發酵肉制品中的細菌發酵劑的應用研究

發酵肉制品是指腌制肉在自然或人工控制條件下，通過微生物發酵作用（主要是乳酸菌發酵）加工制成的肉制品，主要包括發酵香腸和發酵火腿2大類。在歐美等國，發酵肉制品主要指干或半干香腸。在我國，傳統發酵肉制品具有悠久的歷史，如馳名中外的金華火腿、宣威火腿、如皋火腿三大名腿，但其發酵作用主要是自然發酵，靠原料肉自身微生物菌群中的乳酸菌與雜菌的競爭作用，生長周期長，產品質量難以控制。為了確保產品的風味特色、質量，縮短生產周期，早期的自然發酵已經被人工接種所取代，目前世界上許多國家如意大利、美國、西班牙已進行了發酵肉制品的人工發酵工業化生產，并具有相當的規模。從目前來看，常用的肉品細菌發酵劑是乳酸菌、葡萄球菌和微球菌。 　　1 細菌發酵劑 　　1.1 乳酸菌 　　乳酸菌是指一群發酵碳水化合物，產生乳酸的細菌總稱。這一類細菌在自然界和食物中廣泛存在，是最早被人類用于食品加工和食品儲藏的微生物之一。國外研究人員在這方面做了很多研究。 E.H.Drosinos［1］等人從一種希臘發酵香腸中分離107株植物乳桿菌、 21株彎曲乳桿菌、12株清酒乳桿菌，所有菌可以在4℃下生長，但是不能在45℃下生長；清酒乳桿菌、彎曲乳桿菌和植物乳桿菌可以在8％NaCl中生長，只有清酒乳桿菌可以在10％NaCl中生長；清酒乳桿菌可以水解精氨酸。 E.Papamanoli［2］等人從發酵香腸分離出49株清酒乳桿菌、24株彎曲乳桿菌和7株植物乳桿菌，所有菌都可以在15℃下生長，大部分菌可以在6.5％NaCl、 3％的膽汁鹽溶液中生長，所有的清酒乳桿菌、大部分植物乳桿菌和彎曲乳桿菌表現出對單細胞增生性李斯特菌 （L.monocytogenes）、金黃色葡萄球菌（S.aureus）有抑制性。 　　Eleftherios H.Drosinos［3］等人從希臘一種傳統的發酵香腸中分離出1株鼠李糖乳桿菌，不具有水解脂肪的能力，但是可以水解肌原纖維和蛋白質的小片斷，對單細胞增生性李斯特菌（L.monocytogenes）有抑制性。 　　王令建等人從發酵香腸中分離出1株德氏乳桿菌，能耐受4％和6％NaCl，具有很好的產酸能力，不具有氨基酸脫羧能力等，能抑制大腸桿菌的生長。 　　Joo-Yeon Lee［4］等人從希臘的發酵香腸中分離出10株短乳桿菌，能忍受10％和 15％NaCl，可以在15℃下生長，對革蘭氏陰性菌有一定的抑制作用，但是短乳桿菌不能在短時間產生大量的酸，不能降低pH。 　　雖然國內外關于發酵香腸中的乳酸菌的報道很多，分離的菌種也很多，但是從安全角度考慮，目前所應用的商業發酵劑主要是植物乳桿菌、清酒乳桿菌和彎曲乳桿菌。從人們對發酵香腸中分離的乳酸菌研究表明，作為肉品發酵劑的應該具有產酸速度快、能忍受6％NaCl、能抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的特點。 　　1.2 葡萄球菌和微球菌 　　在傳統的發酵肉制品中總是存在一定數量的葡萄球菌和微球菌，因此使人們認識到其在發酵肉制品中的重要作用，如其在發酵肉質品的成熟過程中對香氣的形成、顏色的穩定、過氧化物的消除、蛋白質和脂肪的降解等。國內外的研究人員對發酵香腸和火腿中的葡萄球菌和微球菌進行了分離純化，以期找到優良的發酵菌株。 　　Coppola.R［5］等人從一種南方意大利發酵香腸中分離出138株葡萄球菌和微球菌，其中58株是克氏微球菌，80株是木糖葡萄球菌。所有菌株均能在10％NaCl中生長，大部分能在30℃和18℃降解硝酸鹽，可以還原過氧化氫。 　　Monica Garcia-Varona［6］等人從一種傳統西班牙發酵香腸菌種中分離了426株葡萄球菌，95％為木糖葡萄球菌，研究者認為其中一株木糖葡萄球菌，具有硝酸鹽降解酶和脲酶活性，低中等的蛋白酶和脂肪酶活性，適合作為肉品發酵劑。 　　E.H.Drosinos［1］等人從一種希臘發酵香腸中分離出219株葡萄球菌和微球菌，經鑒定后，其中包括31.1%的腐生葡萄球菌、19.2％的木糖葡萄球菌和11.4％的模仿葡萄球菌。所有菌株都可以在紅霉素中生長。 　　Monika Simonova［7］等從一種斯洛伐克傳統發酵香腸中分離出187株葡萄球菌，包括119株木糖葡萄球菌、20株肉葡萄球菌，木糖葡萄球菌產乳酸量0.4～1.03mmol／L、肉糖葡萄球菌產乳酸量0.51～0.79mmol／L；可以還原H2O2，大部分葡萄球菌都可以在1％的膽汁鹽溶液中生長，71％木糖葡萄球菌對抗生素敏感，不產生生物胺；5％的葡萄球菌對單細胞增生性假單孢菌屬（L.monocytogenes）有一定的抑制作用。 　　B.Martin［8］等人從一種細發酵香腸中分離出240株菌，包括80.8％的木糖葡糖球菌、8.3％的沃氏葡萄球菌、5.8％的表皮葡萄球菌和4.6％的肉葡萄球菌。進一步研究發現，14.6％的菌株 （主要是木糖葡萄球菌和沃氏葡萄球菌）可以使1種或多種氨基酸脫胺，產酪氨能力最強，最高能達到1000mg／L ，大部分菌株對青霉素、氨比西林和磺胺類藥劑表現出了很強的抗性。 　　雖然有關發酵香腸中的葡萄球菌和微球菌的研究很多，目前所應用的商業發酵劑主要是木糖葡萄球菌、肉糖葡萄球菌和變異微球菌和克氏微球菌。從人們對發酵香腸中分離的葡萄球菌和微球菌的研究表明，作為肉品發酵劑的葡萄球菌和微球菌應該具有硝酸鹽還原酶和過氧化氫酶活性，并有適當的蛋白酶和脂肪酶活性。 　　2 細菌發酵劑在發酵肉制品中的作用 　　2.1 對顏色的影響 　　肉的紅色是肌肉中的肌紅蛋白和血紅蛋白起決定性作用的，肉在空氣中放置久了會變成褐色，是因為肌紅蛋白被氧化成變性肌紅蛋白，通常我們需要添加硝酸鹽和亞硝酸鹽來穩定顏色，但是可能會產生致癌物質亞硝胺，所以國內外在選擇肉品發酵劑時菌株是否能還原硝酸鹽是一個重要指標，其中乳酸菌中的植物乳桿菌、清酒乳桿菌等，大部分葡萄球菌和微球菌都具有還原硝酸鹽的能力；菌株是否具有H2O2還原酶是發酵劑篩選的另一個重要指標，因為有些發酵劑如乳酸菌會產生H2O2，H2O2是一種強氧化劑，在肉中可能導致高鐵肌紅蛋白（綠色）和膽綠素（黃色）的存在，二者和肉中的紅色結合會形成灰色色調，嚴重影響產品的外觀，H2O2分解成H2O和O2，就可以阻斷過氧化物的形成。 　　2.2 對風味的影響 　　產品的風味主要是來源于酶和化學反應，如美拉德反應、脂肪氧化等，蛋白質和脂肪的降解對風味和風味前提物質的形成非常重要。M.-C.Montel［9］等人將19株葡萄球菌 （4株腐生葡萄球菌、5株木糖葡萄球菌、4株肉葡萄球菌和6株沃氏葡萄球菌）接到香腸中來研究其相關特性，27d后發現接種腐生葡萄球菌和沃氏葡萄球菌的香腸有令人作嘔的氣味，不能還原硝酸鹽，但是接種木糖葡萄球菌和肉葡萄球菌的香腸有較香氣味，他指出香氣的主要成分是3-甲基丁醛（L-亮氨酸代謝）、3-甲基丁酮、3-羥基丁醛。Stahnke，L.H［10］將一株接種木糖葡萄球菌的香腸和不接菌的香腸風味對照，發現前者可以產生一種水果味。另外葡萄球菌和微球菌具有的硝酸鹽還原酶和觸酶活性，可以抑制不良風味的形成。總之，乳酸菌和片球菌在香腸發酵和成熟的最初階段起了重要的作用，然而，葡萄球菌和微球菌關系到最終產品的風味、香氣和顏色的穩定性。 　　2.3 對食品安全性和保質期的影響 　　原料肉在接種乳酸菌后，乳酸菌利用碳水化合物如葡萄糖發酵產生乳酸，從而使肉品pH值降至4.8～5.2。由于pH值接近于肌肉蛋白等電點（pH=5.2），肌肉蛋白保水力減弱，可加快香腸干燥速度、降低水分活度，而且在酸性條件下病原菌及腐敗菌的生長得以抑制。 　　Birgitte Bjorn Budde［11］等人從真空包裝肉制品中分離出一株肉色明串珠菌4010，該株菌具有很強的抑菌作用且在肉制品中不會產生一些不愉快的氣味，將107cfu／g的肉色明串珠菌4010接種到含有一定數量單細胞增生性李斯特菌（L.monocytogenes）的真空包裝肉制品中，發現活著的單細胞增生性李斯特菌的數量立即減少，而且在5℃放置21d單細胞增生性李斯特菌的數量都沒有再增加，這個結果表示肉色明串珠菌4010適合冷藏、熟的真空包裝肉制品中作新的保護劑，從而延長保質期。 　　Nyoman Semadi Antara［12］等將一株植物乳桿菌和一株乳酸片球菌接Urutan，這兩株菌接種香腸后，形成的成品是黃褐色，兩株菌在24h發酵時間內產生了大量的乳酸，從而可以控制腸毒素的產生，在120h內可以抑制球菌的生長，但用一種乳酸菌將使腸細菌的控制時間推遲，所以植物乳桿菌和乳酸片球菌可以作為復合發酵劑，以延長發酵香腸的保質期。 　　3 國內優勢菌群的分離篩選現狀 　　我國主要從事發酵肉制品中優勢菌群研究的有：徐靜等從自然發酵肉制品篩選出一株干酪乳桿菌并對其特性進行研究；王海燕等從傳統湖南臘肉中分離篩選出一株產香葡萄球菌（模仿葡萄球菌）；李宗軍等從侗族傳統酸肉中分離篩選葡萄球菌，發現其優勢菌群為腐生葡萄球菌、木糖葡萄球菌和肉葡萄球菌；羅欣從混合發酵劑中分離出幾株乳酸菌和葡萄球菌，并進行分析鑒定；馬漢軍一直對乳酸菌菌種及其在發酵香腸、臘腸中應用進行研究；何煌波、劉云鶴也在對乳酸菌行研究；黃占旺等對安福火腿發酵微生物進行了研究；盧士玲等從發酵肉制品中分離篩選乳酸菌，得到2株德氏乳桿菌并對其相關特性進行了研究等。