发酵肉制品加工过程中风味物质形成和影响因素研究进展

张根生，潘雷，岳晓霞，徐旖梦

(哈尔滨商业大学 食品工程学院，哈尔滨 150028)

发酵肉制品是指一类在自然或人工控制的低温条件下将原料肉通过腌制、发酵、干燥或熏制等一系列加工工艺制成的肉制品。发酵肉制品经过微生物或酶的发酵作用[1]，能够产生酸或醇，使其pH值降低。并且通过低温脱水，肉中含水量下降，这使得发酵肉制品具有特殊的风味品质[2]。发酵肉制品除发酵灌肠制品外，以腊肉、板鸭、酸肉、咸肉为代表的中国传统腌腊肉制品也均属于发酵肉制品之列[3]。其主要特点是具有较高的营养价值、易被人体消化、风味独特、保存时期长并具有一定的保健功能[4]。

风味作为评判发酵肉制品品质的重要指标之一，在实际生产中能够起到指导作用。通过对发酵肉制品中风味组成以及形成途径的研究，分析其变化规律，使得发酵肉制品的特征风味更加突出，成为近年来肉制品研究领域的热点之一。本文从发酵肉制品加工过程中风味物质的形成机理出发，对风味物质在不同影响因素下的变化规律进行阐述，为有效地改善发酵肉制品的风味提供了参考。

1 发酵肉制品加工过程中风味物质的形成研究进展

1.1 发酵肉制品加工过程中风味物质的组成

发酵肉制品的风味主要包括非挥发性的滋味物质和挥发性的风味物质，其中挥发性物质对发酵肉制品风味的影响最大。但大量的挥发性成分中仅有小部分对发酵肉制品的风味形成做出贡献[5]，其中主要包括碳氢化合物、醛、醇、酮、甘油三酯和磷脂等挥发性化合物。

近年来，发酵肉制品中存在的挥发性风味物质被很多学者进行了广泛而深入的研究。Montanari等[6]研究10种不同工业生产的意大利发酵香肠的香气特征，在其中发现了酮、醛、醇、酯和酸等挥发性化合物。Gianelli等[7]对智利发酵香肠成熟过程中的挥发性风味成分进行研究，在Charqui发酵香肠样品中鉴定出54种挥发性化合物，在Longaniza发酵香肠样品中则有32种挥发性化合物被分析鉴定出来。其中发现的挥发性化合物的化学基团是醛、醇、酮、有机酸、芳香族、呋喃类和脂肪烃类物质。不同品种发酵肉制品的风味物质，其组成成分也存在一定程度上的差别，比如醛类、醇类以及呋喃类物质是存在于干腌火腿中的特征挥发性化合物[8-9]，酚类、醛类和酮类则作为腊肉的特征挥发性化合物[10]，而腊肠独特风味中主要的挥发性化合物有醇类、酮类和酯类。现有关于发酵肉制品风味组成成分的研究已经比较充分，但在风味物质中还可能存在其他微量成分未被发现，未来可尝试不同的提取和分析方法对发酵肉制品的风味成分进行鉴定。

1.2 发酵肉制品加工过程中风味物质形成机理

在发酵肉制品中，风味物质的组成不仅来自酶水解蛋白质和脂质产生的香气前体物质[11]，更重要的来源是脂类物质降解、蛋白质水解和微生物作用碳水化合物发酵等酶促与非酶促反应所生成的化合物，它们共同构成了发酵肉制品的独特风味。

1.2.1 脂类物质水解氧化

肉制品风味形成有60%与脂质氧化有关，发酵过程中会产生影响风味的脂质氧化产物、游离脂肪酸和挥发性化合物[12]。脂类物质转化为风味化合物的第一步是水解，可以得到产物游离脂肪酸和甘油酯。游离脂肪酸进一步生成大量挥发性化合物，包括醇类、醛类、酮类和酸类等物质[13]。其次，游离脂肪酸氧化形成脂肪酸的过氧化物，再与许多不同的分解途径相结合，产生大量挥发性化合物或香气前体[14]。烷烃、烯烃、醛类、酸类、醇类和酮类等脂肪酸的氧化产物也对风味有着重要影响[15]。Laura等[16]对干腌“Lacon”研究发现，其中大量的风味物质是通过脂质氧化获得的。崔莹莹[17]研究宣恩火腿风味发现，脂质氧化过程起主要作用的是多不饱和脂肪酸。因此，要获得具有最佳风味的最终发酵肉类产品，必须控制脂解和脂质氧化。近年来，关于添加发酵剂或酶促进脂类物质水解逐渐成为研究热点。

1.2.2 蛋白质水解

蛋白质水解是风味形成过程中必不可少的生化反应，水解产生氨基酸代谢产物支链醛及其相关的酸和醇类[18-19]，它们作为重要的风味化合物或风味化合物的前体，能够对风味的形成产生直接的影响[20]。蛋白质降解主要与加工条件的改变和微生物分泌产生蛋白酶有关。Papuc等[21]认为蛋白酶在降解肌原纤维蛋白中发挥着至关重要的作用，同时作为主要的蛋白水解酶存在于细胞质中。发酵肉制品中风味来源与氨基酸和还原糖发生的美拉德反应也有着紧密联系[22]。美拉德反应中的重要中间产物糖基胺是由胺化合物与羰基缩合所得，通过脱氧邻酮酸糖的脱水和降解反应，生成环烯硫化物、咪唑、吡啶、噻吩和吡嗪在内的一系列挥发性风味化合物。赵景丽等[23]实验发现金华火腿风味物质中被检测到的特征挥发性化合物与半胱氨酸和蛋氨酸参与的美拉德反应相关。石江涛等[24]发现，氨基酸的热降解反应和美拉德反应都会对发酵鸭肉肠的风味做出贡献。

1.2.3 碳水化合物分解

在发酵肉制品中，碳水化合物被微生物分解代谢生成一系列有机酸，其中主要包括甲酸、乙酸和乳酸等，这能够提高肉制品的酸度，影响产品的风味[25]。这种发酵主要由乳酸菌实现，而凝固酶阴性葡萄球菌参与了芳香化合物的形成[26]。同时，微生物作用于碳水化合物还会产生包括双己肽在内的一些分子量相对较低的化合物，对发酵肉制品特殊风味的形成起到促进作用。

综上，发酵肉制品风味的形成机理、过程复杂，许多风味物质的形成不仅来源于酶促与非酶促反应，还与发酵肉制品加工中所加的香辛料成分有关，并且部分风味的来源界限模糊，比如Zamora等[27]研究发现，美拉德反应产物与脂质氧化所得的化合物是相互关联的，它们的形成是氧化脂类、氨基酸和加工条件所共同决定的，从而影响最终风味。因此，还需对发酵肉制品风味的形成机理进行持续深入的研究。

2 影响发酵肉制品风味物质的主要因素研究进展

2.1 原辅料的组成对发酵肉制品风味的影响

2.1.1 原料肉对发酵肉制品风味的影响

在发酵肉制品的生产过程中，原料肉的差异是影响成品不同风味的主要原因，其中包括原料脂肪种类比例和原料蛋白质组成比例两个重要因素。发酵肉制品的脂肪种类和比例不同，是引起产品风味变化的主要原因之一。Lorenzo等[28]以脂肪含量分别为5%、10%、20%的原料肉制作发酵香肠，发现3个实验组的发酵香肠中挥发性风味物质的组成有明显差异。Benet等[29]分析了肌肉内脂肪含量和脂肪酸组成对猪肉熟腌火腿风味的影响，结果表明，样品中较高含量的不饱和脂肪酸会导致较低水平风味物质的形成。Lorenzo等[30]生产不同猪背脂含量的干发酵香肠，发现随着干腌香肠脂肪含量的增加，该发酵香肠中挥发性化合物的含量下降，所以由同种动物的不同解剖部位制得的发酵肉制品也风味各异。蛋白质组成含量的差异，也会影响发酵肉制品的风味。Jurado等[31]研究发现，生产发酵肉制品的过程中，蛋白质水解产生风味前体物质的同时还与还原糖作用发生美拉德反应，生成含硫化合物，改善产品风味。唐静等[32]认为影响腊肉、发酵火腿和风干鱼制品等发酵产品产生各自特征风味的主要原因之一是氨基酸种类和含量的差异在发酵肉制品成熟过程中作用不同。此外，不同种类的原料具有不同的蛋白酶，对发酵肉制品的风味也有所影响。汪淼等[33]研究发现，不同原料肉中蛋白酶的活性会影响肽类及游离氨基酸的形成。综上，现在多数关于原料肉的研究都围绕在脂肪和蛋白质的组成比例差异上，其他组成成分可能也会对风味产生影响，未来可对其他微量成分与风味形成之间的关系进行探究。

2.1.2 辅料对发酵肉制品风味的影响

常被应用在发酵肉制品加工过程中的辅料主要有NaCl、糖、硝酸盐和抗坏血酸钠等。Alves等[34]通过实验得出结论：NaCl浓度降低50%，脂质氧化的强度会降低，从而影响产品风味。Corral等[35]研究表明，在低盐度干发酵香肠中含硫化合物和酸类挥发性化合物降低，醛类挥发性化合物提高，影响发酵香肠风味。此外，当用KCl替代部分NaCl而影响低盐香肠感官风味时，可选择添加赖氨酸、肌苷酸二钠和鸟苷酸二钠弥补其风味缺陷[36]。Wang等[37]通过实验发现，降低腌制盐水平可以增加干腌火鸡火腿中风味活性挥发物含量。加入适量的胡椒粉、迷迭香、百里香、蒜和洋葱等香辛料也会有效改善发酵肉制品的风味，这不仅是由于其本身就具有香气成分，还与其在发酵肉制品中发生的化学反应有关。比如大蒜中的大蒜素可进一步形成含硫化合物及其衍生物，这有助于发酵肉制品风味的形成。近年来，发酵肉制品加工所需辅料研究较多的是添加亚硝酸盐和硝酸盐，但有关糖和香辛料的研究较少，之后可对香辛料作用于发酵肉制品中微生物菌群而改善发酵肉制品风味进行研究。

2.2 发酵工艺对发酵肉制品风味的影响

发酵肉制品种类繁多，发酵工艺也有所不同，影响发酵肉制品风味的主要因素包括发酵温度和发酵时间。

2.2.1 发酵温度对发酵肉制品风味的影响

发酵温度不仅能够通过改变酶活性而对脂肪氧化和蛋白质水解造成影响，还能对美拉德反应起到促进作用。石江涛等研究优化发酵鸭肉肠的加工工艺，结果表明，控制发酵时间54 h、温度27 ℃，并适量添加发酵剂可使发酵鸭肉肠具有较好的感官风味。段立昆[38]将强化高温工艺应用于风鹅加工，发现50 ℃强化高温可以使风鹅风干期蛋白质降解程度显著提高，有利于风鹅风味的形成。于海凤[39]优化加工工艺为发酵温度37 ℃、发酵时间12 h、食盐3%、白砂糖13%～14%、味精4%、豆豉3%来制作发酵鲅鱼罐头，此条件下风味物质较为丰富。在适宜的温度范围内，细菌可缓慢发酵糖并水解蛋白质和脂肪，产生大量风味物质。高温能够使脂肪水解出更多的烃类，但是当温度过高时则会导致乳酸菌快速发酵产生大量的酸，不利于发酵肉制品良好风味的形成。

2.2.2 发酵时间对发酵肉制品风味的影响

从发酵时间对风味影响的角度来看，较长的发酵周期会提供给脂质水解和氧化更充足的时间。章建浩等[40]得出结论：当干腌火腿腌制7个月时，会生成3-甲基丁醛、1-辛烯和2-甲基丙醇等挥发性化合物。超过12个月，则生成2-丙醇、2-丙酮和己烷等物质。石仕敏等[41]对发酵羊肉香肠加工工艺进行优化，发现当发酵时间20 h、温度26 ℃、发酵剂接种量0.02%时所得成品感官评分较高。胡冠华等[42]实验发现成熟3～4 d发酵羊肉香肠的感官品质及营养组成优于其他时间的。所以，根据不同发酵肉制品选择适宜的发酵时间，在累积得到重要风味物质的同时，避免由于过度氧化分解而产生不良风味。

2.2.3 特殊发酵工艺对发酵肉制品风味的影响

除发酵温度和时间对发酵肉制品风味的影响外，一些其他的特殊发酵工艺也会对发酵肉制品的风味产生影响，其中主要包括烟熏工艺和高温风干工艺。经过烟熏工艺生产的发酵香肠所产生的酚类和羰基化合物会促进发酵香肠独特风味的形成。Igor等[43]对斯拉夫尼亚传统干发酵“Kulen”香肠研究发现，通过烟熏处理会使发酵香肠产生包括甲酚、甲氧基苯酚、有机硫化合物和环戊烯酮衍生物等在内的风味物质。有关高温风干工艺的研究发现，与其他腌腊肉制品相比，禽肉制品通过风干腌制，风味更加浓郁。蒋南琪[44]研究风鸡高温风干成熟工艺发现，55 ℃高温风干条件下对风干肉制品的特征风味物质的形成有促进作用。

综上可知，近年来改进生产工艺的研究主要集中在发酵温度、时间和特殊发酵工艺等发酵条件所引起的发酵肉制品中的生化和微生物变化影响终产品的质量和风味，但有关发酵室湿度、空气流动速度和特殊发酵工艺等其他影响发酵肉制品风味的因素研究还较少。未来在烟熏工艺和高温风干工艺的基础上，可以研究开发更多有助于提高发酵肉制品风味的特殊发酵工艺。

2.3 发酵剂添加对发酵肉制品风味的影响

将优良发酵剂应用在发酵肉制品的生产中可促进芳香化合物的形成。细菌、酵母菌和霉菌是常被利用的发酵剂微生物种类[45]。除发酵剂的选取外，其使用量和使用配比也会对风味造成影响。

2.3.1 细菌发酵剂添加对发酵肉制品风味的影响

细菌中最常用乳酸菌和球菌，乳酸菌发酵生成乳酸[46]，促进蛋白质降解，同时与醇和醛等物质作用，形成一系列风味化合物[47-48]。Nguyen等[49]在越南的蔡氏发酵肉制品生产中发现可以产生大量酸的特质乳酸菌，对发酵肉制品风味的改善有着显著效果。吴宝森等[50]认为在发酵肉制品加工过程中，球菌能够分解蛋白质和脂肪而优化产品的风味。Leroy等[51]和Semedo等[52]研究表明，木糖葡萄球菌和肉葡萄球菌通过降解蛋白质产生风味物质而成为了较好的产香菌种[53]。Almeida等[54]发现在加工低钠发酵香肠的过程中通过添加乳酸菌可促进小肽和游离氨基酸的产生，从而进一步改善发酵香肠的风味。王德宝等[55]发现接种植物乳杆菌与肉葡萄球菌生产的发酵香肠风味物质含量显著高于自然发酵香肠所含的风味物质。细菌作为发酵剂不仅能提高发酵肉制品的风味，还能一定程度抑制有害菌繁殖，延长货架期。近年来，人们关于细菌发酵剂的选择更倾向乳酸菌，球菌的研究则较少。因此，筛选出既能确保安全性，又能有效改善风味的球菌菌种作为发酵剂可能成为今后的研究热点之一。

2.3.2 酵母菌发酵剂添加对发酵肉制品风味的影响

酵母菌是广泛应用于发酵肉制品中的微生物，具有分解脂肪、蛋白质和碳水化合物的能力[56]。Andrade等[57]研究表明，在干法发酵香肠的加工中，酵母菌能够有效促进挥发性化合物的产生，对肉制品风味的形成有着重要意义。Cano等[58]将M4和P2两种型号的汉逊德巴利酵母添加到慢发酵香肠中，发现这两种菌种均能产生改善发酵香肠风味的乙基甲基支链酯化化合物。Flores等[59]发现汉逊德巴利酵母有利于发酵肉制品风味物质的产生。综上，酵母菌作为发酵剂应用到发酵肉制品加工中可以增加风味物质，但现在还缺少有关酵母菌具体的分类研究，在之后的研究中，可根据不同发酵肉制品而分离筛选适宜的酵母新菌种作为发酵剂进行接种，从而改善发酵肉制品的风味。

2.3.3 霉菌发酵剂添加对发酵肉制品风味的影响

霉菌可以水解蛋白质和充分降解脂肪为脂肪酸、氨基酸、短肽[60]，也可通过延缓酸败和影响其他微生物等来改善风味。孙浩洋等[61]对加工发酵半干罗非鱼工艺进行研究，发现以红曲霉和紫红曲霉作为发酵剂，并控制接种量在25%～35%，会有效改善发酵鱼的风味。苏宏南[62]发现在适宜的条件下，蛋白质和油脂会被毛霉分泌的蛋白酶和脂肪酶分解而改良发酵香肠风味。陈肖[63]将红曲米应用于发酵香肠的开发中，使其挥发性风味物质含量显著高于对照组。金二庆[64]实验发现广式腊肠的风味、感官及贮藏特性与红曲菌发酵有着一定相关性。霉菌所具有的分解蛋白质和脂肪的能力，能够有效作用于发酵肉制品品质及特征风味物质的形成。但是多数霉菌在人工培养基上会产生霉菌毒素，现有关霉菌安全性的研究还较少，未来可在筛选安全霉菌菌种方面进行研究。

2.3.4 复合菌种发酵剂对发酵肉制品风味的影响

由于酵母菌发酵产酸能力较弱且单独使用时会导致氨含量增加[65]，霉菌的安全性又未得到完全验证，单一菌种的添加不能在确保发酵肉制品安全性的基础上满足人们对其风味的需求。所以，近年来国内外学者将注意力更多地集中到复合发酵剂领域[66-67]。迟明旭[68]研究青鱼肉发酵香肠生产工艺发现，利用混合发酵剂联合发酵较单一菌种发酵所得产品的风味物质含量和种类都有明显提升[69]。黄俊逸等[70]将自制复配发酵剂(嗜酸乳杆菌与肉糖葡萄球菌)接种到发酵香肠中，通过与自然发酵组对比，证实了复配发酵剂能够有效促进发酵香肠多种风味物质的形成。聂晓华等[71]在发酵鱼肉香肠中分别加入植物乳杆菌、戊糖片球菌以及二者混合作为添加剂应用到发酵过程中，发现该复合添加剂通过作用于蛋白质水解而促进风味物质的形成。曹辰辰等[72]实验发现，在发酵香肠中接种功能性发酵剂植物乳杆菌和模仿葡萄球菌为混合发酵剂，能够增加挥发性风味物质的种类。虽然现在已经有很多复合菌种发酵剂应用到了发酵肉制品的加工中，但是还要根据各个菌种的不同特性继续开发稳定性和促进风味产生能力更强的复合菌种。

3 结论及展望

发酵肉制品风味形成机理复杂，各种反应和途径的交织共同赋予了发酵肉制品独特的风味。选择合适的原料配合适当辅料添加是控制发酵肉制品良好风味的基础。发酵工艺和发酵剂的不同选择将会对发酵肉制品的风味产生影响。但现有的发酵工艺比较单一，用于改善风味的复合发酵剂研究还较少。今后应在寻找新的能够使发酵肉制品具有独特风味的发酵工艺，筛选和构建改善风味能力更强的菌种作为发酵剂方面进行深入的探究。