4.其他細菌
在自然發酵肉品中發現了唯一的放線菌——灰色鏈黴菌(streptomyces griseus)。據說此菌可以提高發酵肉製品的風味,但產品的特有風味是否得益於這一微生物的特異代謝活性,以及產生的香味成分是否源於此菌還不清楚。還有腸細菌中的氣單胞菌也可作為肉品發酵菌種。此菌在發酵過程中沒有任何致病菌和產毒能力,對香腸的風味還有益處。
(四)多菌種混合發酵特性
多菌種混合發酵可以增加產品的多樣性,還可彌補單菌種發酵的單調性,使產品風味物質更豐富、質量更好,並擴大市場消費。但在實際應用中,要注意菌種之間的相互關係。對其中每一種微生物的基本要求是它們必須能較好地共生,或者最好具有協同作用。實驗結果表明:大多數快速發酵菌株的混合培養都沒有非常理想的結果。自然發酵肉製品就是多菌種混合發酵。如湘西侗族的“酸肉”經研究主要微生物菌群是乳酸菌、微球菌、葡萄球菌及酵母菌;金華火腿也主要是乳酸菌、酵母菌和黴菌共同作用的產物。菌種之間相互作用,形成獨特的風味。
目前采用純培養菌種混合發酵的研究很多,其中植物乳杆菌與啤酒片球菌混合發酵最為普遍。這樣有利於工廠化,產品的質量可以得到保證。有人研究將植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌混合發酵,使兩菌優勢互補,開發了有利於人體健康的肉製品。還有人將植物乳杆菌、啤酒酵母、米曲黴按2∶1∶1的比例很好地混合發酵,可賦予產品獨特的風味和良好的色澤。但乳酸菌與酵母菌、黴菌共同發酵的研究較少,需要今後深入研究。
綜上所述,肉製品發酵劑的研究主要集中於乳酸菌發酵香腸方麵,且發酵肉製品特殊風味的形成不是單一菌種所能達到的,隻能是合理的複合菌係共同作用的結果。總之,我們應綜合應用基因工程、細菌工程、發酵工程、酶工程等生物工程技術,開發出既營養又保健,且口味適合的發酵肉製品。
三、肉製品發酵劑的製備與保存
每一生產廠都有增強發酵劑活性的專用培養基配方和加工條件,但其中必須有氯化鈉(最小0.5%)以保持其耐鹽性。
對啤酒片球菌,商業培養基配方為:玉米浸漬水11.3kg,脫脂奶粉22.7kg,葡萄糖45kg,酵母自溶物6kg,磷酸二氫鉀6.4kg,磷酸氫二鈉4.3kg。在混合物中加水到227 L,用傳統方法接種啤酒片球菌,在32~37℃培養8~10h,然後離心分離培養基中的細菌,與其他穩定劑、混合營養物質混合,盡快凍結。各種穩定劑如甘油、脫脂奶粉、穀氨酸鈉、麥精、甘油、堿性磷酸鹽、穀氨酸、胱氨酸和葡萄糖常在凍結介質中與培養濃縮物配合,以提供保護作用。培養濃縮物通常每1mL(g)中有109~1011個細胞。混合後應盡快用液氮或二氧化碳凍結培養物。最早選用啤酒片球菌(乳酸片球菌)屬的一個菌株作為肉發酵劑,是因為該菌株能耐凍幹。目前美國主要用凍結形式的發酵劑,但凍幹發酵劑在世界其他國家仍在廣泛使用。
保存和運送發酵劑的另一種商業方法是使用液體防凍劑。將常規的細胞液用一倍或更多倍的防凍劑稀釋。防凍劑為水溶性的,對細菌無損害,冷凍到-40℃時不形成冰晶。防凍劑中有多元醇、糖和其他水溶性無機及有機化合物。此過程最少用40%~50%的防凍劑使培養基水分活度降低,並提供非凍結的濃縮物。這種液體形式的濃縮物可以保持原有發酵劑的特性,抑製冰結晶的形成。此外,在正常的銷售期間,發酵劑濃縮物可被加溫,不像凍結的發酵劑那樣,在解凍時活性受到很大損失。
四、發酵肉製品的加工
所有的發酵香腸具有類似的基本加工工藝,值得指出的是,幹發酵香腸加工過程中的幹燥成熟和半幹發酵香腸生產過程中的加熱,其目的都是殺死產品中的豬旋毛蟲,不過並不能殺死產品中的病原菌。發酵香腸基本工藝流程為:
(一)原輔料
1.原料肉
用於製造發酵香腸的肉餡中瘦肉一般占50%~70%,幾乎可以使用任何一種肉類原料,不過通常需根據各地的飲食傳統做出選擇。比如,在歐洲的大部分地區、美國以及亞洲的許多國家,豬肉是使用最廣泛的原料。而在其他國家和地區,人們更多地使用羊肉和牛肉作為原料。雞肉也可用於發酵香腸的生產,可是目前的產量很低。不管使用什麼種類的原料肉,都必須保證產品具有很好的質量,不允許存在明顯的質量瑕疵,如血汙等。
影響原料肉作為發酵香腸加工適應性的主要因素包括持水力、pH和顏色。當使用豬肉作為原料時,初始pH應在5.6~6.0範圍內,這樣有利於發酵的啟動,保證pH的下降。因此,DFD肉不適合加工發酵香腸,而PSE肉可以用於生產幹發酵香腸,但其添加量以不超過20%為宜。另外,人們通常認為以老齡動物肉為原料生產的幹發酵香腸質量更好,所以常常優先選用這類原料。
2.脂肪
脂肪是發酵香腸中的重要組成成分,幹燥後的含量有時可以高達50%。脂肪的氧化酸敗是發酵香腸(尤其是幹香腸)貯藏過程中最主要的質量變化,是限製產品貨架期的主要因素。因此要求使用融點高的脂肪,也就是說脂肪中不飽和脂肪酸的含量應該很低。牛脂和羊脂因氣味太大,不適於用作發酵香腸的脂肪原料。一般認為色白而又結實的豬背脂是生產發酵香腸的最好原料。這部分脂肪隻含有很少的多不飽和脂肪酸,如油酸和亞油酸的含量分別為總脂肪酸的8.5%和1.0%,這些多不飽和脂肪酸極其容易發生自動氧化。如果豬脂肪中多不飽和脂肪酸的含量較高,脂肪組織會較軟,使用這樣的豬脂肪後會導致最終產品的風味和顏色發生不良變化,並且會迅速發生脂肪氧化酸敗,縮短貨架期。
3.醃製劑
醃製劑中主要包括氯化鈉、亞硝酸鹽或硝酸鹽、抗壞血酸鈉等。
(1)氯化鈉氯化鈉在發酵香腸中的添加量通常為2.5%~3.0%,能夠將原料的初始水分活度降到0.96左右。在某些意大利薩拉米香腸中其添加量更大一些,幹燥後製品中的含量可以達到8%以上。這樣高的氯化鈉含量與亞硝酸鹽(濃度可以達到150mg/kg)以及低pH結合,形成了一個強有力的抑製體係,使得原料中的大部分有害微生物的生長被抑製,同時有利於乳酸菌和小球菌的生長。氯化鈉在肉餡中還起到溶解蛋白質的作用,將肌原纖維蛋白(鹽溶蛋白)部分溶出,以便在肉粒周圍包裹一層薄膜,形成乳糜狀,提高了肉粒之間的粘結性,有利於形成好的產品質地。此外,氯化鈉是形成產品滋味的重要成分之一。
(2)亞硝酸鹽除了幹發酵香腸外,其他類型的發酵香腸在醃製時首先選用亞硝酸鹽。亞硝酸鹽可直接加入,添加量一般小於150mg/kg。亞硝酸鹽對形成發酵香腸最終的顏色和防止脂肪氧化非常重要,NO-2還能夠抑製大多數革蘭氏陰性細菌的生長,同時對抑製肉毒梭狀芽孢杆菌的生長也很重要,而且還有利於形成醃製肉特有的香味。
盡管氯化鈉和NO-2對最終產品的穩定性起到一定作用,但在大多數情況下其主要作用則是在發酵初期創造一種適合於乳酸菌生長的選擇性優勢條件,同時抑製有害微生物的生長。在含水量和水分活度相對較高的半幹香腸中,亞硝酸鹽在維持最終產品穩定性方麵的作用最大。
(3)硝酸鹽在生產發酵香腸的傳統工藝中或生產幹發酵香腸過程中一般加入硝酸鹽而不加入亞硝酸鹽,添加量通常為200~600mg/kg。不過人們普遍認為,發酵香腸中的這一添加量偏高。同所有腸類肉製品一樣,最終在加工中起作用的仍然是亞硝酸鹽,所以加入的硝酸鹽必須經微生物或還原劑(如抗壞血酸鈉)還原為亞硝酸鹽。為此肉餡中應保證足夠數量的硝酸還原微生物的存在,有時需在發酵劑中添加。如果肉餡在剛開始醃製時亞硝酸鹽的濃度就很高,會明顯抑製對產生風味化合物或其前體物有益的微生物的活力。因此,用硝酸鹽作醃製劑生產的幹香腸在風味上常常要優於直接添加亞硝酸鹽生產的發酵香腸。
在某些地方的傳統產品中,既不添加硝酸鹽也不添加亞硝酸鹽,比如西班牙的辣香腸(chorizo),其中少量存在的硝酸鹽是從其他成分中轉化而來的,主要來源是大蒜粉和辣椒粉。
(4)抗壞血酸鈉抗壞血酸鈉為醃製劑中的發色助劑,起還原劑的作用,能將硝酸根離子還原為亞硝酸根離子,再將後者還原為NO;或者將高鐵肌紅蛋白和氧合肌紅蛋白還原為肌紅蛋白。
4.碳水化合物
宰後豬肉或牛肉的肌糖原在無氧呼吸條件下迅速酵解成乳酸,至pH為5.4左右到達最低值。微生物能利用葡萄糖產生乳酸,但是一旦其所能利用的單糖碳源被耗盡,許多好氧或兼性厭氧細菌就會利用氨基酸作碳源進行生長繁殖,從而導致肉的腐敗。因此在肉中添加碳水化合物並結合除氧可以適當延長肉的貨架期。碳水化合物的存在和無氧環境會促進乳酸菌的生長,而乳酸菌的代謝產物是乳酸,這樣就進一步降低了肉的pH,從而抑製了其他細菌(尤其是腐敗菌和致病菌)的生長,防止肉的腐敗變質,保證產品的食用安全性。
剛宰完的鮮豬肉和鮮牛肉,其中葡萄糖的含量分別隻有7μmol/g和4.5μmol/g左右,這意味著其宰後的pH不可能大幅度下降。為了保證獲得足夠低的pH,就需要添加一定數量的碳水化合物。在發酵香腸生產中所添加的碳水化合物一般是葡萄糖與低聚糖的混合物。如果隻添加葡萄糖,需要添加的量較大,會導致pH下降過快,使肉中的某些酸敏感細菌不能生長,而這些細菌對發酵香腸的成熟和最終產品的特性是有益的;反之,如果添加的葡萄糖的量過少或者隻添加降解速度很慢的低聚糖,香腸在發酵後的成熟過程中,由於溫度較高(可達近30℃以上),可能導致有害微生物的生長。隻有將這兩種糖結合使用,才能保證既獲得較低的初始pH,抑製有害微生物的生長,又不會對有益於香腸特性的成熟菌造成損害。兩種糖的添加量通常為0.4%~0.8%,發酵後香腸的pH為4.8~5.0。但是在生產意大利式薩拉米香腸時添加量較低,為0.2%~0.3%。這是因為這類發酵香腸中一般添加硝酸鹽而不添加亞硝酸鹽。添加碳水化合物的量要少,以降低有機酸形成的速度,從而避免硝酸鹽還原微生物過早被抑製。相反,在生產美式半幹發酵香腸時,為保證pH快速下降,添加量一般較大,可達2.0%,產品的最終pH為4.5左右,口味偏酸。
盡管在發酵香腸生產中添加碳水化合物已經是常規做法,但有人通過對發酵肉製品商業化進程的係統研究後,對在發酵香腸中添加碳水化合物的作用提出了質疑。研究表明,在未使用外加發酵劑製造的一種德式香腸中,不添加碳水化合物的酸化速率與含有0.8%或1.6%的糖的酸化速率相同。這說明添加的糖類要麼沒有被利用要麼隻被利用了一部分。相反,另外的研究顯示,在一種意大利香腸中添加0.2%的糖,結果這些糖在發酵過程中被完全利用。
添加碳水化合物的量不能過多,否則會使肉餡的初始水分活度較低,再加上所添加的氯化鈉也會降低初始水分活度,以至於過低的水分活度使發酵難以啟動,影響產酸速率和pH的下降。
在有些國家,還采用添加奶粉的辦法作為乳糖的來源,或者添加馬鈴薯粉作為澱粉的來源。這些添加物主要是作為肉類填充劑使用的,由於它們的持水性與肉不同,結果在產品幹燥過程中會帶來一些問題。
5.酸化劑
添加酸化劑的目的是保證在發酵初期pH能夠迅速下降。有專家認為,對於不添加發酵劑生產的發酵香腸來說,使用酸化劑對保證產品的安全性非常重要。在塗抹型產品中,酸化劑經常與發酵劑結合使用,這類產品尤其需要pH在短時間內下降。可是,對其他類型的產品,人們通常認為同時使用酸化劑和發酵劑會導致產品質量較差。
許多生產商優先選用的酸化劑是葡萄糖酸-δ-內酯,添加量為0.5%左右。在發酵香腸中葡萄糖酸-δ-內酯能夠在24h之內水解為葡萄糖酸,迅速降低肉餡的初始pH,對幹燥成熟初期有害的酸敏感細菌產生抑製作用,但同時這也幹擾了微生物還原硝酸鹽的能力和芳香物質的形成,因此常用於半幹發酵香腸的生產,一般不用於幹發酵香腸的生產中。
有些發酵香腸在生產中直接添加乳酸或其他有機酸作為酸化劑。由於肉中蛋白質遇酸凝固,肉餡的均勻一致性會因此發生改變,進而給後麵的填充操作造成困難。不過這一問題可以通過將有機酸用部分氫化植物油形成的膜衣包埋的方法加以解決。膜衣在發酵過程中因溫度升高而融化並釋放出有機酸,這種釋放過程也會在室溫下發生,但有時隻有在加熱時當溫度達到60~65℃才融化。葡萄糖酸-δ-內酯也可以采用包埋的方法,這樣可以避免由於機械衝擊或者其他原因造成的過早水解而帶來的問題。
6.發酵劑
目前,在半幹發酵香腸生產中幾乎普遍使用微生物發酵劑,但在幹發酵香腸生產中隻有像德國等少數國家越來越多地使用發酵劑,而在其他國家和地區,很少使用發酵劑。不過發酵劑在發酵香腸生產中的作用和價值正得到越來越廣泛的認同。發酵香腸中使用的發酵劑主要由乳酸菌組成,添加的主要目的是為了改進產品質量的穩定性,同時對發酵過程進行控製。當醃製劑中使用的鹽類為硝酸鹽而非亞硝酸鹽時,發酵劑中常常還要包含一種或兩種硝酸鹽還原細菌如小球菌或葡萄球菌的菌株。葡萄球菌也可以在無乳酸菌的情況下單獨添加。
有研究指出,在肉類發酵過程中存在多種乳杆菌,它們一般都具有兩種酶活性:即硝酸鹽還原酶活性和亞硝酸鹽還原酶活性。亞硝酸鹽還原酶又有兩種類型,分別為血紅素依賴型和非血紅素依賴型。前者在發酵過程中的最終產物是氨;而後者則生成NO2和NO,並有利於產品玫瑰紅色的形成。不過一般情況下,該酶活性很低,不足以滿足生產的需要。
7.香辛料及其他組分
大多數發酵香腸的肉餡中均可以加入多種香辛料,如黑胡椒、大蒜(粉)、辣椒(粉)、肉豆蔻和小豆蔻等。胡椒粒或粉是各種類型的發酵香腸中添加最普遍的香辛料,用量一般為0.2%~0.3%。其他香辛料如辣椒(粉)、大蒜(粉)、肉豆蔻、燈籠椒等,也可以添加到發酵香腸中,種類和用量視產品類型和消費者的嗜好而定。香辛料在發酵香腸中發揮以下幾方麵的作用:①賦予產品香味;②刺激乳酸的形成,這是因為像胡椒、芥末、肉豆蔻等香辛料中錳的含量較高,而錳是乳酸菌生長和代謝中多種酶所必需的微量元素,包括關鍵的糖酵解酶如6-二磷酸果糖縮醛酶;③抗脂肪氧化,大蒜、迷迭香等香辛料中含有抗氧化物質,能抑製脂肪的自動氧化作用,從而延長產品的貨架期。
一些國家還允許在發酵香腸中添加抗氧化劑和L-穀氨酸,後者為滋味助劑。另外有些國家還允許在發酵香腸中使用肉類填充劑,如植物蛋白尤其是大豆蛋白,最常使用的是大豆分離蛋白,添加量可達5%。一般認為當其使用量在2%以下時不會給產品質量帶來不良影響。大豆分離蛋白吸水性較強,因而可以在一定程度上降低氯化鈉的使用量。另外,人們還使用一些血液製品替代植物蛋白添加到發酵香腸中,盡管最終產品的質量仍可以接受,但與常規配方相比,會在發酵過程產生差異,並導致產品感官性狀的不良變化。
(二)肉餡的製備和填充
盡管各種類型的發酵香腸結構差異很大,但大多數產品發酵前的肉餡可以被看成均勻分散的乳化體係。該體係必須考慮到兩個方麵的因素:一是要保證香腸在幹燥過程中易於失去水分;二是要保證肉餡具有較高的脂肪含量。為此,瘦肉一般需在0~-4℃下絞成相對較大的顆粒而不能將其斬拌成肉糊狀,以免持水力太強。脂肪則需在-8℃左右的凍結狀態下切碎,這樣可以防止脂肪的所謂“成泥”現象,否則泥狀的脂肪會包裹在肉粒表麵,阻礙幹燥過程中水分的脫除。
通常將絞碎的瘦肉和脂肪混合好以後,再加入醃製劑、碳水化合物、發酵劑和香辛料並混合均勻,注意必須保證食鹽等組分在肉餡中分布均勻。有時可以先將瘦肉預醃一下,也可以使用未經預醃和經預醃的瘦肉的混合物,但必須使其在發酵前達到平衡。
(三)接種黴菌或酵母菌
對於許多幹發酵香腸來說,腸衣表麵生長的黴菌或酵母菌對產品形成良好的感官特性(尤其是風味和香氣)起著重要的作用。黴菌或酵母菌對抑製其他有害菌、保護香腸免受光和氧的作用以及產生過氧化氫酶等也有一定的作用。在傳統加工工藝中,這些微生物是從工廠環境中偶然“接種”到香腸表麵的,然而這種偶然的自發接種會帶來產品質量的不穩定,更重要的是經常會有產真菌毒素的黴菌生長,對人類的健康造成潛在的危害。正是由於這些原因,在發酵香腸的現代加工工藝中,經常采用在香腸表麵接種不產真菌毒素的純發酵劑菌株的辦法。大多數情況下,香腸在灌腸後直接接種,通常的做法是將黴菌或酵母菌培養液的分散體係噴灑在香腸表麵。或者準備好黴菌發酵劑的懸浮液後,將香腸在其中浸一下,這是一種既簡單又有效的接種方法,但是與懸浮液接觸的所有器具和設備必須經過嚴格的衛生處理,以防止環境中黴菌的汙染。有時這種接種在發酵後幹燥開始前進行。