李思源 沙坤 孙宝忠 谢鹏 雷元华 张松山 温凯欣 李天婵

摘 要：发酵肉是一种传统肉制品，具有特殊的风味，营养丰富，保质期长，提高了肉類的经济价值，促进了肉制品行业的发展，但发酵肉制品也存在安全隐患，如硝胺、生物胺、有害微生物残留超标等问题。将微生物应用到发酵肉制品生产过程中可以减少有害物质的产生和积累，并且能和有害微生物产生竞争;许多微生物可以产生促进蛋白质和脂肪分解的酶类，为产品风味的产生做出贡献。另外，微生物可以赋予产品功能特性，提高其营养价值。本文主要介绍国内外发酵肉制品的种类、用于生产发酵肉制品的功能性微生物种类及其功能特性、微生物的抑菌作用机理、降解生物胺作用机理及促进风味形成机理。

关键词：发酵肉制品;微生物;功能性;风味;安全性

Abstract： Fermented meat is a traditional meat product with special flavor， rich nutrients and long shelf life. It improves the economic value of meat and promotes the development of the meat industry. However， it also poses potential safety hazards， such as excess residues of nitramine， biogenic amine and harmful microorganisms. The use of functional microorganisms in the production of fermented meat has been proposed to reduce the production and accumulation of harmful substances. Besides， they can compete with harmful microorganisms. Some microorganisms can contribute to the formation of product flavor by producing enzymes that decompose protein and fat. In addition， beneficial microorganisms can endow the products with functional characteristics and improve their nutritional value. In this paper， we summarize the types of fermented meat products in various countries， the species， functional characteristics of functional microorganisms used in producing fermented meat products， and the mechanisms by which they antagonize harmful microorganisms， degrade biogenic amines and contribute to flavor formation.

Keywords： fermented meat; microorganism; functionality; flavor; safety

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20191009-237

中图分类号：TS251.5                                      文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2019）12-0056-05

在自然和人工控制低温条件下，通过微生物的发酵作用，畜禽肉能够变成具有特殊风味、颜色和质地的产品，并且能够长期贮藏，即为发酵肉制品[1]。经过微生物的发酵作用，畜禽肉中的蛋白质分解为氨基酸或多肽类小分子物质，脂肪分解为游离脂肪酸，消化性大大提高，风味独特，此外，发酵肉制品加工工艺独特、耐贮藏、无需烹饪可即食，经济效益高[2]。最开始发酵肉的生产以作坊式生产为主，采用自然发酵的方式，1940年首次提出在发酵香肠中使用乳酸菌，并获得专利，从而开创了将纯化的发酵剂用于发酵肉制品中的先河[3]。

发酵肉制品中的发酵剂主要被用来作为促进和引导肉制品发酵的微生物条件。近年来，乳酸菌、凝固酶阴性葡萄球菌、酵母菌及霉菌等功能性微生物作为发酵剂在肉制品中使用[4]，它们可以通过产酸或产生细菌素等抗生素来提高发酵肉制品的安全性，使产品品质更加标准化并且缩短成熟时间，同时参与微生物的竞争排外，与腐败菌和导致产品恶化的微生物竞争，另外，功能性微生物可赋予发酵肉制品功能特性，提高其营养价值和附加值。因此，将功能性微生物用于发酵肉制品具有广阔的发展空间。

1 国内外发酵肉制品的种类

1.1 国内发酵肉制品的种类

我国采用腌制、干燥与发酵等方法加工贮藏肉类的历史悠久。周朝时期，我国就已经开始采用低温腌制的方法制作腊肉，但由于腊肉在生产过程中没有经乳酸菌利用碳水化合物发酵这一过程，因此从严格意义上来说不算是发酵肉制品[5]。目前，我国的发酵肉制品主要有发酵火腿和发酵香肠2 类。发酵火腿产品中比较有代表性的是金华火腿、宣威火腿和三川火腿，传统发酵火腿是将整只猪后腿经加盐腌制、晾挂脱水和长期发酵成熟制成的一类肉制品，营养丰富、肉质鲜美、风味独特[6]。火腿的生产周期较长，大概需要8 个月，发酵期占用了大部分时间，需要6 个月以上[7]。发酵香肠的制作工艺通常是将搅碎的肉、发酵剂和调味料等混合均匀后灌进肠衣，在人工或自然条件下经过微生物发酵制成肉制品，成品具有稳定的微生物特性和典型的发酵香味[8]。发酵香肠按照水分含量不同可以分为干发酵香肠和湿发酵香肠，按发酵程度又可分为低酸发酵香肠（pH>5.5）和高酸发酵香肠（pH<5.5）[9]。我国比较有特色的发酵香肠制品有川味香肠、广式腊肠等[10]。

1.2 国外发酵肉制品的种类

国外发酵肉制品起步很早，發展也很快，已经实现由传统自然发酵向微生物定向接种发酵的工业化转变。欧洲和美国的发酵肉制品主要是指干香肠或半干香肠，干香肠是一种调味品较多、无需烟熏及烹饪的意大利香肠。半干香肠起源于北欧，是一种香料较少的德国香肠[11]。不同国家有其代表性发酵香肠产品，如意大利的萨拉米香肠、德国的Dauerwurst香肠、西班牙的Charqui香肠、葡萄牙的Chouri?o de vinho香肠和美国的夏肠[12]。萨拉米香肠是在欧洲比较受欢迎的风干肠，产自意大利的萨拉米香肠由纯猪肉制成，其他国家和地区的产品会混入牛肉、羊肉等。萨拉米香肠的加工过程主要包括3 个工艺部分，分别为腌制、熟化和干燥，根据产品类型的不同，各个过程所需要的时间也不同[13]。

2 应用于发酵肉制品中的微生物种类及其功能性

2.1 乳酸菌

乳酸菌是无芽孢、兼性厌氧的革兰氏阳性菌，是一种公认安全的可食用功能性微生物，主要包括乳酸杆菌属、链球菌属、肠球菌属及乳球菌属等。目前应用于发酵肉制品的乳酸菌主要有乳酸乳杆菌、乳酸片球菌、植物乳杆菌、弯曲乳杆菌、清酒乳杆菌和干酪乳杆菌等[14]。

乳酸菌具有诸多益生特性，例如，乳酸菌能够调节肠道菌群微生态平衡，促进营养物质吸收，增强机体免疫力[15];乳酸菌还具有抗感染、除毒素、协助营养摄取等独特功能[16]。Yang Jingpeng等[17]在乳酸菌富硒研究中发现，在最适初始pH值、接种量和温度分别为5.96、6.73%、33 ℃和6.37、6.00%、40 ℃时，保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌对硒的富集率分别达94.34%和97.05%。

将乳酸菌应用于肉制品中，可以通过发酵产生乳酸，提高肉制品酸度，在酸性条件下，肌肉蛋白变性形成胶状组织，肉制品的硬度和弹性得到很大改善[14]。除此之外，乳酸菌的应用还可以在很大程度上保证肉制品的安全性。乳酸菌可以与有害微生物竞争，乳酸球菌已被证明能够抑制肉制品中单核细胞增生李斯特菌的生长[18]。Gao Yurong等[19]研究发现，从传统发酵泡菜中分离出的清酒乳杆菌C2能产生广谱细菌素，抑制金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特菌、沙门氏菌等肉制品中大部分腐败和致病微生物的生长。另外，乳酸菌还可以降低发酵肉制品中的生物胺和N-亚硝胺含量，生物胺具有潜在毒性，如果人体过量吸收，会造成头痛、腹泻等各种不良反应，严重的还可导致死亡[20]，在腌制过程中或食用后，发酵肉制品中的硝酸盐和亚硝酸盐会形成N-亚硝胺这一毒性化合物。Baka等[21]发现，清酒乳杆菌也可显著降低发酵香肠中的生物胺含量。

2.2 有益葡萄球菌

葡萄球菌是一种串状革兰氏阳性菌，对发酵肉制品风味、色泽的形成起着重要作用，并且具有降低生物胺含量的能力[22]。葡萄球菌具有较强的脂肪分解能力，还能产生蛋白酶，可以将脂肪分解为短链挥发性脂肪酸和酯类物质，将蛋白质分解为更利于人体吸收的多肽和氨基酸，提高食品的营养价值，并赋予产品独特风味[23]。

在发酵肉制品色泽方面，葡萄球菌可产生硝酸盐或亚硝酸盐还原酶，并且能够通过这些酶的作用还原硝酸盐或亚硝酸盐生成NO-，NO-和肌红蛋白结合形成稳定的亮红色亚硝基肌红蛋白[23]，此外，葡萄球菌还能产生过氧化氢酶，避免因H2O2积累而引起的灰色[24]。大量研究表明，某些特殊菌株具有降低生物胺含量的能力。例如，Zaman等[25]研究发现，在鱼露中分离出的肉葡萄球菌FS19具有显著的降组胺活性，可作为生物胺的降解菌;王德宝等[26]研究发现，在香肠中使用肉葡萄球菌和植物乳杆菌混合发酵剂能很好地抑制酪胺的产生;马宇霞等[27]研究不同发酵剂对熏马肠中生物胺含量的影响，从熏马肠中分离出1 株表皮葡萄球菌和3 株模仿葡萄球菌，并将其作为发酵剂加入熏马肠中，结果表明，在熏马肠成熟过程中，上述菌株对生物胺的生成有很好的抑制作用。

2.3 酵母菌

酵母菌是发酵肉制品中的常见微生物，酵母菌能抑制油脂氧化，延缓酸败，产生酯类、酮类、醇类等物质，有利于发酵肉制品风味形成[28]。此外，酵母菌呼吸耗氧，能够降低氧化还原电势，从而抑制肉制品因氧化而产生的变色[29]。Flores等[30]研究表明，酵母属菌株可抑制脂质氧化作用、延缓酸败、减少乙酯类物质的生成，为发酵肉制品良好风味的形成作出重要贡献，并能起到稳定产品色泽的作用;Andrade等[31]对干法发酵香肠的研究表明，酵母菌对酯类、支链醇、醛类及脂类氧化后挥发性化合物的产生有明显促进作用，在肉制品风味形成过程中具有积极贡献;Cano-García等[32]在慢发酵香肠中应用汉逊德巴利酵母M4和P2，发现这2 种菌株均能产生乙基甲基支链酯化化合物，对于改善和丰富发酵香肠的风味具有重要意义;王鹤霖等[33]以植物乳杆菌与鲁氏酵母发酵剂菌种配比1∶3、21 ℃发酵42 h，得到色度、硬度、弹性、黏性优良，更受人们喜爱的发酵香肠产品，这也说明在发酵肉制品加工中应用酵母菌是可行的。

2.4 霉菌

霉菌是一种好氧型真菌，可在发酵产品表面形成一层“保护膜”，一方面可防止外来微生物入侵，另一方面减少了水分流失，使产品保持稳定的色泽，并赋予产品独特的外观;此外，大部分霉菌可通过氧化还原作用使发酵产品形成良好的色泽;霉菌的适量添加还能够提高产品的耐贮藏性[34]。但许多研究表明，霉菌可能产生有毒代谢物，因此，需要对用于发酵肉制品的霉菌进行严格筛选[35]。目前，发酵肉制品中大多采用的是青霉菌，也有部分产品使用红曲霉。霉菌产生的各种酶类对发酵香肠特有香气和风味的形成有重要作用;部分霉菌还具有硝酸盐还原能力，可产生硝酸盐还原酶，促进香肠鲜红肉色的形成。陈肖[36]将红曲米用于发酵香肠的开发，红曲霉在发酵红曲米时产生的红曲素可以作为天然色素，从而减少亚硝酸盐的使用量，另一方面，红曲霉产生的水解酶类、醇类、酯类等还可以赋予肉制品良好的风味。

3 微生物发挥功能性的作用机理

3.1 抑菌作用机理

研究表明，大部分乳酸菌能抑制腐败菌生长。

朱英莲等[37]对乳酸菌和乳酸菌素的抑菌能力进行比较，发现纯乳酸溶液的抑菌能力显著低于乳酸菌发酵上清液的抑菌能力，说明乳酸菌发挥抑菌过程中起重要作用的是乳酸菌素。乳酸菌素是乳酸菌在代谢过程中产生的一类抗菌蛋白或多肽，由核糖体合成，可作为食物防腐剂使用[38]，在人体内可被蛋白酶降解，安全性高。根据细菌素的作用方式可将其分为第1类细菌素（羊毛硫细菌素，如Nisin）、第2类细菌素（如缩氨酸）和第3类细菌素（如Lysostaphin）[39]。

目前，在食品行业中应用和研究最广的细菌素是第1类细菌素中的Nisin，它主要有2 种抑菌机制：一种是在细胞膜上形成孔，另一种是通过抑制细胞壁的合成抑制菌的生长[40]。吕淑霞等[41]在对Nisin抑菌作用及其抑菌机理的研究中得出，Nisin作用后，金黄色葡萄球菌培养液中的蛋白质含量增加，电导率增大，十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳结果显示，蛋白条带增多、蛋白质含量增加，透射电镜下观察到细胞结构损伤严重，菌体形状无法辨别，这说明Nisin通过作用于菌体细胞膜在细胞膜上形成孔道，破坏了细胞膜的完整性，达到抑菌目的。Zhao Xingchen等[42]对Nisin处理后的金黄色葡萄球菌基因表达图谱进行分析，发现Nisin影响了金黄色葡萄球菌中几个重要功能基因的转录，从而抑制了金黄色葡萄球菌的生长。

3.2 降生物胺作用机理

生物胺是由游离氨基酸脱羧形成的含氮化合物，肉制品中含有丰富的蛋白质，在发酵成熟过程中，肉中本身存在及微生物产生的蛋白酶将蛋白质水解为游离氨基酸[43]，这为氨基酸脱羧酶和具有氨基酸脱羧酶活性的微生物促进生物胺生成提供了良好条件[44]。此外，生物胺的形成还与环境因素有关，温度、贮藏时间、pH值和盐浓度等均会在一定程度上影响生物胺含量[45]。目前，主要通过以下3 种方法控制生物胺的形成：1）控制游离氨基酸的含量;2）抑制脱羧酶阳性微生物的生长;3）抑制氨基酸脱羧酶的活性[46]。

也有研究表明，某些微生物具有生物胺氧化酶活性，可以減少发酵肉制品中的生物胺含量。Martuscelli等[47]发现，从人工发酵香肠中分离出的一些木糖葡萄球菌表现出生物胺氧化酶活性，具有很强的降组胺和酪胺能力;张惠超等[48]研究生物胺氧化酶对熏马肠中生物胺的影响时发现，具有生物胺氧化酶活性的菌株可以抑制促进生物胺形成的内源菌生长，从而减少产品中的生物胺含量。

3.3 促进风味形成机理

发酵肉制品的特征风味来源于微生物和相应酶类作用于蛋白质、脂肪、碳水化合物后的代谢产物[49]。在风味形成过程中，游离氨基酸发挥着重要作用，肉中的蛋白质可以通过微生物的发酵作用降解成游离氨基酸，游离氨基酸在氨基转移酶作用下转化为重要的中间体α-酮酸，α-酮酸可以代谢形成相应的醛，进一步生成相应的羧酸、醇类和酯类，这些物质对发酵肉制品风味的形成至关重要[50]。Chen Qian等[51]从哈尔滨干香肠中分离出戊糖片球菌、短乳杆菌、弯曲乳杆菌和发酵乳杆菌，研究其对猪肉肌浆蛋白提取物中蛋白质水解和风味形成的影响，结果表明，4 株菌能利用肌浆蛋白产生风味物质，其中戊糖片球菌具有更高的蛋白质水解活性，能产生更多的可溶性肽和游离氨基酸，如产生“鲜味”的谷氨酸。此外，一些微生物能够代谢碳水化合物产生有机酸，从而赋予发酵肉制品特殊的酸味。同时，脂肪作为肉制品的主要成分也是风味物质的来源之一，微生物中的脂酶能够将脂肪分解为游离脂肪酸等前体物质[52]，游离脂肪酸随后被氧化，生成醛类、醇类、酮类、酯类等风味物质，这些物质比脂肪族碳氢化合物有更好的挥发性，且异味更少[53]。

4 结 语

功能性微生物能促进发酵肉制品特殊风味、色泽的产生，抑制有害微生物生长，减少生物胺、亚硝胺等物质生成，并能赋予发酵肉制品一定的功能特性，相比于普通肉制品，营养价值和经济价值均大大提升。将功能性微生物应用于发酵肉制品的工业化生产，能够大大缩短产品生产周期，提高产品安全性，有利于产品的标准化生产，实现经济效益最大化。虽然已有很多微生物作为发酵剂用于发酵肉制品的生产，但继续开发稳定性、发酵产酸能力更好、促进风味产生能力更强的菌种仍很有必要。目前，发酵肉制品还存在一个比较重要的问题，即含盐量较高，如何利用微生物作用来减少盐的使用量有待深入研究;另外，市场上的功能性发酵肉制品很少，可以利用能产生功能性因子的微生物生产具有降血压、降血脂、降血糖等功效的功能性发酵肉制品。

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