植物乳桿菌對發(fā)酵肉制品風味影響研究進展

張新斌　胡煒東　李君冉　張倩

摘 要：植物乳桿菌屬于乳酸菌，它常作為發(fā)酵食品的起始發(fā)酵劑，賦予產(chǎn)品獨特的發(fā)酵風味。植物乳桿菌在發(fā)酵乳制品、蔬菜制品和肉類制品中被廣泛應用，它對獨特的揮發(fā)性風味物質(zhì)的產(chǎn)生具有重要影響，也具有降低發(fā)酵肉制品pH值的作用，從而抑制有害微生物、腐敗微生物的生長繁殖，達到延長食品貨架期的目的。本文主要綜述發(fā)酵肉制品中添加植物乳桿菌作為發(fā)酵劑對香腸揮發(fā)性風味物質(zhì)的影響以及形成途徑，在復配發(fā)酵菌種中添加植物乳桿菌，從而改善發(fā)酵肉制品風味，為發(fā)酵肉制品的研發(fā)提供思路。

關鍵詞：植物乳桿菌；發(fā)酵；肉制品；揮發(fā)性風味物質(zhì)

Research Progress on the Effect of Lactobacillus plantarum on the Flavor of Fermented Meat Products

ZHANG Xinbin， HU Weidong， LI Junran， ZHANG Qian

（Vocational and Technical College， Inner Mongolia Agricultural University， Baotou 014109， China）

Abstract： Lactobacillus plantarum， belonging to lactic acid bacteria， is often used as a starter culture for fermented food， endowing the product with a unique fermented flavor. Lactobacillus plantarum is widely used in fermented dairy products， vegetable products and meat products. It greatly contributes to the production of unique volatile flavor substances， and reduces the pH of fermented meat products， thereby inhibiting the growth and reproduction of harmful and spoilage-causing microorganisms and finally extending product shelf life. This article mainly reviews the effects of Lactobacillus plantarum as a starter culture on the volatile flavor substances in fermented meat products and the formation pathways of the volatile flavor substances， concluding that mixed culture fermentation using Lactobacillus plantarum can improve the flavor of fermented meat products. Hopefully， this review will provide new ideas for the research and development of

fermented meat products.

Keywords： Lactobacillus plantarum; fermentation; meat product; volatile flavor compounds

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20230529-052

中圖分類號：TS251.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2023）09-0070-06

引文格式：

張新斌， 胡煒東， 李君冉， 等. 植物乳桿菌對發(fā)酵肉制品風味影響研究進展[J]. 肉類研究， 2023， 37（9）： 70-75. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20230529-052.? ? http：//www.rlyj.net.cn

ZHANG Xinbin， HU Weidong， LI Junran， et al. Research progress on the effect of Lactobacillus plantarum on the flavor of fermented meat products[J]. Meat Research， 2023， 37（9）： 70-75. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20230529-052.? ? http：//www.rlyj.net.cn

發(fā)酵肉制品是指在特定條件下（自然或者人為調(diào)控）利用微生物或酶的發(fā)酵作用，將原料肉通過腌制、發(fā)酵、熏制等一系列加工工藝制成的肉制品[1]，其風味獨特、色澤優(yōu)良且擁有較長的貨架期。常見的發(fā)酵肉制品有金華火腿、四川臘肉、薩拉米香腸等，大多采用自然發(fā)酵進行腌制，細菌、酵母菌和霉菌是參與肉制品發(fā)酵的主要微生物。發(fā)酵肉中風味物質(zhì)的產(chǎn)生途徑是通過碳水化合物代謝、蛋白質(zhì)水解和氨基酸代謝、脂質(zhì)分解和脂肪酸代謝反應形成的。發(fā)酵肉制品中應用較多的一類微生物是乳酸菌[2]，乳酸菌存在于幾乎所有發(fā)酵食品中，單獨存在或經(jīng)常與其他細菌群、酵母和真菌結(jié)合。乳酸菌在發(fā)酵食品中的主要作用是通過將碳水化合物發(fā)酵為乳酸作為主要終產(chǎn)物，使食品基質(zhì)迅速酸化，從而延長產(chǎn)品的保質(zhì)期和微生物安全性[3]。它們能利用糖類并將其分解為乳酸，同時伴隨有乙酸、丁酸、乙醇、丙酮、

3-羥基-2-丁酮等小分子風味物質(zhì)的形成，并可以使蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生風味物質(zhì)的前體肽和氨基酸，常用的肉制品發(fā)酵微生物見表1。

植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）是乳桿菌屬革蘭氏陽性菌，為食品、醫(yī)藥工業(yè)重要的微生物[16]，在食品工業(yè)中用作奶酪、橄欖和各種發(fā)酵食品和飲料的發(fā)酵劑，有助于它們的感官特性、風味和質(zhì)地形成[17]。本文主要對幾種常見發(fā)酵肉制品中添加植物乳桿菌對其風味產(chǎn)生的影響進行綜述。

1 風味影響因素及產(chǎn)生途徑

風味包括滋味和香味，作為食品品質(zhì)的首要評判依據(jù)，風味物質(zhì)主要包括醇類、醛類、酯類、酸類、酮類。其中，醛的閾值低，大多數(shù)具有油膩氣味。風味物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)幾乎不均勻，含量低，不具穩(wěn)定性。肉類處于受熱狀態(tài)才會產(chǎn)生風味，生肉只有微弱的香味[18]，不同的味覺特性受不同風味物質(zhì)的濃度影響[19]。風味由脂肪、碳水化合物、蛋白質(zhì)等的前體反應形成。風味可以在某些條件下轉(zhuǎn)化為芳烴，分為水溶性和油溶性。游離的氨基酸和核苷酸是主要的水溶性物質(zhì)；游離的脂肪酸和甘油三酯是主要的脂溶性物質(zhì)。食品中揮發(fā)性風味物質(zhì)的分離提取方法有同時蒸餾萃?。╯imultaneous distillation extraction，SDE）法、固相微萃?。╯oliid phase microextraction extraction，SPME）法，攪拌棒吸附萃取技術（stir bar sorptive extraction，SBSE）等[20]。其中SPME法因為萃取時不需要加入溶劑，同時操作簡便、費用低，因此受到廣泛應用。陳紅霞等[21]通過SPME技術檢測兔肉中的揮發(fā)性風味發(fā)現(xiàn)，提取醛類種類較多，檢測速度較快。運用氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）儀來鑒定發(fā)酵肉制品的風味及香氣，可有效提高揮發(fā)性風味物質(zhì)的提取效果。王德寶[22]通過GC-MS分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵劑組香腸揮發(fā)性香氣中含有15 種醛類、10 種醇類、8 種酰基、7 種萜類等。發(fā)酵劑組比對照組更容易增加香腸的風味物質(zhì)含量，特有的是己醛、3-甲基丁醛、庚醛、壬醛、2，3-丁二醇和乙酸乙酯。GC-嗅聞-MS（GC-olfactometry-MS，GC-O-MS）能夠確定單一風味組分對整體風味的貢獻大小，并且也是能夠從復雜的混合物中選擇和評價氣味活性物質(zhì)的有效方法，謝恬等[23]通過GC-O-MS對五香驢肉進行風味物質(zhì)提取，嗅聞檢測到21 種風味活性物質(zhì)，但由MS檢測出的揮發(fā)性物質(zhì)卻有48 種，說明大部分揮發(fā)性物質(zhì)都沒有香氣特征。

1.1 溫度對風味的影響

溫度對于肉類來說，能夠促進風味的形成，很多風味前體物質(zhì)會隨著溫度的升高而發(fā)生降解，產(chǎn)生大量的反應中間體，也就是初級降解產(chǎn)物，然后繼續(xù)發(fā)生反應，生成大量的特征香氣物質(zhì)。當半胱氨酸處于加熱過程中時，將進行Strecker降解反應生成中間體形態(tài)產(chǎn)物，如氨、H2S等物質(zhì)，能夠提供較為豐富的硫源，但是當反應體系中缺乏半胱氨酸，那么硫源則會來自于硫胺素，而木糖對于整個反應體系中各種揮發(fā)性物質(zhì)的產(chǎn)生作用較小，也可以證明在整個反應模式中，半胱氨酸及其降解產(chǎn)物具有重要作用[24]。氨基酸是氮和硫的良好來源。黃倩等[25]發(fā)現(xiàn)，西式發(fā)酵工藝溫度要求較高（30 ℃），所以脂質(zhì)氧化和微生物代謝更旺盛，揮發(fā)性風味物質(zhì)以酯類、醛類、酸類為主，相對含量以及種類隨著溫度的升高而升高。

1.2 發(fā)酵對風味的影響

發(fā)酵劑的添加可以代謝肉中碳水化合物生成乳酸、乙酸等酸類物質(zhì)，將pH值降低到4.5～5.3，同時會形成乙醚等氣味[26]；蛋白質(zhì)水解主要是內(nèi)源酶和微生物酶水解肌漿蛋白和肌原纖維蛋白的過程，水解產(chǎn)生游離氨基酸，為發(fā)酵肉制品芳香化合物的產(chǎn)生提供前體物質(zhì)[27]；發(fā)酵肉制品中脂質(zhì)的分解和氧化是與發(fā)酵產(chǎn)品風味密切相關的2 個重要的生化反應[28]。同型發(fā)酵途徑產(chǎn)生的乳酸幾乎是一種獨特的最終產(chǎn)物，而異型發(fā)酵途徑會形成幾種香氣化合物或香氣前體。Beck等[29]研究表明，木糖葡萄球菌和肉葡萄球菌可分解氨基酸和游離脂肪酸，支鏈氨基酸，如亮氨酸和異亮氨酸可被它們所轉(zhuǎn)化，并產(chǎn)生一些組成最終產(chǎn)品的小分子物質(zhì)，生成特殊的味道，大大提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量。曹辰辰等[30]通過對植物乳桿菌、模仿葡萄球菌進行復配發(fā)現(xiàn)，復配菌株對發(fā)酵香腸揮發(fā)性風味物質(zhì)的累積產(chǎn)生了積極影響，酯類、醛類、酸類相對含量較高，改善發(fā)酵香腸整體風味。張香美等[31]

通過氣相色譜-離子遷移譜對發(fā)酵香腸進行揮發(fā)性化合物的鑒定和定量，發(fā)現(xiàn)將2 株植物乳桿菌與腐生葡萄球菌進行復配后風味物質(zhì)種類和數(shù)量得到明顯改善，主要為2-甲基丁醛、乙縮醛、3-甲基丁酸乙酯、三甲基吡嗪、戊醛等呈味成分。鄭加旭等[32]使用乳酸菌混合商業(yè)發(fā)酵劑SA-241改善牛肉干的品質(zhì)，并增加了產(chǎn)品的風味。

夏小偉[33]通過對液體發(fā)酵、干粉發(fā)酵與對照組發(fā)酵香腸相比較，發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性風味物質(zhì)鑒定總數(shù)差異顯著，其中對照組香腸樣品檢出揮發(fā)性化合物34 種，液體發(fā)酵組51 種，而干粉發(fā)酵組有52 種。

1.3 關鍵風味化合物

揮發(fā)性風味化合物的特征風味不僅與其相對含量有關，也與該物質(zhì)的感覺閾值有關。烴類化合物是烷基自由基脂質(zhì)自氧化或類胡蘿卜素降解產(chǎn)生的，大部分烴類物質(zhì)香氣較弱或無氣味[34]。醇類化合物主要來自脂肪的氧化、碳水化合物的生化代謝及脂肪酸衍生化或羰基化合物的還原，醇類化合物大部分都具有令人愉快的香氣[35]；醛類化合物對發(fā)酵肉風味的形成具有重要影響，它們的感覺閾值均較低，己醛具有魚腥和果香[36]，壬醛呈玫瑰香、柑橘香和強烈的油脂氣味，癸醛呈甜香、柑橘香、蠟香、花香氣味，庚醛呈強烈、不愉快的脂肪味，而辛醛具有比較濃郁的水果味；酮類化合物是通過多不飽和脂肪酸的氧化或熱降解、氨基酸降解或微生物氧化而形成的[37]；酯類化合物的形成主要是由于在微生物的作用下醇類化合物和羧酸類化合物發(fā)生酯化反應[38]，還有酸類、醚類、酚類等化合物，為肉制品風味作出貢獻。

2 植物乳桿菌對發(fā)酵肉制品風味的影響

2.1 對發(fā)酵魚肉制品風味的影響

魚肉具有高蛋白、低脂肪的特點，但同樣具有不耐貯藏、易變質(zhì)的缺點，不利于魚肉的加工貯藏。從而使得魚肉加工率較低，不足10%[39]。在魚肉中添加植物乳桿菌可以促進魚肉蛋白質(zhì)水解，提高魚制品中水溶性蛋白質(zhì)、水溶性固形物、游離氨基酸和總酸的含量，從而達到改善魚肉風味的目的，而且在研究中還發(fā)現(xiàn)添加植物乳桿菌可以降低pH值，抑制病原菌及腐敗菌的生長，增加必需氨基酸的含量和比例，使魚肉品質(zhì)得到很大的提高[40]。植物乳桿菌可以利用碳水化合物產(chǎn)生有機酸，如檸檬酸、蘋果酸、醋酸等，不僅本身呈味，還能與魚肉中的醇類物質(zhì)反應生成具有芳香氣味的酯類，也可通過自身的蛋白酶和魚肉中的內(nèi)源酶共同作用，產(chǎn)生大量氨基酸和多肽。明庭紅[41]通過電子鼻和GC-MS數(shù)據(jù)分析表明，魚肉經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵120 h后的脫腥增香效果明顯，主要為烴類、醛類、醇類、酮類、酯類、酸類和胺類及芳香類化合物。徐文歡[42]通過添加植物乳桿菌與脂肪酶對比發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌組揮發(fā)性風味物質(zhì)含量最高，主要為醛類化合物。

2.2 對發(fā)酵牛肉制品風味的影響

發(fā)酵牛肉中蛋白質(zhì)在發(fā)酵劑或內(nèi)源蛋白酶的作用下分解為多肽，進而在肌肉組織的肽酶、氨肽酶等作用下降解為低分子質(zhì)量肽和游離氨基酸，發(fā)酵肉制品中脂肪水解形成的游離脂肪酸是風味化合物的主要來源。

Wen Rongxin[43]在牛肉干中共檢測到6 種脂質(zhì)β-氧化產(chǎn)生的揮發(fā)性化合物，包括3 種酮類和3 種醇類，發(fā)酵過程中這6 種化合物的含量均顯著升高（P＜0.05）。脂肪酸β-氧化途徑在某些微生物中首先由一些酶將脂肪酸轉(zhuǎn)化為β-酮?；o酶A，然后由硫酯酶將β-酮?；o酶A轉(zhuǎn)化為β-酮酸。最后，甲基酮是由β-酮酸脫羧產(chǎn)生的。此外，從相應的β-酮酸中也可以產(chǎn)生1-辛烯-3-醇等仲醇。1-辛烯-3-醇具有特有的蘑菇氣味和較低的氣味閾值，被認為是發(fā)酵牛肉制品中的重要香氣貢獻者[44]。劉蘭[45]通過添加乳清與植物乳桿菌復配發(fā)酵劑，檢測出成品牛肉干中揮發(fā)性風味物質(zhì)33 種，主要是酮類、酸類、醇類、吡嗪和吡啶類，風味和其他測定成分遠高于其他組，對牛肉干風味改善具有明顯作用。

2.3 對發(fā)酵香腸風味的影響

發(fā)酵香腸又叫生香腸，在自然或人工添加發(fā)酵劑條件下，經(jīng)過微生物發(fā)酵降低香腸的pH值和水分活度，制成具有獨特風味和口感的肉類香腸制品，可不經(jīng)其他加工直接食用[46]。游離脂肪酸進一步氧化產(chǎn)生的揮發(fā)性化合物，如一些醛、醇和芳香烴，通常是造成干熟香腸特有風味的原因。蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生的游離氨基酸直接負責發(fā)酵香腸基本味道的形成，也間接導致其特征香氣的形成，因為游離氨基酸是許多風味物質(zhì)的前體[47]。例如，一些支鏈氨基酸（如纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸）可以轉(zhuǎn)化為揮發(fā)物，提供發(fā)酵香腸的典型香氣，人們普遍認為內(nèi)源性蛋白酶，主要是組織蛋白酶，在發(fā)酵肉類中啟動蛋白質(zhì)水解，而微生物酶的重要性在成熟過程的后期變得更加顯著。Xiao Yaqing等[48]發(fā)現(xiàn)，接種植物乳桿菌，特別是與木糖葡萄球菌復配后，相比對照組樣品，醇、酸和酯類的相對含量更高，這些被認為是中國干發(fā)酵香腸獨特風味的重要因素，在樣品中新生成了幾種特征風味物質(zhì)（如苯甲醛、乙酸、2-戊基呋喃和一些乙酯），已醛（肉制品中腐臭味的可能來源）的產(chǎn)生受到抑制。

魏雅茹[49]通過電子鼻與GC-MS對添加植物乳桿菌后的香腸進行分析，結(jié)果表明，形成了更多的醇、醛和酸類物質(zhì)，3 組香腸共檢測出73 種物質(zhì)，一些外加輔料的揮發(fā)性風味物質(zhì)（α-松油醇、芳樟醇、胡椒烯及茴香腦）均有檢出。

2.4 對發(fā)酵羊肉制品風味的影響

羊肉風味物質(zhì)由羊肉風味前體物質(zhì)經(jīng)過一系列呈味反應產(chǎn)生，其中起主要作用的是脂質(zhì)氧化、美拉德反應、硫胺素熱降解，其他幾種呈味反應對羊肉風味也產(chǎn)生一定影響。乳酸菌產(chǎn)酸的種類也決定產(chǎn)品呈現(xiàn)各類酸味，如苦酸味、刺激酸味、柔和酸味或純酸味[50]。大多數(shù)脂肪酸來自氧化水解、微生物作用，還有為數(shù)不多來自美拉德反應，對羊肉風味有較大影響[51]。醇類化合物的味道主要是由于亞油酸所致，亞油酸在肌肉中由脂肪氧化酶和氫過氧化物酶組成，其閾值高于醛[52]。酮類化合物是產(chǎn)生雜環(huán)化合物的中間產(chǎn)物，由氨基酸分解、脂肪酸氧化和微生物代謝所形成，過半數(shù)具有奶油或水果香味，伴隨碳鏈的增多，味道更好。酯類物質(zhì)是通過醇和酸的酯化獲得的，酯類物質(zhì)的特征性風味與碳鏈長度有關，碳原子數(shù)小于10的脂肪酸酯會產(chǎn)生果甜味，而長鏈脂肪酸會更大，有油膩的氣味[53]。鐘彥成[54]在發(fā)酵羊肉干中添加植物乳桿菌檢測出揮發(fā)性風味物質(zhì)70 種，主要為醇類18 種、醛類13 種、酯類17 種、酸類9 種、酮類5 種及烯烴類8 種。劉建林等[55]通過GC-MS結(jié)合電子鼻、電子舌分析對發(fā)酵羊肉干進行風味物質(zhì)提取，經(jīng)植物乳桿菌和沙蔥發(fā)酵成熟后的羊肉干含有主要風味貢獻物質(zhì)27 種，包括異戊酸、乙酸、油酸甲酯、月桂醛、己醛、庚醛、正辛醛、苯乙醇、鄰異丙基甲苯等，對羊肉干風味改善明顯。

2.5 對其他肉制品風味的影響

米瑞芳[56]將植物乳桿菌添加到發(fā)酵酸肉中，利用電子鼻對其風味進行研究發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌、清酒乳桿菌和類植物乳桿菌作為發(fā)酵劑對酸肉的揮發(fā)性風味物質(zhì)組成產(chǎn)生了重要影響。王夢曼[57]通過GC-MS對發(fā)酵鴨肉進行風味物質(zhì)提取發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌發(fā)酵鴨肉制品揮發(fā)性物質(zhì)主要為酮類、酯類和酸類等物質(zhì)。

綜上所述，植物乳桿菌單獨或復配作為發(fā)酵劑后肉制品風味改善明顯，大大提高了發(fā)酵肉的品質(zhì)。

3 結(jié) 語

隨著生活水平的提高，人們對食品品質(zhì)和安全性以及功能性的追求逐漸提升。加入植物乳桿菌發(fā)酵劑不僅可以改善肉制品風味，而且能夠改善發(fā)酵肉制品的色澤和質(zhì)構(gòu)，促進獨特風味的形成，有助于發(fā)酵肉制品的香氣和揮發(fā)性特征的穩(wěn)定性。植物乳桿菌正是乳桿菌屬的一種益生菌，有營養(yǎng)作用和保健作用，而且還有抑制有害微生物繁殖以及生物胺等方面的作用。

面對發(fā)酵肉制品市場的不斷擴大，篩選有益菌株，對菌株進行復配研究與開發(fā)應得到進一步擴展，可以使用一系列互補的方法來研究菌株的潛力，從基因組信息以及轉(zhuǎn)錄組學或蛋白質(zhì)組學水平的表達評估，到使用基于代謝組學的方法產(chǎn)生的揮發(fā)物的（高通量）篩選，有利于菌株適配相應的發(fā)酵肉制品。

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收稿日期：2023-05-29

基金項目：內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學基金項目（2020MS03052）

第一作者簡介：張新斌（1999—）（ORCID： 0009-0006-2089-5894），男，碩士研究生，研究方向為農(nóng)畜產(chǎn)品加工。

E-mail： 2425085729@qq.com

*通信作者簡介：胡煒東（1976—）（ORCID： 0009-0001-2524-0241），男，教授，碩士，研究方向為食品科學。

E-mail： huweidong777@163.com