发酵肉制品品质改善途径的研究进展

杜　莎,谭　雅,谢佳琦,黄　晴,熊　雄,王远亮，*

(湖南农业大学食品科技学院,湖南长沙 410128)



发酵肉制品品质改善途径的研究进展

杜莎1,谭雅2,谢佳琦2,黄晴2,熊雄2,王远亮2，*

(湖南农业大学食品科技学院,湖南长沙 410128)

发酵肉制品作为传统发酵食品,既有其营养、风味上的优点,也存在相关的微生物学与品质方面的问题,本文从改善发酵剂(构建混合发酵剂、筛选优良发酵剂)、改善蛋白组成、改善脂质含量和组成(脂肪替代、发酵降解)、降低NaCl使用量、降低硝酸盐亚硝酸盐的使用量等方面进行了归纳总结,从脂肪处理、NaCl的使用量以及降低硝酸盐的使用方面论述了发酵肉制品品质改善途径的现状。旨在为改善发酵肉制品品质提供一定的参考,推动肉品产业的发展。

发酵肉制品,发酵剂,蛋白,脂肪,盐,亚硝酸盐

随着人生活水平的提高及对营养健康膳食相关知识的普及,人们对食品的营养健康要求越来越来高,营养健康、方便快捷、安全无隐患及具有功能性成分的食品成为人们的追求。发酵肉制品是指动物肉(通常指猪肉或牛肉)经微生物发酵,形成具有微生物特性和典型发酵香味的肉制品,具有营养价值高、风味独特、安全稳定及货架期较长等特点[1]。

发酵肉制品的这些特点正符合当前人们对食品的要求,同时国外,发酵肉制品一直是深受消费者喜爱的一类高档肉制品,在肉制品中占主导地位;而我国,发酵肉制品也有着悠久的历史,主要是以自然发酵工艺生产的发酵肉制品,如金华火腿、广式腊肠、湘西腊肠等。自然发酵存在易受有害微生物的污染,生产周期长、以家庭式作坊为主,无标准化,产品质量不稳定等缺点,所以限制了发酵肉制品在我国肉类行业的发展[2]。同时,目前发酵肉制品与人类健康的关系在营养学界和食品工业界存在争议。一方面,发酵肉通过微生物发酵,营养提高、风味改善、安全性提高及货架期延长;另一方面,发酵肉制品也存在一些令我们担心的健康风险,如脂肪、胆固醇及钠盐含量过高,生物胺的形成及微生物安全问题。所以,目前发酵肉制品的发展还存在着一些瓶颈问题。

本文主要从发酵剂、蛋白质组成、脂肪含量和组成的改善途径及降低食盐和亚硝酸盐使用量的方法等几个方面介绍发酵肉制品品质改善方法的研究进展,为我国发酵肉制品的生产提供理论依据。

1　发酵剂的改善途径

1.1混合发酵剂的构建

为了获得更优良的发酵剂菌种,国内外研究人员进行了大量的研究,研究较多的是关于呈香菌和改善产品品质的研究,将多种乳酸菌、葡萄球菌及微球菌及酵母菌进行复配,主要基于乳酸菌发酵产酸和细菌素,微球菌和酵母菌能促进发色。其中,大量研究得出酵母菌与植物乳杆菌(L.plantarum)和保加利亚乳杆菌(L.bulgaricus)的最佳比例是0.5∶1.0∶0.5[3]。Essid等[4]将植物乳杆菌(与木糖葡萄球菌(S.xylosus)混合发酵接种到传统托尼斯发酵香肠中,发现添加了混合菌剂的香肠的感官参数(香气、色泽、味道和硬度)明显的优于非接种的自然发酵香肠。赵丽华等[5-6]对比戊糖片球菌(P.pentosaceus)与混合发酵剂(植物乳杆菌和产香葡萄球菌(S.carnosus))对羊肉干发酵香肠中的影响,发现在成熟过程中,戊糖片球菌组和复合发酵剂组的pH和Aw值均呈下降趋势,且复合发酵剂组的下降速度明显快于戊糖片球菌组,最终复合发酵剂组产品的色泽、硬度咀嚼性、内聚性及胶黏性都优于戊糖片球菌组。混合发酵剂由于多菌种之间的相互作用能同时提高发酵肉制品的硬度、咀嚼性、胶黏性,使产品风味更丰富,质构特性更好,质量更稳定;而单一菌发酵只能改善发酵肉制品某方面的特性。因此,在发酵香肠生产中,可将混合发酵剂和混合发酵技术应用到我国传统发酵肉制品上,对于开发适合中国人口味且营养保健的发酵肉制品具有重要意义。

1.2优良菌种的筛选

从筛选优良方面分为以下几个途径:其一,筛选产细菌素的乳酸菌;其二,筛选出不具有脱羧能力或能降解生物胺的发酵菌种;其三,通过分子生物手段改良发酵剂的基因。

其一,对于乳酸菌来说,目前一个比较热门的研究领域就是筛选和构建产细菌素能力较强的菌种,以抑制腐败菌和致病菌生长,增强自身的竞争力,提高产品的安全性[7]。Casaburi[8]从意大利发酵香肠中分离出一株弯曲乳杆菌(L.curvatus)54M16,通过分子鉴定和抑菌实验证明了该菌株能产生抑制致病菌李斯特菌(L.monocytogenes)、蜡样芽胞杆菌(Bacilluscereus)和热死环丝菌(Brochothixthermosphacta)。Fontana等[9]从不同的传统发酵香肠中分离出了115株含有抑制李斯特菌的细菌素基因,其中清酒乳杆菌(L.sake)、弯曲乳杆菌、粪肠球菌(Enterococcusfaecium)产生的细菌素对李斯特菌株及肠细菌都有明显抑制作用。Cen Chen等[10]从中国侗族肉粽叶筛选出能产生肠细菌素的菌种,命名为Weissella hellenica,该菌表现出广泛的抗食源性腐败菌和致病菌的特性,如金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、李斯特氏菌、大肠杆菌(Escherichiacoli),以及一些酵母菌和霉菌。从安全角度来讲,细菌素的产生在很大程度上提高了发酵剂的竞争优势和抑制腐败致病菌的生长的程度,可提高不含抗菌添加剂制成的传统发酵香肠的质量和安全性,同时,其在生物保鲜剂领域有着很大的潜力。

其二,筛选出不具有脱羧能力或能降解生物胺的发酵菌种,提高产品卫生性也是一个具有意义的研究方向。一些乳酸菌产生氨基酸脱羧酶,使氨基酸脱羧,产生酪胺、组胺、腐胺、尸胺等化合物,对人体健康产生不利影响[11-12]。因此通过筛选出无脱羧能力的菌种,能够降低生物胺的含量,从而保证产品的安全性。Yi-Chen Lee等[13]从咸鱼产品中分离出一株能降解胺的多粘芽胞杆菌(Bacilluspolymyxa),将多粘芽胞杆菌D05-1接种到鱼肉中进行发酵并与自然发酵进行对比,结果发现,发酵40d后自然组的生物胺含量(包括组胺、腐胺、尸胺和酪胺)均高于接种多粘芽胞杆菌D05-1组,发酵120 d后,接种样品中的组胺和总体生物胺含量分别减少34.0%和30.0%。Zaman等[14]也从鱼酱中分离出一株能降解组胺的肉食葡萄球菌(S.carnosus)FS19,该菌能够显著降低鱼酱中的组胺含量。研究发现清酒乳杆菌和戊糖片球菌都无氨基酸脱羧酶能力,而且它可以对生成胺的菌株产生抑制作用,同时也产生细菌素能有效抑制单细胞李斯特菌的生长[15-16]。

其三,随着生物技术手段的不断发展,如果能将其运用到筛选优良性状的菌种上,将大大减少菌种筛选工作量,提高工作效率。现在,借助分子生物学研究手段,将其它微生物中的优良性状基因转移到目的菌种上以构建新的发酵剂菌种已经可以实现。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,成功的制备了新型的基因工程菌[17]。Geisen等[18]成功将溶葡萄球菌的溶葡萄球菌素基因导入纳地青霉(P.nalagiovense),从而使纳地青霉具有了对金黄色葡萄球菌(S.aureus)的溶菌能力,可以抑制致病的金黄色葡萄球菌生长。通过优良菌种的筛选和优良性状基因的转移获得新型菌种可运用到食品的多个领域,提高食品的营养价值和安全性,微生物在食品领域将发挥着极其重要的作用。

2　改善蛋白组成的途径

在发酵过程中,原料肉中内源性蛋白酶和微生物产生或添加的蛋白质酶可作用于肌肉蛋白,而这些肌肉蛋白被降解为更易被人体吸收的多肽、氨基酸及其他小分子物质。从发酵开始,原料肉的蛋白酶就开始作用肉蛋白,使蛋白进行不同程度水解,从蛋白质变成大分子肽,再降解为小分子肽。在低酸环境下,原料肉中的组织蛋白酶的活性增强,在发酵香肠的成熟过程中,肌球蛋白和肌动蛋白的降解率分别达到了49%和30%[19]。而且内源性蛋白酶主要作用于整个发酵过程,对蛋白质的降解起着重要作用。

而微生物蛋白酶主要在发酵后阶段起作用,Naes等[20]将干酪乳杆菌产生的蛋白酶添加到发酵香肠中,发现香肠的pH明显降低,且蛋白质被水解,形成大量的胺类物质,其中谷氨酸、丝氨酸和赖氨酸含量明显增加。乳酸菌、葡萄球菌和微球菌及霉菌在发酵过程中能产生蛋白酶,将蛋白质降解为多肽和氨基酸,改变氨基酸比例,从而改善产品的营养价值和风味。

也有研究者在发酵肉制品中直接添加外来蛋白,如Mora[21]在西班牙干发酵香肠中添加酪蛋白酸钠,既能增加肉馅之间的粘度,提高产品的切片性;也能作为发酵肉制品中一些生物活性肽和游离氨基酸的来源,大大提高了发酵肉制品的营养价值。发酵肉制品在外源酶和内源酶的作用下,发生不同程度的水解、脱羧、脱氨及转氨等反应,形成小分子肽、游离氨基酸和挥发性物质,提高人体对发酵肉制品的营养吸收利用率,改善产品的风味和质构。随着蛋白酶制剂和微生物的开发,将外源酶运用到发酵肉制品将成为重点,同时适当添加功能蛋白,改善发酵肉制品的蛋白组成,提高产品营养价值。

3　改善脂质含量和组成的途径

过多摄取富含脂肪的食品会严重危害人体健康,并与肥胖症、高血压、动脉硬化和冠心病的发生密切相关[22]。因此,低脂肪膳食一直为营养学家所倡导,食品逐渐向低脂、脱脂方向发展。发酵香肠因其脂肪含量较高而被消费者关注,因此研究降低发酵香肠中脂肪含量或者饱和脂肪酸含量成为需要。

3.1脂肪替代技术的应用

降低发酵肉制品中脂肪含量最直接的方法就是减少脂肪添加量,但由于脂肪在发酵肉制品的重要作用,随意的减少会影响产品风味和感官品质,所以实现这一目标最好的方法就是借助于脂肪替代物。目前,脂肪替代物主要是植物油、膳食纤维等天然成分。用于替代发酵肉制品中脂肪的植物油主要有:大豆油[23]、榛子油[24]、葵花籽油[25]和橄榄油[26]等。N Asuming-Bediako[27]将油菜籽油和葵花籽油乳化后用来替代英式香肠中14%的脂肪,发现实验组饱和脂肪酸含量从38%降到14%,单不饱和脂肪酸从45%增加到59%,多不饱和脂肪酸从15%增加到25%,且实验组香肠的接受度没有受到影响。Jiménez-Colmenero[28]等人也将橄榄油、亚麻子油和鱼油制成稳定的魔芋基质,添加到干发酵香肠中,除了降低饱和脂肪含量,增加不饱和脂肪酸外,而且ω-6/ω-3(世界卫生组织推荐人们膳食要降低饱和脂肪的摄入量,要摄入一定量的多不饱和脂肪酸,同时要平衡摄入ω-6多不饱和脂肪酸和ω-3多不饱和脂肪,并建议ω-6/ω-3的比例为4∶1～6∶1,而一般肉制品中ω-6的含量较低,ω-6/ω-3比例不平衡[29])的比值增加。Faria[30]等人用猪皮和纤维素代替博洛尼亚式香肠50%的脂肪,发现改良后的香肠相比对照组脂肪含量降低42%,蛋白质含量增加18%,水分含量提高8%,硬度、胶着性和咀嚼性增加。用植物油和/或者纤维素替代发酵肉制品中脂肪,不仅降低了产品的脂肪含量,而且提高了产品的营养价值,丰富了产品中的营养素,从营养学角度来讲,降低发酵肉制品中脂肪含量或改变脂肪组分对人体健康有着重要意义。

3.2外源酶对脂肪的降解

除了利用脂肪替代物减少发酵肉制品中的脂肪含量,另一种减少脂肪含量的方法就是利用微生物或外源酶,其将发酵肉制品的饱和脂肪酸水解为不饱和脂肪酸及其他的挥发性成分。大量研究已证实葡萄球菌和微球菌、酵母菌及霉菌均能产生脂肪酶,在发酵过程中将脂肪水解[31-32]。Corral等[33-34]研究汉逊氏巴德利酵母(Dabarymyceshansenni)对低脂或低盐干发酵香肠的脂肪水解和氧化、挥发性物质的形成及感官品质的影响,得出汉逊氏巴德利酵母的添加能促进香肠中脂肪的氧化分解,并促进氨基酸的降解(3-甲基丁酸和苯并噻唑),形成许多具有果香味的酯类物质和芳香化合物。封莉[35]和杨华等[36]对不同外源酶对发酵香肠的影响也进行了相关研究,得出外源脂肪酶可有效的降解发酵肉制品中的饱和脂肪酸,促进不饱和脂肪酸的形成。以上方法不仅降低了发酵肉制品中脂肪含量,改善了产品的品质,增加发酵肉制品的功能性成分,而且将减少肥胖者、高血压及心血管疾病患者对发酵肉制品的膳食限制。

4　降低NaCl添加量的方法

发酵肉制品中的食盐含量会影响产品的粘结性、风味及保质期,同时能抑制许多其他杂菌的生长繁殖,而在发酵肉制品中食盐的添加量一般为2%～3%,甚至更高,摄入过多的发酵肉制品,则可能影响人体健康。而随着人们对健康生活品质的追求,降低发酵肉制品的食盐含量将成为一个研究方向。

食盐在发酵肉制品主要起调味作用,高浓度食盐也能起抑菌的作用,而食盐替代物、乳酸菌等发酵剂、防腐剂、新型灭菌技术都可代替高浓度食盐的抑菌作用,减少食盐的用量[37]。首先,钠盐的替代物。Santos等人[38]用KCl或CaCl2或两者的混合物替代干发酵香肠中50%的食盐,结果表明,适量替代食盐对产品的感官和风味没有很大影响,而且精氨酸、谷氨酸、缬氨酸、半胱氨酸、赖氨酸和丙氨酸的含量比对照组高,且CaCl2的添加能提高产品的硬度。其次,超高压技术的运用。Gross[39]对只添加了1.2%食盐,添加胡萝卜纤维和马铃薯淀粉,并用超高压处理制得产品与添加1.8%食盐的猪肉香肠对比,发现其产品结构更紧致、保水力更好,感官品质有所改善。O’Flynn[40]和Stollewerk[41]也研究了用超高压技术对发酵香肠品质的影响,发现这种技术在某些方面对香肠品质有改善作用。实际上,仅依靠单一技术难以达到低钠盐肉制品的生产要求,这需要对产品的配方和加工技术进行重新设计和优化。相信在不久的将来,这些问题都会逐一解决,生产出质优价廉的低钠发酵肉制品。

5　降低硝酸盐亚硝酸盐使用量的方法

硝酸盐和亚硝酸盐在发酵肉制品的作用主要是防腐、发色和抗氧化,但其与肉中的二级胺反应会形成致癌物质N-亚硝胺,所以有必要减少其添加量,以防止其对人体健康产生危害。目前还没有找到一种能完全代替其在发酵肉制品所起的作用的物质,所以研究者主要集中在寻找其他方法来实现防腐、发色和抗氧化等方面的作用或减少有害物质的生产。

天然的硝酸盐和亚硝酸盐(蔬菜汁),如芹菜汁或芹菜粉末与肉制品有着很高的相容性,且不赋予肉制品任何异味,则经常用作天然硝酸盐源[42-43]。也可用天然防腐剂替代硝酸盐和亚硝酸盐如:乳酸链球菌素、溶菌酶、鱼精蛋白、壳聚糖和茶多酚等[44-45]。Paik[46]等从泡菜中分离出短乳杆菌KGR3111,弯曲乳杆菌KGR 2103,植物乳杆菌KGR 5105和清酒乳酸菌KGR 41084菌具有良好还原亚硝酸盐能力的4株菌种,可降低N-亚硝胺致癌物质的生产。Vladimir[47]从Kitaiblia vitolia提取物中获得的生物活性酚类和黄酮类化合物,在干发酵香肠中表现出很强的抗菌作用和抗氧化作用,可代替传统防腐剂——硝酸盐和亚硝酸盐。Li和Kong等[48]研究者通过发酵香肠实验和夏普肉汤模型系统得出木糖葡萄球菌能将肌红蛋白转化成亚硝基肌红蛋白,且香肠红度值与添加了亚硝酸盐香肠的红度值接近;Mah等[49]将木糖葡萄球菌运用到发酵凤尾鱼中,发现其能有效抑制发酵凤尾鱼中生物胺产生菌的生长,则说明该菌可用来替代发酵肉制品的亚硝酸盐。综合以上方法,可以根据硝酸盐和亚硝酸盐在发酵肉制品的作用及产生致癌物质两方面来提高发酵肉制品的安全性,一方面阻断N-亚硝胺的形成,另一方面用其他方法代替其在发酵肉制品的所起的作用,将硝酸盐和亚硝酸盐的用量降到最低,以保障发酵肉制品的品质和安全性。

6　结论与展望

发酵肉及其制品从食品安全的角度分析切实存在着一定的问题,如脂肪含量、高盐、以及亚硝酸盐的问题,但是鉴于其特殊的风味与消费者的嗜好,其市场占有率在国内外仍然比较高。发酵肉制品的上述问题可以从通过现代食品生物技术得到解决,如利用微生物发酵剂降低食品中脂肪和胆固醇含量,利用发酵工艺参数改善产品品质。但是发酵肉及其制品在制作过程中微生物增殖与代谢的定向调控和风味改善、抗逆菌株选育及新型发酵生产菌开发和新型工业化发酵等关键技术瓶颈,仍然有待突破。

从目前来看,将微生物育种、发酵工程技术、基因工程技术、酶工程技术及灭菌技术运用到发酵肉制品的生产中,强化发酵肉制品的优点,减小发酵肉制品的缺点,生产出高品质、营养健康的功能性食品将会是一个新的研究热点。

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Progress of improvement approach for fermented meat quality

DU Sha1,TAN Ya2,XIE Jia-qi2,HUANG Qing2,XIONG Xiong2,WANG Yuan-liang2，*

(College of Food Science and Technology,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China)

As a traditional food,fermented meat has not only its merits on nutrients and favor,but some defects on safety and quality. In this paper,the improvment of starter culture(constructing culture blends and screening better strains),the composition of protein,the lipid content and composition(substitution of fat and fermented degredation)and the reduction of salt and nitrite addition in fermented meat were summarized,and development and tendency of improvement approach of fermented meat quality was also reviewed. Then some measures for improving the quality of fermented meat were given,that was benefit to promoting the development of meat industry.

fermented meat products;starter culture;protein;fat;salt;nitrite

2016-01-15

杜莎(1990-),女,硕士研究生,研究方向:食品生物技术,E-mail:454390489@qq.com。

王远亮(1977-),男,博士,教授,研究方向:食品生物技术,E-mail:wang@hunau.net。

湖南省自然科学基金资助(11JJ4019);湖南农业产业技术体系加工岗位专家经费资助;湖南省研究生科创项目(CX2012B291);湖南省战略新兴产业项目(2014GK1034)。

TS251

A

1002-0306(2016)16-0374-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.16.066