发酵肉制品中国常见的微生物及其作用

发酵肉制品中常见的微生物及其作用一、发酵微生物的种类及性质从发酵和腌制肉品中分离的微生物区系来看，主要有：乳杆菌属、片球菌属、链球菌属、微球菌属和青霉菌属等。这些微生物对肉品的色泽、风味的形成以及品质卫生起着极其重要的作用。发酵肉制品中常用的微生物见下表。发酵肉制品常用的微生物

菌属菌种乳杆菌属(Lactobacillus)植物乳杆菌(L.plantarum)干酪乳杆菌(L.casei)发酵乳杆菌(L.fermenti)嗜酸乳杆菌(L.acidophilus)短乳杆菌(L.breris)布氏乳杆菌(L.buchneri)链球菌属(Streptococcus)乳酸链球菌(S.lactis)乳链球菌(S.acidilactis)二乙酸链球菌(S.diacetilactis)微球菌属(Microccus)橙色微球菌(M.auterisiae)亮白微球菌(M.camdidus)变异微球菌(M.varians)表皮微球菌(M.epidermidis)片球菌属(Pediococcus)啤酒片球菌(P.cererisiae)乳酸片球菌(P.acidilactis)戊糖片球菌(P.pentosaceus)青霉菌属(Penicillium)扩张青霉(P.expansum)娄地青霉(P.roqueforti)白地青霉(P.candidium)作为发酵剂的微生物应具有以下特征：（1）食盐耐受性，能耐受6％的食盐溶液；（2）能耐受亚硝酸盐，在80~100ppm浓度条件下仍能生长；（3）能在27~43℃范围内生长，最适温度为32℃；（4）同型发酵；（5）发酵副产物不产生异味；（6）无致病性；（7）在57~60℃范围内灭活。二、微生物在发酵肉制品中的作用（一）降低pH值减少腐败改善组织与风味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，肌肉蛋白在酸性条件下变性形成胶状组织，从而增加了肉块间的结着力以及提高了肉品的硬度与弹性。此外乳酸可赋于香肠特殊的风味。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。（二）促进发色肉制品的色泽是决定其品质的重要指标之一。肉品在发酵成熟过程中，微球菌可以将NO3-还原为NO2-，而乳酸菌在发酵成熟时利用碳水化合物产生乳酸，降低了pH值，有利于NO2-分解为NO。NO与肌红蛋白结合生成亚硝基肌红蛋白，从而最终使肉品呈腌制特有色泽。（三）防止氧化变色肉在腌制或发酵成熟期间，由于污染的异型发酵的乳酸菌会产生H2O2，与肌红蛋白形成胆绿肌红蛋白，而发生变绿现象。因此在肉制品中接种发酵剂，可利用优势菌抑制杂菌的生长或将其产生的H2O2还原为H2O和O2，防止氧化变色。（四）减少亚硝胺的生成亚硝胺为致癌物已得到公认。腌制肉中的亚硝胺由残留的NO2-与二级胺反应生成的。如果在肉中加入乳酸菌，其产生乳酸降低pH值，促使亚硝酸盐分解，则可减少残留的NO2-与二级胺作用生成亚硝胺。因此在肉中添加发酵剂可以提高肉制品的安全性。（五）抑制病原微生物的生长及其产生的毒素发酵香肠在制作中不经过加热，因此在自然发酵过程中如条件控制不当，则极易造成香肠发生腐败或因病原微生物的生长而导致食物中毒。许多研究结果表明，发酵作用可以控制发酵肉制品中的病原菌，如沙门氏菌（Sa1monella）。金黄葡萄球菌（Staphy1ococcusaureus）、肉毒杆菌（Clostridiumbotulinmm）的生长和产毒。三、肉类发酵常用的微生物及其特性（一）乳杆菌属（Lactobacillus）（二）片球菌属（三）微球菌属（四）霉菌和酵母（一）乳杆菌属（Lactobacillus）

乳杆菌为革兰氏阳性菌，是最早从发酵肉制品中分离出来的微生物，它是在自然发酵时乘机而入的主要微生物区系。而且在目前的自然发酵过程中它仍占主导地位。最适生长温度在30~40℃，对食盐耐受能力较强，能发酵果糖、葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖等产生乳酸，但不能分解蛋白质、脂肪，且不具有还原硝酸盐能力。常用的有：植物乳杆菌、干酪乳杆菌、发酵乳杆菌。在香肠制品开始使用细菌发酵剂培养物时，早期的美国专利证述了植物乳杆菌、短乳杆菌和发酵乳杆菌的作用。1974年发布了一项专利，植物乳杆菌单独或与其他乳酸产生菌联合应用于制作干香肠。欧洲最初采用的是植物乳杆菌或植物乳杆菌、微球菌混合发酵剂。后来在进一步研究中发现，如果不对肉制品发酵过程进行严格的人为控制。其中自然优势菌为弯曲乳杆菌和清酒乳杆菌，它们都具有很强的竞争性，很适合这一环境，如果将其制成发酵剂，那么从接种开始直到发酵结束，它们始终是优势菌。实验证明用植物乳杆菌和啤酒片球菌混合菌种制作中式香肠优于单一菌种，其最佳配比为：植物乳杆菌：啤酒片球菌=1：l或2：3，发酵的适宜温度和时间为35℃发酵30-36h；20℃发酵96-110h；菌种接种量为106cfu/g。近年来研究人员对肉制品乳酸发酵的理化特性变化研究表明，蛋白酶、脂酶的存在是风味产生的前提，据国外的研究，主要的蛋白酶活性实际上是来自肉自身的蛋白酶，而乳杆菌中所富含的脂酶，则对风味的产生有直接的影响。此外，在乳酸发酵中式香肠加工中应用发酵剂．可促进成品良好色泽的形成，并降低成品的亚硝酸盐残留量、TVB-N值和TBA值，其质量指标显著优于未接种发酵剂的传统中式香肠。而且产品的保质期较长。（二）片球菌属片球菌是发酵肉制品中使用最多的微生物，为革兰氏阳性菌，分解可发酵的碳水化合物产生乳酸，不产生气体，不能分解蛋白，不能还原硝酸盐。啤酒片球菌是使用较早的菌种，而目前使用更多的则是乳酸片球菌和戊糖片球菌。现今，乳酸片球菌和戊糖片球菌已是市售的肉用发酵剂培养物。片球菌株主要是乳酸片球菌，在26.7~48.9℃发酵最有效，用较低发酵温度（15.6~26.7℃）发酵时间过长。此外，用于干香肠的抗氧化剂（BHA、BHT）对乳酸片球菌有毒，从而抑制了发酵。最近肉类工业上用筛选的戊糖片球菌株与金属盐、最好是锰盐，在15.6~26.7℃范围内发酵较快。为了加强刺激，在培养物中添加食品级金属盐，削弱了肠馅成熟中可能发生的抑制作用，使发酵更快。对培养物有促进作用的盐类包括氯化锰、甘油磷酸锰、氧化锰、葡萄糖酸锰及各种微溶于水的无毒的酸金属盐。（三）微球菌属微球菌科包括微球菌、葡萄球菌和动性球菌三个菌属。微球菌属由三个种组成：藤黄微球菌、玫瑰色微球菌和变异微球菌。微球菌在发酵过程中产酸速度较慢，美国通常不采用微球菌，而欧洲国家将其同乳杆菌结合使用，利用其可以分解蛋白质和脂肪以及还原硝酸盐的能力，从而使产品形成腌制色泽和风味。变异微球菌是目前唯一用于商业肉品发酵剂的微球菌种。它具有很强的硝酸盐还原能力，在较低的温度（5℃）和pH值（＞5.4）时都表现出硝酸盐还原活性。（四）霉菌和酵母霉菌在肉品发酵过程的作用有：（1）形成特征的表面外观，并通过霉菌产生的蛋白酶、脂肪酶作用于肉品形成特殊风味；（2）通过霉菌生长耗掉O2防止氧化褪色；（3）竞争性抑制有害微生物的生长。传统的发酵香肠的霉菌主要来自于环境，其组成较复杂，但主要是青霉。目前，德国将白地青霉和娄地青霉两种霉菌用于肉品发酵，它们都能产生蛋白酶和脂肪酶，使产品能产生特殊的风味。许多干香肠如意大利萨拉米、匈牙利萨拉米的特征就是在表面上有霉菌生长，而且加工厂家认识到它们的独特风味必需依靠这些霉菌的作用。在香肠的成熟过程中，霉菌有两个重要作用：（1）菌丝体在香肠表面形成外衣，能调节水分损失。这种自然控制机制可能在一定程度上补偿了环境中相对湿度的变化，使香肠从中心到外表的干燥速度比较一致。（2）在霉菌产生并均匀地覆盖香肠表面时，酶作用于脂肪和蛋白质，影响风味和香气，使产品具有独特性。大的干燥室有明显的“氨味”，是由于肉蛋白质的分解作用形成的。此外，由于霉菌都有过氧化氢酶活性，又在香肠表面上形成霉衣，阻止了氧气渗透进肉中，减少了酸败的机会。许多霉菌也能把硝酸盐还原成亚硝酸盐，促进香肠表面颜色的生成。发酵肉制品的酵母主要是汉逊德巴利酵母菌，用作发酵剂时在香肠中的接种量是106cfu/g，可使制品具有酵母味，并有利于发色的稳定性，且对微球菌的硝酸盐还原性也有轻微抑制作用。根据近年研究，金华火腿中也存在酵母（103~106

cfu/g），但尚未进行具体的分类研究。Erginkaya（1992）就通过杂交育种获得了可利用更多种类的碳水化合物作为碳源，并能利用亚硝酸盐的汉德巴利酵母新菌株。总之，发酵肉制品中所添加的发酵剂可以是单一菌株，也可以是混合菌株。细菌、酵母菌、霉菌在发酵肉制品中都有应用。乳酸菌不仅能缩短发酵时间，改善产品的色泽和风味，还能抑制有害菌的生长，防止毒素的产生。微球菌和葡萄球菌能加快发色、产酸速度，使产品能更快地达到所需的质地，也能很好地控制病原菌和腐败菌的生长。酵母菌可使产品具有酵母味，并有利于发色的稳定性。霉菌具有发达的酶系，代谢能力强，在金华火腿中起着重要的作用。四、发酵剂培养物的使用制作干香肠和半干香肠的纯微生物发酵剂，最初于1921年发布了专利。1957年美国首次制出了商业性香肠发酵剂。现在生产出了商品化的各种冷冻或冷冻干燥的肉用乳杆菌、片球菌和霉菌制作的发酵剂。这些发酵剂，有些是单一菌种的，有些是混合菌种的。“活性发酵剂”一般是在配料阶段加入。虽然大多厂家在肉中添加干配料后加入发酵剂，但要想分布均匀，应先将发酵剂添加到肉中。在加入其他配料之前，使发酵剂与原料肉有效混合。无论如何，最重要的是不能将活的微生物培养物与腌制成分如食盐、亚硝酸盐直接接触。否则，会降低培养物的成活率和活性。大多数培养物是以浓缩形式出售，用水稀释后则能使其很好的分布。冷冻干燥形式的培养物，要有一个水合步骤才能获得理想的效果。五、发酵剂的制备与保存每一生产厂都有增强培养物活性的专用培养基配方和加工条件，但其中必须有氯化钠（最小0.5％）以保持其耐盐性。对啤酒片球菌，商业培养基配方为：玉米浸渍水11.3kg，脱脂奶粉22.7kg，葡萄糖为45kg，酵母自溶物6kg，磷酸二氢钾6.4kg，磷酸氢二钠4.3kg。在混合物中加水到227L，用传统方法接种啤酒片球菌，在32~37℃培养8~10h，然后离心分离培养基中的细菌，与其它稳定剂、混合营养物质混合，尽快冻结。各种稳定剂如甘油、脱脂奶粉、谷氨酸钠、麦精、碱金甘油磷酸盐、谷氨酸、胱氨酸和葡萄糖常在冻结介质中与培养浓缩物配合，以提供保护作用。培养浓缩物通常每毫升（克）中有109~1011个细胞。混合后应尽快用液氮或二氧化碳冻结培养物。最早选用啤酒片球菌（乳酸片球菌）属的一个菌株作为肉发酵剂，是因为该菌株能耐冻干。而冻干是当时保存和运送这些培养物所选用的方法。保存和运送肉培养物的另一种商业方法是使用液体防冻剂。将常规的细胞糊用一倍或更多倍的冰点水抑制剂稀释。抑制剂为水溶性，对细菌无损害，冷冻到-40℃时不形成冻晶。抑制剂中有多元醇、糖和其他水溶性无机及有机化合物。此过程最少用40％~50％的抑制剂使培养基水分活性降低，并提供非冻结的浓缩物。六、发酵肉制品成熟过程中的生化变化（一）脂肪的变化（二）蛋白质的变化（三）风味物质的形成（一）脂肪的变化干发酵香肠在成熟过程中脂肪会发生水解，产生游离脂肪酸和低级的甘油脂，这种水解当添加发酵剂或酶时尤为强烈。脂肪水解释放的游离脂肪酸会进一步发生氧化，生成与干发酵香肠风味有关的多种化合物。Stahnke（1995）在用木糖葡萄球菌发酵香肠时发现，在游离脂肪酸组成中，不饱和脂肪酸达75.9％左右。通过对很多微生物发酵香肠的研究，人们得出结论：不饱和脂肪酸比饱和脂肪酸更容易从甘油脂中释放；发酵香肠中微生物脂酶是1,3-特异性的。通过对加酶或加发酵剂香肠的TBA值和过氧化物值的测定发现，尽管脂肪发生了强烈的水解，产生了大量的游离脂肪酸，但是使用发酵剂及脂肪酶后，这些参数没有明显增加。很多研究也证实加发酵剂及加脂肪酶的香肠，在成熟过程中，虽会引起游离脂肪酸的增加，但不会加速变哈。（二）蛋白质的变化干发酵香肠成熟期间，在脂肪降解的同时，蛋白质也发生降解产生多肽、氨基酸等，一