乳酸菌在發(fā)酵魚制品中的應用

文/康慎敏 徐睿 武瑞赟*

乳酸菌因其豐富的生物活性常作為生物發(fā)酵劑和保鮮劑廣泛應用于食品中，其可延長食品貨架期。本文綜述了乳酸菌在發(fā)酵魚肉制品生產(chǎn)中應用的種類、特性及作用，為新型發(fā)酵魚制品的開發(fā)提供參考依據(jù)，也為利用微生物資源改善傳統(tǒng)發(fā)酵工藝和控制產(chǎn)品質(zhì)量提供新的思路。

魚類因具有營養(yǎng)豐富、高蛋白、低脂及口感鮮美等特點深受廣大消費者的喜愛。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織推測，預計在2030年，全球人年均水產(chǎn)品消費量將由目前的16kg增長至約20kg，且中國內(nèi)陸地區(qū)消費量將增長至現(xiàn)有消費量的兩倍。隨著人民生活水平的提高和現(xiàn)代食品科學技術(shù)的不斷進步，消費者對魚肉的口味、質(zhì)量、營養(yǎng)等方面的期望也愈發(fā)增長。發(fā)酵是一種具有悠長歷史的食品加工方式，發(fā)酵條件的變化會影響食品的微生物群落，從而賦予食品獨特的風味和口感。發(fā)酵魚類例如發(fā)酵全魚和發(fā)酵魚肉，是廣受歡迎的傳統(tǒng)發(fā)酵類食品之一，在東南亞和北歐較為常見，它通常是給魚加入鹽、糯米、香料或其他配料后，在適宜的環(huán)境中發(fā)酵一定時間制成。

乳酸菌是一類能夠發(fā)酵糖類產(chǎn)生乳酸的革蘭氏陽性菌的總稱，它常作為發(fā)酵食品的起始發(fā)酵劑，賦予產(chǎn)品獨特的發(fā)酵風味。乳酸菌在發(fā)酵奶制品、蔬菜制品和肉類制品中被廣泛應用，它不僅能夠改善食品風味，還能抑制食品中的腐敗菌和病原菌，從而延長食品貨架期。有研究報道指出，這主要是由于乳酸菌能在食品中通過競爭作用產(chǎn)生抑菌物質(zhì)，如有機酸、細菌素等。

一、發(fā)酵魚制品

（一）發(fā)酵魚制品的概述

魚肉發(fā)酵是保存甚至提高水產(chǎn)品質(zhì)量的最古老方法之一，事實上，在世界的某些地區(qū)，捕魚會受到季節(jié)的嚴格影響。因此，對于某一些人群而言，如何保存捕獲的魚至關(guān)重要。發(fā)酵魚類制品是指利用微生物的發(fā)酵作用，形成特殊色澤、口感和營養(yǎng)成分豐富的產(chǎn)品，其具有獨特的風味質(zhì)地和較長的保質(zhì)期，常見于東亞、東南亞以及北歐國家。在各種發(fā)酵食品中，發(fā)酵魚的主要原料是海水魚、魷魚和淡水魚，目前魚肉制品主要包括魚肉香腸、糟魚、酸魚和腌臘魚等。例如，酸魚是一種傳統(tǒng)的發(fā)酵魚片或整條魚，此類發(fā)酵魚制品保留了魚類絕大多數(shù)的特殊營養(yǎng)，無腥臭味；臭鱖魚是安徽省傳統(tǒng)自然發(fā)酵的魚，具有顯著的臭氣和宜人的口感，受到消費者的喜愛。

（二）發(fā)酵魚制品的安全性

魚類制品含有高價值的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，營養(yǎng)豐富，是人類重要的動物食品來源之一。然而，魚類的pH值接近中性，水分活度高，不僅富含不飽和脂肪酸，還富含游離氨基酸，自溶酶活性高，容易滋生微生物和發(fā)生氧化降解，因此極易腐爛。此外，人們經(jīng)常生吃或未煮熟魚肉制品，造成許多健康問題隱患。傳統(tǒng)的保鮮方法如熱處理，不僅會影響魚肉營養(yǎng)價值，還會導致其外觀、質(zhì)地和風味發(fā)生變化；化學防腐劑如丁基羥基茴香醚和二丁基羥基甲苯，能夠在一定程度上有效抑制魚類及魚類制品腐敗變質(zhì)，但是易出現(xiàn)化學物質(zhì)殘留風險。發(fā)酵魚肉制品和普通魚肉制品相比，因微生物在發(fā)酵過程中產(chǎn)酸及抗菌代謝產(chǎn)物，使其具備更高的安全性。

二、乳酸菌在發(fā)酵魚制品中的應用

（一）乳酸菌發(fā)酵魚制品的基礎

近年來，隨著工業(yè)和科學技術(shù)的進步及食品多樣性的需求，人工接種發(fā)酵技術(shù)愈發(fā)成熟，在食品發(fā)酵中使用發(fā)酵劑已成為提高加工速度和產(chǎn)品一致性的一種手段。發(fā)酵劑用于改善感官特性和微生物質(zhì)量，縮短發(fā)酵食品的發(fā)酵時間，其中，乳酸菌是食品工業(yè)中非常重要的微生物，尤其是在傳統(tǒng)的發(fā)酵食品中乳酸菌接種發(fā)酵應用廣泛。自然發(fā)酵的魚制品在生產(chǎn)上有諸多弊端，如存在發(fā)酵周期長、工藝不穩(wěn)定、易受雜菌污染等缺陷。接種乳酸菌發(fā)酵可以通過快速產(chǎn)酸，pH值迅速下降，抑制競爭性和有害菌的生長，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，縮短發(fā)酵周期，延長產(chǎn)品的儲存期，促進蛋白質(zhì)降解，加速前體風味物質(zhì)的形成。

乳酸菌被認為是可以安全食用的“食品級”有機體，能夠增強產(chǎn)品的營養(yǎng)成分和安全性。它的生長活性受到干燥、冷熏等加工工藝的影響較小，能很好的適應魚肉的加工工藝。無論是在塊狀魚肉上噴灑或涂抹，還是在肉糜中攪拌乳酸菌，都能達到良好的發(fā)酵效果。乳酸菌是一類可在碳水化合物發(fā)酵過程中產(chǎn)生乳酸的革蘭氏陽性細菌，它們的代謝活動形成了范圍廣泛的植物或動物來源發(fā)酵產(chǎn)品，是最重要的發(fā)酵微生物群之一。乳酸菌能通過產(chǎn)生維生素、酶和抗菌物質(zhì)等發(fā)揮平衡宿主腸道菌群、調(diào)節(jié)宿主免疫系統(tǒng)和降低血清膽固醇等作用。除了增加食品的營養(yǎng)價值外，它還能夠通過分泌代謝產(chǎn)物、爭奪有限的營養(yǎng)素、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、影響腸道菌群的組成和活性等機制抑制某些食源性腐敗菌與致病菌。乳酸菌發(fā)酵劑具有天然安全的優(yōu)勢，且在發(fā)酵過程中可通過自身功能活性改善發(fā)酵魚類的感官品質(zhì)。

（二）發(fā)酵魚類制品中乳酸菌的種類

從技術(shù)和衛(wèi)生的角度來看，作為發(fā)酵劑的乳酸菌需具有良好的耐鹽性和產(chǎn)酸性，生長能力強、能夠產(chǎn)生良好的風味物質(zhì)或揮發(fā)性成分。自然發(fā)酵食品中被分離出來的優(yōu)勢乳酸菌可以給適宜的乳酸菌發(fā)酵劑種類提供參考依據(jù)。Jessen報道了乳酸菌（乳酸桿菌或片球菌）和微球菌科（葡萄球菌或微球菌）通常用于肉制品發(fā)酵。Liu等報道了乳酸菌是高鹽發(fā)酵酸魚樣品中的第一優(yōu)勢屬，平均豐度為53.99%，并且植物乳桿菌是酸魚發(fā)酵的主導乳酸菌菌株。植物乳酸菌、短乳桿菌、戊糖片球菌存在于絕大多數(shù)自然發(fā)酵的魚制品。此外，也有研究報道，腸膜明串珠菌、副干酪乳桿菌也在很多魚類發(fā)酵產(chǎn)品（Som-fak、Saba-narezushi、Sikhae）中被分離出。

（三）發(fā)酵魚制品中乳酸菌的特性

1.抗逆性

由于發(fā)酵魚制品通常有較高的鹽含量、特定的發(fā)酵溫度，且在發(fā)酵過程中pH較低，乳酸菌在食品發(fā)酵和生產(chǎn)過程中會遇到各種環(huán)境壓力（酸性、熱、滲透、氧化、乙醇等），因此在發(fā)酵魚類中的乳酸菌必須能耐受一定濃度的NaCl、NaNO2和酸，且能適應發(fā)酵溫度進行生長繁殖。據(jù)報道，不同微生物對發(fā)酵條件具有不同的耐受性研究證明，植物乳桿菌AL2能夠在pH3.9、8℃、7g/100g NaCl、150mg/kg NaNO2的環(huán)境下生長。乳酸菌能從多種食品中分離出，Washington研究表明從羊奶中分離出的50株乳酸菌均能耐受4%～6.5%的NaCl。解寒等研究表明鼠李糖乳桿菌LR-S、植物乳桿菌LP-D和植物乳桿菌LP-F分別針對蘋果酸、檸檬酸和酒石酸具有較好的耐受，其在橙汁、桑葚汁和枸杞汁這類有機酸復雜果蔬汁發(fā)酵中具有極大的優(yōu)勢。而劉玉等發(fā)現(xiàn)，從發(fā)酵魚糜中分離出來的羅伊氏乳桿菌R6具有較高的降解亞硝酸鹽能力（培養(yǎng)48h后，亞硝酸鹽降解率為96.40%），且可耐受20%的NaCl。

2.產(chǎn)酶活性

發(fā)酵過程中提高魚制品品質(zhì)和口感的關(guān)鍵是蛋白質(zhì)的降解，魚肉中含有的蛋白質(zhì)主要是肌原纖維蛋白和肌漿蛋白，這些蛋白易消化吸收，利用率高達85%～90%。盡管發(fā)酵肉制品蛋白質(zhì)降解主要通過內(nèi)源酶作用，但細菌蛋白酶能夠顯著促進肌原纖維和肌漿蛋白的分解及氨基酸的產(chǎn)生。乳酸菌可以通過產(chǎn)生蛋白酶，和魚肉中的內(nèi)源性肌肉蛋白酶及內(nèi)源細菌蛋白酶協(xié)同，從而將魚肉中的蛋白質(zhì)水解成游離氨基酸，如異亮氨酸、纈氨酸和亮氨酸等，這些物質(zhì)進一步反應生成揮發(fā)性風味物質(zhì)，賦予魚肉產(chǎn)品特有的發(fā)酵風味。Hu等在鰱魚魚糜中添加了乳酸菌為主的復合發(fā)酵劑（植物乳桿菌、戊糖片球菌、干酪乳桿菌）發(fā)現(xiàn)，魚肉中可溶性蛋白和總酸含量升高，蛋白質(zhì)水解加快，促進游離氨基酸的產(chǎn)生，并形成特有的發(fā)酵香味?？梢?，乳酸菌產(chǎn)蛋白酶活性的能力在魚肉制品發(fā)酵中起到了關(guān)鍵作用，對于優(yōu)良發(fā)酵魚肉制品的生產(chǎn)具有重要意義。

3.抑菌性

魚肉中富含蛋白質(zhì)和不飽和脂肪酸等營養(yǎng)物質(zhì)，易受到微生物污染發(fā)生腐敗變質(zhì)，而乳酸菌能夠有效延長魚肉制品的保質(zhì)期。Yin等在鯖魚糜發(fā)酵中應用了植物乳桿菌、乳酸乳球菌、干酪乳桿菌及乳桿菌制成的復合發(fā)酵劑，能使鯖魚制品中的雜菌得到抑制而乳酸菌大量增殖。乳酸菌在發(fā)酵的過程中，能夠使肉的酸度迅速降低，從而抑制致病菌和腐敗菌的生長。發(fā)酵肉制品中前48h的環(huán)境條件對病原體的生長和隨后的存活率至關(guān)重要。在此過程中，發(fā)酵肉制品的pH值應迅速降低，以此來控制有害微生物的生長，因此，應用于發(fā)酵的乳酸菌通常都具有良好的產(chǎn)酸性能，來實現(xiàn)一定的抑菌防腐作用。此外，部分乳酸菌在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生細菌素，細菌素可以通過抑制有害微生物細胞壁合成、破壞細胞膜、導致有害菌質(zhì)子動力（PMF）耗散和離子泄漏等方面來抑制致病菌與腐敗菌。將能夠產(chǎn)生細菌素的菌株直接接種于發(fā)酵肉制品中是一種有效利用細菌素的方法。李軍將產(chǎn)細菌素的植物乳桿菌L-ZS接種于發(fā)酵肉制品中，發(fā)現(xiàn)L-ZS9作為發(fā)酵劑能夠迅速啟動發(fā)酵，較好地抑制腸桿菌的生長。可見乳酸菌能抑制其他有害菌的性質(zhì)，對于發(fā)酵魚肉制品儲藏保鮮、冷鏈物流具有極大促進作用。

三、乳酸菌在發(fā)酵魚制品中的作用

（一）改善發(fā)酵魚制品的風味

乳酸菌通過代謝糖類物質(zhì)產(chǎn)生大量乳酸、部分乙酸以及一些揮發(fā)性物質(zhì)，這些代謝產(chǎn)物能降低或消除魚糜本身帶有的不良氣味，并使魚制品產(chǎn)生發(fā)酵前不具備的獨特風味?？赡苡捎诖?、酮、烴、醛、萘、呋喃、硫醚、萜烯衍生物等揮發(fā)性物質(zhì)的存在，導致魚體產(chǎn)生較強的土腥味，并且在魚死后，魚肉中各類物質(zhì)分解，會生成三甲胺、二甲胺、δ-氨基戊酸和六羥基吡啶等腥味成分。微生物脫腥指的是微生物通過對小分子腥味物質(zhì)的轉(zhuǎn)化利用，或是通過微生物酶作用修飾其分子結(jié)構(gòu)，使其轉(zhuǎn)變成無腥味的成分，從而達到脫腥的目的。裘迪紅研究發(fā)現(xiàn)接種植物乳酸菌的草魚肉，魚腥味顯著降低，并且在20h后基本脫除。

此外，乳酸菌還能通過發(fā)酵產(chǎn)生酵香氣味，賦予產(chǎn)品獨特的發(fā)酵風味。它可以利用碳水化合物產(chǎn)生有機酸，這些有機酸如檸檬酸、蘋果酸、醋酸等不僅本身呈味，還能與魚肉中的醇類物質(zhì)反應生成具有芳香氣味的酯類。乳酸菌也可通過自身的蛋白酶和魚肉中的內(nèi)源酶共同作用，產(chǎn)生大量氨基酸和多肽。而且，有報道表明乳酸菌能夠通過代謝降解脂肪酸，從而產(chǎn)生短鏈脂肪酸，從而產(chǎn)生特殊風味。李培瑜使用戊糖片球菌發(fā)酵鲅魚糜，并且采用固相微萃取-GC-MS技術(shù)對不同發(fā)酵時間的鲅魚糜進行分析，共檢出62種風味化合物，各類化合物的含量在發(fā)酵過程中發(fā)生顯著變化，使產(chǎn)品形成了不同于發(fā)酵前的特殊風味。類似的，接種植物乳酸菌發(fā)酵的草魚在發(fā)酵過程中，土腥味的己醛、庚醛等醛類物質(zhì)顯著減少，蘑菇香味的1-辛烯-3-醇含量增多，發(fā)酵后期產(chǎn)生了丙酮和乙偶姻等增香成分。

（二）提高發(fā)酵魚制品的安全性

1.降低生物胺含量

發(fā)酵魚制品在發(fā)酵的過程中易被假單胞菌、發(fā)光桿菌等雜菌污染，這些細菌通過分泌氨基酸脫羧酶，催化魚肉制品中的游離氨基酸脫羧，生成生物胺。發(fā)酵水產(chǎn)品中常見的有害生物胺包括組胺、酪胺、尸胺、腐胺、精胺和亞精胺等。研究發(fā)現(xiàn)，具有生物胺氧化酶活性的微生物有多種，如植物乳桿菌、干酪乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌等。Ertan從冷熏豬肉香腸中篩選出了可以降解尸胺、腐胺的乳酸菌。王強等篩選得到5株高效降解生物胺菌株，其中以植物乳桿菌30的生物胺降解能力最好，其對尸胺、組胺、酪胺的降解率分別為62.42%、74.32%、89.97%。王德寶等的研究發(fā)現(xiàn)植物乳桿菌與肉葡萄球菌混合發(fā)酵制成的發(fā)酵肉腸比植物乳桿菌單獨發(fā)酵制成的發(fā)酵香腸擁有更低的生物胺含量。

2.降低亞硝酸鹽和亞硝胺含量

高鹽腌魚肉制品易形成亞硝酸鹽、亞硝胺等安全隱患物質(zhì)，膳食攝入的硝酸鹽、亞硝酸鹽在體內(nèi)都能被轉(zhuǎn)換為致癌物質(zhì)：N-亞硝胺。研究表明，N-亞硝胺及其前體物質(zhì)的攝入量同直腸癌、胃癌、食管癌等癌癥的發(fā)病風險成正相關(guān)。近年來添加乳酸菌降低泡菜、酸菜、肉等產(chǎn)品中的亞硝酸鹽、亞硝胺研究較多，常見降低亞硝酸鹽的乳酸菌主要有植物乳桿菌、短乳桿菌、乳球菌和乳球鏈球菌等。張興吉等的研究發(fā)現(xiàn)副干酪乳桿菌、短乳桿菌具有高效、穩(wěn)定的降解亞硝酸鹽能力。游剛等向傳統(tǒng)腌制完成后的紅牙中添加復合乳酸菌進行再發(fā)酵，研究表明，在腌制和貯藏過程中乳酸菌添加組魚肉中亞硝酸鹽和亞硝胺的含量顯著低于未添加組，可見添加乳酸菌發(fā)酵在一定程度上保證了腌制魚肉制品的安全性。

3.降低食鹽的使用量

食鹽不僅賦予了魚肉制品咸味，還能通過降低水分含量，抑制魚肉制品中微生物的生長繁殖，延長食品的貨架期。并且，食鹽還可以增強魚肉制品乳化和持水能力，促進蛋白質(zhì)的溶解。不過研究表明，攝入過多食鹽會誘發(fā)高血壓，增加心血管疾病的發(fā)病風險。隨著消費者對食品安全、健康等因素越來越重視，制備低鹽發(fā)酵魚制品已成為研究的熱點。通過接種乳酸菌發(fā)酵劑，并輔以低氧脅迫，能夠控制腐敗和致病微生物的生長，使發(fā)酵魚類制品的安全性得到保障。并且，在發(fā)酵過程中，發(fā)酵微生物還能夠通過分泌乳酸、細菌素等抑菌物質(zhì)來保證產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性。Zhang等使用產(chǎn)生IIa細菌素的植物乳桿菌LPL-1發(fā)酵低鹽肉腸，發(fā)現(xiàn)LPL-1改變了細菌群落組成，降低了群落多樣性，并抑制了低鹽發(fā)酵香腸發(fā)酵和成熟過程中腐敗細菌的生長，降低了酪胺、腐胺和尸胺以及總生物胺含量。

（三）抗脂質(zhì)氧化

過多的脂肪可能會因為酸敗影響魚制品的貯藏品質(zhì)，在實際研究中發(fā)現(xiàn)乳酸菌具有良好的抗脂質(zhì)氧化活性，可以有效抑制脂質(zhì)酸敗。Uchida等研究了乳酸菌等對鯉魚加工性能的影響，結(jié)果表明乳酸菌有效抑制了脂肪氧化。于上富等篩選得到德式乳桿菌保加利亞亞種KLDS1.0207具有高吸附鉛離子和高抗氧化能力，抗脂質(zhì)過氧化能力達15.62%。王悅齊使用乳酸菌混合發(fā)酵劑（干酪乳桿菌、植物乳桿菌和戊糖片球菌）發(fā)酵帶魚，發(fā)現(xiàn)乳酸菌對發(fā)酵帶魚不飽和脂肪酸的氧化有明顯抑制作用。Hierro等研究表明植物乳桿菌和葡萄球菌（高產(chǎn)脂肪酶菌株）混合發(fā)酵劑能夠顯著降低香腸中脂肪的降解。

四、展望

乳酸菌是厭氧或兼性厭氧菌，生長需要一定量的碳源，而魚肉主要成分是蛋白質(zhì)，因此乳酸菌發(fā)酵魚類需要添加外來碳源，這使得它在魚肉制品中的應用受到限制。天然發(fā)酵水產(chǎn)品中應添加谷物等作為碳源，目前碳源添加物對魚肉的影響還有待深入探討。對于魚肉制品加工業(yè)來說，具有抑菌性、安全性、高產(chǎn)酶性等特性，降低生物胺和亞硝胺等物質(zhì)，去除魚腥味并賦予產(chǎn)品特殊風味的乳酸菌菌株資源還相對匱乏，因此應用于發(fā)酵魚肉的乳酸菌篩選將有很多工作需要深入研究。