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混合菌种发酵生产低酸度川味香肠的加工工艺

2015-03-24郭艳婧

食品工业科技 2015年5期
关键词:川味酸味酸度

巩 洋,孙 霞,张 林,郭艳婧,李 静,杨 勇,李 诚,胡 滨,何 利

(四川农业大学食品学院,四川雅安 625014)



混合菌种发酵生产低酸度川味香肠的加工工艺

巩 洋,孙 霞,张 林,郭艳婧,李 静,杨 勇*,李 诚,胡 滨,何 利

(四川农业大学食品学院,四川雅安 625014)

将植物乳杆菌、戊糖片球菌和葡萄球菌接种到川味香肠中,采用单因素实验和正交实验对低酸度川味香肠的加工工艺进行优化。结果表明,发酵期最佳工艺条件为:发酵温度20℃,发酵时间12h,葡萄糖添加量0.10%,发酵相对湿度75%;成熟期最佳工艺条件为:成熟温度13℃,成熟时间4d,成熟相对湿度60%。最终得到低酸度的川味香肠pH5.50,感官评分为92分,产品酸味适中,麻辣爽口,具有传统四川香肠的特有风味。

植物乳杆菌,戊糖片球菌,葡萄球菌,低酸度,川味香肠,加工工艺

川味香肠是我国特色的传统腌腊肉制品,因其香气浓郁、滋味鲜美、风味独特而闻名全国。它主要依靠自然发酵,发酵微生物来源于环境中混入的杂菌和肉中有益菌与杂菌竞争形成的优势菌群,存在着生产周期长、产品质量不稳定等问题[1-2]。近年来,在发酵过程中添加人工发酵剂可获得较好的产品质量。Essid I[3]等通过接种植物乳杆菌和木糖葡糖球菌生产干发酵香肠,发现其能快速降低pH,抑制食源性致病菌如大肠杆菌的生长。帅瑾[4]等通过接种植物乳杆菌和葡萄球菌生产川式萨拉米香肠,发现能抑制其它杂菌的生长,保证产品的安全,但是产品pH为4.63,口感较酸,与传统四川香肠的口感差异很大,因此研究低酸度川味香肠的加工工艺具有重要意义[5-6]。本研究通过以植物乳杆菌、戊糖片球菌和葡萄球菌作为发酵剂对低酸度川味香肠的加工工艺条件进行优化,得到酸味适中、麻辣爽口和风味独特的低酸度川味香肠,为更好地发展川味香肠产业和今后工业化应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)、戊糖片球菌(Pediocossuspentosaceus)、葡萄球菌(Staphylococcus) 均由四川农业大学食品学院肉品研究室从传统四川香肠中分离得到[7-8],将两种乳酸菌接种到液体MRS

表1 发酵香肠感官评分标准Table 1 Criteria for sensory evaluation of fermented sausage

培养基中,将葡萄球菌接种到液体MSA培养基中,在30℃条件下培养24h,活化两次后备用;新鲜猪后腿肉、肠衣、食盐、白砂糖等调味料购于四川雅安农贸市场。

LHS-250SC型恒温恒湿培养箱 上海荣丰科学仪器有限公司;DHG29345A型电热恒温鼓风干燥箱 上海一恒公司;PHS-3C型酸度计 上海仪电科学仪器股份有限公司;SW-GJ-IFD型超净工作台 苏净集团泰安公司。

1.2 川味发酵香肠的制作

工艺配方:猪肉100kg(肥瘦比2∶8)食盐2.5kg,白砂糖1.0kg,白酒1.0kg,辣椒粉1.0kg,花椒粉0.4kg,十三香0.05kg,味精0.15kg,NaNO30.025kg,NaNO20.0075kg。

加工工艺流程:原料肉→预处理→绞碎→腌制→搅拌→接种(已活化的菌种)→灌肠→发酵→成熟→干燥→成品

1.3 操作要点

1.3.1 原料肉的处理 剔除猪肉皮、骨和结缔组织,用清水清洗干净。

1.3.2 绞制 绞制过程中为避免温度升高,可预先将原料肉置于4℃冷藏处理,将处理好的肥肉和瘦肉放入香肠切片机中切片,得到香肠肉。

1.3.3 腌制 在切好的香肠肉片中加入盐腌制剂,在4℃下腌制4h[9]。

1.3.4 搅拌 向腌制好的香肠肉片中添加香辛料和辅助材料并搅拌均匀。

1.3.5 接种发酵剂 接种量为10%(v/m,mL/g),种子液浓度约107cfu/mL,将植物乳杆菌、戊糖片球菌和葡萄球菌按1∶1∶1的比例混合加入肉料中[4]。

1.3.6 灌肠 将搅拌好的肉料,采用灌肠机灌装于直径为28mm的猪小肠肠衣中,10~12cm为一节,要求肠体紧密饱满,并用排气针排气,避免产生气泡。

1.3.7 发酵 用清水洗净肠体表面的污垢,整齐挂在恒温恒湿培养箱中进行发酵。发酵温度为20℃,发酵相对湿度为75%,发酵时间为12h,当pH达到5.90左右转入低温成熟。

1.3.8 成熟 成熟温度为13℃,成熟4d,相对湿度为60%,当pH达到5.50左右转入干燥。

1.3.9 干燥 将成熟的香肠置于烘箱中干燥,干燥温度为55℃,干燥时间为24h,除去肠体内部的水分,促进产品风味的形成[10]。

1.4 评价指标的测定方法

1.4.1 pH的测定 参照GB/T9695.5-2008,取10g均质的样品,加入90mL蒸馏水,浸提30min,过滤,滤液用酸度计测定。

1.4.2 感官评价 采用感官评定之描述定量分析法(quantitative described analysis,QDA)[11],邀请10名有一定品评经验的人,分别从外观(15分)、组织状态(20分)、色泽(15分)、香气(25分)、滋味(25分)对香肠质量进行评定,满分100分,评定标准见表1[12]。

1.5 香肠氮素的测定

总氮的测定:凯氏定氮法,参照GB/T5009.5-2010;氨基酸态氮:采用中性甲醛滴定法;挥发性盐基氮的测定:参照GB/T5009.44-2003。

1.6 实验设计

按照发酵香肠生产工艺的要求,分别对发酵香肠发酵期和成熟期的各种因素进行研究,确定低酸度川味香肠加工工艺条件。

1.6.1 发酵期的单因素实验 选择发酵温度、发酵时间、发酵相对湿度和葡萄糖添加量四个因素进行单因素实验,以感官评价和pH为指标,研究这四个因素对发酵香肠发酵期的影响。固定发酵相对湿度75%,发酵时间12h,葡萄糖添加量0.1%,分别在发酵温度为16、18、20、22和24℃的条件下进行发酵,对发酵温度进行优化;固定发酵相对湿度75%,发酵温度20℃,葡萄糖添加量0.1%,分别在发酵时间10、12、14、16和18h的条件下发酵,对发酵时间进行优化;固定发酵温度20℃,发酵时间12h,葡萄糖添加量0.1%,分别在发酵相对湿度65%、70%、75%、80%和85%的条件下进行发酵,对发酵相对湿度进行优化;固定发酵温度20℃,发酵相对湿度75%,发酵时间12h,分别在葡萄糖添加量为0%、0.05%、0.1%、0.15%、0.20%的条件下进行发酵,对葡萄糖添加量进行优化[13]。

1.6.2 发酵期发酵条件的优化 根据单因素实验结果,本实验选用发酵温度、发酵时间、发酵相对湿度和葡萄糖添加量四个因素进行正交实验,以感官评价和pH为指标[14-15],正交实验因素水平表见表2。评价pH应在5.90以上,若香肠pH低于5.90,则香肠后发酵程度较大,pH下降过快,产品过酸,因此以最接近5.90为最优的评价值。

表2 发酵条件正交实验设计因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal test on fermentation condition

1.6.3 成熟期的单因素实验 选择成熟温度、成熟相对湿度和成熟时间三个因素进行单因素实验,以感官评价和pH为指标,研究这三个因素对发酵香肠成熟期的影响。固定成熟相对湿度60%,成熟时间4d,分别在成熟温度为9、11、13、15和17℃的条件下进行成熟,对成熟温度进行优化;固定成熟温度13℃,成熟时间4d,分别在成熟相对湿度50%、55%、60%、65%和70%条件下进行成熟,对成熟相对湿度进行优化;固定成熟相对湿度60%,成熟温度13℃,分别成熟2、3、4、5和6d,对成熟时间进行优化。

1.6.4 成熟期成熟条件的优化 根据单因素实验结果,本实验选用成熟温度、成熟相对湿度、成熟时间三个因素进行正交实验,以感官评价和pH为指标,正交因素水平表见表3。

表3 成熟条件正交实验设计因素水平表Table 3 Factors and levels of orthogonal test on ripening condition

2 结果与讨论

2.1 发酵期的单因素实验

2.1.1 发酵温度的确定 由图1可知,发酵温度不同,pH的变化和产品的感官评分有很大的差异。温度为16℃和18℃时,香肠加入发酵剂12h后,pH基本无变化,做出来的产品发酵风味淡,无酸味,口味一般;温度为22℃和24℃时,发酵后pH下降较快,产品酸味较重,口味较差;温度为20℃时,发酵后pH缓慢下降,12h后为5.93,pH下降了0.12,这与Xu Y[16]等研究在银鲤香肠中接种戊糖片球菌时的结果相似。其感官评分最高,为88分,因此选择发酵温度为20℃。

图1 发酵温度对香肠pH和感官评价的影响Fig.1 Effect of fermentation temperature on pH and sensory of sausage

2.1.2 发酵时间的确定 由图2可知,香肠加入发酵剂后,其pH开始下降,10~14h下降缓慢,14h时达到5.85,这与Latorre-Moratalla M L[17]等通过接种乳酸菌研究发酵香肠的工艺条件的结果相似。14~18h下降剧烈,18h时达到5.68;发酵时间越长,产品的酸味越重,综合感官质量也在不断发生变化;发酵时间为10h时,产品无酸味;当发酵时间为14~18h时,产品酸味较重,口感较差;发酵时间在12h时,产品微酸,感官评分最高,为88分,因此选择发酵时间为12h。

2.1.3 发酵相对湿度的确定 由图3可知,随着发酵湿度的增加,pH缓慢下降,这与潘明[18]等的研究结果一致。在相对湿度为80%和85%时,发酵12h后pH达到5.85和5.83,且还有下降的趋势,产品的酸味较重,口味较差;在相对湿度为65%和70%时,pH下降缓慢,产品发酵风味差,基本无酸味,口味一般;在相对湿度为75%时,发酵12h后pH达到5.93,产品的感官评分最高,为89分,因此选择发酵相对湿度为75%。通过预实验发现,若发酵期相对湿度大于75%,不利于香肠水分的迅速散失,容易引起香肠腐败变质,因此表2中发酵条件正交实验设计因素水平表中的相对湿度设计为65%、70%和75%。

图3 发酵相对湿度对香肠pH和感官评价的影响Fig.3 Effect of fermentation of relative humidity on pH and sensory of sausage

2.1.4 葡萄糖添加量的确定 由图4可知,随着葡萄糖添加量的增加,pH逐渐下降,这与刘柳[19]等的研究结果类似。葡萄糖的添加可以为乳酸菌提供生长代谢的碳源,葡萄糖添加量增加,发酵剂产酸速度加快,葡萄糖添加量为0%和0.05%时,pH下降缓慢,产品酸味不明显,口味一般;葡萄糖添加量为0.15%和0.2%时,发酵12h后pH达到5.82和5.79,且还有下降的趋势,产品的酸味明显,口味较差;在葡萄糖添加量为0.1%时,发酵12h后pH达到5.93,产品感官评分最高,为89分,因此选择葡萄糖添加量为0.1%。

图4 葡萄糖添加量对香肠pH和感官评价的影响Fig.4 Effect of glucose on pH and sensory of sausage

2.2 发酵期发酵条件的正交实验

由表4可知,香肠感官评分的优水平为A2D2B2C3,pH的优水平为A2B3C3D2。但各因素不同水平对应的pH均接近5.85,且相互差异较小,而各因素不同水平所对应的感官评分值有些差异却很大,这表明应该以感官评分值作为优水平的主要依据。由表4中感官评分的极差分析可知,各因素对发酵工艺的影响顺序为:A>D>B>C,即发酵温度的影响最大,葡萄糖添加量的影响其次,发酵时间的影响次之,发酵相对湿度影响最小。

表4 发酵条件的正交实验结果Table 4 Results of orthogonal test of fermentation condition

由正交实验结果可知,最佳发酵条件为A2D2B2C3,即发酵温度为20℃,葡萄糖添加量为0.10%,发酵时间为12h,发酵相对湿度为75%。由于正交表中没有该最佳组合,故需进行验证实验。

2.3 发酵期最佳发酵条件的验证实验

用最佳发酵条件进行验证实验,发酵结束时香肠pH达到5.90左右,在后期的低温成熟过程中,有利于香肠的pH缓慢降低,最终达到5.50;感官评分为88分,高于正交表中的最高得分组合A2D1B2C3。此时这种产品酸度适中,发酵风味浓郁,口感较好。

2.4 成熟期的单因素实验

2.4.1 成熟温度的确定 由图5可知,成熟温度不同,pH的变化和产品的感官评分有很大差异。随着成熟温度升高,pH下降速率加快,在成熟温度为9℃和11℃时,成熟结束后pH基本无变化,产品酸味不明显,口味一般;在成熟温度为15℃和17℃时,成熟结束后pH降到5.40以下,产品酸味过重,感官评分低;在成熟温度为13℃时,成熟结束后pH降到5.50左右,这与Muthukumarasamy P[20]研究发酵香肠时得出的结论一致。此时产品酸味适中,口感较好,感官评分最高,为85分,因此选择成熟温度为13℃。

图5 成熟温度对香肠pH和感官评价的影响Fig.5 Effect of ripening temperature on pH and sensory of sausage

2.4.2 成熟时间的确定 由图6可知,随着成熟时间的延长,pH逐渐下降,成熟时间大于4d时,产品酸味较重,口感不好,感官评分低;成熟时间小于4d时,产品酸味较合适,但是发酵风味不足,内部水分较多;成熟4d,pH达到5.50左右,这与Tabanelli G[21]等研究意大利发酵干香肠时的结果类似。此时产品酸味适中,口味较好,感官评分最高,为85分,因此选择成熟时间为4d。

图6 成熟时间对香肠pH和感官评价的影响Fig.6 Effect of ripening time on pH and sensory of sausage

2.4.3 成熟相对湿度的确定 由图7可知,随着相对湿度的增加,pH呈缓慢的下降趋势,成熟期相对湿度过高,香肠水分不宜散失;相对湿度过低,香肠表面水分散失快,内部水分出不来;在相对湿度为60%时,pH在5.50左右,酸味适中,感官评分最高,为86分,因此选择相对湿度为60%。

图7 成熟相对湿度对香肠pH和感官评价的影响Fig.7 Effect of relative humidity of ripening on pH and sensory of sausage

2.5 成熟期成熟条件的正交实验

由表5极差分析可知,影响发酵香肠成熟条件和感官效果的因素:A>C>B,即成熟温度的影响最大,成熟时间的影响其次,成熟相对湿度影响最小。由表5可知,感官评分的优水平为A2C2B2,由于低酸度香肠的pH应不低于5.50,香肠pH的优水平为A2C2B2,因此发酵香肠成熟期成熟的最佳条件是A2C2B2,即成熟温度为13℃,成熟时间为4d,成熟相对湿度为60%。由于正交表中没有该最佳组合,故需进行验证实验。

表5 成熟条件的正交实验结果Table 5 Results of orthogonal test of ripening condition

2.6 成熟期最佳成熟条件的验证实验

用最佳成熟条件进行验证实验,香肠最终pH为5.50,感官评分92分,高于正交表中的最高得分组合A2C2B1。此时香肠酸味适中,发酵风味浓郁,口感较好。

2.7 低酸度川味香肠加工过程中总氮的变化

由图8可知,总氮的初始含量为3.6%,发酵阶段总氮含量的下降可能是因为较高的温度使香肠失水而使一些水溶性含氮物流失。成熟阶段总氮含量缓慢增加,可能是由于此阶段香肠pH逐渐下降并维持在5.50~5.80,此条件下组织蛋白酶蛋白酶活性增强[22]。干燥期总氮含量逐渐下降(p<0.01),这可能是由于较高的食盐浓度抑制了组织蛋白酶活性,从而使蛋白质的降解作用减少,这与吕舒[23]等对四川香肠的研究是一致的。

图8 低酸度川味香肠加工过程中总氮的变化Fig.8 Changes of nitrogen in low acidity Sichuan-type sausage during processing

2.8 低酸度川味香肠加工过程中氨基酸态氮的变化

由图9可知,氨基酸态氮在整个加工过程中呈上升趋势。发酵期氨基酸态氮含量显著上升(p<0.01),这可能是由于原料肉和微生物蛋白酶能够分解肌原纤维促进蛋白质的降解[24],因此可能是由于乳酸菌和葡萄球菌对蛋白质的降解。成熟阶段,氨基酸态氮的变化不显著(p>0.05),这可能是因为成熟期温度低,蛋白酶活性下降,从而使蛋白质降解缓慢。干燥阶段,氨基酸态氮含量快速上升,最终达到0.215%,这可能是由于干燥阶段水分降低,从而使氨基酸态氮的相对浓度增高,也可能是由于水分的散失导致盐分增加,蛋白结构受到破坏,从而使蛋白酶更易作用于蛋白质。氨基酸态氮与寡肽等成分协同作用,能有效的促进低酸度川味香肠风味的形成[25]。

图9 低酸度川味香肠加工过程中氨基酸态氮的变化Fig.9 Changes of amino acidic nitrogen in low acidity Sichuan-type sausage during processing

2.9 低酸度川味香肠加工过程中挥发性盐基氮的变化

挥发性盐基氮是指由于动物性食品中细菌和酶的作用,使蛋白质分解产生的氨及胺类等碱性含蛋物质,导致肉类腐败,是衡量肉类腐败变质的重要指标[26]。由图10可知,挥发性盐基氮在发酵阶段和在成熟第一天内变化不显著(p>0.05),这可能是因为乳酸菌生长比较旺盛,会抑制腐败菌的作用。在成熟后期,挥发性盐基氮呈明显的上升趋势(p<0.01),这可能是由于恒温恒湿培养箱中氧浓度低所致。干燥阶段,挥发性盐基氮呈明显的上升趋势,是由于高温促使了蛋白质的降解,干燥结束时,挥发性盐基氮含量为18.78mg/100g,未超过国家标准30mg/100g。

图10 低酸度川味香肠加工过程中挥发性盐基氮的变化Fig.10 Changes of TVB-N in low acidity Sichuan-type sausage during processing

3 结论

本实验将植物乳杆菌、戊糖片球菌和葡萄球菌接种到川味香肠中,在单因素实验的基础上通过正交实验得出低酸度川味香肠的加工工艺条件:发酵温度为20℃,发酵时间为12h,发酵相对湿度为75%,葡萄糖添加量为0.10%;成熟温度为13℃,成熟时间为4d,相对湿度为60%。此工艺条件下的低酸度川味香肠pH为5.50,感官评分为92分,酸味适中,麻辣爽口,香气浓郁,具有传统四川香肠的特有风味,并且有助于更好地发展川味香肠产业和为今后工业化应用提供参考。

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Processing technology of fermented low aciditySichuan-type sausage with mixed strains

GONG Yang,SUN Xia,ZHANG Lin,GUO Yan-jing,LI Jing,YANG Yong*,LI Cheng,HU Bin,HE Li

(College of Food Science,Sichuan Agricultural University,Ya’an 625014,China)

Single factor experiment and orthogonal experiment were used to optimize processing technology of low acidity Sichuan-type sausage which was inoculatedLactobacillusplanetariumandPediococcuspentosaceusandStaphylococcus. The results showed that the optimum production conditions for the fermentation period:fermentation temperature 20℃,fermentation time 12h,glucose 0.10%,relative humidity 75%;for ripening period:ripening temperature 13℃,ripening time 4d,and relative humidity 60%.The final low acidity Sichuan-type sausage with moderate sour,spicy and refreshing,with characteristic flavor of traditional Sichuan-type sausage,the pH was 5.50 and the sensory score was 92 points.

Lactobacillusplanetarium;Pediococcuspentosaceus;Staphylococcus;low acidity;Sichuan-type sausage;processing technology

2014-07-23

巩洋(1987-),男,硕士研究生,研究方向:肉品科学与技术。

*通讯作者:杨勇(1969-),男,博士,教授,研究方向:肉品科学与技术。

四川省科技厅成果转化项目(2013NC0052)。

TS251.65

B

1002-0306(2015)05-0227-07

10.13386/j.issn1002-0306.2015.05.039

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