發酵肉制品加工過程中風味物質形成和影響因素研究進展

張根生，潘雷，岳曉霞，徐旖夢

(哈爾濱商業大學 食品工程學院，哈爾濱 150028)

發酵肉制品是指一類在自然或人工控制的低溫條件下將原料肉通過腌制、發酵、干燥或熏制等一系列加工工藝制成的肉制品。發酵肉制品經過微生物或酶的發酵作用[1]，能夠產生酸或醇，使其pH值降低。并且通過低溫脫水，肉中含水量下降，這使得發酵肉制品具有特殊的風味品質[2]。發酵肉制品除發酵灌腸制品外，以臘肉、板鴨、酸肉、咸肉為代表的中國傳統腌臘肉制品也均屬于發酵肉制品之列[3]。其主要特點是具有較高的營養價值、易被人體消化、風味獨特、保存時期長并具有一定的保健功能[4]。

風味作為評判發酵肉制品品質的重要指標之一，在實際生產中能夠起到指導作用。通過對發酵肉制品中風味組成以及形成途徑的研究，分析其變化規律，使得發酵肉制品的特征風味更加突出，成為近年來肉制品研究領域的熱點之一。本文從發酵肉制品加工過程中風味物質的形成機理出發，對風味物質在不同影響因素下的變化規律進行闡述，為有效地改善發酵肉制品的風味提供了參考。

1 發酵肉制品加工過程中風味物質的形成研究進展

1.1 發酵肉制品加工過程中風味物質的組成

發酵肉制品的風味主要包括非揮發性的滋味物質和揮發性的風味物質，其中揮發性物質對發酵肉制品風味的影響最大。但大量的揮發性成分中僅有小部分對發酵肉制品的風味形成做出貢獻[5]，其中主要包括碳氫化合物、醛、醇、酮、甘油三酯和磷脂等揮發性化合物。

近年來，發酵肉制品中存在的揮發性風味物質被很多學者進行了廣泛而深入的研究。Montanari等[6]研究10種不同工業生產的意大利發酵香腸的香氣特征，在其中發現了酮、醛、醇、酯和酸等揮發性化合物。Gianelli等[7]對智利發酵香腸成熟過程中的揮發性風味成分進行研究，在Charqui發酵香腸樣品中鑒定出54種揮發性化合物，在Longaniza發酵香腸樣品中則有32種揮發性化合物被分析鑒定出來。其中發現的揮發性化合物的化學基團是醛、醇、酮、有機酸、芳香族、呋喃類和脂肪烴類物質。不同品種發酵肉制品的風味物質，其組成成分也存在一定程度上的差別，比如醛類、醇類以及呋喃類物質是存在于干腌火腿中的特征揮發性化合物[8-9]，酚類、醛類和酮類則作為臘肉的特征揮發性化合物[10]，而臘腸獨特風味中主要的揮發性化合物有醇類、酮類和酯類。現有關于發酵肉制品風味組成成分的研究已經比較充分，但在風味物質中還可能存在其他微量成分未被發現，未來可嘗試不同的提取和分析方法對發酵肉制品的風味成分進行鑒定。

1.2 發酵肉制品加工過程中風味物質形成機理

在發酵肉制品中，風味物質的組成不僅來自酶水解蛋白質和脂質產生的香氣前體物質[11]，更重要的來源是脂類物質降解、蛋白質水解和微生物作用碳水化合物發酵等酶促與非酶促反應所生成的化合物，它們共同構成了發酵肉制品的獨特風味。

1.2.1 脂類物質水解氧化

肉制品風味形成有60%與脂質氧化有關，發酵過程中會產生影響風味的脂質氧化產物、游離脂肪酸和揮發性化合物[12]。脂類物質轉化為風味化合物的第一步是水解，可以得到產物游離脂肪酸和甘油酯。游離脂肪酸進一步生成大量揮發性化合物，包括醇類、醛類、酮類和酸類等物質[13]。其次，游離脂肪酸氧化形成脂肪酸的過氧化物，再與許多不同的分解途徑相結合，產生大量揮發性化合物或香氣前體[14]。烷烴、烯烴、醛類、酸類、醇類和酮類等脂肪酸的氧化產物也對風味有著重要影響[15]。Laura等[16]對干腌“Lacon”研究發現，其中大量的風味物質是通過脂質氧化獲得的。崔瑩瑩[17]研究宣恩火腿風味發現，脂質氧化過程起主要作用的是多不飽和脂肪酸。因此，要獲得具有最佳風味的最終發酵肉類產品，必須控制脂解和脂質氧化。近年來，關于添加發酵劑或酶促進脂類物質水解逐漸成為研究熱點。

1.2.2 蛋白質水解

蛋白質水解是風味形成過程中必不可少的生化反應，水解產生氨基酸代謝產物支鏈醛及其相關的酸和醇類[18-19]，它們作為重要的風味化合物或風味化合物的前體，能夠對風味的形成產生直接的影響[20]。蛋白質降解主要與加工條件的改變和微生物分泌產生蛋白酶有關。Papuc等[21]認為蛋白酶在降解肌原纖維蛋白中發揮著至關重要的作用，同時作為主要的蛋白水解酶存在于細胞質中。發酵肉制品中風味來源與氨基酸和還原糖發生的美拉德反應也有著緊密聯系[22]。美拉德反應中的重要中間產物糖基胺是由胺化合物與羰基縮合所得，通過脫氧鄰酮酸糖的脫水和降解反應，生成環烯硫化物、咪唑、吡啶、噻吩和吡嗪在內的一系列揮發性風味化合物。趙景麗等[23]實驗發現金華火腿風味物質中被檢測到的特征揮發性化合物與半胱氨酸和蛋氨酸參與的美拉德反應相關。石江濤等[24]發現，氨基酸的熱降解反應和美拉德反應都會對發酵鴨肉腸的風味做出貢獻。

1.2.3 碳水化合物分解

在發酵肉制品中，碳水化合物被微生物分解代謝生成一系列有機酸，其中主要包括甲酸、乙酸和乳酸等，這能夠提高肉制品的酸度，影響產品的風味[25]。這種發酵主要由乳酸菌實現，而凝固酶陰性葡萄球菌參與了芳香化合物的形成[26]。同時，微生物作用于碳水化合物還會產生包括雙己肽在內的一些分子量相對較低的化合物，對發酵肉制品特殊風味的形成起到促進作用。

綜上，發酵肉制品風味的形成機理、過程復雜，許多風味物質的形成不僅來源于酶促與非酶促反應，還與發酵肉制品加工中所加的香辛料成分有關，并且部分風味的來源界限模糊，比如Zamora等[27]研究發現，美拉德反應產物與脂質氧化所得的化合物是相互關聯的，它們的形成是氧化脂類、氨基酸和加工條件所共同決定的，從而影響最終風味。因此，還需對發酵肉制品風味的形成機理進行持續深入的研究。

2 影響發酵肉制品風味物質的主要因素研究進展

2.1 原輔料的組成對發酵肉制品風味的影響

2.1.1 原料肉對發酵肉制品風味的影響

在發酵肉制品的生產過程中，原料肉的差異是影響成品不同風味的主要原因，其中包括原料脂肪種類比例和原料蛋白質組成比例兩個重要因素。發酵肉制品的脂肪種類和比例不同，是引起產品風味變化的主要原因之一。Lorenzo等[28]以脂肪含量分別為5%、10%、20%的原料肉制作發酵香腸，發現3個實驗組的發酵香腸中揮發性風味物質的組成有明顯差異。Benet等[29]分析了肌肉內脂肪含量和脂肪酸組成對豬肉熟腌火腿風味的影響，結果表明，樣品中較高含量的不飽和脂肪酸會導致較低水平風味物質的形成。Lorenzo等[30]生產不同豬背脂含量的干發酵香腸，發現隨著干腌香腸脂肪含量的增加，該發酵香腸中揮發性化合物的含量下降，所以由同種動物的不同解剖部位制得的發酵肉制品也風味各異。蛋白質組成含量的差異，也會影響發酵肉制品的風味。Jurado等[31]研究發現，生產發酵肉制品的過程中，蛋白質水解產生風味前體物質的同時還與還原糖作用發生美拉德反應，生成含硫化合物，改善產品風味。唐靜等[32]認為影響臘肉、發酵火腿和風干魚制品等發酵產品產生各自特征風味的主要原因之一是氨基酸種類和含量的差異在發酵肉制品成熟過程中作用不同。此外，不同種類的原料具有不同的蛋白酶，對發酵肉制品的風味也有所影響。汪淼等[33]研究發現，不同原料肉中蛋白酶的活性會影響肽類及游離氨基酸的形成。綜上，現在多數關于原料肉的研究都圍繞在脂肪和蛋白質的組成比例差異上，其他組成成分可能也會對風味產生影響，未來可對其他微量成分與風味形成之間的關系進行探究。

2.1.2 輔料對發酵肉制品風味的影響

常被應用在發酵肉制品加工過程中的輔料主要有NaCl、糖、硝酸鹽和抗壞血酸鈉等。Alves等[34]通過實驗得出結論：NaCl濃度降低50%，脂質氧化的強度會降低，從而影響產品風味。Corral等[35]研究表明，在低鹽度干發酵香腸中含硫化合物和酸類揮發性化合物降低，醛類揮發性化合物提高，影響發酵香腸風味。此外，當用KCl替代部分NaCl而影響低鹽香腸感官風味時，可選擇添加賴氨酸、肌苷酸二鈉和鳥苷酸二鈉彌補其風味缺陷[36]。Wang等[37]通過實驗發現，降低腌制鹽水平可以增加干腌火雞火腿中風味活性揮發物含量。加入適量的胡椒粉、迷迭香、百里香、蒜和洋蔥等香辛料也會有效改善發酵肉制品的風味，這不僅是由于其本身就具有香氣成分，還與其在發酵肉制品中發生的化學反應有關。比如大蒜中的大蒜素可進一步形成含硫化合物及其衍生物，這有助于發酵肉制品風味的形成。近年來，發酵肉制品加工所需輔料研究較多的是添加亞硝酸鹽和硝酸鹽，但有關糖和香辛料的研究較少，之后可對香辛料作用于發酵肉制品中微生物菌群而改善發酵肉制品風味進行研究。

2.2 發酵工藝對發酵肉制品風味的影響

發酵肉制品種類繁多，發酵工藝也有所不同，影響發酵肉制品風味的主要因素包括發酵溫度和發酵時間。

2.2.1 發酵溫度對發酵肉制品風味的影響

發酵溫度不僅能夠通過改變酶活性而對脂肪氧化和蛋白質水解造成影響，還能對美拉德反應起到促進作用。石江濤等研究優化發酵鴨肉腸的加工工藝，結果表明，控制發酵時間54 h、溫度27 ℃，并適量添加發酵劑可使發酵鴨肉腸具有較好的感官風味。段立昆[38]將強化高溫工藝應用于風鵝加工，發現50 ℃強化高溫可以使風鵝風干期蛋白質降解程度顯著提高，有利于風鵝風味的形成。于海鳳[39]優化加工工藝為發酵溫度37 ℃、發酵時間12 h、食鹽3%、白砂糖13%～14%、味精4%、豆豉3%來制作發酵鲅魚罐頭，此條件下風味物質較為豐富。在適宜的溫度范圍內，細菌可緩慢發酵糖并水解蛋白質和脂肪，產生大量風味物質。高溫能夠使脂肪水解出更多的烴類，但是當溫度過高時則會導致乳酸菌快速發酵產生大量的酸，不利于發酵肉制品良好風味的形成。

2.2.2 發酵時間對發酵肉制品風味的影響

從發酵時間對風味影響的角度來看，較長的發酵周期會提供給脂質水解和氧化更充足的時間。章建浩等[40]得出結論：當干腌火腿腌制7個月時，會生成3-甲基丁醛、1-辛烯和2-甲基丙醇等揮發性化合物。超過12個月，則生成2-丙醇、2-丙酮和己烷等物質。石仕敏等[41]對發酵羊肉香腸加工工藝進行優化，發現當發酵時間20 h、溫度26 ℃、發酵劑接種量0.02%時所得成品感官評分較高。胡冠華等[42]實驗發現成熟3～4 d發酵羊肉香腸的感官品質及營養組成優于其他時間的。所以，根據不同發酵肉制品選擇適宜的發酵時間，在累積得到重要風味物質的同時，避免由于過度氧化分解而產生不良風味。

2.2.3 特殊發酵工藝對發酵肉制品風味的影響

除發酵溫度和時間對發酵肉制品風味的影響外，一些其他的特殊發酵工藝也會對發酵肉制品的風味產生影響，其中主要包括煙熏工藝和高溫風干工藝。經過煙熏工藝生產的發酵香腸所產生的酚類和羰基化合物會促進發酵香腸獨特風味的形成。Igor等[43]對斯拉夫尼亞傳統干發酵“Kulen”香腸研究發現，通過煙熏處理會使發酵香腸產生包括甲酚、甲氧基苯酚、有機硫化合物和環戊烯酮衍生物等在內的風味物質。有關高溫風干工藝的研究發現，與其他腌臘肉制品相比，禽肉制品通過風干腌制，風味更加濃郁。蔣南琪[44]研究風雞高溫風干成熟工藝發現，55 ℃高溫風干條件下對風干肉制品的特征風味物質的形成有促進作用。

綜上可知，近年來改進生產工藝的研究主要集中在發酵溫度、時間和特殊發酵工藝等發酵條件所引起的發酵肉制品中的生化和微生物變化影響終產品的質量和風味，但有關發酵室濕度、空氣流動速度和特殊發酵工藝等其他影響發酵肉制品風味的因素研究還較少。未來在煙熏工藝和高溫風干工藝的基礎上，可以研究開發更多有助于提高發酵肉制品風味的特殊發酵工藝。

2.3 發酵劑添加對發酵肉制品風味的影響

將優良發酵劑應用在發酵肉制品的生產中可促進芳香化合物的形成。細菌、酵母菌和霉菌是常被利用的發酵劑微生物種類[45]。除發酵劑的選取外，其使用量和使用配比也會對風味造成影響。

2.3.1 細菌發酵劑添加對發酵肉制品風味的影響

細菌中最常用乳酸菌和球菌，乳酸菌發酵生成乳酸[46]，促進蛋白質降解，同時與醇和醛等物質作用，形成一系列風味化合物[47-48]。Nguyen等[49]在越南的蔡氏發酵肉制品生產中發現可以產生大量酸的特質乳酸菌，對發酵肉制品風味的改善有著顯著效果。吳寶森等[50]認為在發酵肉制品加工過程中，球菌能夠分解蛋白質和脂肪而優化產品的風味。Leroy等[51]和Semedo等[52]研究表明，木糖葡萄球菌和肉葡萄球菌通過降解蛋白質產生風味物質而成為了較好的產香菌種[53]。Almeida等[54]發現在加工低鈉發酵香腸的過程中通過添加乳酸菌可促進小肽和游離氨基酸的產生，從而進一步改善發酵香腸的風味。王德寶等[55]發現接種植物乳桿菌與肉葡萄球菌生產的發酵香腸風味物質含量顯著高于自然發酵香腸所含的風味物質。細菌作為發酵劑不僅能提高發酵肉制品的風味，還能一定程度抑制有害菌繁殖，延長貨架期。近年來，人們關于細菌發酵劑的選擇更傾向乳酸菌，球菌的研究則較少。因此，篩選出既能確保安全性，又能有效改善風味的球菌菌種作為發酵劑可能成為今后的研究熱點之一。

2.3.2 酵母菌發酵劑添加對發酵肉制品風味的影響

酵母菌是廣泛應用于發酵肉制品中的微生物，具有分解脂肪、蛋白質和碳水化合物的能力[56]。Andrade等[57]研究表明，在干法發酵香腸的加工中，酵母菌能夠有效促進揮發性化合物的產生，對肉制品風味的形成有著重要意義。Cano等[58]將M4和P2兩種型號的漢遜德巴利酵母添加到慢發酵香腸中，發現這兩種菌種均能產生改善發酵香腸風味的乙基甲基支鏈酯化化合物。Flores等[59]發現漢遜德巴利酵母有利于發酵肉制品風味物質的產生。綜上，酵母菌作為發酵劑應用到發酵肉制品加工中可以增加風味物質，但現在還缺少有關酵母菌具體的分類研究，在之后的研究中，可根據不同發酵肉制品而分離篩選適宜的酵母新菌種作為發酵劑進行接種，從而改善發酵肉制品的風味。

2.3.3 霉菌發酵劑添加對發酵肉制品風味的影響

霉菌可以水解蛋白質和充分降解脂肪為脂肪酸、氨基酸、短肽[60]，也可通過延緩酸敗和影響其他微生物等來改善風味。孫浩洋等[61]對加工發酵半干羅非魚工藝進行研究，發現以紅曲霉和紫紅曲霉作為發酵劑，并控制接種量在25%～35%，會有效改善發酵魚的風味。蘇宏南[62]發現在適宜的條件下，蛋白質和油脂會被毛霉分泌的蛋白酶和脂肪酶分解而改良發酵香腸風味。陳肖[63]將紅曲米應用于發酵香腸的開發中，使其揮發性風味物質含量顯著高于對照組。金二慶[64]實驗發現廣式臘腸的風味、感官及貯藏特性與紅曲菌發酵有著一定相關性。霉菌所具有的分解蛋白質和脂肪的能力，能夠有效作用于發酵肉制品品質及特征風味物質的形成。但是多數霉菌在人工培養基上會產生霉菌毒素，現有關霉菌安全性的研究還較少，未來可在篩選安全霉菌菌種方面進行研究。

2.3.4 復合菌種發酵劑對發酵肉制品風味的影響

由于酵母菌發酵產酸能力較弱且單獨使用時會導致氨含量增加[65]，霉菌的安全性又未得到完全驗證，單一菌種的添加不能在確保發酵肉制品安全性的基礎上滿足人們對其風味的需求。所以，近年來國內外學者將注意力更多地集中到復合發酵劑領域[66-67]。遲明旭[68]研究青魚肉發酵香腸生產工藝發現，利用混合發酵劑聯合發酵較單一菌種發酵所得產品的風味物質含量和種類都有明顯提升[69]。黃俊逸等[70]將自制復配發酵劑(嗜酸乳桿菌與肉糖葡萄球菌)接種到發酵香腸中，通過與自然發酵組對比，證實了復配發酵劑能夠有效促進發酵香腸多種風味物質的形成。聶曉華等[71]在發酵魚肉香腸中分別加入植物乳桿菌、戊糖片球菌以及二者混合作為添加劑應用到發酵過程中，發現該復合添加劑通過作用于蛋白質水解而促進風味物質的形成。曹辰辰等[72]實驗發現，在發酵香腸中接種功能性發酵劑植物乳桿菌和模仿葡萄球菌為混合發酵劑，能夠增加揮發性風味物質的種類。雖然現在已經有很多復合菌種發酵劑應用到了發酵肉制品的加工中，但是還要根據各個菌種的不同特性繼續開發穩定性和促進風味產生能力更強的復合菌種。

3 結論及展望

發酵肉制品風味形成機理復雜，各種反應和途徑的交織共同賦予了發酵肉制品獨特的風味。選擇合適的原料配合適當輔料添加是控制發酵肉制品良好風味的基礎。發酵工藝和發酵劑的不同選擇將會對發酵肉制品的風味產生影響。但現有的發酵工藝比較單一，用于改善風味的復合發酵劑研究還較少。今后應在尋找新的能夠使發酵肉制品具有獨特風味的發酵工藝，篩選和構建改善風味能力更強的菌種作為發酵劑方面進行深入的探究。