（四）發酵
狹義地講，發酵是指香腸中的乳酸菌旺盛地生長和代謝並伴隨著pH快速下降的階段。實際上，在這一階段香腸中還發生許多其他的重要變化，而且乳酸菌通常在半幹發酵香腸的幹燥和煙熏過程中會繼續生長。而對幹發酵香腸來說，發酵是與初期幹燥同時進行的。另外，即使當加工中的外部條件不允許微生物生長以後，微生物代謝所產生的各種酶類其活性還會在香腸中長期存在。所以從這個角度來說，發酵可以認為是發酵香腸整個加工中持續發生的過程。
1.發酵過程中微生物的作用
與生產其他發酵食品如幹酪、發酵乳、泡菜等一樣，在發酵香腸的生產中乳酸菌起著關鍵作用。其中屬於同型發酵的乳酸菌種類如啤酒片球菌和使用較少的乳球菌是最重要的乳酸菌種類。屬於異型發酵的乳酸菌種類，由於在發酵時會產氣並生成非發酵香腸特征性氣味成分，因此往往不予采用。屬於異型發酵的明串珠菌（Leuconostoc）除產氣外，還會形成人們所不希望的黏液，所以通常也不希望在發酵劑中存在。事實上，屬於異型發酵的乳酸菌在某些發酵香腸中也存在，隻不過它們的數量很少。有些屬於同型發酵的乳酸菌如清酒乳杆菌（Lb.sake），盡管當該菌的數量達到107cfu/g時對香腸的質量不會產生顯著的不良影響，但由於該菌生長時會產生黏液，因而不希望其存在。
乳酸菌的主要作用是將碳水化合物經無氧酵解途徑的產物分解產生有機酸（主要是乳酸），從而使pH下降，抑製香腸中存在的其他有害微生物的生長。同時pH降低以後，使得肉中蛋白質的持水力下降，這對於保證發酵後香腸的正常幹燥也非常重要。
近些年來人們發現，香腸在發酵過程中乳酸菌除產生有機酸以外，還會生成一些微生物抑製因子。有時這些抑製因子表現出非特異性機製，如過氧化氫的生成、氧化還原電位的降低，營養物質尤其是氨基酸和維生素（主要是煙酸和生物素）的競爭等。有些乳酸菌則能產生具有很高專一抑製活性的細菌素。而其中人們最關注的是些能夠對致病性細菌如單核細胞增生李斯特氏菌（Listeria monocytogenes）產生抑製作用的細菌素。研究表明，由啤酒片球菌產生的細菌素，在肉餡的pH出現顯著的下降之前就對單核細胞增生李斯特氏菌產生明顯的抑製作用，啤酒片球菌的活性在pH降低後會變得更強。
對發酵香腸而言，部分小球菌和凝固酶陰性葡萄球菌的菌株對其起著重要作用，因為這些菌株具有將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽的能力。鮮肉中存在很多具有硝酸鹽還原作用的細菌（如假單胞杆菌），但是這些菌株大多不能在發酵過程中生長。前已述及，亞硝酸鹽是發酵香腸抑菌體係中的主要組成成分，同時在產品特征性顏色形成過程中也是不可或缺的。某些乳杆菌屬的種類具有較強的產生過氧化氫的能力，而過氧化氫可以防止由於產過氧化物的乳酸菌菌株引起的色變，還可以在一定程度上減輕脂肪氧化現象。小球菌和葡萄球菌在幹發酵香腸幹燥成熟過程中能夠產生水解脂肪和蛋白質的多種酶類，酶解作用的產物在幹發酵香腸特征風味形成中起重要作用，如肉食葡萄球菌（Staph.carnosus）。另外，在香腸中乳酸菌大量生長之前，肉中固有微生物菌群的適當生長可能對改善幹發酵香腸的品質也有一定作用。
2.自然發酵
發酵香腸的傳統加工工藝中，發酵是完全依賴原料肉中存在的乳酸菌進行的自然發酵。乳酸菌普遍存在於原料肉中，隻不過初始數量很低，除非原料肉曾在真空包裝中貯存過一段時間。發酵香腸肉餡的初始條件一般不利於肉中數量占優勢的革蘭氏陰性菌的生長，而有利於革蘭氏陽性菌以及凝固酶陽性和凝固酶陰性的葡萄球菌和乳酸菌的生長。有研究表明，乳酸發酵過程涉及由腸杆菌到腸球菌最後再到乳杆菌和片球菌的“接力傳遞”。如果發酵進行順利的話，乳酸菌生長將會很快，一般發酵2～5d後其數量即可達到106～108cfu/g。相應的pH的降低導致假單胞菌和其他酸敏感革蘭氏陰性杆菌在2～3d內死亡，不過耐酸性較好的細菌如沙門氏菌等可能存活更長的時間。乳酸菌的數量在達到最大值後趨於下降，但在黴菌成熟的香腸中經常會在約15d後出現第二個生長高峰期，這與乳酸鹽代謝引起的pH的升高相吻合。如果乳酸發酵的啟動被延遲、pH下降緩慢，則金黃色葡萄球菌易生長並產生腸毒素，其他雜菌的生長可能會使香腸的風味變差。對幹發酵香腸而言，由於香腸中通常隻含有硝酸鹽而不含亞硝酸鹽，這時能夠生長發育的細菌種類很多，這對改善幹發酵香腸的風味品質有利。
在采用自然發酵法生產發酵香腸時，為了提高發酵過程的穩定性和可靠性，最初通常采取“回鍋”的辦法。所謂“回鍋”是指在新的肉餡中加入前一個生產周期中的部分發酵後的材料作為菌種接種的方法。這種做法曾經被廣泛使用，但並不是好方法。首先，“回鍋”材料中的乳酸菌生理上可能已經處於衰老狀態，不能快速啟動新的一輪發酵；其次，“回鍋”方法的不可控性意味著接種進去的乳酸菌可能具有一些人們不希望的特性，如形成過氧化物，這種性質一旦成為香腸中的主要變化，其結果將給香腸的品質帶來嚴重的不良影響。
從自然發酵香腸分離到的乳酸菌中，乳杆菌占大多數。最常見的種類如下：巴伐利亞乳杆菌（Lb.bavaricus）、彎曲乳杆菌（Lb.curvatus）、香腸乳杆菌（Lb.farciminis）、植物乳杆菌（Lb.plantarum）和清酒乳杆菌（Lb.sake）等。清酒乳杆菌很可能最重要，其次是彎曲乳杆菌。其他一些發酵香腸中不希望看到的種類如產過氧化氫的Lb.viridescens也有相當數量。乳酸菌中除乳杆菌外，其次就數片球菌了，在某些香腸的發酵過程中這類乳酸菌的數量占優勢。有害片球菌（Pediococcus damnosus）、乳酸片球菌（Pd.acidilactici）和戊糖片球菌（Pd.pentosaceus）都是比較重要的片球菌種類。除了在某些品質較差的香腸中發現有大量明串珠菌存在以外，一般情況下，乳球菌和明串珠菌數量都很少。
3.發酵劑發酵
由於自然發酵過程存在著不可靠性和不可控性，人們越來越傾向於在現代加工工藝中采用微生物純培養物——發酵劑來實現對發酵過程的有效控製，保證產品的安全性和產品質量的穩定性。由乳酸菌發酵劑啟動的發酵過程基本上與成功的自然發酵相同，並且在發酵劑啟動的乳酸發酵中，乳酸菌會更快地成為優勢菌。
4.發酵工藝
工業上使用的發酵劑一般都是凍幹型的，使用前需先使其複水複原。複原後的發酵劑，通常需要將其在室溫下放置18～24h，以使發酵劑中的微生物重現活力，然後才能添加到香腸肉餡中。接種量一般為106～107cfu/g肉餡，采用短時高溫發酵時接種量更大，可以高達108cfu/g肉餡。
發酵溫度隨產品類型而異。一般來說，當需要pH快速下降時，溫度應稍高，發酵溫度每升高5℃，產酸速率可以增加一倍。但是如果發酵的啟動被延遲，高溫會增大病原菌尤其是金黃色葡萄球菌生長的可能性。發酵溫度還會影響所產酸中乳酸和乙酸的相對數量，一般認為較高溫度更有利於乳酸的生成。在實際生產中，各類香腸發酵的溫度和時間差別很大。一般來講，幹香腸通常在15～27℃下發酵24～72h，塗抹型香腸需在22～30℃下發酵48ｈ，而半幹型切片香腸則需在30～37℃下發酵14～72ｈ。不過世界各地加工發酵香腸的條件千差萬別，不能一概而論，例如，匈牙利生產的薩拉米腸，發酵時的溫度不到10℃；而美國生產的低pH半幹夏腸（summer sausage）發酵溫度卻高達40℃。
發酵過程中環境的相對濕度無論對香腸幹燥過程的啟動還是對防止產品表麵酵母菌和黴菌的過度生長都非常重要，因此也必須對該條件進行控製。控製相對濕度的另一目的是防止產品在幹燥過程中形成堅硬外殼。如果發生表麵結殼，一方麵會阻礙香腸內部水分的脫除，延長幹燥時間；另一方麵會造成產品在貯藏過程中表麵水分過高導致黴菌生長。一般情況下，高溫短時發酵時設定空氣相對濕度為98%左右；但在較低溫度下發酵時，一般原則是發酵間的相對濕度應比香腸內部的平衡水分含量（90%左右）對應的相對濕度低5%～10%。
在現代化生產中，香腸的發酵是在溫濕度均受到嚴格控製的密封間內進行的，還可對某些類型的香腸采取輕微的煙熏，但不能影響發酵過程。過去，由於不能實現對溫濕度的有效控製，在生產發酵香腸時采取一些特殊方法防止香腸在發酵過程中變質。雖然這些方法現在不多用，但在生產某些傳統產品時仍可采用，從而獲得特殊的感官品質。如在斯堪的那維亞，一些香腸的發酵（和成熟）是在醃製液中進行的；而在德國，有些香腸是在25℃和高相對濕度下進行，發酵過程中表麵過度生長的微生物靠多次洗刷來去除。
香腸發酵後酸化的程度因產品類型不同而有很大差異。一般來說，半幹香腸的酸度最高，尤其是美國生產的半幹香腸，發酵後的pH經常在5.0以下。德國幹香腸發酵後的pH通常在5.0～5.3，其他幹香腸發酵後的酸化程度一般都較低，如法國和意大利幹香腸等。香腸中的某些組分雖然含量很低卻會對香腸發酵後的酸化程度造成影響，如抗氧化劑叔丁基羥基醌即能降低pH的下降速度，盡管該抗氧化劑本身可抑製單胞增生李斯特氏菌和其他病原菌的活性。通常在真空填充的香腸或直徑較大的香腸中酸化的程度最高，這是因為缺氧造成的。可是在直徑較大的香腸中，發酵後會使其中氨的數量增加，這樣對由於乳酸生成導致pH的下降產生了抵消作用。
（五）幹燥和成熟
各種類型的發酵香腸幹燥程度差異很大，它是決定產品的物理化學性質和感官性狀及其貯藏性能的主要因素。對幹發酵香腸而言，由於產品不經過熱處理，幹燥還是殺滅豬旋毛蟲的關鍵控製工序。
在所有發酵香腸的幹燥過程中，都必須注意控製水分從香腸表麵蒸發的速率，使其與水分從香腸內部向表麵轉移的速率相等。對半幹香腸而言，其幹燥失重不到20%，幹燥溫度通常為37～66℃，相對濕度低至60%。在較高的溫度下，幹燥在數小時內即可完成，但在較低溫度下則需幹燥數天。快速幹燥隻有在低pH下才可能，因為這時蛋白質的溶解度較低，有利於水分的脫除。高溫幹燥可以隻設定單一濕度條件，但在其他情況下，幹燥是根據相對濕度遞減分幾個階段完成的。半幹香腸幹燥後的加熱目的是殺死豬旋毛蟲，這是香腸冷卻前的最後一道工序，是產品質量的關鍵控製點。產品最終需經冷卻，即將香腸的溫度降至0℃並保持24ｈ。對幹香腸而言，幹燥時間的長短在一定程度上取決於香腸的直徑大小。這類產品的幹燥通常在較低溫度下進行，最常用的溫度範圍是12～15℃。在實際生產中，通常采取在初始階段使用較高溫度，然後隨著幹燥的進行，溫度逐漸降低的辦法。幹燥過程中，空氣的相對濕度也逐漸降低，但通常保持比香腸內的水分所對應的平衡相對濕度低10%左右。
（六）包裝
多數傳統發酵香腸隻采取最簡單的包裝，如將產品放進紙板箱中、放在布袋裏或塑料袋中，目的是為產品提供運輸和貯藏過程中的保護。有時，發酵香腸的包裝僅僅是為了提供運輸中的保護而在零售展示前去除。某些半幹香腸需采用真空包裝，但真空包裝容易導致香腸內部的水分轉移到表麵，使得包裝開啟後酵母菌或黴菌很快生長。
發酵香腸現在常常經切片和預包裝後零售。常用的是真空包裝，可以保持香腸的顏色和防止脂肪氧化。也采用氣調包裝，但從微生物穩定性的角度看這是不必要的。香腸的切片操作需在低溫下進行以防止脂肪“成泥”影響產品外觀，同時低溫還減輕了脂肪對包裝用塑料薄膜的汙染，避免熱融封口時出現問題。應注意的是，多數產品在零售展示櫃裏受到高強度的光照時會出現退色現象。
（七）發酵肉製品加工實例——發酵香腸的加工
發酵香腸是西方國家的一種傳統肉製品。它經過微生物發酵，蛋白質分解為氨基酸、維生素等，使營養性和保健性得到進一步增強，加上具有獨特的風味，近20年來得到了迅速的發展。
1.工藝流程
豬肉切碎（瘦肉和脂肪）→斬拌→加入發酵劑和醃製劑→灌腸→發酵成熟→幹燥
2.配方
豬肉80%，背脂20%，食鹽2.5%，NaNO30.01g/kg，異抗壞血酸0.05%，胡椒粉0.2%，δ-葡萄糖酸內酯1%，葡萄糖0.6%，發酵劑（清酒乳杆菌和肉葡萄球菌混合5∶1）。
3.原料肉
必須采用新鮮合格的原料肉，最好選用前後腿精肉，因為前後腿精肉中的肌原纖維蛋白含量較多，能包含更多的脂肪，使香腸不出現出油現象。對於脂肪的選擇，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，因為這部分脂肪含有很少的多不飽和脂肪酸，如油酸和亞油酸的含量分別占總脂肪的8.5%和1.0%，這些多不飽和脂肪酸極易發生自動氧化。
4.原料肉的處理和醃製
將原料肉切割成3～5cm的條塊，加入食鹽、硝酸鹽、異抗壞血酸鈉、δ-葡萄糖酸內酯、葡萄糖，在0～5℃溫度下醃製24～28h，醃製時要經常翻動，保證醃製的均勻性，並加冰，控製溫度，防止微生物的生長。
5.肉餡的製備和填充
原料肉醃製好後，瘦肉一般在0～4℃絞成相對較大的顆粒，脂肪則在-8℃左右的凍結狀態下切碎，將香辛料和發酵劑加入肉餡中並攪拌均勻。肉餡在灌製前應盡可能除淨其中的氧氣，因為氧的存在會對產品最終的色澤和風味不利，這可以通過使用真空攪拌機實現。灌製時肉餡的溫度不應超過2℃。
6.發酵成熟
控製發酵和成熟過程中的溫度與相對濕度對發酵香腸的生產是至關重要的。如果要獲得質量好且貨架期較長的產品應選用較低的溫度，通常控製在15～26℃。發酵時環境的相對濕度通常控製在90%左右。幹香腸的成熟和幹燥通常在12～15℃和逐漸降低相對濕度下進行。成熟間的濕度控製要做到既能保證香腸緩慢穩定的幹燥，又能避免香腸表麵形成一層幹的硬殼。一般發酵的過程為：22℃、相對濕度99%，發酵香腸發酵60h，失重約15%，在14℃相對濕度90%條件下再發酵48h。
7.幹燥
幹燥工藝對發酵腸的品質和外觀影響較大，在生產過程中應控製好幹燥的時間和溫度。如果幹燥速度太快，會使發酵腸表麵形成硬殼，內部水分釋放不出去；而幹燥時間長，會使水分釋放不均勻。為了達到有效的幹燥過程，香腸的內部和外部的水分損失需要保持同一速度。但是如果幹燥速度太慢，會使腸表麵生長黴菌。有些黴菌對發酵風味是有利的，但有些黴菌產生毒素，或形成一定的顏色，影響發酵腸的品質和色澤。幹燥條件為12℃，相對濕度85%。幹燥48h後，在12℃相對濕度80%再幹燥48h。完成成熟和幹燥後的幹香腸水分含量一般在35%左右或更低，水分活度在0.90左右，能有效抑製大多數有害微生物或腐敗菌的生長。
8.蒸煮
在100℃以上的溫度下，蒸30min左右，以蒸熟為準，同時能起到殺菌的作用。這裏需要說明一點：生幹香腸和半幹香腸是我國的一種傳統灌腸製品，因其采用自然界中的“野生”微生物，在幹製過程中進行發酵，所以屬於自然發酵過程，因此這種發酵香腸存在著質量不穩定和安全性難以保證等缺點。發酵香腸是由西方歐洲國家傳入我國的一種灌腸製品。在發酵香腸的現代加工工藝中，通常添加人工篩選或者通過生物工程技術構建和培育的優良微生物菌種。在發酵過程中要嚴格控製其發酵溫度和濕度，以形成良好的風味和感官品質。