微生物與魚露風味的形成關(guān)系研究進展

馬昊鑫 陳秋月 曾慶 陳桂斌 賈濺琳 王林果 彭海川 張崟

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.03.035

引文格式：馬昊鑫，陳秋月，曾慶，等.微生物與魚露風味的形成關(guān)系研究進展[J].中國調(diào)味品，2024，49（3）：209-213.

MA H X， CHEN Q Y， ZENG Q， et al. Research progress on relationship between microorganisms and flavor formation of fish sauce[J].China Condiment，2024，49（3）：209-213.

摘要：微生物是魚露風味形成的關(guān)鍵因素，可以利用其自身代謝和其中的酶水解對魚肉中的蛋白質(zhì)、脂肪進行分解，產(chǎn)生系列風味物質(zhì)。為了促進魚露產(chǎn)品制作工藝的改進，文章在總結(jié)魚露中風味物質(zhì)來源的基礎(chǔ)上，從魚露的新發(fā)酵工藝、發(fā)酵微生物種類以及外源酶與其風味形成關(guān)系的幾個方面，總結(jié)分析了近年來國內(nèi)外有關(guān)微生物發(fā)酵與魚露風味形成關(guān)系的研究進展，發(fā)現(xiàn)酵母菌、乳酸菌、葡萄球菌、芽孢桿菌、微球菌等是促進魚露風味形成的主要微生物，其中酵母菌能夠促進具有蔬菜清香味的醇類以及具有水果香味的酯類物質(zhì)形成，乳酸菌能夠促進具有酸味和乳香味的酸類以及具有肉香味和堅果味的醛類物質(zhì)形成，這些微生物的存在賦予了魚露獨特的風味，是當前魚露發(fā)酵微生物的研究重點。

關(guān)鍵詞：魚露；風味；微生物；發(fā)酵；酶

中圖分類號：TS264.9????? 文獻標志碼：A????? 文章編號：1000-9973（2024）03-0209-05

Research Progress on Relationship Between Microorganisms and Flavor Formation of Fish Sauce

MA Hao-xin， CHEN Qiu-yue， ZENG Qing， CHEN Gui-bin， JIA Jian-lin， WANG Lin-guo，

PENG Hai-chuan， ZHANG Yin*

（School of Food and Bioengineering， Chengdu University， Chengdu 610106， China）

Abstract： Microorganisms are a key factor in the flavor formation of fish sauce， which can utilize their own metabolism and enzymatic hydrolysis to decompose proteins and fat in fish to produce a series of flavor substances. To promote the improvement of the production process of fish sauce products， based on summarizing the sources of flavor substances in fish sauce， the research progress on the relationship between microbial fermentation and flavor formation of fish sauce at home and abroad in recent years is summarized and analyzed from several aspects such as new fermentation processes， types of fermentation microorganisms and the relationship between exogenous enzymes and flavor formation. It is found that yeasts， lactic acid bacteria， Staphylococcus， Bacillus and Micrococcus are the main microorganisms that promote the formation of flavor in fish sauce. Among them， yeast can promote the formation of alcohols with vegetable fragrance and esters with fruit fragrance， while lactic acid bacteria can promote the formation of acids with sourness and milk flavor， as well as aldehydes with meat and nut flavors. The presence of these microorganisms gives fish sauce a unique flavor， which is currently the research focus of fish sauce fermentation microorganisms.

Key words： fish sauce; flavor; microorganism; fermentation; enzyme

收稿日期：2023-10-10

基金項目：四川省科技計劃項目（2021YFN0033）；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系四川創(chuàng)新團隊項目（sccxtd-2023-15）；四川省科技廳苗子工程項目（MZGC20230123）

作者簡介：馬昊鑫（1999—），男，碩士研究生，研究方向：農(nóng)畜產(chǎn)品加工與保藏。

*通信作者：張崟（1981—），男，教授，博士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工與保藏。

魚露是將低值魚蝦及其加工副產(chǎn)物鹽漬發(fā)酵而成的調(diào)味品，尤其適合多刺及體型較小的魚類的深加工。魚露風味獨特且營養(yǎng)豐富，具有抗氧化、降血壓、抗癌和抗凝血等功能[1]，魚露中含有的?；撬岵粌H能促進嬰幼兒腦組織發(fā)育和智力開發(fā)，而且具有提高神經(jīng)傳導和視覺機能、預(yù)防心血管疾病等有益功效[2]。除此之外，魚露含有18種氨基酸（包含人體所需的全部8種必需氨基酸）以及多種礦物質(zhì)和維生素，常期食用對人體有益。

魚露風味化合物的形成與其中的蛋白酶或外源酶以及耐鹽微生物密切相關(guān)，主要通過對蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物的代謝形成魚露特殊的風味。在魚露的整個發(fā)酵過程中存在著大量微生物菌群，經(jīng)過無氧高鹽環(huán)境的馴化，各發(fā)酵階段呈現(xiàn)出不同的優(yōu)勢菌群，如我國傳統(tǒng)魚露發(fā)酵前期優(yōu)勢菌種多以酵母菌屬為主，發(fā)酵中后期以乳酸菌屬為主[3]。為了獲得更高品質(zhì)的魚露，明確魚露中的微生物與其風味形成的關(guān)系至關(guān)重要。因此，本文總結(jié)比較了微生物與魚露風味形成的關(guān)系，以期為魚露產(chǎn)品的風味改進提供參考。

1? 魚露中的風味物質(zhì)的來源

魚露中的風味物質(zhì)主要包括醇類、醛類、酮類、酸類、酯類、碳氫化合物、芳香族化合物、含硫化合物等[4]，其中醇類物質(zhì)主要是由脂肪氧化分解或氨基酸和碳水化合物氧化形成的，酮類和醛類物質(zhì)主要來源于脂肪氧化和氨基酸的Strecker降解，酯類物質(zhì)來源于醇類通過酸的酯化反應(yīng)，酸類物質(zhì)主要依靠TCA循環(huán)產(chǎn)生。各種風味物質(zhì)的產(chǎn)生途徑見圖1。Udomsil等[5]研究發(fā)現(xiàn)微生物代謝決定了魚露發(fā)酵過程中化學成分的類型和含量，提供了傳統(tǒng)魚露的感官特征。另外，不同微生物參與代謝形成的風味物質(zhì)不盡相同。

2? 魚露的新發(fā)酵工藝

魚露的傳統(tǒng)制作工藝是將低值魚蝦等原料，與一定濃度的鹽充分混合后暴露在日光下，利用魚體自帶蛋白酶和微生物作用對魚肉蛋白質(zhì)和脂質(zhì)進行分解，經(jīng)過時間沉淀產(chǎn)生風味物質(zhì)[6-7]，這一過程耗時長，導致魚露的制作成本居高不下。為了改進這一缺陷，近年來快速發(fā)酵工藝得到廣泛研究，即在傳統(tǒng)發(fā)酵工藝基礎(chǔ)上，通過外加酶或曲、控制發(fā)酵溫度或鹽濃度等方式縮短發(fā)酵周期，常見的魚露快速發(fā)酵法有低鹽保溫法、外加酶法、外加曲法及復(fù)合法。幾種快速發(fā)酵法的對比分析見表1。

由表1可知，相較于傳統(tǒng)發(fā)酵法，快速發(fā)酵法具有一定優(yōu)勢，但也存在一些問題?？偟膩碚f，快速發(fā)酵法縮短了魚露的發(fā)酵周期，降低了鹽分含量，使其處于一個既能維持發(fā)酵進行，又足以抑制危害微生物生長繁殖的濃度水平，但也正是由于發(fā)酵時間短、發(fā)酵不充分，一些有益的風味物質(zhì)及色素未充分形成，導致產(chǎn)品存在色澤淡、風味差等問題。另外，快速發(fā)酵法操作過程較復(fù)雜，產(chǎn)品安全性有待改進。

3? 魚露中的微生物與其風味形成的關(guān)系

3.1? 不同發(fā)酵時期的優(yōu)勢菌對魚露風味形成的影響

魚露發(fā)酵前期的核心微生物主要是酵母菌、葡萄球菌、微球菌，發(fā)酵中后期的核心微生物主要是乳酸菌、芽孢桿菌，這些微生物的存在對風味物質(zhì)的形成同樣起著不可或缺的作用。葡萄球菌中存在蛋白酶和脂肪酶，能夠成為魚露發(fā)酵前期的優(yōu)勢菌種，促進其產(chǎn)酯增香。Hans等[8]研究證明木葡萄球菌能在發(fā)酵中促進支鏈氨基酸亮氨酸、纈氨酸和異亮氨酸產(chǎn)生，這些支鏈氨基酸不僅能促進支鏈脂肪酸生物合成，而且可以通過分解代謝形成醛類和酸類物質(zhì)。Gao等[9]在關(guān)于酸魚魚露中優(yōu)勢菌株生物合成乙酸酯的研究中發(fā)現(xiàn)，葡萄球菌135在乙醇和支鏈/直鏈脂肪酸的存在下可以合成乙基酯，并在低pH條件下利用游離脂肪酸通過酯化反應(yīng)合成酯類化合物如乙酸乙酯、乙酸異戊酯和醋酸酯。此外，王永霞[10]研究發(fā)現(xiàn)微球菌具有脂肪酶活性和一定的蛋白酶活性，能夠在發(fā)酵前期極短的有氧時間段水解甘油三酯中的長鏈脂肪酸和蛋白質(zhì)。目前關(guān)于微球菌參與發(fā)酵魚露風味形成的研究相對缺乏，且一般是與葡萄球菌或芽孢桿菌等共同作用，難以精確闡明其對風味形成的影響。

3.2? 霉菌對魚露風味形成的影響

在中國傳統(tǒng)魚露的發(fā)酵中，魚鹽混合初期，由于鹽分還沒有充分浸入魚體以及環(huán)境中還存在空氣，霉菌大量生長繁殖，它主要參與蛋白質(zhì)的初步降解，其所含蛋白酶能將蛋白質(zhì)分解為氨基酸和多肽等風味前體物質(zhì)，為后續(xù)風味形成做準備[11]。

3.3? 酵母菌對魚露風味形成的影響

酵母菌作為一種天然的發(fā)酵劑，被廣泛應(yīng)用于食品發(fā)酵中，如香腸[12]、釀酒[13]等。在魚露發(fā)酵前期，待鹽分逐漸浸入魚體以及發(fā)酵環(huán)境中氧氣消耗，霉菌數(shù)量減少至無，酵母菌和乳酸菌開始競爭，引起酒精發(fā)酵生成醇類物質(zhì)如乙醇[14]。此外，有研究表明它不僅參與碳水化合物的發(fā)酵和芳香族化合物的產(chǎn)生，而且具有蛋白酶和脂肪酶活性。Gao等[9]利用釀酒酵母單一發(fā)酵為魚露風味改性的研究中發(fā)現(xiàn)酵母菌參與了6種有機酸（檸檬酸、丙酮酸、蘋果酸、琥珀酸、乳酸、乙酸）的形成，且酵母菌對甜味氨基酸（蘇氨酸、絲氨酸等）和鮮味氨基酸（谷氨酸、天冬氨酸等）具有積極影響。Song等[15]研究證明從鯖魚魚露中分離出的增香酵母有助于醛類（辛醛、3-甲硫基丙醛、3-甲基丁醛等）、酮類（丙酮、丁酮、戊酮等）、醇類（2-甲基-1-丁醇、乙醇、苯甲醇等）、酯類（乙酸乙酯、氨基甲酸酯等）、烴類（戊烷、苯甲烷等）、酸類（苯甲酸、3-甲基丁酸、有機酸等）和雜環(huán)類（2-乙基呋喃、2-乙烷基吡啶等）物質(zhì)的形成。由此可見，酵母菌是魚露風味形成過程中必不可少的發(fā)酵微生物。

3.4? 乳酸菌對魚露風味形成的影響

乳酸菌是傳統(tǒng)魚露發(fā)酵中后期的優(yōu)勢菌種，對其風味形成有著重要的影響。乳酸菌主要參與酸類物質(zhì)的形成，如乳酸、檸檬酸和蘋果酸等有機酸以及乙酸、丁酸、丙酸和戊酸等揮發(fā)性酸，而乳酸、乙酸可以在發(fā)酵過程中與乙醇形成乙酸乙酯、乳酸乙酯等特征香味物質(zhì)。在周玥琦[16]的研究中，乳酸菌參與了蛋白質(zhì)代謝和脂質(zhì)代謝，促進了游離氨基酸和游離脂肪酸的形成，且接種乳酸菌發(fā)酵的鯖魚魚露中醇類（1-辛烯-3-醇、辛醇等）、醛類（正己醛、糠醛等）物質(zhì)含量增加。嗜鹽四聯(lián)球菌是一類耐高滲和嗜鹽的乳酸菌，是重要的食品腐敗性細菌。閆文華等[17]研究發(fā)現(xiàn)，添加四聯(lián)球菌的三文魚魚露相較于未添加組，氨基酸態(tài)氮、總酸含量和游離氨基酸總量更高，鮮味氨基酸如谷氨酸和天冬氨酸含量也高于未添加組，表明四聯(lián)球菌的加入改善了魚露的風味。

3.5? 芽孢桿菌對魚露風味形成的影響

芽孢桿菌含有蛋白酶，主要參與蛋白質(zhì)代謝，對魚露中醇類、醛類、酯類、呋喃類、含硫化合物的形成具有積極影響。Lapsongphon等[18]的研究證明芽孢桿菌屬Virgibacillus sp.SK37分解出大量蛋白酶，加快了蛋白質(zhì)水解，增加了芳香活性化合物2-甲基丁醛和3-甲基丁醛的含量。楊海寧等[19]研究發(fā)現(xiàn)接種了貝萊斯芽孢桿菌SW5的魚露中醇類（苯乙醇、正己醇等）、醛類（苯甲醛、2-甲基丙醛、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛等）、酯類（戊酸甲酯、甲酸庚酯等）、呋喃類（2-乙基呋喃、2-戊基-呋喃等）、含硫化合物（三甲胺、羥胺、2-甲基-吡啶、2-乙?；拎旱龋┖匡@著增加。

除了上述幾種常見微生物外，國內(nèi)外已有學者在研究中發(fā)現(xiàn)了其他影響魚露風味的微生物，杜方敏[20]根據(jù)魚露樣品的不同發(fā)酵時期，研究細菌群落與代謝產(chǎn)物之間的相關(guān)性時發(fā)現(xiàn)弧菌、假單胞菌、假交替單胞菌等均對氨基酸積累產(chǎn)生正向作用，其中假單胞菌和假交替單胞菌的相關(guān)性較高，說明這些微生物對魚露風味的形成具有積極影響，但其中的風味形成機理仍有待探究。魚露發(fā)酵中參與風味形成的核心微生物及其與風味形成的關(guān)系見表2。

4? 外源酶與風味物質(zhì)的形成

發(fā)酵魚露風味的形成也離不開酶。一方面是魚體內(nèi)自帶的酶，Zhu等[21]研究發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)pH、溫度等能夠提高魚體內(nèi)自帶蛋白酶的活性，從而增加鳀魚魚露中游離氨基酸、有機酸（乳酸、琥珀酸、蘋果酸和檸檬酸等）以及風味核苷酸（5'-GMP、5'-IMP、5'-AMP等）的含量。另一方面是外加酶，添加商業(yè)酶可以縮短發(fā)酵周期[22-23]。目前魚露中常用外加酶主要有木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶和脂肪酶等。

4.1? 木瓜蛋白酶

木瓜蛋白酶是存在于番木瓜中的一種低特異性蛋白水解酶，屬于巰基蛋白酶，具有酶活好、熱穩(wěn)定性高、衛(wèi)生安全等特點。賀曉麗等[24]研究貝萊斯芽孢桿菌與外加酶協(xié)同作用發(fā)酵魚露時發(fā)現(xiàn)木瓜蛋白酶的加入不僅縮短了發(fā)酵周期，而且極大程度地增加了氨基酸態(tài)氮含量。Xu等[25]研究發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵鱸魚的過程中添加木瓜蛋白酶有助于游離氨基酸的釋放，并增加了天冬氨酸和谷氨酸等鮮味氨基酸的含量，這對于魚露后期風味物質(zhì)（醛類、酮類和醇類）的形成具有積極影響。此外，根據(jù)不同含量木瓜蛋白酶添加組的脂肪酸組成對比發(fā)現(xiàn)，添加木瓜蛋白酶有助于脂肪氧化，從而促進醛類（戊醛、己醛、庚醛等）或醇類（1-辛烯-3-醇、1-己醇、1-戊醇等）等揮發(fā)性風味物質(zhì)的產(chǎn)生。

4.2? 菠蘿蛋白酶

菠蘿蛋白酶是一種從菠蘿中提取的巰基蛋白酶，具有天然、無毒、無副作用等特點，當前已在食品、藥品、化妝品等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。Mohamed等[26]外加菠蘿蛋白酶發(fā)酵鯖魚魚露，發(fā)現(xiàn)樣品中風味前體物質(zhì)（游離氨基酸與脂肪酸）含量顯著增加，提高了魚露的營養(yǎng)價值與風味。

4.3? 其他外加酶

近年來，研究人員發(fā)現(xiàn)一些其他蛋白酶能夠參與魚露發(fā)酵，并對其風味產(chǎn)生積極影響。王正云等[27]通過復(fù)合蛋白酶（風味酶+中性蛋白酶）發(fā)酵草魚下腳料得到的魚露氨基酸態(tài)氮含量高，且具有魚露固有的香氣。Xu等[28]外加中性蛋白酶發(fā)酵鰻魚魚頭，所得魚露氨基酸態(tài)氮含量增加，達到國家二級魚露標準。此外，一些富含蛋白酶的魚內(nèi)臟（如脾蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等）有助于魚露風味的形成，Sappasith等[29]利用金槍魚脾臟發(fā)酵沙丁魚魚露，所得產(chǎn)品游離氨基酸和核苷酸含量提高，這有助于魚露形成特定的香氣和風味。Asbjrn[30]在發(fā)酵北極毛鱗魚魚露過程中外加大西洋鱈魚盲腸，提高了魚肉中蛋白質(zhì)的利用率，促進了游離氨基酸和多肽的形成，有助于魚露中風味物質(zhì)的產(chǎn)生。

4.4? 外加脂肪酶與風味物質(zhì)形成

脂肪酶能夠促進甘油三酯水解生成甘油和脂肪酸，同時它具有多種催化能力，可以催化三酰甘油酯及其他一些水不溶性酯類的水解、醇解、酯化、轉(zhuǎn)酯化以及酯類的逆向合成反應(yīng)。目前國內(nèi)外關(guān)于外加脂肪酶發(fā)酵魚露的研究還比較缺乏。根據(jù)桑勝旺[31]關(guān)于外源脂肪酶對發(fā)酵鰱魚品質(zhì)影響的研究，脂肪酶在催化酯類水解生成FFA等風味前體后，F(xiàn)FA與醇類（甲醇、乙醇）物質(zhì)反應(yīng)生成酯類（乙酸乙酯等），其代謝物SFA經(jīng)β氧化后主要與β-酮?；鵆oA反應(yīng)生成甲基酮，而UFA逐步分解為醛類（3-甲基丁醛、2-甲基丁醛等）、酸類（乙酸、丁酸、苯甲酸、檸檬酸等）和醇類（乙醇、苯甲醇等）物質(zhì)。

4.5? 其他與風味物質(zhì)形成相關(guān)的酶

淀粉酶是參與碳水化合物代謝的主要酶，它的主要作用是催化魚肉中極少量的碳水化合物水解生成糖類，糖類經(jīng)糖酵解后產(chǎn)生丙酮酸，然后經(jīng)美拉德反應(yīng)和Strecker反應(yīng)產(chǎn)生醇類、醛類、酸類等多種風味物質(zhì)。

目前關(guān)于外加酶對發(fā)酵魚露風味影響的研究中，外加酶主要以蛋白酶為主，這也是因為魚類蛋白質(zhì)含量較高，并且隨著外加蛋白酶的加入，魚肉中蛋白質(zhì)利用率增加，游離氨基酸和多肽等風味前體物質(zhì)含量提高，最終使得魚露中的風味物質(zhì)種類和含量增加，而脂肪酶、淀粉酶等則以原料自帶或微生物所含為主，外加發(fā)酵魚露的研究相對較少，未來可以拓展這方面的研究。可以預(yù)見，隨著研究的深入，將來一定會有新的外源酶能夠在魚露發(fā)酵中脫穎而出，如何高效且安全地利用它們是值得思考的問題。與魚露風味形成相關(guān)的外加酶見表3。

5? 結(jié)語

通過分析比較微生物與魚露風味形成的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，酵母菌、乳酸菌、葡萄球菌、芽孢桿菌、微球菌等是促進魚露風味形成的主要微生物，其中酵母菌能夠促進具有蔬菜清香味的醇類以及具有水果香味的酯類物質(zhì)形成，乳酸菌能夠促進具有酸味和乳香味的酸類以及具有肉香味和堅果味的醛類物質(zhì)形成。盡管目前國內(nèi)外已經(jīng)在微生物與其風味形成關(guān)系的研究方面取得了一定研究進展，但是通過外加微生物得到的魚露風味仍然與傳統(tǒng)發(fā)酵魚露的風味存在差距。因此，魚露快速發(fā)酵工藝還有待進一步改進和完善。

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