发酵肉制品中的细菌发酵剂的研究

刘传宝 姜 珊

摘要:简述了国外关于发酵肉制品中优良菌株如乳酸菌、葡萄球菌和微球菌的筛选及优良性状的研究,并对其在发酵肉制品中的作用如对颜色、风味、安全性,及其国内肉品发酵剂的研究近况进行了概括总结。

关键词:乳酸菌;葡萄球菌;微球菌;发酵肉制品

在我国,传统发酵肉制品具有悠久的历史,如驰名中外的金华火腿、宣威火腿、如皋火腿三大名腿,但其发酵作用主要是自然发酵,靠原料肉自身微生物菌群中的乳酸菌与杂菌的竞争作用,生长周期长,产品质量难以控制。为了确保产品的风味特色、质量,缩短生产周期,早期的自然发酵已经被人工接种所取代,目前世界上许多国家如意大利、美国、西班牙已进行了发酵肉制品的人工发酵工业化生产,并具有相当的规模。从目前来看,常用的肉品细菌发酵剂是乳酸菌、葡萄球菌和微球菌。

1 细菌发酵剂

1.1 乳酸菌

乳酸菌是指一群发酵碳水化合物,产生乳酸的细菌总称。这一类细菌在自然界和食物中广泛存在,是最早被人类用于食品加工和食品储藏的微生物之一。国外研究人员在这方面做了很多研究。

E.H.Drosinos等人从一种希腊发酵香肠中分离107株植物乳杆菌、21株弯曲乳杆菌、12株清酒乳杆菌,所有菌可以在4℃下生长,但是不能在45℃下生长;清酒乳杆菌、弯曲乳杆菌和植物乳杆菌可以在8%NaCl中生长,只有清酒乳杆菌可以在10%NaCl中生长;清酒乳杆菌可以水解精氨酸。

E.Papamanoli等人从发酵香肠分离出49株清酒乳杆菌、24株弯曲乳杆菌和7株植物乳杆菌,所有菌都可以在15℃下生长,大部分菌可以在6.5%NaCl、3%的胆汁盐溶液中生长,所有的清酒乳杆菌、大部分植物乳杆菌和弯曲乳杆菌表现出对单细胞增生性李斯特菌 (L.monocytogenes)、金黄色葡萄球菌(S.aureus)有抑制性。

EleftheriosH.Drosinos等人从希腊一种传统的发酵香肠中分离出1株鼠李糖乳杆菌,不具有水解脂肪的能力,但是可以水解肌原纤维和蛋白质的小片断,对单细胞增生性李斯特菌(L.monocytogenes)有抑制性。

王令建等人从发酵香肠中分离出1株德氏乳杆菌,能耐受4%和6%NaCl,具有很好的产酸能力,不具有氨基酸脱羧能力等,能抑制大肠杆菌的生长。

Joo-YeonLee等人从希腊的发酵香肠中分离出10株短乳杆菌,能忍受10%和15%NaCl,可以在15℃下生长,对革兰氏阴性菌有一定的抑制作用,但是短乳杆菌不能在短时间产生大量的酸,不能降低pH。

虽然国内外关于发酵香肠中的乳酸菌的报道很多,分离的菌种也很多,但是从安全角度考虑,目前所应用的商业发酵剂主要是植物乳杆菌、清酒乳杆菌和弯曲乳杆菌。从人们对发酵香肠中分离的乳酸菌研究表明,作为肉品发酵剂的应该具有产酸速度快、能忍受6%NaCl、能抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的特点。

1.2 葡萄球菌和微球菌

在传统的发酵肉制品中总是存在一定数量的葡萄球菌和微球菌,因此使人们认识到其在发酵肉制品中的重要作用,如其在发酵肉质品的成熟过程中对香气的形成、颜色的稳定、过氧化物的消除、蛋白质和脂肪的降解等。国内外的研究人员对发酵香肠和火腿中的葡萄球菌和微球菌进行了分离纯化,以期找到优良的发酵菌株。

Coppola.R等人从一种南方意大利发酵香肠中分离出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中生长,大部分能在30℃和18℃降解硝酸盐,可以还原过氧化氢。

MonicaGarcia-Varona等人从一种传统西班牙发酵香肠菌种中分离了426株葡萄球菌,95%为木糖葡萄球菌,研究者认为其中一株木糖葡萄球菌,具有硝酸盐降解酶和脲酶活性,低中等的蛋白酶和脂肪酶活性,适合作为肉品发酵剂。

E.H.Drosinos等人从一种希腊发酵香肠中分离出219株葡萄球菌和微球菌,经鉴定后,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。所有菌株都可以在红霉素中生长。

MonikaSimonova等从一种斯洛伐克传统发酵香肠中分离出187株葡萄球菌,包括119株木糖葡萄球菌、20株肉葡萄球菌,木糖葡萄球菌产乳酸量0.4～1.03mmol/L、肉糖葡萄球菌产乳酸量0.51～0.79mmol/L;可以还原H2O2,大部分葡萄球菌都可以在1%的胆汁盐溶液中生长,71%木糖葡萄球菌对抗生素敏感,不产生生物胺;5%的葡萄球菌对单细胞增生性假单孢菌属(L.monocytogenes)有一定的抑制作用。

B.Martin等人从一种细发酵香肠中分离出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。进一步研究发现,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种或多种氨基酸脱胺,产酪氨能力最强,最高能达到1000mg/L,大部分菌株对青霉素、氨比西林和磺胺类药剂表现出了很强的抗性。

虽然有关发酵香肠中的葡萄球菌和微球菌的研究很多,目前所应用的商业发酵剂主要是木糖葡萄球菌、肉糖葡萄球菌和变异微球菌和克氏微球菌。从人们对发酵香肠中分离的葡萄球菌和微球菌的研究表明,作为肉品发酵剂的葡萄球菌和微球菌应该具有硝酸盐还原酶和过氧化氢酶活性,并有适当的蛋白酶和脂肪酶活性。

2 细菌发酵剂在发酵肉制品中的作用

2.1 对颜色的影响

肉的红色是肌肉中的肌红蛋白和血红蛋白起决定性作用的,肉在空气中放置久了会变成褐色,是因为肌红蛋白被氧化成变性肌红蛋白,通常我们需要添加硝酸盐和亚硝酸盐来稳定颜色,但是可能会产生致癌物质亚硝胺,所以国内外在选择肉品发酵剂时菌株是否能还原硝酸盐是一个重要指标,其中乳酸菌中的植物乳杆菌、清酒乳杆菌等,大部分葡萄球菌和微球菌都具有还原硝酸盐的能力;菌株是否具有H2O2还原酶是发酵剂筛选的另一个重要指标,因为有些发酵剂如乳酸菌会产生H2O2,H2O2是一种强氧化剂,在肉中可能导致高铁肌红蛋白(绿色)和胆绿素(黄色)的存在,二者和肉中的红色结合会形成灰色色调,严重影响产品的外观,H2O2分解成H2O和O2,就可以阻断过氧化物的形成。

2.2 对风味的影响

产品的风味主要是来源于酶和化学反应,如美拉德反应、脂肪氧化等,蛋白质和脂肪的降解对风味和风味前提物质的形成非常重要。M.-C.Montel等人将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)接到香肠中来研究其相关特性,27d后发现接种腐生葡萄球菌和沃氏葡萄球菌的香肠有令人作呕的气味,不能还原硝酸盐,但是接种木糖葡萄球菌和肉葡萄球菌的香肠有较香气味,他指出香气的主要成分是3-甲基丁醛(L-亮氨酸代谢)、3-甲基丁酮、3-羟基丁醛。Stahnke,L.H将一株接种木糖葡萄球菌的香肠和不接菌的香肠风味对照,发现前者可以产生一种水果味。另外葡萄球菌和微球菌具有的硝酸盐还原酶和触酶活性,可以抑制不良风味的形成。总之,乳酸菌和片球菌在香肠发酵和成熟的最初阶段起了重要的作用,然而,葡萄球菌和微球菌关系到最终产品的风味、香气和颜色的稳定性。

2.3 对食品安全性和保质期的影响

原料肉在接种乳酸菌后,乳酸菌利用碳水化合物如葡萄糖发酵产生乳酸,从而使肉品pH值降至4.8～5.2。由于pH值接近于肌肉蛋白等电点(pH=5.2),肌肉蛋白保水力减弱,可加快香肠干燥速度、降低水分活度,而且在酸性条件下病原菌及腐败菌的生长得以抑制。

Nyoman Semadi Antara等将一株植物乳杆菌和一株乳酸片球菌接Urutan,这两株菌接种香肠后,形成的成品是黄褐色,两株菌在24h发酵时间内产生了大量的乳酸,从而可以控制肠毒素的产生,在120h内可以抑制球菌的生长,但用一种乳酸菌将使肠细菌的控制时间推迟,所以植物乳杆菌和乳酸片球菌可以作为复合发酵剂,以延长发酵香肠的保质期。

3 国内优势菌群的分离筛选现状

我国主要从事发酵肉制品中优势菌群研究的有:徐静等从自然发酵肉制品筛选出一株干酪乳杆菌并对其特性进行研究;王海燕等从传统湖南腊肉中分离筛选出一株产香葡萄球菌(模仿葡萄球菌);李宗军等从侗族传统酸肉中分离筛选葡萄球菌,发现其优势菌群为腐生葡萄球菌、木糖葡萄球菌和肉葡萄球菌;罗欣从混合发酵剂中分离出几株乳酸菌和葡萄球菌,并进行分析鉴定;马汉军一直对乳酸菌菌种及其在发酵香肠、腊肠中应用进行研究;何煌波、刘云鹤也在对乳酸菌行研究;黄占旺等对安福火腿发酵微生物进行了研究;卢士玲等从发酵肉制品中分离筛选乳酸菌,得到2株德氏乳杆菌并对其相关特性进行了研究等。