微生物發(fā)酵劑對發(fā)酵肉制品安全性的影響

張樂

發(fā)酵肉制品是指畜禽肉在自然或人工控制的低溫環(huán)境中，通過有益微生物發(fā)酵而成的一種營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特、保質(zhì)期長的肉制品。傳統(tǒng)肉制品發(fā)酵采用自然發(fā)酵工藝，主要從原料自身以及周邊環(huán)境中獲取發(fā)酵微生物。為了擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，保證產(chǎn)品質(zhì)量，自然發(fā)酵已逐漸被人工接種微生物發(fā)酵劑所取代。微生物發(fā)酵劑被美國食品和藥物管理局（FDA）認(rèn)定為GRAS（即通常認(rèn)為是安全的），目前在全球范圍內(nèi)已被廣泛用于各類肉制品發(fā)酵中，以提升產(chǎn)品的風(fēng)味、質(zhì)地、色澤等感官特性。

在微生物和內(nèi)源酶的共同作用下，肉制品會經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)并生成醇類、酸類、雜環(huán)化合物等芳香類物質(zhì)，賦予產(chǎn)品獨(dú)特的風(fēng)味。發(fā)酵也會引起蛋白質(zhì)的變性和降解，不僅改善了產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)，也提高了蛋白質(zhì)的吸收率，易于人體消化吸收。部分微生物發(fā)酵劑還可通過還原高鐵肌紅蛋白生成氧合肌紅蛋白，從而防止肉制品因氧化而變色。隨著生活水平日益提升，人們對于發(fā)酵肉制品的安全性認(rèn)知和要求也越來越高，相關(guān)研究也需要跟進(jìn)。本文旨在探討不同種類微生物發(fā)酵劑對發(fā)酵肉制品安全性的影響及其作用機(jī)理，以期為篩選發(fā)酵肉制品菌種提供理論參考。

一、微生物發(fā)酵劑的常見種類

篩選優(yōu)良的微生物發(fā)酵劑是接種發(fā)酵的基礎(chǔ)，其發(fā)酵特性將直接影響發(fā)酵肉制品的最終品質(zhì)。常用的微生物發(fā)酵劑主要有乳酸菌、凝固酶陰性葡萄球菌、微球菌、酵母菌和霉菌等。

乳酸菌是在肉制品自然發(fā)酵過程中占主導(dǎo)地位的革蘭氏陽性菌，具有較強(qiáng)的耐酸性，產(chǎn)酸率高，可以利用碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸，降低肉制品的pH值。發(fā)酵肉制品中常用的乳酸菌包括植物乳桿菌、清酒乳桿菌、乳酸片球菌、彎曲乳桿菌等。

凝固酶陰性葡萄球菌作為一種革蘭氏陽性菌，具有多樣性特征，不僅對發(fā)酵肉制品的色澤穩(wěn)定和風(fēng)味形成起到重要作用，還能通過降解生物胺提高產(chǎn)品的安全性。

微球菌在發(fā)酵過程中產(chǎn)酸較慢，在中式發(fā)酵肉制品中最具優(yōu)勢的菌種是模仿葡萄球菌、松鼠葡萄球菌和表皮葡萄球菌等，而在歐洲傳統(tǒng)發(fā)酵肉制品中木糖葡萄球菌、肉葡萄球菌以及腐生葡萄球菌等菌種則相對更有優(yōu)勢。其中，肉葡萄球菌和木糖葡萄球菌是目前工業(yè)上使用最普遍的兩種凝固酶陰性葡萄球菌。除葡萄球菌外，微球菌也少量存在于低溫發(fā)酵的肉制品中，變異微球菌是唯一能被用于肉品發(fā)酵的微球菌。

酵母菌適用于干香腸的發(fā)酵，能夠分解肉類的脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物，賦予產(chǎn)品獨(dú)特的酯香味和酵母味。作為兼性厭氧菌，酵母菌還可以通過消耗介質(zhì)中的氧氣來降低肉類的pH值，并抑制酸敗。漢遜德巴利酵母菌作為發(fā)酵肉制品中的優(yōu)勢菌種，好氧且具有一定的產(chǎn)酸能力，對氯化鈉和硝酸鹽的耐受性高。此外，法馬塔假絲酵母也在發(fā)酵肉制品中得到了廣泛應(yīng)用。

霉菌發(fā)酵劑為嚴(yán)格的需氧菌，通常以疏松的霧狀菌落形態(tài)附著在發(fā)酵肉制品表面。一般只有青霉菌適合肉制品發(fā)酵，但青霉菌的安全性因其產(chǎn)毒能力而飽受爭議。為了避免這種危害的發(fā)生，工業(yè)上需接種不產(chǎn)生毒素的青霉屬菌株，比如產(chǎn)黃青霉等。

二、發(fā)酵肉制品中的微生物危害

肉制品中的微生物來源廣泛，種類甚多，包括真菌、細(xì)菌、病毒等，可分為致腐性微生物、致病性微生物和食物中毒性微生物。

致腐性微生物是一類營死物寄生的微生物，能夠產(chǎn)生蛋白分解酶，使動植物組織發(fā)生腐敗分解，常見的致腐性微生物有大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、蠟樣芽孢桿菌等。

致病性微生物是能夠引起人們發(fā)病的微生物，其中會導(dǎo)致人畜共患病的病原微生物主要有炭疽桿菌、布氏桿菌、沙門氏菌、志賀氏菌等。

食品中毒性微生物特指經(jīng)食物傳播而引起人或動物疾病的食品微生物，當(dāng)食品原料中含有這類微生物，或食品在加工、儲藏、銷售過程中被這類微生物污染，均可引起不同程度的食物中毒，常見的食品中毒性微生物有蠟樣芽孢桿菌、肉毒梭菌、鏈球菌、空腸彎曲菌、小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌等。

在發(fā)酵開始時(shí)添加合適的微生物發(fā)酵劑，有助于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化，延長產(chǎn)品的保質(zhì)期，但污染物種的性質(zhì)、污染的初始水平、產(chǎn)品發(fā)酵和儲存條件等均會影響發(fā)酵劑的保護(hù)能力。如果最初的污染水平很高，使用微生物發(fā)酵劑并不能提高食品的質(zhì)量，只能延緩進(jìn)一步污染的發(fā)生。

三、微生物發(fā)酵劑對發(fā)酵肉制品安全性的影響

1.乳酸菌對發(fā)酵肉制品安全性的影響。乳酸菌是主要用于預(yù)防或控制微生物危害的發(fā)酵劑，可對葡萄糖等碳源進(jìn)行同型發(fā)酵和異型發(fā)酵，將肉制品中的可發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化為大量的乳酸、乙酸，還產(chǎn)生少量的丙酸、乙醇、過氧化氫、羅氏菌素、抗菌肽以及細(xì)菌素。這些產(chǎn)物不僅能夠有效防止假單胞菌屬、酪丁酸梭菌、熱死環(huán)絲菌等腐敗微生物的生長，還對大腸桿菌、結(jié)腸炎耶爾森桿菌、利斯特氏菌、產(chǎn)氣芽孢桿菌等腸道細(xì)菌有一定的抑制作用。

2.有機(jī)酸對發(fā)酵肉制品安全性的影響。乳酸菌在發(fā)酵過程中能產(chǎn)生大量的乳酸、乙酸與少量的甲酸、丙酸等其它酸性末端產(chǎn)物。這些未解離的脂溶性有機(jī)酸分子可穿過細(xì)胞膜擴(kuò)散到細(xì)胞內(nèi)部，破壞質(zhì)子電化學(xué)梯度，并在接近中性的細(xì)胞質(zhì)的作用下發(fā)生解離，最終使得產(chǎn)品的pH 值降低至5.8-2.5，很多微生物的生長和繁殖速率將會降低或不生長甚至死亡。

3.其他抗菌化合物對發(fā)酵肉制品安全性的影響。除有機(jī)酸外，一些乳酸菌菌株還能夠生成其他幾種抗菌化合物，即過氧化氫、二氧化碳和羅氏菌素等。

乳酸菌具有黃素蛋白氧化酶、NADH氧化酶、丙酮酸氧化酶等氧化酶活性，在有氧狀態(tài)下可經(jīng)氧化生成過氧化氫。過氧化氫的抗菌作用主要體現(xiàn)在兩方面，一是巰基的氧化作用能使許多酶變性，二是膜脂的過氧化作用可增加膜滲透性。另外，一些能夠破壞細(xì)菌DNA的自由基，如超氧化物和羥基，也可由過氧化氫生成。

二氧化碳是乳酸菌異型發(fā)酵的副產(chǎn)物，其自身在膜脂雙分子層的積累與抑制酶的脫羧作用均可造成膜通透性障礙，從而抑制部分革蘭氏陰性菌和霉菌的生長繁殖。除了自身的抗菌活性外，二氧化碳還可通過取代現(xiàn)有的分子氧來創(chuàng)造一個(gè)厭氧環(huán)境，抑制需氧微生物的生長，從而延長產(chǎn)品的保質(zhì)期。