（食品科学与工程专业论文）淡水鱼糜发酵及其凝胶形成机理研究.pdf

摘要 摘要 鱼糜具有蛋白质含量高、脂肪含量低、口感嫩爽等特点深受欢迎，但目前鱼糜生产原料多为海 水鱼，淡水鱼应用较少。因淡水鱼多属难凝胶化鱼种，凝胶强度较低，易凝胶劣化。本论文根据微生 物的发酵性能和鱼麋的基本制作工艺。结合现代食品与发酵技术。旨在研制出具有独特风味，高营 养、高安全性、贮藏期长，符合中国人饮食心理等特点的优质发酵鱼糜。本研究对于了解鱼肉在发 酵环境下化学成分的变化规律、蛋白质结构变化以及凝腔形成的机理具有重要的学术意义，本研究 将为水产加工业建立生物发酵的新加工技术体系提供坚实的理论基础和科学依据，对于促进淡水鱼 加工具有重要的应用价值。 首先研究了7 株乳酸杆菌( l c 、l s 、l p _ 1 、l p - 5 、l 旷8 、l p - 1 0 、l p - 1 5 ) 、2 株戊糖片球菌( p p 和p r 8 ) 和i 株木糖葡萄球菌( s x 一1 2 ) 的生长、产酸、耐盐、产蛋白和脂肪分解能力、拮抗性、抑 菌性等生理学特性。所有菌株在1 2 1 8 h 内都能进入对数生长阶段，具有较好的发酵活力；在2 4 h 内 的产酸能力与发酵初期相比差异极显著。性能测定表明l p 一5 ，l c ，s x 一1 2 。p p ，l p - - 8 ，l p - 1 5 显示出 较好的发酵特性。分别以这六株较优的微生物为发酵剂，以鲢鱼肉糜为基质。分析在发酵剂作用下， 鲢鱼肉糜理化和食用品质变化的规律和特征。结果表明，鱼肉糜经微生物作用后，p h 值迅速由最初 的6 6 降至6 0h 时的4 0 5 4 4 6 。而对照组，则升高到7 1 2 。非蛋白质态氮和氨基态氮含量随发酵 时间的增加而增加。但以接种木糖葡萄球菌增加最大，6 0h 时分别为8 3 2m g g 和0 6 2 。接种 发酵剂的鲢鱼肉浆的t v b n 值上升较慢。在发酵6 0h 后仍在新鲜标准内( 1 5 屯5 = g l o o g ) ，也没有 腐败臭味的产生。而未接种发酵剂的对照组在发酵到4 8h 时己呈现腐败现象。添加发酵剂可显著增 加了鲢鱼肉糜的硬度、胶粘性、咀嚼性，提高鱼肉的白度，有效抑制p s e u d o e o n a s ( 假单胞菌属) 、 e n t e r o b a c t e r i a c e a e ( 肠道菌) 等的生长繁殖( p o o s ) 。除木塘葡萄球菌外，发酵剂的添加可有效抑 制发酵过程中生物胺的产生。感官评定( 风味、质地、外观、总体接受性) 表明，添加发酵剂可显 著改善鱼糜的品质。特别是菌株l c 、p p 、l p - 8 显示出较高的感官特性。 在研究了单一发酵剂的基础上，使用混合微生物发酵剂对鲢鱼肉麋进行发酵。在发酵过程中， 乳酸菌大量生长增殖，成为优势菌种，p h 值急速下降，4 8h 时降至4 2 1 - 4 3 6 ，混合发酵剂也可有 效抑制肠道茵和假单胞菌的生长繁殖，降低挥发性盐基氦( t v b n ) 、t b a 和生物胺的累积，并且可提 高鲢鱼肉糜的凝胶强度和白度。s d s p a g e 、非蛋白质态氮、游离氨基酸和游离脂肪酸的结果显示接 种混合发酵剂加快蛋白质和脂肪的降解，也显著提高了鲢鱼肉糜的感官特性。各混合发酵剂发酵样品 在质地和外观方面没有显著性差异，但s - p x c ( l p - 8 ，l c 和s x 一1 2 ) 样品的风味和总体接受性显著高 于s - p x p ( l p - - 8 ，s x 一1 2 和p p ) 和s x c p ( s x 一1 2 ，l c 和p p ) 样品。采用h s s p m e g c j s 结合嗅觉监测器 对s - p x c 的挥发性风味成分进行分析。发酵2 4h 和4 8h 的鲢鱼肉鱼糜中分别检出4 2 种和4 4 种挥 发性风味物质。对发酵鱼糜风味起贡献主要的挥发性风味物质为：乙酸、己醛、己醇、乙酸乙酯、2 ， 3 一戊二酮、2 一戊烯一1 一醇。 鲢鱼糜在发酵过程中随发酵时间的增加其凝胶强度显著增加，为揭示凝胶形成机制，综合应用 傅立叶变换红外、激光拉曼和圆二色性光谱等方法研究了鱼肉肌纤维蛋白结构的变化规律。在发酵 过程中，活性巯基含量逐渐下降，而二硫键的含量和蛋白表面硫永性逐渐增加。f t i r 和r a m a n 光 谱分析表明氢键形成的分子间b 一折叠结构在蛋白质一蛋白质相互作用形成中发挥着重要的作用。二 硫键构象已由对照样品的全旁一旁一反式构象( g a u c h e g a u c h e t r a n s ) 转为旁式( g a u c h e ) 与反一旁一 反式并存的构象。随发酵时间的增加，原来埋藏在蛋白质分子内部的酪氨酸残基逐渐暴露于分子的 表面。肌纤维蛋白二级结构分析表明b 一折叠增加、无规卷曲和b 一转角降低。发酵鱼糜热力学研 究表明肌球蛋白的热变性温度和热焓随着发酵时间的增加而逐渐增加，发酵4 8h 热变性温度增加了 江南大学博士论文 3 2 8 ，热焓增加了0 1 7 6j g 。而肌动蛋白则相反，4 8h 内热变性温度降低了1 4 3 1 2 ，热焓降 低了0 0 1 5 j g 。电镜照片揭示微生物发酵后的鱼糜结构从最初的溶胶状态变为凝胶状态，凝胶化后 肌动球蛋白呈三维网状结构。鱼糜在发酵过程中凝胶强度的增加主要是s s 键、疏水键及氢键等相 互作用的结果。 鱼糜的发酵伴随着极为复杂的理化和微生物进程，采用不同发酵方法和发酵条件，发酵制品在 发酵过程中所伴随着的生化进程将有所不同，导致发酵终产品食用品质各异。为此，在研究了单一 因素的基础上，采用中心复合设计( c e n t r a lc o m p o s i t ed e s i g n ，c c d ) 3 x 3 响应曲面法优化混 合发酵剂的发酵工艺条件。结果表明，各因素及其交互作用对响应值凝胶强度存在显著的相关性。 在最优工艺条件下。晟大凝胶强度达到1 1 9 2 8g e m 。 研究了室温和冷藏( 4 ) 下，真空和非真空包装发酵鱼肉鱼糜品质的变化规律和特性。在贮藏 过程中p h 值、t b a 、非蛋白氮随着贮藏时间的增加而增加，而白度值，水分含量和凝胶强度则降 低，在冷藏条件下贮藏，可有效抑制肠道菌和假单胞菌的生长。通过微生物、理化卫生检测与感官 评分进行相关分析，建立t v b n 、t b a 与贮藏时间、贮藏温度之间的动力学模型，预测鲢鱼肉发酵 鱼糜在贮藏过程中货架寿命。试验表明t v b n 变化和t b a 的变化对一级化学反应和阿仑尼乌斯 ( a r r h e n i u s ) 方程具有很高的拟和精度。并求出了t v b n 变化反应的e n 和k 分别为5 2 4 3 3l d m o l 和 1 3 4 4x 1 0 “，t b a 的生成反应的e n 和k a 分别为3 2 6 2 3 9 l d m o l 和4 7 8 5 x 1 0 s 关键词：鱼糜；发酵特性：混合发酵：挥发性风味；凝胶机理：贮藏稳定性 l i a b s t r a c t a b s t r a c t s u r i m i ，ah i g l lp r o t e i nc o n t e n t , l o wf a tc o n t e n la n dt a s t et e n d e r , a r ev e r yp o p u l a ri nt h ew o r l d b u tt h e r a wm a t e r i a l so f s u r i m ia r cm a i n l yu s e dm a r i n ef i s ha n df r e s h w a t e rf i s hi ss e l d o mu s e df o rd i 伍c u l tt of o m g e l 。a n dh a sl o w e rg e ls t r e n g t ha n de a s yg e ld c t e r i o m t i o ma p p l i c a t i o no fb i o - f e r m e n t a t i o nm e t h o dt o m a i n t a i na n di m p r o v et h eq u a i l t yo fp r o d u c t so ri n h i b i tt h eg r o w t ho fb a c t e r i ai sag o o df o o dp r o c e s s i n g a n dp r e s e r v a t i o nm e t h o dw h i c hh a sb e e nw i d e l yu s e di nt h el i v e s t o c km e a tp r o c e s s i n g , s u e ha sf e r m e n t e d h a ma n ds a u s a g e 俐ss t u d y a c c o r d i n gt ot l l em i c r o b i a lf e r m e n t a t i o np e r f o r m a n c ea n ds u r i m ip r o d u c t i o n o ft h eb a s i ct e c h n o l o g ya n dc o m b i n e dw i t hm o d 咖f o o da n df e r m e n t a t i o nt e c h n o l o g y w i l ld e v e l o p f e r m e n t e ds u r i m iw i t hau n i q u ef l a v o r , h i g l l n u t r i t i o n , h i g h - s e c u r i t y , l o n g - t e r ms t o r a g e 1 1 i i ss t u d yh a sa r t a c a d e m i cs i g n i f i c a n c ef o ru n d e r s t a n d i n gs t r u c t u r a lc h a n g e so ff i s hp r o t e i ni nt h ec o n t e x to ff e r m e n t a t i o n a n dt h ef o r m a t i o nm e c i m i s m so fg e l a t i o n , a n de s t a b l i s h saf l e wb i o - f e r m e n t a f i o np r o c e s s i n gt e c h n o l o g y s y s t e mt op r o v i d eas o l i dt h e n r e t i c a la n das c i e n t i f i cb a s i sf o rt h ea q u a t i cp r o c e s s i n gi n d u s t r i e s d e t e r m i n a t i o no f t h es e v e nz a e l o b a c i l l u s ( l c ，l s ，l p - i ，l p - 5 ，l p - 8 , l p o l p 】5 ) t w op e d i o c o c c u s p e n t o s o c e u sc p pa n dp p - 8 ) a n das t a p h y l o c o c e u ax y l o s u s ( s x - 1 2 ) g r o w t h , a c i d , s a l t , p r o t e i na n df a t p r o d u c t i o nc a p e * i t yo fd e c o m p o s i t i o n , a n t a g o n i s m , s u c h 鹤a n t i b a c t e r i a lp h y s i o l o g y t h er e s u l t ss h o w e d t h a tt h e s t r a i n sh a v eg o o df e r m a n t a t i o na n dg r o w t hp r o p e r t i e s 1 1 他a c i dp r o d u c t i o nf o r9l a c t o b a c i l l u s s p e c i e si n2 4h o u r sw a ss i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n tc o m p a r e dw i t ht h e0t ld u r i n g2 4hf e r m e n t a t i o n , t h ep ho f s a m p l e sw i t hl p 8d e c r e a s e dr a p i d l yf r o ma r o u n d6 1 2t o3 9 5 ；p hf o rs x - 1 2d e c l i n es l o w l y , a n da t4 8hp h w a s5 0 l sa n dl p - 1h a dm o l ep o o rs a l tt o l e r a n c et h a nt h eo t h e rb a c t e r i a l p e r f o r m a n c e so f ap r e l i m i n a r y i n d i c a t i o nf o rl p 5 ，l c ，s x , p p ，l p 8 ，l p - i5s h o w e dg o o df e r m e n t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa n du s e dt h e l na st h e s t a r t e rc u l t u r e st om a k ef e r m a n t e ds u r i m i a sf e r m e n t a t i o nt i m ej n c r e a s e d s i l v e rc a r ps a u s a g e si n o c u l a t e d 、v i t hs t a r t e r ( l p - 5 ，l e ，s x - 1 2 ，p p ，l p - g ，l p - 1 5 ) s h o w e dal o w e rp ht h a nt h ec o n t r o ln o n p r o t e i nn i t r o g e n a n da m i n o p e p t i d en i t r o g e nc o n t e n ti n c r e a s e dw i t hf e r m e n t a t i o nt i m e ，s t a p h y l o c o c c u sx y l o s u ss h o w e dt h e l a r g e s tc o n t e n dd u r i n g6 0hf e r m e n t a t i o n b nv a l u eo ft h es a m p l e si n o c u l a t e ds t a r t e ri ss t i l lf r e s h s t a n d a r d ( 1 5 2 5m 1 0 0g ) a f t e r6 0hf e r m e n t a t i o n i nc o n t r a s t , t h ec o u t r o lh a sb e e nc o r r u p t i o na f t e r4 8h s t a r t e rc u l t u r e se x h i b i t e dh i g h e rt e x t u r ep r o f i l e s ( 1 l a r d n e s s ，g u m m i n e s s ，s p r i n g i n e s sa n dc h e w i n e s s ) a n d w h i t e n e s st h a nt h ec o n t r o i ( p 0 0 5 ) ，a n di n h i b i tt h eg r o w t ha n dr e p r o d u c t i o no fp s e u d o m o n a sa n d e n t e r o b a c t e r i o c e a e ( p 0 0 5 ) a p a r tf r o ms x - 1 2 a d d i n gs t a r t e re f f e c t i v e l ys u p p r e s s e dt h ea c c u m u l a t i o no f h i s t a m i n e ，c a d a v e r i n e ，p u t r e s c i n e ，t r y p t a m i n ea n dt y r a m i n ed u f f n gf e r m e n t a t i o n s e n s o r ye v a l u a t i o n ( f l a v o r , t e x t u r e ，a p p e a r a n c ea n do v e r a l la c c e p t a b i l i t y ) s h o w e dt h a ta d d i n gs t a r t e rs i g n i f i c a n t l yi m p r o v et h eq u a l i t y o f s u r i m i ，e s p e c i a l l ys t r a i n sl c ，p p ，l p - 8s h o w e dh i 曲e r 靶脚r yc h a r a c t e r i s t i c s o nt h eb a s i so ft h eo fas i n g l es t a r t e r , t h em i x e ds t a r t e rc u l t u r e sw e r eu s e di nt h em a n u f a c t u r eo f f e r m e n t e ds u r i m i d u r i n gt h e7 2hf e r m e n t a t i n na t3 0 。c s i l v e rc a r ps u r i m jj n o c u l a t e dw i t hm i x e ds t a r t e r c u l t u r e sr e s u l t e di nar a p i dp hd e c r e a s e ，s u p p r e s s i o ni nt h eg r o w t ho fe n t e r o b o c t e r i a c e a e 。p s e u d o m o r m $ 。 y e a s t sa n dm o l d s ，a n de x h i b i t e dh i g h e rt e x t u r ep r o f i l e s ( h a r d n e s s ，g u m m i n e s s ，s p r i n 百h e s sa n dc h e w i n e s s ) a n dw h i t e n e s st h a r tt h ec o n 仃o l 伊 年6 月“e l 第一章绪论 1 1 立题背景 第一章绪论 2 0 世纪9 0 年代以来，我国水产业进入快速发展的时期，1 9 9 0 年我国水产品产量1 2 3 7 万吨，跃 居世界首位，2 0 0 5 年水产品总产量达5 1 0 7 6 万吨，产值达4 0 1 6 i 亿元。根据粮农组织( f a o ) 的 预测，2 0 3 0 年中国水产品产量将达到7 6 1 1 5 万吨，较2 0 0 5 年产量还有4 9 0 2 9 6 的增长空间。我国是 世界上唯一养殖产量超过捕捞产量的国家，养殖产量占到世界养殖总产量的7 0 以上。随着养殖生 产的迅速发展，淡水鱼的产量持续大幅度激增，其加工业滞后日渐凸现。目前淡水鱼的加工量还不 足淡水鱼养殖产量的1 0 ，加工产品只是初加工的速冻品、罐头、盐渍品等。由于缺乏先进的淡水 鱼深加工技术，精加工方面还未深入，致使国内淡水鱼市场呆滞迟缓，产品价格下降，渔农增产不 增收，挫伤了渔农养殖积极性。淡水鱼加工滞后的现象成了影响淡水渔业发展的瓶颈。国家计委、 国家经贸委、农业部于2 0 0 2 年3 月1 5 号联合颁布全国食品工业“十五”发展规划中明确指出， 我国要重点抓好淡水鱼类的深加工和综合利用工作。 目前，在鱼制品加工中，国内外发展较快的是鱼糜类制品，在国内已形成一定的产业化规模 产品有鱼卷、鱼糕、鱼丸、冷冻鱼糜等。鱼糜制品具有蛋白质含量高、脂肪含量低、口感嫩爽等特 点，产量在逐年增加，2 0 0 2 年达到1 0 2 4 万吨，但占水产加工的总产量的比例仍较少，仅为鱼总产 量的1 4 5 。其主要原因：1 制品的销售需要冷藏链的支持，消费盲区较大，销售成本较高。2 不 能即开即食，不够方便。3 卫生指标不易保证，尤其是在生产和销售的环节中容易产生二次污染， 威胁食品安全。4 有较重鱼腥和泥土味、蛋白质冷冻易变性而缺少粘性、弹性低、口味较差等问题， 特别是淡水鱼为主的鱼糜表现的尤为突出。5 鱼廪制品经冻藏易发生干耗，蛋白质易变性，解冻时 引起汁液流失，冻品不能恢复到原来状态，导致食用品质下降。长期冻藏还会引起色泽发暗、凝胶 结构破坏、保水力下降，导致口感和风味的劣化。此外，冻藏和解冻还会引起鱼糜制品蛋白质消化 率、生物价及净蛋白利用率的下降。目前，鱼糜生产原料多为海水鱼，而淡水鱼应用较少。主要原 因是大部分淡水鱼均属难凝胶化鱼种，凝胶强度较低，而且容易凝胶劣化。虽可通过添加蛋白酶抑制 剂的方法降低凝胶劣化的现象，但目前国内外此类抑制剂仍处于研究阶段，没有成功的应用于生产 实践。 应用生物发酵方法来保持和改善肉类制品的品质或抑制腐败菌的生长是一种很好的食品加工保 藏方法，现已广泛应用于畜肉的加工中如发酵香肠、发酵火腿。1 。生物发酵主要承j 用乳酸菌将糖转 化为各种酸，使p h 值降低，抑制腐败菌和致病菌；发酵还可产生乙醛及双乙酰等芳香代谢物质，使 食品具有特殊的风味”“。此外，代谢中还产生一些细菌素、过氧化氢等抑菌物质，进一步抑制腐败 菌和致病菌的生长繁殖”。因此，发酵产品除具有较高的食用品质外，还具有较长的货架期和较高 的安全性。 将发酵应用于鱼制品加工中已受到研究和关注“，但更多的报道是鱼的微生物发酵应用于生产 各种鱼酱、鱼酱油2 1 和发酵鱼饲料( f i s hs i l a g e ) “。1 4 o 其它还有一些的报道，如a r y a n t a “”等 ( 1 9 9 1 ) 以乌鱼( m u l l e t ) 为原料，利用乳酸菌作为发酵菌种进行发酵，抑制了一些腐败菌及病原菌的 生长。k i m 和h e a r n s b e r g e r 应用乳酸菌发酵液处理鲶鱼片后。在冷藏过程中抑制革兰氏阴性菌的 生长“”。y i n 等人利用厶p 册t a r u mb c r c l 0 0 6 9 、厶l a c t i ss u b s pb c r c l 2 3 1 5 、l h e l v e t i c u s b c r c l 4 0 9 2 作为发酵剂，抑制鲭鱼鱼糜中挥发性盐基氮( t v b n ) 的生成及腐败和致病性微生物的生 长。但这些研究主要采用海水鱼作为原料，对所采用微生物的发酵特性；微生物发酵后对鱼糜食 江南大学博士论文 用品质的影响如凝胶强度，风味、口感、保藏性；鱼糜蛋白质组分的发酵变化特征和规律以及鱼糜 凝胶形成机理方面很少进行研究或没有涉及。 为此，为了充分利用我国丰富的淡水鱼资源，本研究根据微生物的发酵性能及鱼糜的基本制作 工艺。结合现代食品与发酵技术，将对发酵鱼肉糜的品质、影响因素、挥发性风味成分、蛋白质组 分的结构、产品的保藏性及货架期预测等方面进行系统的研究，旨在研制出具有独特风味，高营养、 高安全性、贮藏期长，符合中国人饮食心理等特点的优质发酵鱼糜。 本研究课题为“十五”国家科技攻关计划项目“淡水鱼和低值海水鱼深加工与综合利用技术研 究与开发”及无锡市科技计划招标项目“农产品深加工关键技术研究与新产品开发”的资助项目研 究工作的一部分。 1 2 国内外发酵鱼制品研究 1 2 1 发酵鱼制品的种类 尽管发酵鱼产品的食用主要限制在东方和东南亚，然而，这项技术的应用可追溯到古老的文明时 代，罗马人加工的l i q u a = e n 和g a r u m 腌制品构成了当时日常生活中最重要的佐料“”。在1 2 世纪的北 欧，腌鱼是重要的调味品，在上个世纪以前，波罗的海附近腌鲭鱼成为了许多镇一项重要的出口产品 l l g j 。在许多国家，长期以来通过自然界的微生物来达到生产和保藏鱼制品的目的，发酵鱼制品因具有 独特的鲜美风味和常温下较长的贮存期而倍受人们的喜爱。目前已由很多的发酵水产品，如发酵鱼酱 油有菲律宾的p a t i s 、泰国和老挝的n a m p l a 、中国的虾油、印度的s h i o k a r e 、日本的s h o t t s u r u 和 i k a - s h o y u 、柬埔寨的n u o c l a m 、加纳的m o m o m 酱油、马来西亚的b u d u 和k i c a p ；发酵鱼酱有菲律宾 的b a g o o n g 和b a g o o n ga l a m a n y 、马来西亚的b e l a c a n 虾酱、泰国的k a p i 虾酱、印度尼西亚的t e r a s i 酱、日本的i s h i r u 、中国的虾酱、海胆酱、蟹酱和鱼露等；发酵整鱼或鱼块有南韩的m y e l o c h i - j e o t 和c h a n g r a n j e o t 、印度尼西亚的p e d a h 干腌鱼和b e k a s a m 发酵淡水鱼块、泰国的p l a e l a a 发酵腌 鱼、斯里兰卡的j a a d i 腌鱼等。但这些发酵制品的传统制作方法。是依靠自然界中偶然沾染的微生物 在适宜温度和湿度条件下生长繁殖，进行长期发酵而制得得产品。这种制作方法制得得产品风味醇厚 自然，但发酵质量难以控制，且生产周期长 a r a a n o 根据东南食用发酵鱼产品的国家，把发酵鱼制品划分了成三类：( 1 ) 通过鱼肉和内脏中的 酶的作用而进行的传统型发酵产品，发酵之前需添加盐。( 2 ) 通过微生物产生的酶和鱼内源酶的联合 作用而加工的传统型发酵产品，加工中除添加盐外还添加发酵剂。( 3 ) 加速发酵、产酸和化学水解 的非传统型的产品。根据a m a n o 的分级，大多数传统型发酵鱼产品属于第一类，很少的一部分属 于第二类。第三类制品相当少。因此，仅仅使用酶的来源的分级不是真实的分级”。r a o 根据最终 的外形简单地把发酵鱼划分成3 类：( 1 ) 发酵鱼制品仍然保留它原始的形状；( 2 ) 发酵鱼被加工成 膏状，( 3 ) 发酵鱼被水解成液体。而a d a m s 把东南亚洲的传统型发酵鱼产品分成2 类：( 1 ) 仅由盐 和鱼所加工成的制品；( 2 ) 除盐和鱼外，还加入糖的制品”。 1 2 2 微生物发酵剂 发酵鱼制品中的微生物种类包括乳酸菌、微球菌、霉菌、酵母，它们已大量的从传统发酵的制 品中分离出来。”。它们在发酵肉制品的风味形成和安全性中发挥了各自独特的作用。乳酸菌能将 肉中的碳水化合物分解成乳酸，降低p h 值，抑制肉中的腐败菌和致病菌的生长繁殖，对产品的质量 稳定性起决定作用。而微球菌和葡萄球菌等球菌具有分解蛋白质和脂肪以及产生过氧化氢酶的能力， 对产品的色泽和风味起决定作用。酵母或霉菌可消耗氧，抑制腐败菌的生长，同时还能改善风味和 2 第一章绪论 外观。为获得有益的微生物群体，传统的方法是添加5 的母料于下一批物料中，这就是所谓的 b a c k s l o p p i n g ，这种方法也广泛应用于其它的肉制品中。但是，用这种方法制各的接种物，主导菌 易发生变动，腐败菌和致病菌适应加工过程后。数量会增加，一旦出现这种情况，将很难排除有害 菌。目前，纯微生物发酵剂已广泛应用于水产品中。通过发酵剂来提高产品的食用品质，或提高制 品的安全性。在肉制品中，晟早的发酵剂的应用开始于1 9 4 0 年，美国人j e n s e n 和p a d d o c k 第一次 将乳酸菌应用在发酵香肠中，并获得专利。1 9 5 5 年，芬兰科学家n i i n i v a a r a 将从芬兰传统食品中 分离到的徽球菌( m i c r o c o c c u sm 5 3 ) 作为发酵剂。并提出了发酵剂微生物的选择标准。1 9 5 7 年，美 国首次研制出了商业用香肠发酵剂。随着冷冻干燥技术的深入发展，发酵剂在肉制品加工中的使用 范围也在不断扩大。n u r m i ( 1 9 6 6 ) 在研究中发现，应用乳酸杆菌和微球菌的混合发酵剂可以取得较 好的效果，从此。混合菌种发酵剂的研究与应用获得了快速发展“1 。 水产品含水量大、营养丰富、带菌多，因此要求发酵剂要能适应高盐和耐渗透压的环境。以及 具有很强的能与原料中固有微生物菌株竞争成为优势菌的能力。目前在水产品发酵中广泛使用的是 乳酸菌，部分产品也使用微球菌，酵母菌和霉菌。 1 2 2 1 乳酸菌 乳酸菌是一类革兰氏阳性杆菌或球菌，能将碳水化合物发酵，以获得能量，产生以乳酸为主要 产物，不形成芽孢，不运动，微需氧或厌氧，不还原硝酸盐的一群细菌的总称。乳酸菌在微好氧环 境下代谢糖类产生乙酸、乙醇及二氧化碳为主的发酵产物，也可产生乙醛( a c e t a l d e h y d e ) 及双乙酰 ( d i a c e t y l ) 等芳香代谢物质，促进良好风味生成”1 ( 见图1 - i ) 。部分乳酸菌可分泌蛋白质分解酶致 使蛋白质分解而不产生腐败物质的特性。1 。 c c b 怔 f a c e t , f t - p 啊m k 蛐岫卿”乍j 。“ h ， a c e t y l - a c e t a l d e l i y a e2 , 3b b m d t o l j 肋啷妇一芦觑矽 a c e t a t ee t l u m o l a r u i j 坤劬衍也j ”5 3 $ t c m ( a c t o ri aa n a e r o b i c “n r o i m 删 图1 - 1 乳酸菌从丙酮酸出发形成重要代谢产物的流程图 f i g 1 - 1s c h e m ef o r t h ef o r m a t i o no f i m p o r t a n tm e t a b o l i cp r o d u c t sf r o mp y m v a t ei nl a c t i ca c i db a c t e r i a 3 江南大学博士论文 ( c a p l i c e f i t z g e r a l d ，1 9 9 9 ) 随着人们对乳酸菌的认识和重视，现已有很多文献报道了乳酸菌作为发酵剂在肉、乳、蔬菜等 制品中的应用，特别是发酵香肠，在其加工中己大量使用了杆菌属和片球菌属。1 。很多制品以乳酸 菌作为发酵剂的主要原因是：1 、乳酸菌作为一种g r a s 菌株，其安全性已被大众接受；2 、具有多种 益身效应，如抗菌、抗癌、增强人体免疫等；3 、与人体关系紧为密切，人体中还有大量的乳酸菌， 如乳酸乳杆菌、双歧杆菌等；4 许多传统食品的加工都有乳酸菌的参与：5 对其生理进行了大量的 研究，其代谢机制和调控已很熟悉。但作为发酵制品产品质量的重要的影响因子之一，张元生认为 乳酸菌作为发酵剂应遵循以下选择标准：1 、快速产生乳酸；2 、能够在不同的温度下生长：3 、同型 发酵；4 、在整个发酵及后熟过程中持续生长；5 、降解亚硝酸盐；6 、过氧化氢酶阳性；7 ，乳糖阴 性；8 、形成特殊的风味；9 、不产生过氧化物；1 0 、不产生生物胺；1 1 、不产生粘液；1 2 、可与其 他发酵剂菌种共存或与其它菌种产生协同效果；1 3 、能够控制致病菌产生的危害；1 4 、能够抑制腐 败菌产生的危害：1 5 、能提高制品的营养特性：1 6 、具有良好的经济特性等1 。 近年来，部分学者采用乳酸苗发酵鱼肉以提高鱼肉的品质和安全性，如澳洲的a r y a l l t a 等曾以乌 鱼( m u l l e t ) 作为原料，利用乳酸戊糖片球菌( p e d i o c o c c u s a c i d i l a c t i c i ) 作为发酵菌种进行发酵 发现乳酸戊糖片球菌的大量生长抑制了腊状芽孢杆菌( b a c i l l u sc e r e u s ) 产气荚膜梭状芽孢杆菌 ( c l o s t r i d i n 日n p e r f r i n g e n s ) 和副溶血性弧菌( v i b r i o p a r a h a e m o l y t i c u s ) 的生长“。k i m 应用p e d i o c o c c u s a c i d i l a c t i c i 发酵液处理鲶鱼片后，在冷藏过程中可以有效地抑制革兰氏阴性菌的生长，不但可延长 其保藏期，且解冻后制成炸鱼排的风味和香气均比对照佳“”。g e l m a n 等人使用l e u c o n o s t o e m e s e n t e r o i d e & p e d i o c a c c u sp e n t o s a c e u s 和l a c t o b a c i l l u sp l a n t a r u m 发酵鲔鱼肉，在冷藏的条件下，工 m e s e n t e r o i d e s 显示出肉味和具有多汁的质构，以及抑制了腐败菌的生长延长了货架期“”。y i n 等利 用乳酸菌p e d i o c o c c u sp e n t o s a c e u sl 和s 为发酵剂，鲭鱼肉浆为发酵基质，于3 7 发酵7 2 小时后，p h 值快速下降且可有效抑制p s e u d o m o n a s ( 假单胞菌属) 、s t a p h y l o c o c c u s ( 葡萄球菌属) 和 e n t e r o b a c t e r i a c e a e ( 肠内菌科) 等菌相的生长( p 0 0 5 ) 。但e n t e r o b a c t e r i a c e a e 和s t a p h y l o c o c c u s 则有效被抑制。亚硝酸盐残 留量于7 2 小时发酵后几乎不被检出1 。y i n 继续利用l a c t o b a c i l l u sp l a n t a z - u mc c r c l 0 0 6 9 、 l a c t o c o c c u sl a c t i ss u b s p 1 a c t i sc c r c1 2 3 1 5 或l a c t o b a c i l l u sh e v e t y c u sc c r c1 4 0 9 2 以单 一或混合乳酸菌为菌发酵鲭鱼肉浆。发酵过程中乳酸菌生长快速，p h 值迅速下降，有效抑制了杂菌 生长。此外，终产品的白度、非蛋白氮、感官评价及游离氨基酸的含量与发酵前相比均有提高。根 据s d s p a g e 蛋白质电泳分析结果发现发酵制品在1 2 d 时发酵后水溶性和盐溶性肌肉蛋白质均被降 解。该发酵鲭鱼制品可降低原发性高血压白鼠之血压、血糖及总胆固醇含量1 。d o u m o t o 等利用耐盐 性的l a c t o b a c i l i u ss a k ed - 1 0 0 1 为发酵剂，以大马哈鱼和金枪鱼为基质进行发酵，发酵制品具有良 好的质地和口感。在国内，张风宽等人用植物乳杆菌和啤酒片球菌，在3 0 3 2 下单一发酵鱼肉香肠， 通过比较，植物乳杆菌为最佳鱼肉发酵菌种。其能抑制有害菌的生长，延长产品保藏期1 。 1 2 2 2 葡萄球菌和微球菌 在许多东南亚国家的传统发酵的鱼酱中，己检出对鱼酱的风味起着重要的作微生物主要是 sx y l o s u s , ss a p r o p h y t i c u s , 工c a l d o s u s 和置c o h o ? 4 另外，在对其它发酵制品的微生物学研 究中，也发现分离出来的优势微生物主要是微球菌和葡萄球菌，特别是在发酵鱿鱼块、发酵火腿、 发酵香肠、发酵鱼和豆酱中。葡萄球菌和微球菌是微球菌科下的两个属，对产品的感官品质起决定 作用。现已探明其作用机理是通过分泌硝酸盐还原酶和过氧化氢酶，硝酸盐还原酶还原硝酸盐为亚 4 第一章绪论 硝酸盐，从而起到发色作用；过氧化氢酶可以清除乳酸菌产生的i h o ：，维持产品色泽的稳定，并对 防止脂肪降解后的进一步氧化起到一定的作用”。同时。葡萄球菌和微球菌还能分泌解脂酶和蛋 白酶，产生挥发性风味物质。赋予产品良好的风味”。因葡萄球菌和微球菌产酸性能较低，一般 不单独作为发酵剂，使用时常与乳酸菌一起混合使用m o r z e l 使用l a c t o b a c i l l u ss a k e 和 s t a p h y l o c o c c u sc b i d o s u s 的混合发酵剂发酵鲑鱼片( s a l m o nf i l l e t s ) ，在1 2 度发酵3 天，鱼块 的p h 下降，自度增加。在对乳酸苗与葡萄球菌和微球菌混合发酵畜产香肠的过程中，葡萄球菌和微 球菌的变化趋势与乳酸菌相似，发酵初期迅速上升，然后逐渐下降。由于葡萄球菌和微球菌是好氧 菌，它们的数量在发酵香肠的表面和内部存在显著性差异。 1 2 2 3 酵母菌和霉菌 在泰国的发酵制品p l a a - s o m 在发酵过程中，主要检出p e d i o c o c c u s p e n t o s a c e u s , l a c t o b a c i l u s a l i m e n t a r i u s f a r c i m i n i sw e i s e l ac o n u s & l p l a n t a r u m 和l a c t o c o c c u $ g a r v i a e 等乳酸菌外， 还检出大量的z y g o s a c c h a r o m y c e sr o u x l l 。在9 的盐含量下，乳酸菌的生长受到抑制，而酵母菌的 生长则不受抑制仍能正常的发酵，酵母的生长对制品风味的形成有很好的作用“。除p l a a - s o m 外， 现已在几种发酵鱼制品中检出主要的微生物是酵母菌和霉菌，如a n g k a k 和k h a o - m a r k 等”“。目前 也有部分学者采用酵母菌和霉菌来发酵生产水产品，如用米根霉产生的风味酶来水解鳕鱼产生风味 物质如次黄嘌呤、肌苷酸、乌苷酸：张雪花在鲢及其加工废弃物发酵鱼露中，也使用酱油曲作为种 曲，大大缩短了发酵时阊1 。用g h i z p p u sh i r p 口铲生的脂肪酶来生产d i i 矗或鳕鱼肝油、单甘脂。上 海水产大学朱莉霞使用米曲霉来发酵鱼露1 ，y i n 采用红曲霉来发酵鲭鱼肉浆等“”。y a m a m o t o 使用 a s p e r g i l u sa w a m o r i 发酵鱼的下脚料，来提高蛋白质的消化性“。 1 2 2 4 发酵剂菌种筛选研究的最新进展 筛选优良性状的肉制品发酵剂，传统上采用诱变育种方法。这种方法既耗时，获得的性状常常 又不稳定。现在，国外研究人员借助分子生物学研究手段，导入d n a 片断的方法来获褥具有优良性 状的发酵剂。g i s e n 和l e i s t n e r ( 1 9 9 1 ) 将外源基因导入纳地青霉，从而使纳地青霉对金黄色葡萄 球菌起溶菌作用；g a i r e 等人( 1 9 9 2 ) 成功的将溶葡萄球菌基因导入乳酸杆菌中，增加了乳杆菌抑 制有害微生物的能力。对于乳酸苗来说，目前研究比较活跃的领域是筛选和构建产细菌素能力较强 的菌种以增强其竞争力。细菌素是细菌代谢过程中分泌到环境中的一类对特定菌种有抑制( 杀灭) 作用的蛋白或多肽类物质。由乳酸链球菌产生的细菌素n i s i n 已被广泛应用于食品保藏，以抑制腐 败菌及病原菌的生长1 。在研究细菌素的基因工程中，研究者克隆了一些乳杆菌基因，以作为载体 中的标记基因或者用于改变菌株的代谢特性。目前，研究了b 一半乳糖苷酶基因和自清酒乳杆菌分离 的触酶基因。另外，筛选没有脱羧能力的发酵剂菌种以提高产品的卫生性也是一个重要的研究领域， 如某些乳杆菌可使一些氨基酸脱羧形成酪胺、组胺甚至尸胺、腐胺等对人体有害的胺类。发酵产品 中低p h 、低a w 及氨基酸的存在都有利于胺类的形成。因此，通过筛选没有脱羧能力的发酵剂， 生物胺的含量就会降低“。 1 2 3 水产品发酵过程中品质的变化 1 2 3 1 理化变化 ( 1 ) p h 值不同的发酵水产品，由于加工过程种所用的优势菌和发酵工艺等的不同。其p h 变化很 大。如m i z u t a n i 对4 7 种东南亚典型的发酵鱼制品进行分析。海水鱼