發酵肉製品是以畜禽肉為原料，在自然或人工控製的低溫條件下進行醃製、發酵、幹燥或熏製，產生具有特殊風味、色澤與質地，且具有較長保存期的一類肉製品。發酵肉製品因其較低的pH和較低的Aw使其得以保藏。在發酵、幹燥過程中產生的酸、醇、非蛋白態含氮化合物、脂肪酸使發酵肉製品具有獨特的風味。
我國發酵肉製品的生產具有悠久的曆史，如享謄中外的金華火腿、宣威火腿以及品質優良的中式香腸和民間傳統發酵型肉製品等，由於其具有良好的特殊風味，深受國內外廣大消費者的青睞。在歐洲，發酵肉製品的生產可追溯到2000年前，具有色香濃鬱、工藝考究、風味獨特等特點，深受消費者的歡迎。而目前利用乳酸菌發酵劑製作適合中式風味的發酵肉製品，其發展前景甚為廣闊。
一、發酵肉製品的種類及特點
（一）發酵肉製品的種類
目前，發酵肉製品主要分為發酵香腸和發酵火腿兩大類。前者占絕大部分，發酵香腸可以多種肉類為原料，采用不同的產品配方和添加劑，使用不同的加工條件進行生產，所以至今已經開發的產品種類不計其數。如德國生產的發酵香腸就超過350種，其中還沒有計入許多產量低的品種。要對發酵香腸進行分類是比較困難的。
發酵香腸常以產地命名，這類命名方法是最傳統也是最常用，可分為德國、美國、意大利、匈牙利等多種產品，如塞爾維拉特香腸、薩拉米香腸、巴嫩大香腸等。發酵香腸還可以根據肉餡顆粒的大小、香腸的直徑、使用或不使用煙熏以及成熟過程中是否使用黴菌等方麵進行分類。此外，人們還習慣按照產品在加工過程中失去水分的多少，將發酵香腸分成幹香腸、半幹香腸和不幹香腸等，其相應的加工過程中的失重大約分別為30%以上，10%～30%和10%以下。這種分類方法雖然不很科學，但卻被業內人士和消費者普遍接受。發酵香腸還可根據加工過程的時間長短、最終的水分含量和最終的水分活度值這些標準，可以將發酵香腸分成三大類：塗抹型、短時切片型和長時切片型。半幹香腸實際上包括了塗抹型和短時切片型兩種。這種分類並不是人為的簡單劃分，它是從對公眾健康意義的角度分類的，這是因為豬旋毛蟲（Trichinella）能夠在半幹香腸中存活但卻不能在幹香腸中存活。在美國，含有豬肉的半幹香腸必須加熱到58.3℃以上，以確保殺死其中的寄生蟲（包括豬旋毛蟲）。在其他國家也有類似的法規。發酵香腸還可以根據發酵程度（成品的pH）可分為低酸發酵肉製品和高酸發酵肉製品。成品的發酵程度是決定發酵肉製品品質的最主要因素，因此，這種分類方法最能反映出發酵肉製品的本質。傳統上認為低酸肉製品是指在0～25℃低溫下進行醃製、發酵、幹燥的產品，pH為5.5或大於5.5。這類肉製品在歐洲和其他大陸有悠久的曆史。低溫發酵和幹燥是抑製發酵肉製品中其他雜菌生長的有效手段。著名的低酸發酵幹燥肉製品有西班牙火腿、巴馬火腿、Ardennes火腿、法國、意大利、前南斯拉夫、匈牙利的薩拉米香腸等。高酸發酵肉製品指在25℃以上溫度進行發酵，幹燥產品pH在5.5以下的發酵肉製品，如各種美式半幹發酵香腸。它不同於傳統低酸發酵肉製品，絕大多數高酸發酵肉製品用發酵劑接種或用發酵香腸的成品接種。而接種用的微生物有能發酵添加的碳水化合物而產酸的菌種。
（二）發酵肉製品的特點
發酵肉製品在其生產過程中采用了微生物發酵技術，風味獨特、營養豐富、保質期長是其主要特點，具體特點表現為：
1.風味獨特，具有營養性和保健性
在發酵過程中，由於微生物產生的酶能分解肉中的蛋白質，從而提高了遊離氨基酸的含量和蛋白質的消化率，並且形成了醇類、酸類、氨基酸、雜環化合物和核苷酸等風味物質，使產品的營養價值和風味得到提升。
2.貨架期較長
發酵肉製品由於降低了水分含量和pH，貨架期一般較長。
3.微生物安全性
發酵肉製品的Aw值較低，同時乳酸的生成也降低pH，從而抑製了肉中病原微生物的增殖。經過研究香腸的pH小於5.3，就能有效地控製金黃色葡萄球菌的繁殖。但在pH降至5.3的過程中，必須控製香腸肉餡放置在15.6℃以上溫度的時間。
4.具有抗癌作用
經研究發現，食用有益微生物發酵成的肉製品，會使其有益菌在腸道中定植，減少致癌前體物質的含量，降低致癌物汙染的危害。Fernandes和shahani發現攝食乳酸杆菌和含活乳酸菌的食品會使乳酸菌定植到人的大腸內，繼續發揮作用，從而形成不利於有害菌增殖的環境，有利於協調人體腸道內微生物菌群的平衡。乳酸杆菌能降低致癌物質前體的含量和（或）降低由轉化前體生成致癌物質的酶活性，因此，可以減少致癌物質汙染的危害。對鼠注射或飼喂乳酸杆菌，植入的腫瘤被抑製，這是由於免疫係統被激活和加強的緣故。
5.降低生物胺的形成
生物胺是由於酪氨酸與組氨酸被有害微生物中的氨基酸脫羧酶經催化作用而成的，危害人體健康。應用有益發酵劑後，脫羧酶的活性降低，降低生物胺的形成。
另外，還可以改善肉製品的組織結構，促進其發色，降低亞硝酸鹽在肉中的殘留量，減少有害物質形成。
二、發酵肉製品常用的微生物及其特性
微生物在發酵肉製品中的作用：①降低pH，減少腐敗菌的生長。原料肉在接種乳酸菌後，乳酸菌利用碳水化合物如葡萄糖發酵產生乳酸，從而可使肉品pH降至4.8～5.2。此外乳酸可使香腸具有特殊的風味。由於pH接近於肌肉蛋白等電點（pH5.2），肌肉蛋白保水力減弱，可加快香腸幹燥速度，降低水分活度，而且在酸性條件下病原菌及腐敗菌的生長得以抑製。②促進發色。肉製品的色澤是決定其品質的重要指標之一。肉品在發酵成熟過程中，微球菌可以將NO-3還原為NO-2，而乳酸菌在發酵成熟時利用碳水化合物產生乳酸，降低了pH，有利於NO-2分解為NO。NO與肌紅蛋白結合生成亞硝基肌紅蛋白，從而最終使肉品呈醃製後特有顏色。③防止氧化變色。肉在醃製或發酵成熟期間，由於汙染的異型發酵的乳酸菌會產生H2O2，與肌紅蛋白形成膽綠肌紅蛋白，而發生變綠現象。因此在肉製品中接種發酵劑，可利用優勢菌抑製雜菌的生長或將其產生的H2O2還原為H2O和O2，防止氧化變色。④減少亞硝胺的生成。亞硝胺為致癌物已得到公認。醃製肉中的亞硝胺由殘留的NO-2與二級胺反應生成。如果在肉中加入乳酸菌，其產生乳酸降低pH，促使亞硝酸鹽分解，則可減少殘留的NO-2與二級胺作用生成亞硝胺。因此在肉中添加發酵劑可以提高肉製品的安全性。⑤抑製病原微生物的生長及其產生的毒素。發酵香腸在製作中不經過加熱，因此在自然發酵過程中如條件控製不當，則極易造成香腸發生腐敗或因病原微生物的生長而導致食物中毒。許多研究結果表明，發酵作用可以控製發酵肉製品中的病原菌，如沙門氏菌（Salmonella）、金黃色葡萄球菌（Staphy lococcus aureus）、肉毒杆菌（Clostridium botulinmm）的生長和毒素的產生。⑥對風味產生影響。研究表明接種木糖葡萄球菌和肉葡萄球菌的香腸有較香氣味，香氣的主要成分是3-甲基丁醛（L-亮氨酸代謝）、3-甲基丁酮、3-羥基丁醛。然而將接種木糖葡萄球菌的香腸和不接菌的香腸風味對照，發現前者可以產生一種水果味。葡萄球菌和微球菌還具有硝酸鹽還原酶和觸酶活性，可以抑製不良風味的形成。總之，乳酸菌和片球菌在香腸發酵和成熟的最初階段起了重要的作用，然而，葡萄球菌和微球菌關係到最終產品的風味、香氣和顏色的穩定性。
在發酵香腸生產中，常用的微生物種類有酵母菌、黴菌和細菌，且在生產加工中的作用也各不相同。作為發酵劑的微生物應具有以下特征：食鹽耐受性：能耐受6％的食鹽溶液；能耐受亞硝酸鹽：在80～100mg/kg濃度條件下仍能生長；能在27～43℃範圍內生長，最適溫度為32℃；同型發酵；發酵副產物不產生異味；無致病性；在57～60℃範圍內滅活。
（一）酵母菌
酵母菌是加工幹發酵香腸時發酵劑中常用的微生物，漢遜氏德巴利酵母應用最多。這種酵母菌耐高鹽，好氣並具有較弱的發酵產酸能力，一般生長在肉品表麵，也可生長在淺表層。法國有一種發酵香腸，將酵母菌接種於表麵生長，使產品披上一層“白衣”，是很受當地人喜愛的地方風味產品。漢遜氏德巴利酵母本身沒有還原硝酸鹽的能力，但是會使肉中固有微生物菌群的硝酸鹽還原能力減弱。這就要求酵母菌與其他菌種混合發酵，以提高產品質量。國外的一些學者已經通過雜交育種獲得了可利用更多種類的碳水化合物作為碳源，並能利用亞硝酸鹽的漢遜氏德巴利酵母新菌株。此外，法馬塔假絲酵母菌酵母和克洛氏德巴利酵母也能用於肉品發酵。
酵母菌用作發酵劑時在香腸中的接種量是106cfu/g，可使製品具有酵母味，並有利於發色的穩定性，且對微球菌的硝酸鹽還原性也有輕微抑製作用。根據近年研究，金華火腿中也存在酵母（103～105cfu/g），但尚未進行具體的分類研究。酵母菌除能改善肉品的風味和顏色外，還能對金黃色葡萄球菌有一定抑製作用。
（二）黴菌
黴菌在發酵肉製品中起著重要作用，主要是由於黴菌的酶係發達，代謝能力強，屬好氣型，在肉製品表麵生長，形成一層“保護膜”。這層膜不但可以減少肉品感染雜菌的幾率，還能很好地控製肉品水分蒸發，防止出現“硬殼”現象，同時也起到隔氧的作用，防止酸敗。黴菌能分解蛋白質和脂肪，產生特有的“黴菌香味”，所以黴菌發酵肉製品具有獨特的表麵特性和風味。西班牙的“fuet”就是這種發酵香腸。
黴菌在肉品發酵過程中的作用有：①形成特征的表麵外觀，並通過黴菌產生的蛋白酶、脂肪酶作用於肉品形成特殊風味；②通過黴菌生長耗掉O2，防止氧化褪色；③競爭性抑製有害微生物的生長。
傳統的發酵香腸的黴菌主要來自於環境，其組成較複雜，但主要是青黴。目前，德國黴菌用於肉品發酵，它們都能產生蛋白酶和脂肪酶，能產生特殊的風味。許多幹香腸如意大利薩拉米、匈牙利薩拉米的特征就是在表麵有黴菌生長，而且加工廠家認識到它們的獨特風味必須依靠這些黴菌的作用。習慣上吃這種香腸的顧客喜歡這種“白色”或“灰白色”的感官質量。要找到最佳的菌株和最佳黴菌生長比較困難，所以加工廠家都在嚐試，采用白色的纖維腸衣達到傳統的表麵顏色，例如熱那亞薩拉米香腸。典型的變化是在發酵的第2～3d，鮮香腸的表麵長出黴菌。這些產品接觸空氣和加工設備，發生自然汙染。有些加工廠家采用風扇、風機吹幹或幹脆用菌絲體塗抹魚香腸來加速交叉汙染，這些歐式香腸在15～24℃、相對濕度為80%～90%下發酵，其後在15～21℃、相對濕度75%～80%下幹燥。金華火腿在生產過程中須經2～3個月的晾掛自然發酵過程。在長期生產實踐中，人們也總結出“油花”（綠色黴菌）是火腿幹濕、鹹淡適中的標誌，而“水花”（黃色黴菌）是曬腿不足，肉濕易腐的標誌。
（三）細菌
1.乳杆菌屬（Lactobacillus）
乳酸菌是利用糖類產生乳酸的一類細菌。1940年，美國人L .B.Jenson在專利中第一次描述了乳酸菌在發酵香腸中的應用，開始了使用純培養微生物發酵劑的先河。乳酸菌耐酸性較強、產酸率高，對有害微生物有抑製作用，且有獨特的生理功效，常在肉製品中使用。實際生產中常用的菌有乳酸杆菌屬、鏈球菌屬和片球菌屬。
乳杆菌為革蘭氏陽性菌，是最早從發酵肉製品中分離出來的微生物，在肉製品自然發酵過程中仍占主導地位。最適生長溫度在30～40℃，對食鹽耐受能力較強，能發酵果糖、葡萄糖、麥芽糖、蔗糖、乳糖等產生乳酸，但不能分解蛋白質、脂肪，且不具有還原硝酸鹽能力。幹香腸的生產中常用由乳杆菌組成的肉發酵劑，其發酵溫度在15.6～35℃之間，常用的有植物乳杆菌、幹酪乳杆菌和發酵乳杆菌。
植物乳杆菌是歐洲最早采用的肉製品發酵劑，目前在工業上的應用也很廣泛。植物乳杆菌的特定菌株（NRRL-B-5461）是另一種革蘭氏陽性、大小在0.6～0.8μm、1～1.2μm和6μm的不能運動的杆狀菌，它以單個或短鏈存在。在鹽濃度大於9％仍能發育，它特別耐鹽。該菌能發酵各種碳水化合物，包括果糖、葡萄糖、半乳糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖、糊精、山梨醇、甘露糖和甘油。它不能發酵木糖、半乳糖醇、水楊苷。
近年來研究人員對肉製品乳酸發酵的理化特性變化研究表明，蛋白酶、脂酶的存在是風味產生的前提。據國外的研究，主要的蛋白酶活性實際上來自肉自身的蛋白酶，而乳杆菌中所富含的脂酶，則對風味的產生有直接影響。此外，在乳酸發酵中式香腸加工中應用發酵劑，可促進成品良好色澤的形成，並降低成品的亞硝酸鹽殘留量、TVB-N值和TBA值，其質量指標顯著優於未接種發酵劑的傳統中式香腸，而且產品的保質期較長。另外，乳酸菌中清酒乳杆菌和彎曲乳杆菌可產生乳杆菌素，抑製許多有害菌生長，提高產品安全性。因此，那些能產生乳杆菌素的乳酸菌發酵劑還可用於肉製品生物防腐劑，如肉的保鮮、非發酵肉製品的保藏以及其他食品的保藏等方麵。
隨著基因工程技術的發展，人們開始在發酵劑菌株上應用基因工程技術，把其他微生物一些有特性的基因直接導入發酵劑菌株中。Gaier已成功地將溶葡萄球菌素基因導入乳杆菌發酵劑中，以阻止金黃色葡萄球菌的增殖。
2.片球菌屬
片球菌在肉類工業中被廣泛用作發酵劑，其中啤酒片球菌使用較早，為革蘭氏陽性菌，分解可發酵的碳水化合物產生乳酸，不產生氣體，不能分解蛋白，不能還原硝酸鹽。由於該菌生長快、抗冷凍能力強，適宜生長溫度為43～50℃，比發酵肉製品中汙染雜菌的生長溫度高，利用這一特性，可在夏季生產香腸，其發酵培養物具有乳酸片球菌和戊糖片球菌的共同特征，是最早用於肉類工業的發酵培養物。片球菌株主要是乳酸片球菌，在26.7～48.9℃發酵最有效。在發酵過程中代謝產物能使肉蛋白質發生特異性變化，使肉製品具有獨特風味，這種風味是不能用化學試劑調配出來的。目前，片球菌已成為歐美國家發酵肉製品的主要發酵劑。鏈球菌屬中的乳酸鏈球菌能產生一種細菌素Nisin，對腐敗微生物有抑製作用，至今，Nisin已廣泛用於食品防腐保鮮。
3.微球菌屬和葡萄球菌
微球菌屬由三個種組成：藤黃微球菌、玫瑰色微球菌和變異微球菌。變異微球菌有良好的嗜冷性，藤黃微球菌和變異微球菌能產生黃色色素，玫瑰色微球菌能產生紅色色素，這給產品的外觀形態提供了多樣選擇。還有橙色微球菌、亮白微球菌、表皮小球菌。微球菌在病理學和毒理學方麵都是安全的，對消費者心理有良好影響。但微球菌在發酵過程中產酸速度較慢，因而將其同乳杆菌結合使用，利用其可以分解蛋白質和脂肪以及還原硝酸鹽的能力，從而使產品形成醃製色澤和風味。變異微球菌是目前唯一用於商業肉品發酵劑的微球菌種。它具有很強的硝酸鹽還原能力，在較低的溫度（5℃）和pH＞5.4時都表現出硝酸鹽還原活性。微球菌常用作歐式幹香腸的發酵劑培養物。微球菌成為初始發酵階段的主導，以後其主導地位逐漸下降，讓位於其他杆菌。大多數微球菌經還原酶的作用，將硝酸鹽和亞硝酸鹽還原。微球菌開始作為發酵劑培養物，是由於香腸加工廠直接使用硝酸鹽醃製，需要控製亞硝酸鹽的濃度。目前醃製原料肉仍在使用硝酸鹽。許多香腸加工廠認識到如有微球菌存在，“醃製顏色”的發生效果較好，也較穩定。在香腸切片和暴露在空氣中時，“醃製色澤穩定”，阻止了在香腸表麵和切麵上顏色變灰，這可能使亞硝酸鹽的紅色較強烈和穩定。微球菌除了具有硝酸鹽和亞硝酸鹽的還原能力外，還有分解蛋白質和脂肪的能力。通過分解肌肉蛋白質產生遊離氨基酸來促進風味的形成。在香腸成熟期間，可溶性氮化合物的濃度增加達到肉中總氮的25%。部分遊離氨基酸的釋放就是由於細菌蛋白酶作用的結果。微球菌具有強烈的脂肪分解特征，使大量脂肪酸釋放出來，進一步轉化形成甲基酮和醛，為肉製品提供了獨特的風味。這些反應與過氧化氫的形成有關，以後再形成醛、醇和酮。
商業發酵劑中常用的葡萄球菌有肉葡萄球菌、木糖葡萄球菌和擬葡萄球菌。其中肉葡萄球菌是非乳酸菌發酵劑的主要微生物，人們在它的基因工程方麵進行了大量工作。雖然研究取得了很大成功，克隆了一些基因，但在實際應用上還存在很多問題。因為基因工程菌株的競爭能力較弱，在短期內還不能直接應用於發酵劑生產。至今為止尚無任何肉葡萄球菌存在安全性方麵問題的報道。實際上除乳酸菌外，在肉製品發酵劑中，肉葡萄球菌是最重要的。國外研究發現三種葡萄球菌，即肉葡萄球菌、腐生葡萄球菌、維勒葡萄球菌是較佳的發酵菌。鑒於肉葡萄球菌的重要性，人們對其基因工程方麵也進行了大量的研究工作。而木糖葡萄球菌在大量蛋白質存在的情況下，會使長期貯存的產品呈現不好味道。