕度參數詳見表1。

表1 控溫控濕組火腿加工過程中溫度濕度參數及取樣工藝點

1.2.2 水分的測定 按GB 5009.3—2016的直接干燥法執行。

1.2.3 pH的測定 參照文獻[7]。

1.2.4 顏色的測定 采用便攜式色差計。肉色用亮度(L*值)、紅度(a*值)、黃度(b*值)表示。

1.2.5 灰分的測定 按GB 5009.4—2016的第一法執行。

1.2.6 食鹽的測定 按GB 5009.44—2019的第三法(銀量法)執行。

1.2.7 總蛋白質的測定 稱取絞碎樣品0.5 g于消化管中，加入硫酸鎂0.2 g、硫酸鉀6 g和98%濃硫酸12 mL，置于加熱爐上，從140 ℃升溫，每隔1 h升溫100 ℃ 直至升溫至440 ℃下消化4 h以上，室溫冷卻后用全自動凱氏定氮儀測定。

1.2.8 電子鼻分析 取5 g樣品置于樣品瓶中，密封。測試前平衡氣體30 min，以干燥空氣為載氣，氣體流速400 mL/min，清洗時間240 s，測試時間100 s，準備時間10 s，測試溫度25 ℃。采集樣品氣味數據。

1.2.9 揮發性風味物質分析 參照文獻[8]。

1.2.10 數據統計與分析 所有試驗重復3次，使用Excel軟件進行數據統計整理，結果用SPSS軟件進行統計分析，采用Prism8.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 對發酵火腿水分的影響

如圖1所示，對照組和控溫控濕組在發酵過程中水分變化趨勢一致，均隨著發酵時間的延長先升高后降低，在發酵第2個月達到最大值，分別為50.79%和56.53%?；鹜仍诎l酵期間，食鹽不斷滲透導致水分流失，當涂抹豬油時，表面水分不易蒸發，水分含量升高。發酵第5個月時對照組與控溫控濕組水分質量分數分別為42.25%和50.16%，存在顯著差異(P<0.05)。水分質量分數變化趨勢與大多數發酵肉制品水分質量分數的變化趨勢一致[9]。Giovanelli等[10]研究了3種意大利火腿發酵時的變化，發現在發酵過程中水分質量分數劇烈下降原因之一是鹽的滲透作用。試驗通過控溫控濕技術能夠改變食鹽滲透速率，進而改變兩組火腿水分質量分數，促進火腿發酵，提高產品品質。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖1 加工過程中火腿水分質量分數的變化Figure 1 Changes in water content of ham during processing

2.2 對發酵火腿pH值的影響

由圖2可知，加工過程中火腿處在偏酸性環境，隨著發酵時間的延長，對照組和控溫控濕組pH值均呈上升趨勢?；鹜萷H值上升與微生物代謝產生酸性的代謝產物以及蛋白質和脂肪的分解有關[11-12]。這種偏酸環境能抑制有害微生物的生長繁殖，促進發酵火腿風味品質的形成[13]。發酵第1個月，對照組和控溫控濕組pH值分別為3.96和3.85；發酵第5個月，對照組和控溫控濕組的pH值分別達到4.40和4.21，控溫控濕組pH值低于對照組，說明控溫控濕組的蛋白質和脂肪分解速率高，這更有利于火腿風味物質的形成。

2.3 對發酵火腿顏色的影響

由圖3可知，對照組和控溫控濕組火腿在發酵過程中L*值逐漸降低，a*值、b*值逐漸升高?？販乜貪窠M火腿相較于對照組火腿偏亮、偏紅?；鹜仍诎l酵第2個月時進入高溫發酵階段，蛋白質降解速率增加，其顏色變化主要由肌肉纖維中的亞硝?；〖t蛋白累計引起，積累量越高火腿顏色越紅[14]。此外肌肉中食鹽質量分數、水分質量分數差異都會導致顏色差異，水分質量分數越高肌肉顏色越亮，這也許是控溫控濕組L*值高于對照組的原因。經過控溫控濕可以顯著提高火腿的顏色，使感官品質得到提升。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖2 加工過程中火腿pH的變化Figure 2 Changes in pH of ham during processing

2.4 對發酵火腿食鹽的影響

由圖4可知，控溫控濕組食鹽質量分數均低于對照組，發酵末期控溫控濕組食鹽質量分數與對照組相比顯著降低(P<0.05)，降低了6.00%。說明控溫控濕處理可以有效降低含鹽量，提高產品品質。有研究[15]表明，火腿食鹽質量分數在10%～13%時，火腿香味物質隨發酵時間的延長逐漸增加。試驗過程中，發酵5個月時對照組食鹽質量分數為11.17%，控溫控濕組食鹽質量分數為10.5%，與上述研究結果相符。

2.5 對發酵火腿灰分的影響

發酵過程中由于食鹽滲透，火腿水分流失，無機鹽含量不斷升高。因此，火腿在發酵期間灰分質量分數呈上升趨勢(圖5)，發酵第5個月時對照組灰分質量分數達到13.56%，而控溫控濕組灰分質量分數為12.51%?；鹜戎械幕曳仲|量分數可以作為判斷其食鹽質量分數、蛋白質降解和脂肪氧化程度的指標之一[15]。蛋白質降解和脂肪氧化產生次級產物都會使灰分質量分數不斷增加[16]。由于控溫控濕組食鹽質量分數低于對照組，因此可以推測控溫控濕條件下加工的火腿，氧化程度較低，可以防止火腿因過度氧化而產生不良風味，間接證明了火腿在控溫控濕的條件下，品質得到更好提升。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖3 火腿加工過程中顏色的變化Figure 3 Change of color of ham during processing

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖4 火腿加工過程中食鹽質量分數的變化Figure 4 Changes of salt content in ham during processing

2.6 對發酵火腿蛋白質的影響

由圖6可知，對照組和控溫控濕組火腿蛋白質質量分數先升高，在發酵第2個月時達到峰值，之后蛋白質質量分數呈降低趨勢，在發酵第5個月時控溫控濕組和對照組蛋白質質量分數差異顯著(P<0.05)，分別為32.12%，28.50%。發酵前期，火腿水分質量分數的減少和食鹽的滲透使得其干基蛋白質質量分數增加，但是隨著發酵時間的延長，發酵溫度上升，使組織蛋白酶和氨肽酶的活性增加，加快了蛋白質降解，形成小分子多肽和多種游離氨基酸，這是形成火腿特殊風味的重要過程[17]。Zhou等[3]對金華火腿加工過程中蛋白質降解規律的研究發現相似結果：與傳統加工的火腿相比，現代加工的火腿在成熟后的火腿中組織蛋白酶B活性的值是傳統加工火腿的2倍，這可能有助于現代加工火腿的肌肉蛋白質的廣泛降解。試驗中控溫控濕組蛋白質質量分數高于對照組，有利于火腿風味的形成。

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖5 火腿加工過程中灰分質量分數的變化Figure 5 Changes of ash content in ham during processing

小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖6 火腿加工過程中蛋白質質量分數的變化Figure 6 Changes in protein content of ham during processing

2.7 電子鼻分析

對發酵第5個月的火腿進行電子鼻分析。由圖7可知，第一主成分貢獻率占75.76%，第二主成分貢獻率占23.55%。二者之和達到99.31%，表明這兩個主成分基本可以代表分析樣品所有信息，可以用來表征所選擇的兩組火腿樣品[18]。從圖7中還可以看出，控溫控濕組的火腿樣品與對照組的火腿樣品距離較遠且無重疊部分，區分度良好，表明電子鼻可以區分常溫條件下發酵的火腿和控溫控濕條件下發酵的火腿。由于濕度和溫度不同，控溫控濕組比對照組pH低，導致火腿表面及內部微生物群落產生差異，兩組火腿的微生物產生蛋白酶、脂肪酶的量不同。蛋白質在蛋白酶作用下經Strecker降解產生游離氨基酸；脂肪酶將肌內脂肪氧化形成游離脂肪酸，進一步水解形成揮發性風味物質。溫度和濕度不同，導致兩組火腿揮發性風味物質不相同，因此在電子鼻檢測中，兩種條件發酵的火腿特征性風味化合物不同，可以被有效區分。

2.8 揮發性風味物質分析

由表2可知，對照組和控溫控濕組共鑒定出17種醛、10種醇、4種酯、4種酮、7種烷、3種其他類，共計45種揮發性風味化合物。

圖7 發酵第5個月火腿主成分分析圖Figure 7 Principal component analysis of ham at the 5th month of fermentation

表2 發酵第5個月火腿揮發性成分及相對質量分數

2.8.1 醛類化合物 醛類化合物是脂質氧化的主要副產物。醛類化合物中，質量分數最高的是己醛、壬醛、辛醛、庚醛己醛。對照組己醛質量分數38.91%，控溫控濕組己醛質量分數為42.13%，降低了7.64%。醛類化合物通常表現為水果香味且閾值相對較低，對整體香味的貢獻較大[19]。己醛、壬醛、辛醛等來源于n-6脂肪酸等不飽和脂肪酸的氧化，不飽和脂肪酸進一步降解，形成短鏈醛。其中己醛在許多干腌肉制品中都是比較重要的揮發性化合物[20]。而支鏈醛主要來源于氨基酸的Strecker降解，如苯甲醛、苯乙醛等，其中苯乙醛是苯丙氨酸降解的一個標志性產物[2]8，控溫控濕組的苯乙醛質量分數高于對照組，說明控溫控濕組蛋白質降解程度較大，對風味的形成有利。在火腿發酵過程中醛類物質是一個積累的過程，隨著脂肪不斷分解以及游離氨基酸的增加，醛類物質也逐漸升高。醛類化合物主要是脂質降解以及亮氨酸與異亮氨酸Strecker降解生成的[21]。

2.8.2 醇類、酯類化合物 醇類化合物閾值較高，因而對風味的貢獻度不高。1-辛烯-3-醇又稱蘑菇醇，具有蘑菇香味是主要的醇類化合物，其閾值相對不高。發酵5個月火腿對照組中1-辛烯-3-醇質量分數為6.02%，控溫控濕組的為6.36%。1-辛烯-3-醇通常是肉制品最豐富的醇類，在Iberico干腌火腿中較為常見[22]。正辛醇來自油酸氧化，具有脂香和蠟香，直鏈伯醇風味香氣隨著碳鏈增長，香氣增加，呈正比關系[23]?？販乜貪窠M正辛醇質量分數1.14%略低于對照組，但無明顯統計學差異。對照組1-壬-4醇和十二醇質量分數分別為3.6%和3.02%，而在控溫控濕組未檢出，但由于二者閾值高，因此對整體風味貢獻率較小。

酯類化合物由酸和醇酯化形成[24]，己酸乙酯和辛酸乙酯都具有水果香氣，通常在葡萄酒中比較常見，作為發酵葡萄酒中的特征性風味化合物，對酒體香氣有突出貢獻[25]。

2.8.3 酮類、烷烴類化合物 酮類化合物一般具有奶香或果香味，是火腿香氣的重要組成部分，2-庚酮主要由亞油酸分解得到，是肉類發酵后期的主要揮發性化合物，在Isrrian火腿中也是主要的揮發性化合物[26]。在控溫控濕條件下發酵的火腿2-庚酮質量分數為1.09%，高于對照組，也證明在控溫控濕條件下發酵的火腿滋味更濃烈一些。不飽和酮類化合物是植物油脂味的主要來源，1-辛烯-3-酮氧化形成1-辛烯3-醇，控溫控濕組中1-辛烯-3-酮質量分數為0.4%，隨著發酵時間的延長，可進一步反應形成1-辛烯3-醇。2-庚酮和1-辛烯3-酮質量分數均可以反映控溫控濕組火腿揮發性香氣優于對照組火腿。

烷烴類的閾值普遍較高，對香氣的貢獻率較小，一般不作為火腿特征性揮發性化合物，因此十三烷雖然在對照組和控溫控濕組的質量分數均不低，但對整體香氣貢獻率不高。

綜上，控溫控濕組火腿己醛、壬醛、庚醛、1-辛烯-3-醇、2-庚酮等化合物質量分數均高于對照組火腿的，香氣比對照組火腿更加濃郁。此外，這些揮發性化合物氣味活性閾值較小，對火腿整體香氣的貢獻率較大。因此，可以證明采用控溫控濕技術發酵火腿，在風味上優于正常條件下發酵的火腿，兩組不同加工工藝發酵的火腿能夠被區分開，與電子鼻分析結果一致。

3 結論

通過控溫控濕技術能夠有效提高發酵火腿的水分質量分數，降低火腿發酵過程中的pH值，抑制有害微生物的生長繁殖；降低火腿的食鹽質量分數，更加符合現代人對低鹽健康的需求，同時節約生產成本。此外，控溫控濕技術還提高火腿的色澤以及蛋白質質量分數，使產品品質得到提升。通過控溫控濕的合理應用，使火腿有益微生物得到良好發展，在高溫熟化階段，蛋白酶活性增強，因此在發酵第2個月時蛋白質質量分數最高，隨后蛋白質在蛋白酶作用下分解速率增加，獲得多種氨基酸，滋味得到改善。主成分分析顯示控溫控濕條件下發酵的火腿與正常條件發酵的火腿有良好的區分度。氣相色譜質譜聯用分析表明通過控溫控濕條件下發酵火腿的己醛、壬醛、庚醛、1-辛烯-3-醇、2-庚酮等特征性風味化合物質量分數高于對照組，氣味更濃郁。后續可進一步探究控溫控濕條件下對火腿脂質代謝與風味形成機制，以期進一步提高發酵火腿產品質量。