发酵肉制品中脂肪、蛋白质水解氧化与微生物的关系

摘要：微生物及微生物酶作用于脂肪和蛋白质发生水解氧化反应，反应及反应产物相互影响使发酵肉制品呈现出复杂的体系。发酵肉制品中的微生物对其产生的作用具有两面性。一方面，微生物的酶作用于肉中的各成分，降解了大分子物质使发酵肉制品营养物质更易吸收，且蛋白质和脂肪适度水解氧化呈现出特殊发酵风味；另一方面，微生物可能产生有毒物质，还可能导致脂肪和蛋白质过度氧化，从而产生食用危险，危害人体健康。调控肉制品的水解氧化程度对其品质具有重要意义。本文主要综述了微生物对发酵肉制品中脂肪及蛋白质的水解氧化作用及益生菌和益生素对发酵肉制品氧化稳定性的影响等。
 

　　关键词：微生物；益生菌；脂肪；蛋白质；水解；氧化；发酵肉制品
 

　　1 前 言

　　发酵肉制品是指在自然或人工控制条件下，利用微生物发酵产生具有特殊风味、色泽和质地且具有较长保存期的肉制品。目前，世界上发酵肉制品主要为火腿、培根和香肠等3大类。我国名优的传统发酵肉制品有金华火腿、宣威火腿、牛干巴、广式香肠和川式腊肉等。霉菌、细菌(包括乳酸菌、球菌等)、酵母菌等是发酵肉制品中主要的微生物，在长期的发酵过程中，微生物菌群动态变化同时作用于肉中的各组分产生有益或有害的影响。肉制品通过微生物发酵使组织中的蛋白质和油脂降解为小分子蛋白、氨基酸和游离脂肪酸，进而形成风味物质。降解产生的游离脂肪酸等比其他脂类物质更易发生氧化，脂质氧化又促进蛋白质氧化导致肉制品褪色，还有可能产生有毒有害物质，如醛酮类、胺类等物质，过度氧化影响食品的颜色、风味和安全性。

　　随着人们对食物营养和安全要求的不断提高，生产高品质的肉制品已成为重要课题，本文主要综述了发酵肉制品中脂肪、蛋白质水解氧化与微生物的关系以及益生菌和益生素对发酵肉制品的影响，旨在为调控发酵肉制品品质和安全性提供参考依据，促进肉制品产业发展，使消费者更正确地认识发酵肉制品。
 

　　2 发酵肉制品脂肪水解氧化与微生物的关系
 

　　发酵肉制品中微生物对脂肪和蛋白质的分解早有研究，胡萸英等研究金华火腿时发现，4种霉菌（产黄青霉、圆弧青霉、杂色曲霉和腊叶芽枝霉）对脂肪和蛋白质都有分解的作用。微生物产生的脂肪酶可以分解肉中的脂肪，生成短链挥发性脂肪酸和酯类物质，使产品具有特殊的风味。霉菌可在发酵肉制品的表面生长，使肉制品减少与氧气和光的直接接触，起到抗酸败作用；同时分解脂肪和蛋白质有利于产品形成发酵肉制品的特有风味和增加营养物质的消化率。但许多研究表明，霉菌可能产生有毒代谢产物（霉菌毒素），所以就需要对应用于发酵制品中的霉菌进行严格的筛选。在地中海地区多用青霉和毛霉发酵香肠，这2种霉菌不产霉菌毒素，能促进香肠感官品质的提升。发酵肉制品中脂类水解酶主要是来自于微球菌科，其中，微球菌和葡萄球菌具有较强的分解脂肪能力，对发酵香肠独特风味的形成发挥了重要的作用，因此被称为香肠的“风味”菌。李想等以腐生葡萄球菌（Staphylococcus saprophyticus；CGMCC 3475）为发酵剂发酵里脊猪肉时发现，腐生葡萄球菌促进了脂肪水解，游离脂肪酸含量显著增加。酵母菌在发酵肉制品中主要作用是生长时消耗氧，并降低pH值、抑制酸败，也具有分解脂肪和蛋白质、形成过氧化氢酶等的能力，因此酵母菌对改善产品风味、延缓酸败起着重要的作用。梁慧等从传统腊鱼中分离筛出2株产香酵母，分别是季也蒙毕赤酵母（Pichia guilliermondii，H9）和近平滑假丝酵母（Candidaparapsilosis，J11），分析这2种酵母发酵液的挥发性成分发现含有较多醇类和酯类，能产生多种高级脂肪酸。这2株菌将有可能成为新型肉制品的发酵剂，还有待进一步驯化和研究。

　　脂肪水解后产生游离脂肪酸，再进一步氧化，一定程度上的脂肪氧化可有助于风味的形成，但过度的氧化则会导致酸败、产生有害物质。脂质氧化是油脂酸败的主要原因之一，除了会产生不良风味和影响感官品质外，还会影响食品的营养价值，对健康造成危害。不饱和脂肪酸氧化生成脂质羰基化合物，同时产生醇类、醛类和酮类等化合物，能通过自由基链反应形成过氧化物，这些次级反应产生大量挥发性化合物。王卫等在研究四川腊肉时发现，在整个风干发酵过程中酸价和过氧化值都呈逐渐增加的趋势，说明发酵过程中水解和氧化程度逐渐加深。Bozkurt 等发现在添加微生物发酵剂（乳酸片球菌、植物乳杆菌、葡萄球菌）的香肠样品在储藏后期的硫代巴比妥酸值（thiobarbituric acid，TBA）明显低于不添加微生物的香肠样品。香肠在20℃储藏45d后，TBA值介于2.00～4.22mg/kg之间，证明微生物能催化分解脂质自动氧化产物。因此合适的发酵剂可以抑制脂肪过度氧化。刘洋在发酵香肠中接种了发酵剂SM-194（戊糖片球菌、木糖葡萄球菌、肉葡萄球菌、清酒乳杆菌、汉逊德巴利酵母菌），结果表明发酵组的酸价较高，过氧化值及丙二醛含量较对照组偏低。因此该发酵剂可以促进脂肪水解产生游离脂肪酸，且能阻止其进一步氧化，延缓腐败。

　　脂肪的水解氧化并不是分步进行的，而且随着发酵时间的增加其水解氧化程度也逐渐增加。微生物可以促进脂肪水解氧化，也可以在一定程度上抑制脂质过氧化，因此分离筛选合适的发酵剂生产发酵肉制品就显得尤为重要。
 

　　3 发酵肉制品蛋白质水解氧化与微生物的关系
 

　　蛋白酶是指能够作用于蛋白质，催化肽键水解，使蛋白质从大分子降解为小分子的酶类。在发酵过程中，原料肉中内源性蛋白酶和微生物产生的蛋白酶均能作用肌肉蛋白使其发生不同程度水解，降解产生更易被人体吸收的小分子物质-多肽和氨基酸，从而提高食品的营养价值，同时还增进食品的风味。发酵香肠的陈化成熟过程中，肌球蛋白和肌动蛋白的降解率分别达到了49%和30%。葡萄球菌、微球菌、乳酸菌等均能产生蛋白酶。

　　单吉祥等在研究发酵香肠储藏期的品质变化时发现，香肠在储藏75d时肠体表面出现白色斑点，这是由于蛋白质在微生物酶作用下降解导致了盐溶性蛋白质溶出。冶成君等研究牦牛肉发酵过程中乳酸菌对肌肉蛋白的降解作用，发现牦牛肉在发酵过程中，蛋白质水解指数发酵第13d达到最大值。Naes等将干酪乳杆菌产生的蛋白酶添加到发酵香肠中，结果发现蛋白质大量水解，且谷氨酸、丝氨酸和赖氨酸含量明显增加。具有一定蛋白酶活性的菌株（微球菌和葡萄球菌）加入广式腊肠中不仅能够增加广式腊肠中小分子肽的含量，还能够提高腊肠体系的抗氧化活性，从而提高贮藏期间腊肠的氧化稳定性，延长货架期。因此，添加了葡萄球菌与微球菌的复合发酵剂发酵效果优于添加单菌发酵的结果。在发酵香肠中添加微生物蛋白酶提取物可以加快发酵香肠的成熟，使干燥和成熟时间缩短，而且产品的风味与传统发酵肉制品十分接近，因此添加蛋白酶可以降低生产周期并节约成本。

　　蛋白质氧化是影响肉制品品质的另一个重要因素，蛋白质氧化表现为肽键断裂、氨基酸侧链修饰和蛋白质分子间共价交联，导致蛋白质羰基基团、蛋白质过氧化物或分子交联的生成、游离硫醇流失和蛋白质结构发生变化（内部疏水基暴露）、蛋白质水溶性下降等。呼红梅等研究肉的存储过程中微生物增长与蛋白质氧化的关系时，发现微生物的增长同蛋白质氧化呈正相关趋势，这是由于微生物的腐败作用使蛋白质氧化加快、羰基和组胺显著增加。Marianne等研究认为，脂肪氧化与蛋白质氧化是相互影响的，且主要是脂肪氧化产生的自由基和过氧化物促进了蛋白质氧化，而脂肪氧化与微生物又是密切相关的。总之，蛋白质氧化和脂质氧化深受微生物的影响，蛋白质氧化与脂质氧化相互作用，影响食品的品质。生物胺是富含蛋白类的食品在发酵过程中自然生成的一类有害的化合物。在发酵香肠中，微生物是生物胺形成的主要原因。生物胺的生成是发酵肉制品最大的风险因素之一，发酵肉制品中分离出的芽孢杆菌、柠檬酸杆菌、梭状芽孢杆菌、克雷伯氏杆菌、变形杆菌、假单胞菌和乳球菌都能引起氨基酸脱羧反应，具有生成生物胺的能力。Bozkurt等研究发现，在香肠储存前1个月生物胺的含量呈先增加后降低的趋势。生物胺氧化酶是微生物产生的可以降解生物胺产生醛类、胺类及过氧化氢的一类酶，从而减少发酵制品中的生物胺的含量。邓红梅等从广式香肠和熏马肠中分离鉴定出能产生生物胺氧化酶活性的优势菌-表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）和模仿葡萄球菌（Staphylococcus simulans），能减少生物胺的产生。

　　微生物影响蛋白质氧化的过程较复杂，其中产生的有害物质（羰基化合物、生物胺等）是发酵肉制品最大的质量安全问题，同时血红蛋白的氧化还会引起肉制品褪色等问题。脂肪氧化与蛋白质氧化相互影响，调控脂肪和蛋白质氧化，减少醛酮类、生物胺的形成是目前发酵肉制品研究的重要工作，仍需要大量研究。
 

　　4 益生菌和益生素对发酵肉制品氧化稳定性的影响
 

　　益生菌是一类能定植于动物肠道内、改善宿主肠道微生态平衡、发挥有益作用的有益微生物的总称。食用高浓度（107个/g或107个/mL）的活性益生菌产品才能对人体产生有益作用，如减轻乳糖不耐受的症状、治疗腹泻和抗癌等特性，还能降低血液胆固醇和提高免疫力。食品中关于益生菌的研究大多数涉及存储、营养和功能方面，只有少数研究考虑益生菌对肉制品氧化稳定性的影响。乳酸菌是发酵香肠中的优势微生物种群，能有效地抑制亚硝酸盐和生物胺的生成，同时也会抑制其他有害微生物的生长，保障产品安全性。张凤宽等以干酪乳杆菌和戊糖片球菌为发酵剂发酵香肠，发现它们对发酵香肠陈化成熟过程中活菌总数、乳酸菌总数均有显著增加的作用，并能抑制有害菌的生长，迅速降低香肠的pH值和水分活度（AW），且显著降低亚硝酸盐的残留量，从而保障了发酵香肠产品的安全性和稳定性，延缓了鱼肉香肠的腐败变质和油脂氧化，大大提高了产品的贮藏性能。益生素是一类可以促进肠道有益微生物生长的生物制剂，如低聚果糖。Jaworska等研究发现，发酵猪肉制品的感官品质和微生物发酵特性均与益生素有关，应用益生素不仅可促进有益微生物的生长，还能抑制腐生微生物的繁殖，减少脂质和蛋白质氧化，从而减少生物胺的生成。嗜酸乳杆菌益生素和绿茶浸提物能够提高肉制品氧化稳定性，分别在样品中添加嗜酸乳杆菌益生素和绿茶浸提物结果显示，肉制品的氧化稳定性增强，TBA值低于空白对照试样，同时改善肉制品的颜色并抑制生物胺的产生。
 

　　5 结语
 

　　微生物对肉制品的发酵起着至关重要的作用，脂肪和蛋白质水解氧化影响着发酵肉制品的品质。合适的发酵剂和添加剂可以促进水解，抑制过度氧化，抑制腐败菌生长繁殖，改善肉制品品质。过度氧化产生的短链脂肪酸、醛酮类物质、生物胺等有害物质，影响食品风味和增加食用风险。脂肪及蛋白质氧化产物相互影响，从而影响发酵肉制品品质。因此，发酵肉制品品质的研究不仅应集中于产品感官评价和微生物菌株鉴定方面，还应关注脂质和蛋白质的初级氧化和二次氧化、发酵肉制品发酵过程中各成分相互作用及添加物等因素对发酵肉制品品质的影响。我国是肉制品消费大国，提高肉制品食用品质、营养价值和安全性，促进畜牧业和肉制品行业深化发展，满足消费者对肉制品高质量的要求，是食品行业义不容辞的责任。对肉制品品质改良和新型产品进行研发，探索研究新型发酵剂和发酵过程品质变化的机制规律，为产业化发展研究驯化优良菌种也是科学研究者重要的研究方向。