肉品發(fā)酵劑及肉品發(fā)酵技術(shù)優(yōu)化的研究現(xiàn)狀*

蔡魯峰，鄧高毅，黃亞芳，王遠(yuǎn)亮

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖南 長沙，410128)

發(fā)酵肉制品是指在人工控制或自然條件下利用微生物發(fā)酵作用產(chǎn)生的具有特殊的風(fēng)味、色澤和質(zhì)地的且具有較長保存期的肉制品，其獨特的風(fēng)味及營養(yǎng)特性受到廣大消費者喜愛［1］。畜禽肉在發(fā)酵微生物的作用下，蛋白質(zhì)部分被分解為氨基酸、芳香類等小分子物質(zhì)，賦予產(chǎn)品特殊的風(fēng)味;糖類物質(zhì)被轉(zhuǎn)化為酸或醇使pH降低，增加了肉制品的爽口的酸味且能延長肉制品的貨架期［2］;用于肉制品發(fā)酵的微生物在肉品發(fā)酵成熟過程中可以抑制肉品中的有害菌如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等，另外消費者食用后還可以增加腸道中的益生菌群。植物源乳酸菌最早用于發(fā)酵肉制品中，經(jīng)過不斷的發(fā)展，內(nèi)源乳酸菌也被用在肉品發(fā)酵過程中，隨著人們對微生物的深入了解，研究者發(fā)現(xiàn)混菌發(fā)酵的產(chǎn)品品質(zhì)更佳，由此肉品發(fā)酵劑又進(jìn)入了乳酸菌與微球菌等混合菌種發(fā)酵階段［3］。發(fā)酵肉制品的種類繁多，國內(nèi)和國外的產(chǎn)品有所差別，土耳其大香腸，西班牙生火腿等是國外比較有名的發(fā)酵肉制品;在國內(nèi)哈爾濱大紅腸，金華火腿比較受消費者青睞，還有流行于四川、湖南和廣東一帶的臘肉，貴州、江西一帶的少數(shù)民族的酸肉以及上海的咸肉都因其獨特的風(fēng)味被當(dāng)?shù)厝罕娝矏邸＝?jīng)濟(jì)快速發(fā)展，生活水平不斷提高，市場需求大，消費者青睞等諸多因素為肉制品的開發(fā)提供了強(qiáng)大的動力，研究并發(fā)展發(fā)酵肉制品產(chǎn)業(yè)是能夠促進(jìn)我國肉制品工業(yè)迅速發(fā)展的重要一環(huán)。本文從發(fā)酵肉制品的特點出發(fā)，闡述了其營養(yǎng)性，易被接受性。對應(yīng)用于發(fā)酵肉制品的發(fā)酵劑的發(fā)展和用于發(fā)酵的微生物在發(fā)酵過程的作用以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)。同時也指出了該產(chǎn)品已被研究證實的隱性危害，并對其預(yù)防和控制措施的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述。

1 肉品發(fā)酵劑

1.1 肉品發(fā)酵劑的起源和發(fā)展

美國人Padock和Jernen(1940)在專利中第1次描述了乳酸菌單菌種在發(fā)酵香腸中的應(yīng)用，開創(chuàng)了純培養(yǎng)微生物作為發(fā)酵劑的先河。芬蘭科學(xué)家Ninivaara(1955)從芬蘭傳統(tǒng)食品中分離出一種微球菌用來發(fā)酵肉制品，并提出了作為發(fā)酵劑的微生物選擇標(biāo)準(zhǔn)［3］。Hammeswp(1994)指出，發(fā)酵劑通常指含活的或休眠的微生物，能夠在發(fā)酵基質(zhì)中進(jìn)行理想的新陳代謝活動的制劑，由此明確了肉品發(fā)酵劑的概念［4］。我國肉品發(fā)酵劑的發(fā)展已經(jīng)從原來的自然發(fā)酵，發(fā)展到了現(xiàn)在的單菌或混合菌種發(fā)酵的階段，用作發(fā)酵劑的菌種也多種多樣，主要是來自乳酸菌的乳桿菌屬、鏈球菌屬、片球菌屬，葡萄球菌屬;酵母菌中的漢遜德巴利酵母菌、法嗎塔假絲酵母、畢赤氏酵母、紅酵母、絲胞酵母;霉菌中的毛霉屬、青霉屬等。植物乳桿菌、片球菌，木糖葡萄球菌由于其發(fā)酵的安全性，良好的呈香性，發(fā)酵產(chǎn)品的可口性，成為近年來研究和應(yīng)用最多的菌。

1.2 不同發(fā)酵菌種在肉品發(fā)酵中的作用

1.2.1 細(xì)菌

乳酸菌作為發(fā)酵肉制品中常用的菌種它有著獨特的作用，在無氧條件下分解乳糖產(chǎn)生乳酸，降低肉制品的pH，從而抑制有害菌的生長，延長商品的貨架期。劉素純等［5］的研究發(fā)現(xiàn)把乳酸菌與大腸桿菌等量混合培養(yǎng)時的數(shù)量比單一培養(yǎng)時減少了5個數(shù)量級;傅力等［6］的研究同樣證明了乳酸菌對大腸桿菌等有害菌具有抑制作用;另外Ahmad［7］的研究證明乳酸菌的活動還能夠抑制腸道內(nèi)病原體的生長。用乳酸菌做發(fā)酵劑減少了亞硝酸鹽對人體的危害，降低了脂肪的氧化程度而且能夠降低TBA值和TVB-N值。孫來華［8］等人研究指出乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的酸性環(huán)境對亞硝酸鹽的分解具有促進(jìn)作用，大大降低了其殘留量;王瀾［9］等人發(fā)現(xiàn)用乳酸菌做發(fā)酵劑，產(chǎn)品中的TVB-N值、亞硝酸鹽的殘留量、TBA值明顯降低了。李玉珍［10］等人指出乳酸菌在高氫離子濃度環(huán)境下有利于NO2-還原成NO，NO能夠與與肉中的肌紅蛋白結(jié)合形成NO-Hb，賦予肉制品明亮的鮮紅色，從而減少亞硝酸鹽的使用。

乳酸雙歧桿菌產(chǎn)生的細(xì)菌素能夠同時抑制革蘭氏陽性菌和陰性菌的生長，乳酸雙歧桿菌或者兩歧雙歧桿菌加在發(fā)酵劑中能夠與其他發(fā)酵微生物，尤其是乳酸菌屬的菌起到良好的協(xié)同作用，而且能夠減少生物胺的產(chǎn)生，從而減少對人體的傷害。Sayed Mokhtar［11］的研究證明，在乳酸雙歧桿菌和兩歧雙歧桿菌共同作用下發(fā)酵15 d后香腸中的酪胺含量為14.91 mg/kg，對照組的含量則達(dá)到了125 mg/kg，另外尸胺、腐胺、組胺的含量也顯著下降。Collado［12］的研究表明乳酸雙歧桿菌對鼠傷寒菌、沙門氏菌、蠟樣芽孢桿菌和大腸桿菌都有抑制作用。但是Holko［13］等人的研究結(jié)果表明雙歧桿菌并不能單獨作為發(fā)酵劑用于肉制品發(fā)酵，因為它在發(fā)酵過程中的含量較低，不能形成種群優(yōu)勢，而且在儲存60 d后幾乎不能檢測到。

片球菌是最早作為發(fā)酵劑用于發(fā)酵肉制品生產(chǎn)的細(xì)菌，也是發(fā)酵肉制品中使用較多的微生物，發(fā)酵乳糖類產(chǎn)生乳酸，不能利用蛋白質(zhì)，現(xiàn)在用的較多的是乳酸片球菌和戊糖片球菌。乳酸片球菌在發(fā)酵的初期能夠迅速產(chǎn)酸降低樣品的pH，使肉制品產(chǎn)生特殊的爽口的酸味，另外它特殊的生理活動還能產(chǎn)生血紅素，Vural［14］的研究表明，血紅素能轉(zhuǎn)化為固化顏料，改善肉制品的顏色、外觀、色澤等。

木糖葡萄球菌、肉糖葡萄球菌屬于用于發(fā)酵肉制品中的產(chǎn)香菌，能還原硝酸鹽利于產(chǎn)品的發(fā)色，而且它的特殊活動還能減少肉制品中的生物胺含量。Joseph Sebranek［15］和范素琴［16］的研究都證明了木糖葡萄球菌等一些微球菌是主要的產(chǎn)硝酸鹽還原酶的微生物。趙亞娟［17］等人指出:這2菌株對硝酸鹽、亞硝酸鹽、NaCl均具有較好的耐受性，在 pH 6.5，30、40℃，2%NaCl條件下具有生成亞硝酸鹽的最快速率。另外微球菌被認(rèn)為在微環(huán)境中能使醇類和脂類酯化產(chǎn)香［18］。木糖葡萄球菌處理的肉制品中酯類和醇類含量較高，對香腸風(fēng)味物質(zhì)的含量有明顯的影響。孫來華［19］等人研究表明木糖葡萄球菌有降解脂肪的能力，亞油酸的含量增加，與發(fā)酵肉制品的香味成分的形成也有關(guān)，木糖葡萄球菌還能夠分解蛋白質(zhì)使游離氨基酸的含量增加。Nicoletta［20］等人的研究結(jié)果證明了木糖葡萄球菌和植物乳桿菌的共同作用下能使胺類轉(zhuǎn)化為醛類物質(zhì)，能夠減少成熟期香腸中的生物胺的含量。

1.2.2 霉菌

某些霉菌可代謝產(chǎn)生毒素而對人體造成危害，因此用于發(fā)酵肉制品的霉菌只是一小部分，而且如若用于發(fā)酵食品中應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的篩選，產(chǎn)生霉菌毒素的菌株必須舍去，產(chǎn)黃青霉和納地青霉是常用的2種不產(chǎn)毒素的霉菌。霉菌具有抗氧化的作用，他們能降低肉表面的氧化，降解過氧化物，防止光氧化作用，在表面建立一個微生物的微環(huán)境抑制有害菌的生長。霉菌發(fā)達(dá)的酶系能夠分泌蛋白酶、脂肪酶，使大分子的蛋白質(zhì)和脂肪轉(zhuǎn)化為，醇，醛，酸等小分子物質(zhì)，進(jìn)而增加香氣。

Luisa Garcia［21］的研究證明了毛霉產(chǎn)生的酶的活動對發(fā)酵香腸的色澤和香氣都有促進(jìn)作用。Ockerman［22］對西班牙火腿中分離的青霉菌屬的5株菌進(jìn)行了研究，結(jié)果表明溫度對青霉菌的產(chǎn)蛋白酶能力影響最大，而在相同的溫度和濕度梯度和儲存時間條件下，產(chǎn)黃青霉作為發(fā)酵劑的肉制品具有最高含量的游離氨基酸和多肽，這些物質(zhì)已經(jīng)被學(xué)者證明具有營養(yǎng)和呈香特性。

1.2.3 酵母

酵母作為常用的發(fā)酵微生物，其種類也是多種多樣，包括假絲酵母、德巴利酵母、畢赤氏酵母、漢遜德巴利酵母、鏈狀假絲酵母、皺褶假絲酵母等，其中漢遜德巴利酵母最為常見。酵母在肉品發(fā)酵過程中扮演著重要角色:一方面大多數(shù)酵母能夠產(chǎn)生脂肪酶和蛋白酶，進(jìn)而將肉制品中的脂肪和蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生酚、醇、多肽類等物質(zhì)，這些小分子的物質(zhì)不僅能改善產(chǎn)品風(fēng)味還能增加肉品的香氣;另一方面酵母菌的呼吸作用能夠消耗氧氣，且能形成過氧化氫酶，防止肉品氧化變色。

馬萍［23］等曾經(jīng)研究了火腿的呈香機(jī)理，他們認(rèn)為酵母是火腿全發(fā)酵中的優(yōu)勢有益菌，在增加火腿的維生素E、色氨酸等成分和形成發(fā)酵火腿特殊風(fēng)味的過程中扮演重要角色。酵母菌在發(fā)酵肉制品中的作用是多樣的，除了可以消耗氧氣增加酸度，促進(jìn)發(fā)色和抑制酸敗之外，其獨特的“酵母味”能提升發(fā)酵肉品的口感［24］。

2 國內(nèi)肉品發(fā)酵技術(shù)的研究進(jìn)展

2.1 現(xiàn)階段主要進(jìn)行的技術(shù)優(yōu)化

發(fā)酵技術(shù)的優(yōu)化包括發(fā)酵條件的優(yōu)化，發(fā)酵劑的優(yōu)化。通過控制不同的發(fā)酵因素，實現(xiàn)發(fā)酵條件的最優(yōu)化;研發(fā)新的發(fā)酵劑或者研究不同菌種共同發(fā)酵所產(chǎn)生的效果，來探尋一種優(yōu)良的混菌發(fā)酵劑，不僅發(fā)酵效果好，效率高，而且不產(chǎn)或能抑制有害物質(zhì)如生物胺的產(chǎn)生。

2.1.1 發(fā)酵劑的優(yōu)化

發(fā)酵劑的優(yōu)化主要是優(yōu)良單菌菌種的篩選以及混菌群的構(gòu)建。為了獲得具有優(yōu)良性狀的微生物發(fā)酵菌種，國內(nèi)外科研人員進(jìn)行了大量的實驗，最近幾年主要集中于呈香菌的研究。另一方面，由于認(rèn)識到生物胺對人體的危害，部分研究人員開始把精力放在篩選脫羧酶陰性的發(fā)酵劑菌種，以提高產(chǎn)品的安全性。

馬德功等對發(fā)酵香腸中的益生性乳桿菌進(jìn)行分離和篩選的研究中，得到了3株具有對低酸和膽鹽耐受性良好的乳桿菌，所產(chǎn)的乳酸細(xì)菌素，能夠?qū)钏固鼐?、金葡菌等雜菌的生長起到抑制作用。Erkkila［25］等在以北歐干腸配方為基礎(chǔ)上，用戊糖片球菌E-90390、鼠李糖乳桿菌LC-705、E-97800、植物乳桿菌98098為發(fā)酵劑進(jìn)行香腸的發(fā)酵，結(jié)果表明其發(fā)酵性能良好，能夠與商業(yè)發(fā)酵劑相媲美。范素琴等以香腸中的葡萄球菌、微球菌為研究對象，對其進(jìn)行生理生化試驗研究，進(jìn)而篩選出了具有脂肪酶陽性、蛋白酶陽性、硝酸鹽還原酶陽性的2種優(yōu)良葡萄球菌株。

劉璽(2000)對香腸的發(fā)色進(jìn)行研究表明:啤酒片球菌(P.cerevisiae)和植物乳桿菌(L.Plantarum)等量混合發(fā)酵后可以明顯改善香腸的發(fā)色和呈色效果，進(jìn)而可以減少亞硝酸鹽在肉制品中的使用量，增加了食用的安全性。Nguyen［26］等在對越南蔡氏發(fā)酵肉的工藝改進(jìn)上，選用了特質(zhì)乳酸菌，從而使產(chǎn)品的品質(zhì)和風(fēng)味得到了極大的改善。王瀾［9］的研究結(jié)果表明:與對照組(單一菌種發(fā)酵)相比，實驗組(混菌發(fā)酵)的亞硝酸鹽的殘留量、TBA值和TVB-N值明顯較低。Sayed Mokhtar［11］等人的研究表明乳酸雙歧桿菌或者兩歧雙歧桿菌加在發(fā)酵劑中能夠減少生物胺的產(chǎn)生，從而減少對人體的傷害。Nicoletta［20］等人的研究結(jié)果表明木糖葡萄球菌和植物乳桿菌的共同作用下能夠減少成熟期香腸中的生物胺的含量。夏讓［27］等的研究結(jié)果表明:葡萄球菌、乳桿菌、酵母菌的添加濃度分別為107CFU/g、106CFU/g、107CFU/g時發(fā)酵肉制品的感官特性顯著優(yōu)于對照組，其回味、顏色、風(fēng)味都得到了很大的改善。孫來華［8］等的研究表明:為使生產(chǎn)的羊肉發(fā)酵香腸酸味柔和，口味適中，產(chǎn)品質(zhì)地較好，啤酒片球菌，植物乳桿菌，木糖葡萄球菌的添加比例2∶2∶1為宜。

2.1.2 發(fā)酵條件的優(yōu)化

我國在發(fā)酵肉制品的研究方面起步較晚，所以跟國外的技術(shù)還有一定的差距。在國內(nèi)主要是探討不同發(fā)酵溫度、接種量、濕度、時間等條件對發(fā)酵肉制品的影響。馬漢軍［28］等的研究證實:用植物乳桿菌或者啤酒片球菌單獨發(fā)酵的香腸不如混合發(fā)酵的香腸的質(zhì)量口感好，最佳發(fā)酵條件:啤酒片球菌:植物乳桿菌 =1∶1(或3∶2)，發(fā)酵溫度35℃，發(fā)酵時間30～36 h，接種量106CFU/g。潘明［3］等研究結(jié)果表明羊肉發(fā)酵香腸中發(fā)酵劑最佳發(fā)酵條件:菌種酵母菌∶乳酸菌=3∶2，最佳發(fā)酵溫度30℃，最佳接種量為107CFU/g，最佳相對濕度為90%。這些研究為其他研究者在發(fā)酵劑配比和接種量的多少，發(fā)酵時的溫度、時間、相對濕度等條件的選擇提供了參考，減少了自我摸索所花費的時間。

進(jìn)入21世紀(jì)后，國外的許多研究人員將精力放在了酶制劑對發(fā)酵肉制品發(fā)酵和成熟的作用的研究，以期達(dá)到用外源酶取代發(fā)酵劑，進(jìn)而大大縮短成熟時間的目的，在這方面的研究國內(nèi)也開始有了相關(guān)文章的發(fā)表。張紅梅［29］的研究表明添加乳桿菌的蛋白酶、類干酪乳桿菌的蛋白酶等對干發(fā)酵香腸的蛋白水解具有促進(jìn)作用，可以改善香腸的感官特性，且能縮短成熟時間。楊華［30］等人的研究表明外源酶對縮短發(fā)酵時間具有積極的作用，使發(fā)酵羊肉香腸的成熟期減少了40%。

另外也有研究者把食鹽、葡萄糖、胡蘿卜汁、血紅素等物質(zhì)用于肉品的發(fā)酵，來探討這些物質(zhì)對產(chǎn)品的影響。例如血紅素色素，現(xiàn)代研究認(rèn)為在發(fā)酵過程中它能轉(zhuǎn)化為固化顏料起到改善肉的顏色，外觀，色澤等作用。王柏琴等(1996)曾證明紅曲色素等在香腸的發(fā)酵過程中能代替亞硝酸鹽發(fā)色且對肉毒梭菌有抑制作用，羅章［31］等人的研究指出血紅素不僅能作為發(fā)色劑減少亞硝酸鹽的使用，減少對人體的危害，而且能夠起到營養(yǎng)強(qiáng)化劑的作用，增加了發(fā)酵制品的安全性和營養(yǎng)性。王雅舒千［32］等人的研究結(jié)果表明:在添加葡萄糖、食鹽、乳酸菌的量分別為2.5%、0.3%、2.5%的條件下可以保持發(fā)酵牛肉的低酸環(huán)境，抑制雜菌的生長繁殖，延長肉品保質(zhì)期。

3 發(fā)酵肉制品未來研究方向的探討

未來一段時間內(nèi)，發(fā)酵劑的優(yōu)化篩選仍然會成為國內(nèi)外研究的重點，而在混菌發(fā)酵方面，篩選出兩種或多種沒有拮抗作用的混合發(fā)酵劑也將成為發(fā)酵肉制品研究領(lǐng)域的熱點。利用生物技術(shù)能夠減少食品添加劑的使用，此外基因工程技術(shù)能夠改造微生物的基因結(jié)構(gòu)，優(yōu)化用于發(fā)酵生產(chǎn)的微生物的性狀，如切斷其產(chǎn)生生物胺的基因片段，或整合其他菌種的基因片段，使單菌種能夠表現(xiàn)出兩種或者多種菌種的優(yōu)良性狀，一旦此類轉(zhuǎn)基因食品被國家批準(zhǔn)進(jìn)入市場，基因工程技術(shù)會逐漸地應(yīng)用到發(fā)酵肉制品生產(chǎn)上。

在發(fā)酵條件的優(yōu)化方面除了傳統(tǒng)的發(fā)酵時間、溫度、pH、濕度等因素的控制外，外源物質(zhì)的使用已經(jīng)被證實對產(chǎn)品的質(zhì)量有影響。如添加劑的種類，添加量會對發(fā)酵過程和發(fā)酵結(jié)果以及貯存期間肉制品的質(zhì)量息息相關(guān)，如能開發(fā)出新型的優(yōu)良添加劑將會是發(fā)酵肉制品行業(yè)的突破性進(jìn)展。酵母抽提物在國外研究相對成熟，因其含有氨基酸，肽類、大分子蛋白質(zhì)、肉類酶解物，還有一些風(fēng)味物質(zhì)等可考慮作為國內(nèi)發(fā)酵肉制品的添加物。發(fā)酵肉制品的營養(yǎng)作用眾所周知，但絕大多數(shù)都是由于其產(chǎn)品當(dāng)中存在著營養(yǎng)和功能成分，這些成分對人體有益，進(jìn)而我們推斷發(fā)酵肉制品有多種營養(yǎng)特點，但是真正的活體試驗國內(nèi)外還鮮有人做，因此這方面的研究在接下來的一段時間將會被廣大研究者所注意到。

在減少有害物質(zhì)方面不僅能在菌種的選育，發(fā)酵因素的調(diào)控方面著手，一些能夠有效地防止發(fā)酵肉制品貯藏期間肉質(zhì)氧化，或者降低生物胺，亞硝胺等常見的危害物質(zhì)的含量的新型包裝材料或者包裝方式將逐漸應(yīng)用在發(fā)酵食品方面。為了提高畜產(chǎn)品的產(chǎn)量，抗生素在國內(nèi)養(yǎng)殖企業(yè)應(yīng)用泛濫，肉制品中抗生素的殘留量較高，如何降低發(fā)酵肉制品中抗生素的含量減少其對消費者的身體損害，這也是發(fā)酵肉制品研究的一個重要出發(fā)點。

4 展望

發(fā)酵肉制品作為肉品加工的一種，其營養(yǎng)性、衛(wèi)生性、貯存性較其他類型產(chǎn)品強(qiáng)，該產(chǎn)品獨特的風(fēng)味也使得它更易被消費者接受。雖然與國外相比國內(nèi)發(fā)酵肉制品研究起步較晚，但研究水平的差異已不明顯。只是在各類發(fā)酵肉制品理想質(zhì)量結(jié)構(gòu)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)用直投式發(fā)酵劑、加工工藝與配方優(yōu)化方面的研究還有待進(jìn)一步開展。隨著國家和大眾對發(fā)酵肉制品的重視，發(fā)酵作為肉制品加工的一種方法一定會得到技術(shù)和資金的支持，尤其是最近幾年我國的發(fā)酵肉制品研究又進(jìn)入了一個新的發(fā)展黃金期，我們有信心有能力把我國的發(fā)酵肉制品推向海外，走向國際。

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