发酵肉制品研究现状及展望

李轻舟，王红育

发酵肉制品研究现状及展望

李轻舟，王红育

(海军工程大学天津校区，天津 300450)

对发酵肉制品的概念、特点、历史、种类、加工工艺、发酵菌种等进行概述，并从发酵剂优化、工艺改进、安全性研究等方面概括发酵肉制品的研究进展，最后对我国发酵肉制品的发展进行展望。

发酵肉制品；微生物；现状；展望

发酵肉制品是指在自然或人工控制条件下，利用微生物或酶的发酵作用，使原料肉发生一系列生物化学变化及物理变化，而形成具有特殊风味、色泽和质地以及较长保存期的肉制品[1]。其主要特点是营养丰富、风味独特、保质期长。通过有益微生物的发酵，引起肉中蛋白质变性和降解，既改善产品质地，也提高了蛋白质的吸收率；微生物发酵及内源酶共同作用，形成醇类、酸类、杂环化合物、核苷酸等大量芳香类物质，赋予产品独特的风味；肉中有益微生物可产生乳酸、菌素等代谢产物，降低肉品pH值，对致病菌和腐败菌形成竞争性抑制，而发酵的同时还会降低肉品水分含量，这些都将提高产品安全性和延长产品货架期。

1 发酵肉制品概况

1.1 发酵肉制品的发展历史

最早的发酵肉制品起源于地中海地区，早在2000多年前，古罗马人就用碎肉加盐、糖和香辛料等通过自然发酵、成熟和天然干燥制作成美味可口的香肠，产品具有较长的贮藏期[2]。发酵肉制品虽然历史悠久，但其发展缓慢。20世纪70年代前，欧美国家的发酵肉制品生产仍处于经验性、季节性、小规模、长周期、高成本的作坊式发展状态。伴随着肉类消费迅速增长，20世纪50年代形成了肉类发酵剂[3]及人工控制发酵等现代化生产技术，随着发酵剂的广泛应用和发酵技术的逐步普及，发酵肉制品生产不再受季节约束，并实现了工厂化。经过不断的发展，发酵剂经历了从植物源乳酸菌到内源乳酸菌再到乳酸菌与微球菌等混合菌种发酵剂3个阶段的变化[4]，目前欧美等国家的部分发酵肉制品已实现规模化、标准化生产，但产品仍以低酸度发酵肉制品为主，工艺也多采用自然长周期低温干燥成熟方式，产品数量较少，在肉制品总量中占比较低。

我国也是世界上较早采用腌制、干燥与发酵等方法加工贮存肉类的国家。采用低温腌制干燥等方法加工腊肉制品早在周朝即已盛行，但这种腊肉制品在整个加工过程中，没有发生乳酸菌利用碳水化合物发酵生成乳酸的变化(或只有极弱的发酵)，所以从严格意义上来说不能算作发酵肉制品。我国较早的发酵肉制品是以金华火腿为代表的各种火腿和风干香肠，属于低酸发酵肉制品。金华火腿已有800余年生产历史，并于民国初期获得国际巴拿马金奖，由此可见我国低酸发酵肉制品不仅历史悠久，而且技术领先。但与国外相同，我国发酵肉制品加工发展极其缓慢。直至20世纪90年代，我国传统的金华火腿、宣威火腿、干肠等低温腌制发酵肉制品的消费、生产和研究才开始快速发展，但目前其生产仍处于以依赖自然环境为主的粗放型的生产状态，加工过程标准化程度低，产品质量有待提高。我国引进西式发酵香肠始于20世纪80年代末，并随之开展了加工工艺、发酵菌种筛选、发酵剂配制等大量研究工作，但基本处于起步阶段，研究水平比较滞后。目前我国用于生产西式发酵肉制品的发酵剂主要依靠进口，产品感官、口味等与国内市场需求不符，并且生产周期长、成本高、产量较低，生产、消费发展缓慢。

1.2 发酵肉制品的种类

发酵肉制品种类很多，主要包括发酵灌肠制品和发酵火腿。这些制品通常可根据其脱水程度、发酵程度(酸性高低)、发酵温度等进行分类[5]。

按脱水程度和水分含量可分为半干发酵香肠、干发酵香肠。半干发酵香肠又称快速发酵香肠，产品pH值为4.8～5.3，水分含量在40%以上。半干发酵香肠多数经过烟熏，熏制温度多不超过45℃。这类香肠主要有图林根香肠、夏季香肠等。干发酵香肠又称慢速发酵香肠或不完全发酵香肠，该香肠加工时间一般为60～90d，产品pH值为5. 0～5. 5，水分含量＜40%。由于干发酵香肠的水分活性低，因此不用冷藏也可长久保存。这类香肠主要有热那业式萨拉米香肠、加红辣椒的猪肉干香肠等。

按发酵程度(通常以制品的pH值表示)分为低酸度发酵肉制品和高酸度发酵肉制品，该分类方法能直接反映发酵肉制品的品质。低酸度发酵肉制品通常指发酵后pH≥5.5的发酵肉制品。制品一般采用低温发酵和低温干燥制成，通过低温和提高盐浓度抑制杂菌。这类肉制品主要有法国、意大利、匈牙利的萨拉米香肠、西班牙火腿等。高酸度发酵肉制品是指制品pH＜5.4的发酵肉制品，多数通过接种发酵剂或接种已发酵的香肠进行发酵生产。

1.3 发酵肉制品的加工工艺

1.3.1 工艺流程

发酵肉制品品种众多，其加工方法因原料、辅料、发酵菌种、发酵条件等方面的差异而各不相同，但其基本加工原理和工艺是相似的。

发酵肉制品的一般加工工艺为：原料肉预处理→拌料(添加辅料和接种发酵剂)→灌装→发酵→干燥成熟→烟熏→成品[5]。

发酵火腿类的工艺流程为：原料肉预处理(修整、切割、挤血等)→拌料→腌制→成型→干燥成熟→烟熏 →成品。

发酵灌肠制品的工艺流程为：原料肉处理→混匀辅料→腌制(发酵剂)→搅匀→灌制→漂洗、发酵、烘烤→成品→包装[6]。

1.3.2 原料

原料的质量是决定发酵肉制品质量和安全性的重要因素。主料应为健康的畜肉或禽肉，其瘦肉含量一般控制在50%～70%，肥肉要求脂肪溶点高。辅料主要包括氯化钠、糖、硝酸盐(或亚硝酸盐)、抗坏血酸钠等，也可适当加入胡椒、辣椒、大蒜、肉豆寇和小豆寇等香辛料以调节产品风味。

1.3.3 发酵与成熟

发酵菌种可以从自然成熟的产品获取，也可采用商业发酵剂，无论哪种方式，接种量不得小于106CFU/g，并充分搅拌，保证发酵剂均匀分布。发酵和成熟过程中，影响产品品质的主要因素是温度、湿度和空气流速。发酵温度通常在20～40℃之间，发酵温度越高，所需时间越短。在干燥成熟阶段，还应注意湿度和空气流速的控制[7]。

1.3.4 烟熏

有些发酵肉制品，成熟过程中还要进行熏制，熏制温度通常在60℃以下。熏制的作用包括赋予产品特有的烟熏味，减少产品水分，提高产品中心温度以杀灭寄生虫等。

1.4 发酵肉制品中微生物的种类和作用

传统发酵肉制品中的微生物原是原料中偶然混入的野生菌。发酵肉制品中的微生物主要有细菌、霉菌和酵母菌，它们对发酵肉制品品质的形成起到了各自不同的作用。

1.4.1 细菌

目前，发酵肉制品生产中应用较多的细菌包括乳杆菌属、片球菌属和微球菌属等属的部分菌种。

乳杆菌是最早从发酵肉制品中分离出来的微生物，在目前的自然发酵过程中仍占主导地位。乳杆菌在发酵中的主要作用包括：将碳水化合物分解成乳酸从而降低pH值，促进蛋白质变性和分解，改善肉制品的组织结构，提高营养价值，形成良好的风味(发酵酸味)[8]；促进H2O2的还原和NO2的分解，从而促进发色，防止肉色的氧化变色[9]；产生乳酸菌素等抗菌物质，抑制病原微生物的生长和毒素的产生。

片球菌是最早作为发酵剂用于发酵肉制品生产的细菌，也是发酵肉制品中使用较多的微生物，可利用葡萄糖发酵产生乳酸，不能利用蛋白质和还原硝酸盐。较早应用的是啤酒片球菌(Pediococcus cerevisiae)，而随后应用较多的是乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)和戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)。

微球菌发酵产酸速度慢，主要作用是还原亚硝酸盐和形成过氧化氢酶，从而利于肉品发色，促进过氧化物分解，改善产品色泽，延缓酸败，此外也可通过分解蛋白质和脂肪而改善产品风味。变异微球菌(Micrococcus varians)是用于肉制品发酵的主要微球菌种。

1.4.2 霉菌

由于霉菌的酶系非常发达、代谢能力较强，因此我国的传统发酵肉制品中霉菌运用较多。但是某些霉菌可代谢产生毒素而对人体造成危害，因此，用于发酵肉制品的霉菌应经过严格的筛选，确定其不产生霉菌毒素。用于肉制品发酵的霉菌主要是青霉，包括产黄青霉(P. chrysogenum)和纳地青霉(P. nalgiovense)等，也有将白地青霉(P. cundidum)和娄地青霉(P. roqueforti)成功应用于发酵肉制品生产中[10]。霉菌在肉制品发酵中的作用主要包括：通过发达的酶系，分解蛋白质、脂肪，产生特殊的风味物质；霉菌是好氧菌，具有过氧化氢酶活性，可通过消耗氧，抑制其他好氧腐败菌的生长，并防止氧化褪色和减少酸败；菌丝体在肉制品表面形成“保护膜”，减少肉品感染杂菌的概率，并能控制水分的散失，形成肉制品独特的外观。

1.4.3 酵母菌

酵母菌中应用较多的有汉逊氏巴利酵母(Dabaryomyces hansenii)和法马塔假丝酵母(Candida famata)。其主要作用是：发酵时逐渐消耗肉品中的氧，降低肉中pH值，抑制酸败；分解脂肪和蛋白质，产生多肽、酚及醇类物质，改善产品风味、延缓酸败；形成过氧化氢酶，防止肉品氧化变色，有利于发色稳定。此外，酵母菌还能一定程度的抑制金黄色葡萄球菌的生长。

2 发酵肉制品研究进展

2.1 发酵剂优化

发酵剂通常指含活的或休眠的微生物，能够在发酵基质中进行理想的新陈代谢活动的制剂[11]。发酵剂是影响发酵肉制品品质的关键环节之一，也是发酵肉制品研究的热点。关于发酵剂的研究，近年来主要集中在筛选、构建新菌种，从传统发酵食品中筛选和通过微生物育种改造菌种是研究的主要方向。研究主要集中在以下几个方面。

2.1.1 通过菌种得筛选改善产品风味

发酵肉制品的风味受众多因素影响，微生物代谢是其中之一。乳酸菌的蛋白质水解能力和脂肪水解能力都不是很强，它对发酵肉制品风味的贡献主要是发酵碳水化合物产生乳酸和乙酸，另外还产生少量的挥发性化合物。Montel等[12]发现乳酸菌在肉制品发酵过程中产生的乳酸以及部分副产物(如甲酸、乙酸、琥珀酸等)是香肠重要的呈香物质，可赋予产品特殊的香味。Moller等[13]研制了一种优良的商业发酵剂，包括木糖葡萄球菌DD-34和一种分离细菌Moraxella phenylpyruvica 0100，能够形成独特的挥发性物质，赋予产品特殊的香味。Erkkila等[14]以北欧干肠配方为基础，用植物乳杆菌98098，鼠李糖乳杆菌LC-705、E-97800，戊糖片球菌E-90390进行发酵生产干香肠，产品感官与商业发酵剂生产的产品非常相似。Beck等[15]研究发现，木糖葡萄球菌和肉糖葡萄球菌能够分解氨基酸和游离脂肪酸，尤其对亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸等支链氨基酸转换能力较强，可形成一些小分子的呈香物质，从而协调产品风味，提高产品质量。Leroy等[16]认为，肉中的内源性氨基肽酶和来源于乳杆菌的肽链端解酶能够水解蛋白质产生游离氨基酸，这些游离氨基酸作为风味物质可赋予产品特殊香味。

2.1.2 通过菌种筛选增强优势菌种竞争性

发酵剂菌种研究的另一个热点是筛选和构建产细菌素能力较强的菌株，以提高优势菌种竞争性，增强其对病原菌、腐败菌的抑制。如从阿根廷香肠中分离出一株干酪乳杆菌CUL705，该菌株能产生一种新型乳酸菌素，对植物乳杆菌、李斯特菌、金黄色葡萄球菌等革兰氏阴性菌均表现出一定抑制作用。传统的筛选方法(包括诱变育种)不仅耗时，而且效果多不理想。现在有些研究借助分子生物学的手段，将在其他微生物中发现的优良性状基因导入目的菌株中，以构建具有所需优良性状的新发酵剂菌株，比如有些学者通过将乳杆菌中β-半乳糖基因、过氧化氢酶基因、细菌素基因克隆与转达，用于制备新型的基因工程菌。Geisen等[17]成功将溶葡萄球菌的溶葡萄球菌素(lysostaphin)基因导入纳地青霉，从而使纳地青霉具有了对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的溶菌能力，可以抑制致病的金黄色葡萄球菌的生长。

2.1.3 国内关于发酵菌株筛选的研究

我国传统发酵肉制品多采用自然发酵，对发酵剂的研究远远滞后于欧美国家，目前研究多集中于发酵菌株筛选和性能研究等方面，关于发酵肉制品加工过程中微生物变化与菌种作用的研究较少，在各种优良菌种(比如呈香菌、无脱羧酶细菌等)和基因工程菌研究方面处于起步阶段。马德功等[18-19]对发酵香肠中的益生性乳杆菌进行分离和筛选，得到T10703、T10709、T20706三株性能优良的乳杆菌，他们对低酸和胆盐有很好的耐受性，并产菌素，对李斯特菌、金葡菌等有很好的抑制作用。范素琴等[20-21]通过对香肠葡萄球菌、微球菌生理生化特性研究，筛选出具有硝酸盐还原酶活性、蛋白酶活性和脂肪酶活性的S2、S5两种优良葡萄球菌株。

2.2 改进生产工艺的研究

自20世纪70年代欧美国家肉制品开始工业化发展以来，众多学者已对发酵肉制品加工过程的原料要求、食盐添加量、碳水化合物种类和添加量、绞制、腌制、充填温度、腌制时间、肠体直径、发酵温度与时间、干燥温度与时间等基本工艺进行研究。在此基础上，美国在1982年颁布了《发酵香肠加工操作指南》，德国也于20世纪80年代中期开始建立了发酵肉制品加工关键点质量管理体系，并逐步推广实施。如今，欧美国家在多种发酵肉制品的生产上已具备工业化、规模化、规范化的加工工艺[4]。

近年来，如何利用内源、外源蛋白酶和脂肪酶促进肉中蛋白和脂类降解以改善产品品质、缩短加工时间等方面的研究也成为生产工艺改进研究的方向之一。发酵肉制品中酶的来源主要有3种途径，包括肌肉组织内源酶、微生物酶和外源添加酶。在内源酶应用方面，目前研究发现虽然发酵肉制品中的各种内源蛋白酶、脂肪酶在发酵过程中降解脂肪、蛋白质形成风味物质的作用各不相同，但对发酵肉制品加工、成熟过程中蛋白和脂肪的酶解起主要作用[4]。在添加外源酶(多为微生物来源)方面，研究表明在发酵香肠中添加胰脂肪酶可使干香肠在成熟过程中脂肪提前水解，影响风味物质形成，用圆柱假丝酵母(Candida cylindracea)的脂肪酶代替微生物发酵剂进行干香肠发酵，在成熟过程中脂肪水解的活性明显提高，但对产品风味特性影响不大。添加类干酪乳杆菌的蛋白酶、乳杆菌的蛋白酶NcDo151等能够促进干发酵香肠的蛋白水解，改善感官特性，加快发酵香肠的成熟，缩短成熟时间。而有些蛋白酶，比如木瓜蛋白酶和链霉蛋白酶，虽然能促进肉类蛋白质分解，但易造成产品蛋白质水解过度，导致香肠组织软化，影响产品感官特性[22-23]。

2.3 安全性研究

发酵肉制品的安全危害包括：发酵剂的安全性、肉中致病菌生长并产生毒素、生物胺和亚硝胺的危害、霉菌和霉菌毒素的危害、病毒和寄生虫的危害。近年对于发酵肉制品安全控制的研究重点主要集中在抗菌性菌株的筛选以及生物胺的控制，前者已在前文介绍，下面主要介绍对生物胺控制的研究情况。

生物胺是发酵和成熟干燥过程中由氨基酸脱羧酶作用于游离氨基酸而产生的一类小分子有机含氮化合物，不仅食用过多会导致人体中毒，而且是致癌物亚硝胺类物质的前体。发酵肉制品中生物胺的产生主要由于酶和细菌(主要是乳杆菌、肠杆菌和假单胞杆菌[24])的作用。国内学者高文霞等[25]进行了发酵剂菌种对干发酵香肠组胺形成及其含量影响的研究，结果显示，加入植物乳杆菌(L. plantarum)、戊糖片球菌(P. pentosaceus)实验组的组胺含量分别降低了47.58%和81.72%，并且木糖葡萄球菌(S. xylosus)有助于戊糖片球菌进一步降低发酵香肠中的组胺含量(比单一发酵剂降低41.61%)，表明不同微生物的产脱羧酶能力不同，产胺量也不同，并且混合发酵剂降胺效果优于单一发酵剂。由于乳杆菌可以使某些氨基酸脱氨，生成酪胺、苯基乙胺和组胺等对人体健康不利成分，而且尸胺和腐胺也会由氨基酸脱羧产生并加重前几种胺的不利作用，因此筛选降低生物胺产生的发酵菌种至关重要。将清酒乳杆菌CTC494(氨基酸脱羧酶缺陷型)用于Fuet香肠的生产，发现该菌株可明显减少酪胺的形成，并能极大限制尸胺和腐胺的产生[3]。

3 展 望

我国是畜牧业生产和畜禽加工业大国，自1990年以来，我国肉类总产量始终处于世界首位。但我国肉类产品结构却极不合理，尤其是精深加工产品比重偏低，1990—2005年肉制品产量占肉类总产量的11.29%，而发达国家肉制品一般占肉类总产量的30%左右(其中发酵肉制品占重要地位)，结构调整是我国肉类加工业亟需解决的问题之一。发酵肉制品具有营养价值高、安全方便、保质期长等优点，在我国有着悠久的历史，具有很多名优品种，将成为肉类深加工调整方向之一。但国内发酵肉制品生产普遍存在设备简陋、发酵剂匮乏、技术标准不规范等问题，很多属于作坊式生产，工业化程度低，目前仍有诸多技术瓶颈没有解决。比如：缺乏加工过程中微生物区系变化与菌种作用的研究，菌种筛选、配比研究缺乏产品对应性，发酵剂制备工艺落后，基因工程构建菌种研究滞后等。因此如何在吸收西式发酵肉制品技术的基础上，结合我国传统发酵工艺，利用筛选、传统育种、基因工程等技术，选取出活力强、菌数高、风味好、色泽优、安全可靠的微生物发酵菌种，利用冻干、浓缩等工艺制备针对性强、功能多样、使用便利的直投式发酵剂，同时有针对性的改进生产工艺、规范技术标准，制作符合中国人口味的发酵肉制品，使我国发酵肉制品生产真正实现工业化、规模化、规范化，都是今后需要深入研究和关注的课题。

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Present Status and Prospects of Research on Fermented Meat Products

LI Qing-zhou，WANG Hong-yu
(Navy University of Engineering, Tianjin Aera, Tianjin 300450, China)

Definition, characteristics, history, types, processing technique, and microbes used of fermented meat products were introduced in this article. The research progress of fermented meat products is summarized in three parts including the optimization of starter culture, the improvement of processing technique, and the safety issues. Finally, future prospects of research on fermented meat products are also been proposed.

fermented meat products；microorganisms；status；prospect

TS251

A

1002-6630(2011)03-0247-05

2010-08-03

李轻舟(1975—)，男，讲师，硕士，主要从事军队食品与营养的研究。E-mail：jiu_h@sina.com