.8.2 食醋酿造用其他微生物
传统工艺制醋是利用自然界中野生菌制曲、发酵,因此,涉及的微生物种类繁多。如霉菌属的根霉、曲霉、毛霉、犁头霉;酵母属中的汉逊氏酵母、假丝酵母以及芽孢杆菌、乳酸菌、醋酸菌、产气杆菌等。在众多的微生物中,有对酿醋有益的,也有对酿醋有害的菌种。新法酿醋,均采用经人工选育的纯培养菌株,进行制曲、酒精发酵和醋酸发酵。其好处是酿醋周期短,原料利用率高,因此带来了显著的经济效益。
8.8.2.1 曲霉菌
曲霉菌有丰富的淀粉酶、糖化酶、蛋白酶等酶系,因此常用曲霉菌制糖化曲。糖化曲是水解淀粉质原料的糖化剂,其主要作用是将制醋原料中淀粉水解为糊精,蛋白质被水解为肽、氨基酸,有利于下一步酵母菌的酒精发酵以及之后的醋酸发酵。曲霉菌可分为黑曲霉和黄曲霉两大类群。黑曲霉的分生孢子穗呈碳黑色或褐黑色或紫黑色,因而,菌丛呈黑色,但也有显五色的突变种。黑曲霉最适生长温度为30~35℃。除分泌糖化酶、液化酶、蛋白酶、单宁酶外,黑曲霉还有果胶酶、纤维素酶、脂肪酶、氧化酶、转化酶活性。适宜于酿醋的菌株有甘薯曲霉AS3.324、邬氏曲霉AS3.758、东酒1号、黑曲霉AS3.4309(UV-11)等。黄曲霉群包括黄曲霉和米曲霉。它们的主要区别:前者小梗多为双层,而后者小梗多为单层,很少有双层。黄曲霉的分生孢子穗呈黄绿色,发育过程中菌丛先由白色转为黄色,{zh1}变成黄绿色,衰老的菌落则呈黄褐色。最适生长温度为30~35℃。黄曲霉群的菌株除有丰富的蛋白酶、淀粉酶外,还有纤维素酶、转化酶、菊糖酶、脂肪酶、氧化酶等。黄曲霉中的某些菌株会产生对人体致癌的黄曲霉毒素,为安全起见,必须对菌株进行严格检测,确证无黄曲霉毒素产生者方能使用。米曲霉一般不产生黄曲霉毒素。米曲霉中常用的菌株有沪酿3.040、沪酿3.042(AS 3.951)、AS 3.863等。黄曲霉菌株有AS 3.800、AS3.384等。
8.8.2.2 酵母菌
在食醋酿造过程中,淀粉质原料经曲的糖化作用产生葡萄糖,酵母菌则通过其酒精发酵酶系将葡萄糖转化为酒精和二氧化碳,完成酿醋过程中的酒精发酵阶段。除酒化酶系外,酵母菌还有麦芽糖酶、蔗糖酶、转化酶、乳糖分解酶和脂肪酶等。在酵母菌的酒精发酵中,除生成酒精外,还有少量有机酸、杂醇油、酯类等物质生成。这些物质对形成醋的风味有一定作用。酵母菌培养和发酵的最适温度为25~30℃,但因菌种不同稍有差异。
酿醋用的酵母菌与生产酒类使用的酵母相同。适合于高粱原料及速酿醋生产的菌种有南阳混合酵母(1308酵母);适合于高粱、大米、甘薯等多种原料酿制普通食醋的有K字酵母;适合于淀粉质原料酿醋的有AS 2.109、AS 2.399;适合于糖蜜原料的有AS 2.1189、AS 2.1190。另外,为了增加食醋香气,有的厂还添加产酯能力强的产酯酵母进行混合发酵,使用的菌株有AS2.300、AS 2.338、中国食品发酵研究所的1295和1312等产酯酵母。
8.8.3食醋及生产工艺
食醋是传统的酸性调味品,我国酿醋自周朝开始,已有2500年的历史。我国食醋品种很多,其中不乏名醋,如山西陈醋、镇江香醋、北京熏醋、上海米醋、四川麸醋、江浙玫瑰醋、福建红曲醋等。这些醋风味各异,远销国内外,深受欢迎。食醋可划分为酿制醋、合成醋、再制醋三大类。其中产量{zd0},与我们关系最为密切的是酿造醋。它是以粮食等为原料,经微生物制曲、糖化、酒精发酵、醋酸发酵等阶段酿制而成。除主要成分醋酸外,还含有各种氨基酸、有机酸、糖类、维生素、醇和酯等营养成分及风味物质。具有独特的色、香、味、体,不仅是调味佳品,经常食用对人体健康也很有帮助。合成醋是用化学方法合成的醋酸配制而成,缺乏发酵调味品的风味,质量不佳。再制醋是以酿造醋为基料,经进一步加工精制而成,如五香醋、蒜醋、姜醋、固体醋等。
酿造醋的生产,以前是沿用传统的生产工艺,发酵微生物是利用自然界中的野生菌,设备落后,卫生条件差,原料利用率低,生产成本高。自20世纪50年xx始发展起来的采用人工选育的优良菌种,并配以机械化对传统工艺进行改造,使原料利用率提高,酿造周期缩短;60年代,上海醋厂采用酶法液化自然通风回流制醋工艺,把酿醋工业机械化程度提高了一大步;进入70年代,石家庄、天津、济南、上海等地先后试验成功液态深层发酵制醋工艺,这无疑是对传统制醋观念的更新。此外,生料制醋、固定化细胞连续发酵制醋等新工艺也成功地应用于生产,使我国制醋工业水平上了一个台阶。采用新工艺制醋,虽然产量高,酿醋周期短、劳动强度低、原料利用率高、成品卫生好,但醋的风味比传统工艺的差。这主要是使用纯培养的菌种使微生物种类减少,酶系不丰富的缘故。另外,与酿造周期短也有关系。
我国传统食醋生产的基本工艺为:原料
→粉碎
→混合润水
→蒸熟
→冷却
→接入麸曲、酒母
→入缸
→糖化、酒精发酵、倒醅
→接入醋酸菌种子
→醋酸发酵、倒醅
→加盐
→后熟
→淋醑
→陈酿
→澄清
→配制
→xx
→成品。
8.8.4 食醋生产中的主要生物化学变化
酿醋过程中发生着复杂的生物作用和化学反应,即使是用曲霉菌、酵母菌、醋酸菌纯菌种酿醋过程也是如此,而用野生菌种发酵的传统酿造工艺则更为复杂。这些复杂的化学反应与形成食醋的主体成分和色、香、味、体的形成有密切的关系。
(1)糖化作用。淀粉质原料经润水、蒸煮糊化,为酶作用于底物创造了有利条件。由于酵母菌缺少淀粉水解酶系,因此,需要借助曲的作用才能使淀粉转化为能被酵母菌发酵的糖。曲中起糖化作用的酶主要是具有外切酶活性的
α-淀粉酶,能将淀粉分子的
α-1,4键在任意位置上切断,迅速形成糊精及少量的麦芽糖和葡萄糖,使淀粉糊的黏度很快下降,流动性上升。但该酶对
α-1,6键无作用;属于内切酶的淀粉-1,4-葡萄糖苷酶以及淀粉-1,6-糊精酶和淀粉-1,6葡萄糖苷酶。淀粉-1,6-糊精酶专一性地作用于分支淀粉的分支点,即专一性地切断
α-1,6键,将整个侧支劈掉;而淀粉-1,6-葡萄糖苷酶仅对分支淀粉中带有一条多糖直链的分支点的
α–1,6
–键有作用,形成一条单独的多糖直链和去掉直链的残余部分。淀粉-1,4-葡萄糖苷酶则是从淀粉链的非还原性末端顺次逐个切开
α–1,4键,水解成葡萄糖分子。一般情况下,采用固态发酵酿醋,每100kg醅料用麸曲量为5~7kg。如使用大曲酿醋,由于大曲糖化率低,则用量要加大。有些醋厂使用酶制剂代替曲作糖化剂:
α–淀粉酶用量为4~6μg/g淀粉,糖化酶用量为100
~300μg/8淀粉。
(2)酒精发酵。酒精发酵是酵母菌在厌氧条件下经过菌体内一系列的酶的作用,把可发酵性的糖转化成酒精和二氧化碳,然后通过细胞膜把产物排出体外的过程。把参与酒精发酵的酶称为酒化酶系。它包括糖酵解(EMP)途径的各种酶以及丙酮酸脱羧酶、乙醇脱氢酶。由葡萄糖发酵 生成酒精的反应如下:
在酒精发酵中约有84.8%的葡萄糖被转化为酒精和二氧化碳,酵母的增殖和生成副产物消耗5.2%葡萄糖。发酵后除生成酒精和二氧化碳外,每100g葡萄糖还可生成醛类物质0.01g、甘油2.5~3.6g、高级醇0.4g、有机酸0.5~0.9g、酯类微量。采用边糖化边发酵的酿醋工艺,发酵结束后会有较多的糊精和糖类残存,成为固形物的组分,它们使醋的甜味足、体态好,因此从这个意义上讲,糊精和糖适量的残存是需要的。
(3)醋酸发酵。醋酸发酵是继酒精发酵之后,酒精在醋酸菌氧化酶的作用下生成醋酸的过程。
根据上述反应可知:醋酸与乙醇的质量比为1.304:1。但由于发酵过程中醋酸的挥发、再氧化以及形成酯等原因,实际得到的醋酸与酒精的质量比仅为l:1。某些特性的木醋杆菌,在利用糖生成醋酸的同时,还有乳酸生成。其过程为:
(4)陈酿过程。在陈酿过程中,食醋的色、香、味、体均会发生变化。色泽更为浓重;香气更为浓郁;口感更为柔和;体态更为匀稠。特别是陈酿后,食醋中酯类的含量明显提高。由微生物产生的醇类物质,如乙醇、甲醇、丙醇、异丁醇、戊醇等,醛类物质如乙醛、糠醛、乙缩醛、香草醛、甘油醛、异丁醛、异戊醛等,以及4-乙基愈创木酚等经一系列的变化后,达到平衡,从而与醋酸一起赋予食醋特有的风味品质。
9.9 肉品微生物与肉类发酵剂
8.9.1 肉品微生物菌群
肉与肉制品微生物来自生前感染和宰后污染。健康动物对微生物的入侵有完善的防御机制。 因此,一般认为健康动物的内部组织是无菌的。有些微生物偶尔能够越过这些屏障,而导致组织发生病变,并有可能传播给消费者。如动物的沙门氏菌、李斯特菌、大肠杆菌O157H7、结核杆菌、疯牛病等。病畜或是临床健康实则带菌的动物不能作为食用动物进行宰杀,否则,这些肌肉组织就充当了病原微生物的携带者和传播者。
动物的屠宰打破了这种防御体系,使得微生物特别易于入侵并在组织内部生长。屠宰不仅增加了微生物污染的机会,而且肉也是微生物生长的优良培养基。屠宰导致微生物对循环系统的污染,而去皮则会使大量微生物附着在胴体的表面。土壤、水、饲料、粪便、肠道微生物是肉类微生物的主要来源。屠宰的设施及操作人员是微生物污染的重要媒介。
由于微生物物种的多样性和来源的广泛性,导致了肉食的多相污染(表9-10)。自从有肉食加工的文字记载以来,微生物污染就是重要课题之一。为了保持肉食的食用性,预防腐败,人们一直在与微生物作斗争。
冷链系统可抑制大多数微生物的生长,因此,该技术在肉食贮藏中得到广泛的应用。通过冷却降温制造一个选择性的环境,只有极少数的微生物在肉食的表面生长。这些微生物菌群主要是革兰氏阴性菌,如xx胞菌和无色杆菌。有时可以检测到酵母和霉菌,尤其是在牛肉的成熟过程中。这些嗜冷性微生物的大量生长会导致肉食表面发黏,出现异味,引起颜色的变化。这些都是好气性微生物在表面生长的初级效应,但代谢的终产物能渗透到内部组织。如果肉食得到恰当的冷却,深层组织的腐败一般不会发生。这种腐败通常是由厌气性芽孢xx所引起的。
肉的气调包装(Modified Atmosphere Packed,MAP),由于巧妙地改变了贮藏的生态环境,可以抑制微生物的生长,延长鲜肉的货架期。通常二氧化碳浓度越高,对腐败微生物的抑制作用越强,100%二氧化碳可以获得较长的货架期。但高浓度的二氧化碳可能引发一些化学变化,而影响肉的品质,一般将二氧化碳的浓度控制在10%~40%之间。MAP肉的货架期反映在乳酸菌的消长变化上。而肠xx与气单胞菌的生长则依赖于pH、贮藏温度、起始菌数、包装材料等因素。
MAP肉中高浓度的二氧化碳可以严格控制xx的数量,特别是xx胞菌;而乳酸xx如乳杆菌、明串珠菌、乳球菌、食肉杆菌等则可生长。乳酸xx产生的乳酸可抑制肠xx、环丝菌和Shewanella的生长。pH>6.0的肉中,肠xx和其他兼性厌气性的微生物可以生长并形成优势菌群。Erichsen & Molin(1981)研究发现,MAP肉中的微生物主要有乳酸菌、xx胞菌和环丝菌;而在VP(Vacuum Packed)瘦肉中,环丝菌占微生物菌群总数的40%;带脂肪的VP肉微生物菌群较复杂,有55%的xx胞菌,23%产碱杆菌,9%乳酸菌和9%肠xx;与DFD肉中肠xx41%,xx胞菌36%,气单胞菌9%,产碱杆菌14%的微生态构成有较大的差异。
干制、腌制和其他形式的肉品保藏方法已有数百年的历史。按古代犹太教的习惯进行动物屠宰和对肉食进行的卫生防护措施被希尔伯人发展成肉品的贮藏方法之一。印第安人用腌制和干制的方法来保藏猪、牛肉,以提高肉食贮藏的品质。腌制和熏制后肉食的微生物学特性与鲜肉xx不同。腌熏制品中腌制剂,如氯化钠、硝酸钠、亚硝酸钠等,及接下来的相关处理中,形成了肉食制品中的一个微生态环境,对起初污染鲜肉并导致其腐败的革兰氏阴性xx的生长有抑制作用,而只有一些特殊的革兰氏阳性xx可以生长。在腌熏过程中的这种微生物的转换抑制了鲜肉中的大多数微生物菌群,而达到延长货架期的目的。鲜肉的真空包装也是基于相同的原理,即由于缺少氧气,正常好气性的腐败微生物得到了应有的抑制,而延长了肉制品货架期。
腌熏肉的微生物菌群主要包括微球菌、乳酸菌、链球菌、明串珠菌和微杆菌,还有部分的酵母和霉菌。腌熏肉食的腐败常见的有以下几种类型:一是表面发黏,主要是xx在其表面大量生长所致;二是发酸,是由乳酸xx等生酸菌类所引起;三是产气,是由异型乳酸发酵菌(如乳杆菌、明串珠菌等)和一些酵母发酵糖类所致;四是变绿,是由于肉中色素的化学氧化,各种乳酸xx积累的过氧化氢和部分xx的大量繁殖所致。
食盐和硝酸盐是有效的微生物抑制剂,许多病原微生物在腌熏肉食中都不能生长。此外,选择性的环境条件有利于乳酸菌的生长而成为微生态环境中的有力竞争者。乳酸xx的生长通常伴随着酸性物质的形成,降低了产品的pH,进一步抑制了食物病原微生物的生长。葡萄球菌在与乳酸xx的生存竞争中,不会因为pH的降低而受到影响;肉毒梭菌在腌熏制品中可以生长,但其毒素的形成受乳酸xx的抑制。
常规腌熏过程的微生物菌群转换为发酵肉制品的生产提供了思路。欧洲和地中海地区的早期香肠的制作就借鉴了腌熏肉食的操作,而使发酵香肠具有良好的风味和稳定性,并且发酵香肠的大小、形状、组织结构、风味等都具有明显的地域特性。在世界发酵香肠的发展历程中,当各地域香肠的特性被人们所理解和接受时,它就成为肉食产品中的宠儿,而被受消费者睛睐,该香肠的发源地也就成为其特有的代名词。微生物学研究发现,所有这些产品的成功制作主要依赖于原材料和加工条件的控制。今天人们对环境生态因子的控制,主要是选择能有效地将糖转化为乳酸,并赋予产品特有的风味、稳定安全的乳酸菌。虽然肉品发酵的理念来源于肉食的酸化腐败,但随着科学技术的不断进步,人们可以有效地控制其酸度,从而生产出性能稳定,营养丰富,风味独特,被广泛接受的发酵肉制品。
传统发酵肉制品的微生物来源于环境中随机感染。这些微生物菌群主要是微球菌、凝固酶阴性的葡萄球菌、链球菌和乳酸杆菌。在香肠加工过程中,上述微生物可分别来自特定的香肠配料和生产的各单元操作。食盐和其他腌制剂的加入,有利于这些微生物的生长,而抑制原料肉中的有害微生物菌群。肉馅的冷处理、肠衣包裹隔绝氧气和烟熏过程都有利于有益发酵型微生物的生长。李宗军、江汉湖等近年来对我国侗族传统发酵肉制品——酸肉(Nanx wudl)中的微生态系进行了研究,主要的微生物菌群有乳酸菌、微球菌、凝固酶阴性的葡萄球菌和酵母菌(表9-11)
8.9.2 肉类发酵剂
肉品发酵剂的发展历程、生理特性和制备技术的研究展现了发酵剂的优越性和食品加工由小作坊到大工厂的变化过程。特别是现代质控理念要求任何技术或方法的运用都能获得高品质的产品,发酵剂可以提高产品的卫生安全、改善感官品质、延长货架期。合适的原料、科学的技术,配以优良的发酵剂就能获得优质的产品。这些技术的运用能降低生产成本,获得新型产品。表 9-12列举了欧洲商业化肉品发酵剂的微生物。这些微生物具有各自的品性。
8.9.2.1 酵母
Leisten和Bem对肉品发酵过程中酵母的行为进行了研究。他们认为汉氏德巴利酵母是发酵肉制品中最常见的微生物,并把它作为发酵剂使用。他们发现这类微生物可赋予肉制品酵母特有的风味,并能使肉品发色反应保持稳定。汉氏德巴利酵母和法吗嗒(famata)假丝酵母作为肉品发酵剂,其添加到香肠中的浓度为106cfu·g-1。它们具有较高的食盐耐受能力、好气发酵和较弱的代谢性能。因此,这些酵母主要生长在香肠的表面和靠外的部分。它们不能降低产品中硝酸盐的含量。进一步的研究发现,此酵母菌在发酵香肠中对微球菌引起的硝酸盐还原有轻度抑制。汉氏德巴利酵母是单倍体,可通过杂交的方法对其进行改良。
8.9.2.2 霉菌
霉菌发酵食品广泛见注于人类文明中。在亚洲霉菌发酵食品主要是以植物为原料;而在欧洲有许多动物原料的霉菌发酵食品,如奶酪、发酵香肠和火腿。在北欧烟熏香肠最为流行,而在地中海和东南欧国家霉菌发酵香肠是古老且品质上乘的发酵肉制品。霉菌发酵肉制品具有独特的表面特性和风味,其后期变化主要来自于霉菌引起的蛋白质和脂肪分解。霉菌生长对产品的进一步影响是阻止氧气的渗入,防止产品发哈和颜色变化。这更适合于干香肠的加工。传统的香肠生产,其微生物来自于周围环境,因此,其中可发现多种不同的微生物,优势菌是青霉,它们中的多数菌株都可能产生xx毒素。Leistner和Eckardt报道,香肠中80%的青霉在人工培养基上可产生xx毒素,17株产毒素的菌株有11株存在于其他发酵肉制品中。因此,霉菌发酵剂开发必须经化学或生物学的测试,其不存在xx毒素危害。经大量的实验研究,霉菌发酵剂必须具备以下特性(表9-13)。
法国选育了产黄青霉菌株(P.Chrysogenum)应用于发酵肉制品,它能形成乌黑的产品外观,以替换绿色的野生型菌株。 Hwang et分离到两个青霉菌株(P.nalgiovense &P.chrysogenum),它们不产毒素,竞争性抑制其他微生物的生长,在产品表面延续生长,赋予香肠良好的品质。他们还发现,青霉和酿酒酵母一起使用,可大大改善产品的表面特性和菌丝的硬度。
Geisen & Leister从1989年开始对P.nalgiovense的基因工程进行研究,其目标是将异源基因导入P.nalgiovense的菌体中。1990年他们将来源于葡萄球菌(Staphylococcus staphylolyticus)的溶葡萄球菌酶基因转染到P.nalgiovense中,转化子能使食物致病性的金黄色葡萄球菌细胞溶解。
8.9.2.3 微球菌
Ninivaara认为,微球菌M53作为xx发酵剂的商业化应用,其作用首先是提高颜色的形成速度,降低pH,在较短的时间内达到产品所要求的组织特性。其次,可降低生产成本,控制病原微生物和腐败微生物的生长。通常情况下微球菌和葡萄球菌共同存在于各种发酵剂中。
这两种微生物具有硝酸盐还原酶活性,但无亚硝酸盐还原酶活性。肉制品中的亚硝酸盐可来自于微生物对硝酸盐的还原,也可能是作为腌制剂直接添加到产品中。在发酵期间,亚硝酸盐参与的酸催化不可逆化学反应是非常重要的,其产物是一氧化氮(NO)。一氧化氮与肌红蛋白结合形成一氧化氮肌红蛋白复合物,赋予腌制肉特有的红色。微球菌和葡萄球菌共同存在于发酵剂中,它们具有的过氧化氢酶、酯酶和蛋白酶活性,可确保产品良好的风味。过氧化氢酶主要是xx产品中因乳酸菌代谢所产生的过氧化氢。过氧化氢作为强氧化剂对香肠颜色、芳香和货架期都会产生影响。
微球菌(Micrococcus varians)和葡萄球菌不仅在种群发育上比较接近,而且具有一些相同的自然习性,如主要存在于人和动物的皮肤上和黏液中。微球菌发酵性较弱,只能在香肠深处厌气环境中微弱生长。微球菌在低于15℃下还具有硝酸盐还原酶活性,但有食肉葡萄球菌存在时,在此温度下硝酸盐还原酶活性消失。Micrococcus varians的另一个优点是具有良好的嗜冷性。从生产历史来考察,Micrococcus varians具有良好的安全性,无任何潜在的毒素和致病威胁。食肉葡萄球菌是非乳酸菌发酵剂中的主要微生物。人们对这类G+基因特性进行了深入研究,其基因工程菌得到了成功的应用,与食肉葡萄球菌有关的基因工程研究列于表9-14。
8.9.2.4 乳酸菌
在发酵肉制品中乳酸菌的应用是发酵过程成功的重要因素。乳酸菌可用于各种发酵香肠,并对加工过程要求的众多目标有贡献。美国和欧洲对乳酸菌的商业化应用方法进行了介绍。啤酒片球菌(后来鉴定为嗜乳酸片球菌)于1995年首先在美国得到应用。随着这种微生物作为发酵剂的成功应用,开发出了夏季发酵香肠。啤酒片球菌的最适生长温度为42℃,通过控制加工过程,添加亚硝酸盐,37℃发酵可缩短产品的成熟时间。此外,戊糖片球菌的最适生长温度为35℃,可作为低温条件下加速制品成熟的发酵剂。
在欧洲首先使用的是植物乳杆菌。植物乳杆菌和片球菌一直是商业发酵剂中的必要成员。后来弯曲乳杆菌和米酒乳杆菌被共同作为肉品发酵剂。这两类微生物通常在未加控制的肉品发酵过程中成为优势的微生物类群。它们具有较高的竞争性和较好环境适应性,在作为肉品发酵剂使用时,从开始接种到产品消费时,它们都是优势微生物。我们有必要对乳酸xx,特别是米酒乳杆菌的加工、生态、生理及基因特性进行研究。
8.9.2.5 链霉菌
链霉菌(Streptomyces griseus)是惟一作为肉品发酵剂的放线菌,可提高发酵香肠的风味。在未经控制的xx发酵香肠中,链霉菌的数量甚微,因其不能在发酵肉品环境中良好生长。
9.9.3 发酵肉制品的微生物生物化学
传统发酵肉制品的微生物来源于环境中随机感染。这些微生物菌群主要是微球菌、凝固酶阴性的葡萄球菌、链球菌和乳酸杆菌。在香肠加工过程中,上述微生物可分别来自特定的香肠配料和生产的各单元操作。食盐和其他腌制剂的加入有利于这些微生物的生长,而抑制原料肉中的微生物菌群。肉馅的冷处理、肠衣包裹隔绝氧气和烟熏过程都有利于有益发酵型微生物的生长。
虽然微生物的生长一般不会直接导致高活力的酶促反应,但它们高浓度的活细胞代谢将引起原料肉大的变化。通过添加发酵剂提高有益微生物的起始数量,增加微生物的代谢活性,引发肉制品的理化变化,可生产出优质的发酵肉制品。
大多数微生物能够利用碳水化合物作为生长的能量来源。xx胞菌、酵母菌、霉菌、微球菌等微生物能在肉的表面好气生长,并将糖类物质彻底地氧化为二氧化碳和水,或者非彻底氧化生产有机酸。碳水化合物彻底氧化的产物对产品的颜色和风味有一定的影响,然而微生物在这些反应中获得了充足的能量,并通常形成荚膜,使表面成膜发黏。这种黏性物质可以阻止氧气的传递或者联合其他的原因而使氧化反应不能彻底进行,这可能是发酵肉制品中厌气性微生物普遍的代谢方式。此外,与腌制有关的发酵肉制品中许多微生物不能彻底氧化碳水化合物,必须依赖于发酵作用来维持生长。
自然发酵肉制品中微生物主要是一些乳酸xx、能耐受亚硝酸盐的xx。同型乳酸发酵菌能代谢碳水化合物产生乳酸,并导致产品低pH,而出现酸味。异型乳酸发酵xx代谢碳水化合物可形成乙醇、二氧化碳、乳酸、醋酸等代谢终产物。这些组分对终产物的风味、颜色和组织结构会产生不同程度的影响。优质发酵肉制品的生产是多种微生物共同生长,并通过控制工艺参数来调节微生物代谢产物的组分和含量而形成的综合生态效应。碳水化合物代谢的微量产物也可能影响发酵肉制品的风味。乙酰是乳酸xx产生的,它与乳酸混合形成的风味就不同于乳酸单独存在时的风味。此外,一些乳酸xx产生的多糖也可能影响发酵肉制品的味道。
许多微生物通过胞外或胞内蛋白酶能够代谢肉中的蛋白质、肽、氨基酸。这些蛋白酶和肽酶是一个复杂的酶系。我们还不能分别确定它们在发酵肉制品中的专一性底物和特定的反应历程。微生物产生的水解酶类可引起蛋白质的液化和溶解。蛋白质的水解可以产生各种氨基酸,而氨基酸被微生物进一步分解形成胺、脂肪酸和硫醇。这些物质存在的量及相互间的比例,对发酵肉制品的色泽、风味会产生重大影响。
氨基酸的酶解,通常是氧化脱氨产生氨和α–酮酸。梭状芽孢杆菌可以使氨基酸发生氧化还原脱氨产生氨、酮酸和脂肪酸。另一种形式的氨基酸降解是脱羧,形成二氧化碳和胺。其他的微生物酶能分解酪蛋白产生吲哚和其他产物;半胱氨酸和甲硫氨酸的分解可以释放出硫化氢;精氨酸可转化为鸟氨酸、二氧化碳和氨;而组氨酸则有多种代谢途径。氨基酸代谢对发酵肉制品的影响主要是挥发性组分的形成。这些挥发性组分构成发酵肉制品风味和芳香的重要性有待进一步研究。肉类蛋白质的化学变化所形成的二氧化碳、硫化氢、亚硝酸盐可直接参与肉品色素的反应而影响肉的颜色。此外,微生物的相互作用,可产生一系列的氧化还原反应。
一些微生物可产生酯酶水解或分泌氧化酶氧化脂肪,而导致肉制品“发哈”。但“发哈”并非由微生物所引起。在发酵肉制品中水解脂类的微生物通常是xx胞菌、革兰氏阴性杆菌、酵母和霉菌,霉菌还有强烈的脂肪酸氧化降解能力。脂肪水解形成的大量脂肪酸对微生物的生长有抑制作用。通过特定发酵剂代谢终产物的分析,不饱和脂肪酸氧化会对微生物产生过氧化物毒害。 饱和脂肪酸的微生物氧化代谢按β-氧化途径进行。此外,微生物代谢系统中产生的过氧化物可以催化肉制品中不饱和脂肪酸的化学氧化。
虽然蛋白质和脂肪的降解极有可能与肉制品的腐败有关,但对发酵肉制品加工工艺和微生物专用发酵剂的控制与选择,可以使这些变化朝有利于改善肉制品品质的方向发展,从而生产出品质{yl}的产品。霉菌、酵母菌和微球菌由于它们各自的蛋白酶和酯酶活性而作为发酵剂被广泛应用。