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传统发酵肉制品中优良菌种分离筛选的研究进展

2012-08-15通力嘎靳志敏

食品工业科技 2012年3期
关键词:清酒发酵剂香肠

段 艳,通力嘎,靳志敏,靳 烨

(内蒙古农业大学食品科学与工程学院,内蒙古呼和浩特010018)

传统发酵肉制品中优良菌种分离筛选的研究进展

段 艳,通力嘎,靳志敏,靳 烨*

(内蒙古农业大学食品科学与工程学院,内蒙古呼和浩特010018)

传统发酵肉制品中广泛存在着优良的自然菌种,可以作为分离、筛选优良菌种的来源。本文综述了国内外从传统发酵肉制品中分离筛选优良菌种的研究现状,并对这些菌种作为发酵肉制品发酵剂的应用前景进行了展望。

传统发酵肉制品,发酵剂,研究进展

1 传统发酵肉制品中乳酸菌的分离筛选

发酵肉制品中参与发酵的主要微生物是乳酸菌,它能将原料中的碳水化合物分解为乳酸,导致产品的pH下降,这一方面对病原菌及有害菌的生长起到了抑制作用;另一方面赋予了产品特有的风味和坚实的质地。此外,乳酸的产生还会加速亚硝酸盐向一氧化氮肌红蛋白的转化,减少产品中亚硝酸盐的残留量,同时促进了良好色泽的形成。另外,某些乳酸菌在代谢过程中还会产生H2O2、细菌素等,会进一步抑制腐败及有害微生物的生长繁殖[4]。因此,乳酸菌的筛选研究对发酵肉制品的开发有着十分重要的意义。目前对于传统发酵肉制品中乳酸菌的研究方向主要有以下几个方面。

有些学者主要进行传统发酵肉制品中优势乳酸菌的分析研究。Kalliopi Rantsiou[5]等从希腊三个不同厂家生产的自然发酵香肠中分离到338株乳酸菌,其中优势菌株主要为三种:清酒乳杆菌、植物乳杆菌及弯曲乳杆菌。María J.Benito[6]等从西班牙西部的伊比利亚干发酵香肠中分离到的乳酸菌中优势菌株主要是乳酸片球菌(48%)、植物乳杆菌(23%)、短乳杆菌(18%)。Kalliopi Rantsioua[7]等从三个欧洲国家希腊、匈牙利、意大利的自然发酵香肠中分离到358株乳酸菌。三国的发酵香肠中均分离到了弯曲乳杆菌、植物乳杆菌和清酒乳杆菌,并且占分离乳酸菌的大多数,但其比例有所不同。E.Papamanoli[8]等从希腊两种自然发酵香肠中分离到147株乳酸菌,90%为乳酸杆菌,其中清酒乳杆菌49株、弯曲乳杆菌24株、植物乳杆菌7株。Salim Ammor[9]等从法国一个小规模厂家生产的传统干香肠中分离乳酸菌88株。其中36株(40.9%)为清酒乳杆菌。Helena Albano[10]等从葡萄牙一种发酵香肠“Alheria”中分离乳酸菌283株。所有的香肠中均分离到了植物乳杆菌,大多数的样品中均分离到了粪肠球菌。上述研究者在目前研究的基础上还有必要对其分离菌株的特性进行更进一步的研究,开发其优势特性,为下一步优良菌种的应用奠定理论基础。

很大一部分研究者在对发酵肉制品中分离到的乳酸菌进行鉴定的同时对其发酵特性也进行研究。Ines Essid[11]等从突尼斯传统腌肉中分离植物乳杆菌17株,所有的菌株都有很强的耐酸能力,都能够水解酪蛋白;大部分菌株都能够耐四环素、红霉素、利福平、氨苄青霉素和青霉素G;多数菌株都显示出对沙门氏菌、金黄色酿脓葡萄球菌、假单胞菌和大肠杆菌的抗菌活性;所有菌株均无水解脂肪能力。Eleftherios H.Drosinos[12]等从两个希腊南部中型企业生产的自然发酵香肠中分离乳酸菌300株,大多数的样品中优势菌种为植物乳杆菌,清酒乳杆菌在部分样品中普遍存在。其中,6株乳酸菌具有水解肌浆蛋白或肌原纤维蛋白的能力,1株清酒乳杆菌具脱羧酶活性,3株乳酸菌能够产生抗单核细胞增生性李斯特氏菌的物质;所有菌株均无水解脂肪能力。M.G.Bonomo[13]等从意大利南部的巴斯利卡塔地区的传统发酵香肠中分离乳酸菌;其中清酒乳杆菌是优势菌(67%),其次是戊糖片球菌(16%)、肉色明串珠菌(8%)、植物乳杆菌(4%)、短乳杆菌(2%)、假肠膜明串珠菌(2%)。分离到的多数菌株都有很好的产酸及蛋白水解特性,清酒乳杆菌均显示了一定的抗菌能力,明串珠菌属的菌分解亚硝酸盐的能力最强。R.Coppola[14]等从成熟期的soppressata molisana(意大利莫利塞地区的典型发酵香肠)中分离到乳杆菌183株,其中大部分(125株)鉴定为清酒乳杆菌。所有菌株均能耐8%NaCl,并显示出高的耐亚硝酸盐的性能,在18℃均不能水解猪脂肪;个别菌株能够产生H2O2和乙偶姻,少数菌株产粘液。马德功[15]从采自不同产区的腊肉、金华火腿、如皋火腿、云腿、自然发酵干香肠以及自制腌肉中分离、纯化得到77株耐酸耐胆汁的乳酸菌。25株菌在pH2.5、培养3h后表现出较高存活性,21株经低酸预处理后在0.3%胆盐存在的情况下生长良好。刘素纯[16]等从湖南自然发酵肉品中分离得到4株乳酸菌。这4株菌在30℃时生长最好;在pH3.5~4.0生长良好;在10%NaCl的环境中均能生长;对大肠杆菌有一定的抑制作用。徐静[4]等从自然发酵香肠和自制腌肉中分离得到68株乳酸菌,通过对菌株发酵适应性的研究,筛选出2株性能优良、适用于肉制品发酵的乳酸菌,经初步鉴定均为干酪乳杆菌。章德法[17]从侗族发酵酸肉中分离到乳酸菌21株。其中4株乳酸菌能耐受6%NaCl和150mg/kg NaNO2,生长产酸能力较强。其中2株球菌为戊糖片球菌,2株杆菌分别为德氏乳杆菌和米酒乳杆菌。

细菌能够在生长过程中产生细菌素是其作为发酵剂的一大优势,能够提高发酵肉制品的安全性。因此,在对乳酸菌的发酵特性进行研究的过程中,对其产生细菌素能力的研究也是目前一个比较热门的研究方向。JM Rodriguez[18]等从24份西班牙干发酵香肠的样品中分离乳酸菌4608株,通过筛选得到2株产细菌素的菌株,鉴定为乳酸乳球菌,其产生的细菌素为nisin。Rosalinda Urso[19]等研究发现,从意大利的自然发酵香肠中分离到的1株清酒乳杆菌能够产生细菌素sakacin P,该细菌素具有抗单核细胞增多性李斯特氏菌的活性。Helena Albano[20]等从葡萄牙一种传统的发酵香肠“Alheira”中分离到乳酸菌226株,对其抗病原微生物的特性进行筛选。有2株乳酸菌培养物的上清液(pH调至6.5)经过氧化氢酶处理后仍具有抑菌活性。这两株菌经鉴定均为戊糖片球菌。将这两株菌接种到“Alheira”肉馅后贮存于4℃,结果显示,与直接接种了无害李斯特氏菌及接种了细菌素阴性戊糖片球菌的肉馅相比,接种了乳酸菌的肉馅中无害李斯特氏菌显著减少。

从上述研究可以看出,从传统发酵肉质品中分离到的乳酸菌主要是清酒乳杆菌、植物乳杆菌及弯曲乳杆菌,也有少数的其他乳酸菌被分离出来,如干酪乳杆菌、短乳杆菌、戊糖乳杆菌、戊糖片球菌等。目前所应用的商业发酵剂主要是清酒乳杆菌、植物乳杆菌、弯曲乳杆菌、戊糖乳杆菌、干酪乳杆菌、戊糖片球菌及乳酸片球菌[21]等。

2 传统发酵肉制品中葡萄球菌及微球菌的分离筛选

发酵肉制品中还存在着一类重要的微生物即葡萄球菌及微球菌。葡萄球菌和微球菌主要与发酵肉制品的风味和色泽有关,被称为发酵香肠生产中的“风味”菌,其能分泌解脂酶和蛋白酶(虽然目前趋向于认为是非主要的),产生挥发性风味物质,赋予产品良好的风味。同时,微球菌和葡萄球菌也能通过分泌硝酸盐还原酶和过氧化氢酶来维持产品色泽的稳定[22]。因此,从风味和色泽均优的传统发酵肉质品中分离、筛选优良的葡萄球菌及微球菌菌株,对于发酵肉制品发酵剂的进一步开发具有重要的意义。

对从发酵肉制品中分离到的葡萄球菌和微球菌的研究中,多数研究者在进行菌种鉴定的同时对其发酵特性也进行了研究。MG Bonomo[23]等从意大利南部巴斯利卡塔地区的传统发酵香肠中分离到37株凝固酶阴性葡萄球菌。所有的菌株在20℃和30℃都能够生长(不同pH、不同NaCl含量、不同KNO2含量),在10℃只有少量的菌株在pH5.2~6之间显示出较好的生长活性。75.6%的菌株有显著的蛋白水解活性,23株葡萄球菌能够水解肌浆蛋白。62%的菌株能够减少硝酸盐的量,80.9%的菌株至少对赖氨酸、酪氨酸、鸟氨酸、苯丙氨酸、色氨酸或组氨酸中的一种氨基酸有脱羧作用。G Mauriello[24]从意大利南部不同类型的发酵香肠中分离葡萄球菌,96株菌中除了一株菌为克库菌属外,其余的均归为葡萄球菌属。分离到最多的为腐生葡萄球菌、木糖葡萄球菌、马胃葡萄球菌。对这些菌株的硝酸盐分解能力、蛋白分解能力、脂肪水解能力、抗氧化能力及其在不同温度、pH、盐浓度中的生长能力进行了测定。其中有两株木糖葡萄球菌显示了最好的生产特性,适合做为发酵肉制品的发酵剂。R.Coppola[25]等从一种意大利南部的传统发酵香肠“soppressata molisana”中分离到微球菌及葡萄球菌属细菌138株,其中58株属于微球菌属(优势菌为克氏微球菌),80株属于葡萄球菌属(优势菌为木糖葡萄球菌)。9%的葡萄球菌为凝固酶阳性,耐热核酸酶阴性。所有的菌株都能够在10%NaCl中生长,大多数的菌株能够在30℃和18℃将硝酸盐分解为亚硝酸盐。41%的微球菌和16%的葡萄球菌能够在30℃水解猪脂肪。在脱脂牛奶中微球菌显示出了比葡萄球菌更高的蛋白分解活性。Lucilla Iacumin[26]等通过分子生物学方法从意大利东南部的弗留利-威尼斯朱利亚特别自治区三家工厂的自然发酵香肠中分离革兰氏阳性、凝固酶阴性木糖葡萄球菌249株。并对其一些生产特性进行了测定,主要包括在不同温度及不同盐度下的生长情况以及分解脂肪和蛋白质的能力。Eleftherios H Drosinos[12]等从希腊南部中型企业生产的自然发酵香肠中分离到300株葡萄球菌。研究发现,所有的自然发酵香肠中腐生葡萄球菌是葡萄球菌区系的优势菌,模仿葡萄球菌、木糖葡萄球菌、鸡葡萄球菌、孔氏葡萄球菌零星出现。所有的葡萄球菌均无分解脂肪的能力,51株葡萄球菌具有水解肌浆蛋白或肌原纤维蛋白的能力。此外,有185株葡萄球菌具有脱羧酶活性,能够分解赖氨酸、酪氨酸、鸟氨酸和组氨酸。王海燕[27]从传统湖南腊肉中分离并筛选到一株代谢亮氨酸产3-甲基丁醛、产过氧化氢酶和硝酸还原酶、抑制脂肪酸化学氧化能力高的优良葡萄球菌菌株-模仿葡萄球菌。王永霞等[28]从腊肠、腊肉、金华火腿等二十多种传统发酵肉制品中分离菌株198株,通过对分离菌株发酵特性实验,筛选出两株过氧化氢酶阳性球菌,经过初步鉴定为肉糖葡萄球菌。于长青[29]从中国传统发酵肉制品中分离到革兰氏阳性、触酶阳性的葡萄球菌。从中筛选出硝酸盐还原酶活性较强、不产粘液、发酵葡萄糖不产气、不产H2S、不具有氨基酸脱羧酶、不产氨、15℃能还原硝酸盐、pH4.5条件下生长的葡萄球菌两株,初步鉴定为木糖葡萄球菌。赵振铃[30]从自然发酵香肠中筛选出60株木糖葡萄球菌,其中4株木糖葡萄球菌能够抵抗较强的酸性环境和较高浓度的胆盐,两株菌产生细菌素。

从上述研究可以看出,多数传统发酵肉制品中均分离到了木糖葡萄球菌、肉葡萄球菌、模仿葡萄球菌及克氏微球菌,另外从不同的样品中亦分离到少量腐生葡萄球菌、马胃葡萄球菌、鸡葡萄球菌、孔氏葡萄球等。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、变异微球菌和克氏微球菌等。

3 传统发酵肉制品中分离筛选优良菌种的应用前景

作为一种新型保健食品,发酵肉制品具有广阔的开发前景,而作为产品关键技术之一的发酵剂则是开发此类产品的重点。目前我国所用的肉制品发酵剂多为从国外进口,严重束缚了我国发酵肉制品工业的发展。

在过去的二十多年,关于从肉制品中分离到的乳酸菌和葡萄球菌的生理学及遗传学特性的研究在大量的增加,反映了这些菌种作为发酵剂及益生菌的重要性。乳酸菌及葡萄球菌有许多优良的特性。因此,从我国丰富的肉品资源中分离优良菌种,开发具有自主知识产权的发酵剂,生产适合中国人口味的新型保健发酵肉制品具有非常广阔的前景。

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Research progress in isolate microorganisms with excellent properties from traditional fermented meat products

DUAN Yan,TONG Li-ga,JIN Zhi-min,JIN Ye*(College of Food Science and Engineering,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot 010018,China)

There are a variety of traditional fermented meat products which contain lots of microorganisms.Some of these microorganisms with excellent properties can be isolated.The home and abroad research progress in isolate microorganisms with excellent properties from traditional fermented meat products were reviewed,and the developing trends of these microorganisms as starter culture in fermented meat products were prospected. Key words:traditional fermented meat products;starter culture;research progress

TS251.1

A

1002-0306(2012)03-0380-04

发酵肉制品是指在自然或人工控制条件下,利用微生物发酵作用,产生具有特殊风味、色泽和质地,且具有较长保质期的肉制品[1]。在欧洲尤其在地中海地区,发酵肉制品的生产历史可以追溯到大约2000年前[2]。在意大利、法国、西班牙等国发酵肉制品如意大利萨拉米香肠、西班牙火腿以及土耳其Sucuks香肠等深受消费者的青睐。我国发酵肉制品亦有着悠久的历史,国内现有的发酵肉制品如金华火腿、宣威火腿、如皋火腿、广东腊肠和湖南腊肉等都拥有悠久的历史和文化背景。传统发酵肉制品多具有工艺考究、色香浓郁、风味独特的特点,其生产中发酵所需的微生物是偶然从环境中混入的“野生”菌[1],因此其中广泛存在着优良的自然菌株,可以作为分离、筛选优良菌株的来源。通过对发酵肉制品中优良菌株分离、筛选和鉴定的研究,可克服传统肉制品发酵启动慢、发酵时间长的缺点,使肉制品生产和发酵时间大大缩短,降低发酵肉制品生产的成本,并改善发酵肉制品感官品质等,使发酵菌种具有产品加工快速、安全和标准化的特点[3]。

2011-01-06 *通讯联系人

段艳(1980-),女,在读博士,讲师,研究方向:畜产品加工。

内蒙古自治区科技创新引导基金项目(20091802)。

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