发酵香肠及其发酵剂的研究进展
发酵香肠是将碎鲜肉、脂肪等与盐、糖、味精、香料及微生物发酵剂等混合，并利用天然肠衣进行灌制，经过自然发酵或人工发酵而制成的具有典型发酵风味的发酵肉制品［1］。传统发酵香肠的生产大多依赖自然发酵，经常受人为因素、气候环境等因素制约［2，3］。纵观国内外发酵香肠的发展历程，大致可以分为3 个阶段:(1) 以自然发酵为基础，依赖传统加工经验及发酵工艺;(2) 以人工添加发酵剂或酶制剂为标志，采用先进的生物技术及条件控制模式进行研制及生产［4］;(3) 以发酵香肠等的风味成分及降解产物为目标，通过顶空固相微萃取、液质联用、蛋白电泳等技术对微生物降解机制进行研究。
发酵香肠具有特有的风味，且与非发酵香肠相比，其营养价值、可消化性、保健功能等均有较大的提升。欧美等发达国家近三十年来已经在功能性发酵微生物筛选、菌种改良、复配以及条件优化等方面进行了大量研究，并利用优良发酵剂及工艺条件等来生产发酵香肠，产品品质得到较大幅度的提升，且品质稳定。发酵香肠在近二十年来已成为我国国内发酵肉制品研究的热门课题，且取得了丰硕的成果:汲取国外现有发酵香肠的研究成果和技术，创新功能性微生物菌种的改良技术，筛选出具有我国地域特色的优良菌株，并结合传统生产工艺和技术，研发出独具特色的中式发酵香肠。本文综合相关文献资料，主要阐述了国内外新型发酵香肠的研究状况、生产工艺及发酵剂菌种的筛选、改良等问题。
1· 国外发酵香肠的研究现状
公元前，古罗马人就已经用盐、香料、糖等处理暂时过剩的碎肉，从而制作出味美且能长期储存的肠类制品。最原始的香肠制品主要是通过微生物自然发酵成熟并晾干而制成的，该类产品被当时的消费者广泛接受。二战后，不仅肉品深加工技术取得了长足的发展，而且食品冷冻冷藏技术也开始由军用转为民用。当时，欧美等发达国家开始开发只发酵而未经干燥的湿香肠或部分干燥的半干香肠，促进了香肠制品的多样化，进一步推动了香肠相关研究工作的发展。总的来说，发酵香肠有其独特的腌腊风味和较好的耐储藏性，在欧美等国家，是人们认可的较为高端的肉制品［5］。
意大利、西班牙等许多西欧国家的发酵香肠产业是其国家肉类生产中最重要的经济支柱之一。当然，由于不同国家的传统及风俗差异较大，所以各国发酵香肠的品种、风味及品质等千差万别。如:在意大利、法国等国家，低酸性的发酵干香肠比较容易被接受;在德国等国家，人们却更偏向于水分含量较高且口味较酸的半干香肠或鲜湿香肠。近几年，发酵香肠因其特有的优势，正迅速传入中国、澳大利亚、日本等国家［6］。
21 世纪以来，有关成香菌( 能够加速风味物质形成的微生物) 的研究主要集中在肉糖葡萄球菌、植物乳杆菌、耳氏葡萄球菌、木糖葡萄球菌以及戊糖片球菌等方面。Moller 等［7］研究了商业发酵剂中Staphylococcus xylosus DD34 以及Moraxella phenylpyruvica0100 在不同的培养条件下，加入一定量的L-亮氨酸、L-苯丙氨酸等与芳香族化合物形成能力的关系。研究证明，培养基中加入一定量的L-亮氨酸后，Staphylococcus xylosus DD34 的芳香类物质形成能力显著增强。
2· 国内发酵香肠的研究现状
中国肉制品产量多年来稳居世界第一，但对于发酵肉制品特别是发酵香肠的研究起步较晚。随着我国经济的快速发展和科技的不断进步，民众的生活水平不断提高，健康保健意识也逐渐增强，“少吃肉、吃好肉”的观念已深入人心，故发酵香肠等具有保健功能的肉制品研制与开发已成为科研的新热点。我国肉类研究学者主要是研究发酵剂的选育标准，合适的混合发酵剂的开发，肉类成熟过程中的菌相构成、代谢产物、风味形成机制以及发酵剂和加工工艺对产品品质的影响等问题。于海等［8］研究了中式传统发酵香肠中脂肪的氧化对于香肠风味的影响以及影响香肠贮存时间的因素等问题，并研究出了几种能够长期且有效保持香肠良好风味的抗氧化剂;马汉军等［9］将西式发酵肉制品的生产经验应用于我国传统香肠的加工中，探索出了中式发酵香肠的新型加工工艺。 3· 发酵剂及其发展概况
发酵剂是指用于酸奶、发酵香肠等发酵产品的微生物培养物。将合适的发酵剂接种到食品原料中，在一定条件下，发酵剂中的功能性微生物组分就可以生长繁殖，使发酵制品具有一定酸度、质构、色泽、滋味等特性。发酵剂的使用使产品的保藏时间、营养价值和消化性有了进一步的提高。在发酵香肠的生产过程中，常用的发酵剂主要有细菌、霉菌和酵母菌等，其中尤以细菌居多。
20 世纪40 年代，美国肉品研究专家Jemen 等首次将特定的乳酸菌菌株应用于香肠加工过程，从而开创了将额外添加功能性微生物作为发酵剂组分而进行发酵型香肠生产的先例。随后，研究者在肉制品功能性微生物筛选以及加工应用方面进行了深入研究，并建立了一套相对成熟的发酵剂筛选标准及微生物资源库。Nurmi 等［10］研究证明:单一使用乳酸杆菌作为香肠发酵剂，能够快速降低产品的pH 值，但产品颜色劣化严重;单一接种微球菌，虽然能改善产品颜色，但产品的pH 值下降相对较慢;以恰当比例复配以乳酸杆菌及微球菌等进行发酵，则可获得更好的效果。此后，关于混合菌种发酵的研究日渐受到重视并取得快速发展。而发酵剂的发展大致分为两个阶段:(1) 从植物中分离纯化乳酸菌等功能性微生物，主要包括植物乳杆菌和戊糖片球菌等;(2) 从传统肉制品中分离出葡萄球菌、乳酸菌等功能性微生物，主要包括腐生葡萄球菌、肉糖葡萄球菌、清酒乳杆菌、弯曲乳杆菌等。
虽然我国对发酵剂菌种的研究起步相对较晚，但目前国内学者已经对发酵剂菌种的筛选、鉴定及应用等进行了一系列的研究［11］。最初多是从现有的发酵剂中筛选出优良菌种并直接应用于发酵香肠试验。近年来，国内研究者对我国传统香肠制品中的微生物进行了较为细致的研究，分离出大量的性状优良菌株并分析了其酶学特性等。李凤彩等［12］探讨了发酵香肠菌种筛选时应遵循的各项筛选标准。鉴于该标准，周建磊等［13］从传统肉制品中筛选出发酵性能优异的微生物菌种，研究了菌株的混合培养问题，并采用真空冻干等技术制备混合发酵剂，且研究了冻干发酵剂在肉制品生产中的应用问题。而卢士玲等［14］从发酵香肠、中式火腿等中分离、筛选，得到2 株德氏乳杆菌，并建立了发酵肉制品中乳酸菌的分离鉴定方法。
4· 常用的发酵剂种类及其作用
4． 1 细菌
4． 1． 1 葡萄球菌和微球菌
微球菌和葡萄球菌在发酵香肠制品的成熟过程中具有一些共同的作用，如加快肉的发色速度、加速呈香和脱水、降低pH 值等，使香肠能更快成熟并快速达到所需的品质。此外，此类微生物还表现出过氧化氢酶阳性、耐盐性、硝酸盐及亚硝酸盐还原力等。微球菌和葡萄球菌等还具有脂肪酶、蛋白酶、肽酶等酶解活性，能够赋予产品特有的发酵风味。而微球菌属中的变异微球菌(Micrococc varians)是应用于香肠发酵的主要菌株，该菌株食用安全性较好，且在低温下(5 ℃) 仍能表现出较高的硝酸盐还原活性，故比较适用于低温发酵［15］。在用于肉品发酵剂的葡萄球菌中，近几年研究最多的是肉糖葡萄球菌(Staphylococcus carnosus)及木糖葡萄球菌(Staphylococcus xylosus)，其次是腐生葡萄球菌、耳氏葡萄球菌等。各菌株之间、葡萄球菌和微球菌之间对氧的依赖程度均不同。微球菌必须在有氧的条件下才具有生长代谢能力，且发酵能力很弱，因此多集中于香肠和火腿的表层富氧部分;而大多数葡萄球菌则无论有无氧气都能生长并能较好地生长代谢，故多将微球菌与葡萄球菌混合使用。常见的微球菌、葡萄球菌等肉品发酵剂如表1 所示。
4． 1． 2 乳酸菌
乳酸菌是能够利用糖类进行发酵，进而产生乳酸等物质的一类细菌的总称。乳酸菌具有较强的耐酸性，且自身产酸率高，产生的乳酸等能使香肠的pH 值快速下降，使肌原纤维蛋白转变为凝胶态，从而使瘦肉和肥肉粒粘在一起，改善肉制品的质构。在香肠加工过程中，香肠的内部环境比较适合乳酸的生长繁殖，乳酸菌的浓度始终较高，并能直接抑制杂菌的生长，保证了产品优良的品质;而乳酸菌代谢产生的酶类以及形成的酸性环境，也促进了亚硝酸盐的分解，保证了产品的食用安全性［16，17］。
乳酸菌中，植物乳杆菌是意大利等发达国家最早采用的肉品发酵剂，该菌种通常与其他菌种共同作用，能有效改善产品风味，并提高香肠的食用安全性。而新型发酵剂中，植物乳杆菌、片球菌、弯曲乳杆菌、清酒乳杆菌等则是发酵剂的主要成分，这增强了发酵剂对不同肉体环境的适应能力和竞争力，可以使这些微生物在整个发酵过程中占据优势地位。此外，清酒乳杆菌、弯曲乳杆菌、植物乳杆菌等产生的细菌素还具有很强的抑菌作用［18］。而将某些片球菌(如戊糖片球菌等) 复配应用到发酵香肠中，发酵香肠的蛋白质和水分含量都会有所提高，口感优于腊肠，显得相对鲜嫩。现今，戊糖片球菌、乳酸片球菌等已成为常见的市售肉用发酵剂组分。
除此之外，筛选出具有益生型的乳酸菌也受到人们的重视。国外肉制品研究人员利用益生型肉制品发酵剂开发新型发酵香肠［19］，而且对发酵剂用于发酵香肠生产的可能性进行了分析，阐述了微生物发酵剂用于生产发酵香肠时的特征［20］。许多肉制品研究人员开展了益生型乳酸菌的筛选及改良工作。S·Erkkila 等［21］对益生型微生物进行筛选，阐述了功能性微生物的筛选方法和机理。研究发现:植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌是理想的肉用乳酸菌种，可在发酵香肠中配合使用;而保加利亚乳杆菌不能直接降解蛋白质和脂肪，乳酸链球菌也不能降解脂肪，且两者均有较差的耐盐性及耐亚硝性，故不适合作为肉制品发酵剂菌种。发酵香肠制品中常用的乳酸菌见表2。
4． 2 酵母菌
酵母菌［22，23］主要应用于干式发酵香肠的加工过程。酵母菌对产品特有风味的形成起到重要作用［24］，主要用于改善香肠的风味，使产品产生独特的酵母风味，有助于产品发色并赋予产品良好的感官品质，同时能对金黄色葡萄球菌等杂菌的生长产生一定的抑制作用。但大多数酵母菌自身没有硝酸盐及亚硝酸盐还原性，并且对微球菌的硝酸盐还原性也有一定的抑制作用。如果单独使用酵母，可能会使产品中氨含量上升，进而导致pH 值变大，不利于发酵香肠的成熟和良好品质的形成［11］。酵母菌与乳酸菌和微球菌混合使用时效果最好。汉逊氏德巴利酵母是发酵肉制品中最常用的酵母，其生长时会逐渐消耗肠馅组织间隙中残存的氧气，进而形成无氧发酵，降低香肠的pH 值。香肠pH 值降低后，可以抑制酸败菌生长并有利于发色的稳定。汉逊氏德巴利酵母可以降解糖类、脂肪、蛋白质及多肽等，产生的过氧化氢酶还可以降解组织中的过氧化物，同时酵母菌还能降解香肠中的糖类，并生成具有酯香味的酯［25］。
4． 3 霉菌
霉菌是生产意式发酵干香肠和中式火腿时常用的一种菌。在香肠的发酵成熟过程中，霉菌气生菌丝在肠衣表面形成一层外衣，使产品能够均匀干燥，同时阻止氧气的渗入，防止产品因出现硬化而影响质构，且隔绝氧气还可以防止香肠的氧化酸败。香肠中的霉菌代谢产生的次级代谢产物可以竞争性地抑制有害微生物的生长。霉菌产生的脂肪酶、蛋白酶、氨肽酶等有利于发酵香肠特有的香气和风味的形成。部分霉菌还具有硝酸盐还原能力，产生的硝酸盐还原酶有利于香肠中鲜红肉色的形成。实际生产中使用的霉菌大多数属于青霉、毛霉、帚霉等。地中海地区( 如意大利) 的发酵香肠中，由于添加了不产毒的青霉( Penicillium)、毛霉(Mucor)等，大大提高了发酵香肠的感官质量［26］。但也有报道:用于发酵香肠生产中的大多数青霉可产生真菌毒素，且从发酵香肠中检测出的真菌毒素已有十多种。因此，霉菌发酵剂开发必须经过生化测试，确定其不存在毒素危害后方能应用。国外研究人员对用于干香肠生产的霉菌进行研究，筛选出可以用于工业化生产的9 株霉菌，主要为黄青霉( P． chrysogenum) 和纳地青霉( P． nalgiovense)。而在德国，研究人员将娄地青霉( P． roqueforti)、白地青霉(P． cundidum) 等应用于肉品发酵，也取得了较好的效果。
5· 筛选和构建具有优良性状的微生物菌种
随着发酵剂研究的深入和生产力的发展，现有的天然微生物菌种已不能满足越来越高的生产要求。为此，研究人员不断筛选或构建性状优良的新型微生物菌种。
5． 1 产细菌素能力强的菌种
细菌素是一类阳离子小肽( 多含30 ～ 36 个氨基酸残基)，能够有效抑制细菌的生长，使生物体对自然竞争的杂菌有选择性优势。据报道:Schillinger等［27］从发酵香肠中筛选出一株清酒乳酸杆菌，该菌株产生的乳杆菌素Sakacin A 对李斯特菌等病原菌具有极强的抑制作用;而乳酸菌Lactococcus lactisDPC4268 能够产生广谱的两种细菌素lacticin 3147，这两种细菌素对有害的革兰氏阳性细菌( 包括梭菌、杆菌、肠球菌、葡萄球菌和链球菌) 等均具有较强的抑制作用。
5． 2 低产生物胺菌种
发酵肉制品中不可避免地会有大量生物胺的积累，特别是酪胺、2-苯乙胺、色胺、尸胺、腐胺和组胺。故筛选低产生物胺菌种或产脱羧酶菌种就显得非常重要。Borer-CidS 等［28］将清酒乳杆菌、胺缺陷型葡萄球菌等按一定比例接种到香肠中，显著降低了香肠中酪胺、尸胺、腐胺等有害胺类的积累，而其他的芳香胺如组胺、苯乙胺或色胺也不产生。
5． 3 降解胆固醇菌种
随着人们对健康饮食更加关注，利用微生物法降低肉组织中胆固醇的含量进而生产保健型发酵香肠，已成为研究的又一热点。许多研究表明，乳酸菌发酵的食品可降低人体中血清胆固醇的含量，故国内外研究者一直寻求降解胆固醇能力更高的菌种。
5． 4 具有益生型的乳酸菌
益生菌能够改善人体肠道的微生态，常用于发酵奶制品生产。L·B·Jensen 等首次研究乳酸菌在发酵香肠中的应用，开创了使用微生物生产发酵型香肠的先例。此后，陆续从食品中分离出许多有益微生物，如微球菌、片球菌、植物乳酸杆菌及葡萄球菌等。近年来，国内外很多科研人员已将更多的益生型肉制品发酵剂用于生产干发酵香肠，并对发酵香肠的品质特性进行了细致的研究。
5． 5 用分子生物学手段构建改良菌种
从自然界的野生菌株中筛选发酵性能优良且适用于工业生产的菌株，不仅成功率很低，而且成本较高。因此，通过生物技术手段对已具优良性状的菌种进行人工干预，改变菌株的基因结构，进而改善菌株的发酵特性，已经成为国内外优良工程菌的主要获得途径之一。利用分子生物学技术可以使发酵肉制品微生物朝着有利于期望值的方向发展，使发酵香肠的发酵时间更短、品质更好、有害代谢产物更少。
6 ·结论与展望
我国是一个肉制品产销大国，其中中式发酵香肠是深受消费者喜爱并带有浓郁地方特色的发酵肉制品。全国各地都有一些很好的发酵香肠制品，如武汉的腊肠、如皋的香肠等。发酵香肠档次较高，风味独特，易于加工和贮藏，且具有一定的保健作用。生产高质量的发酵香肠制品，对促进我国畜牧业和肉制品深加工业的发展以及满足人们的高端消费需要，都有重要的意义。在我国，许多地方性传统发酵香肠的品质不稳定，品质改良遭遇瓶颈。在西式发酵香肠的基础上，结合现代肉制品加工技术，利用特色植物乳杆菌、清酒乳杆菌、片球菌以及葡萄球菌等微生物复配发酵剂，生产中式风味的发酵香肠，是一个值得深入研究的课题。而未来发酵剂方面的研究重点将集中在能够产生良好的风味物质、抗氧化物以及微生物抑制剂等的功能性微生物方面。此外，利用基因工程技术生产具有优良性状的发酵剂菌株也是未来发展的一大趋势。