氨基酸對發(fā)酵肉制品的功能研究進展

1、氨基酸對發(fā)酵肉制品的功能研究進展羅玉龍，靳志敏，劉夏煒，段艷，王柏輝，靳燁*（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,內(nèi)蒙古呼和浩特,010018）摘要：在發(fā)酵肉制品中，氨基酸作為風(fēng)味物質(zhì)的前體物質(zhì)，并與其他物質(zhì)復(fù)合發(fā)揮抗氧化作用，并且可作為發(fā)色助劑影響肉制品的感官，本文通過闡述國內(nèi)外發(fā)酵肉制品中的FAA的來源以及氨基酸在發(fā)酵肉制品中的作用，并進一步闡述風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生機理及如何控制發(fā)酵肉過量生物胺的產(chǎn)生，對我們更好的開發(fā)與應(yīng)用發(fā)酵肉制品里的氨基酸有重要意義，并對我國未來發(fā)酵肉制品的發(fā)展提供理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：發(fā)酵肉制品，氨基酸，風(fēng)味物質(zhì)，抗氧化，發(fā)色 Development function of

2、 research on Amino acids in Fermented meat productsLUO Yu-long.JIN Zhi-min.LIU Xia-wei.DUAN Yan.Wang Bo-hui.C.JIN Ye*(College of Food Science and Engineering, Inner Mongolia Agricultural University, Inner Mongolia Hohhot 010018,China )Abstract Amino acids in fermented meat products are used as precu

3、rsor of the flavor substances and have antioxidant effect with components combinating.it also used as color auxiliary to influence the products color .This paper reviews sources and the function of free amino acid in fermentedmeat products in home and aboard, and further shows that the generating me

4、chanism of flavor substances and amino acid chelate in fermented meat products and how to control the excessive production of biogenic amines.It has significant meaning to develop and apply amino acid in the fermented meat products.Meanwhile,It provide theoretical basis on the development of the fut

5、ure fermented meat products.Key words fermented meat product;amino acid;flavor ;antioxidant;colorant發(fā)酵肉制品是指鹽漬肉在自然或人工控制條件下，借微生物發(fā)酵和本身組織酶作用，產(chǎn)生具有特殊風(fēng)味、色澤和質(zhì)地，及具有較長保存期的肉制品，這些制品通?？筛鶕?jù)其脫水程度、發(fā)酵程度以及發(fā)酵溫度等進行分類1。在發(fā)酵肉制品整個加工過程中，肉類本身內(nèi)源酶和微生物酶會分解蛋白質(zhì)產(chǎn)生大量的氨基酸，從而提高了人體對發(fā)酵肉制品的消化性。而這些游離氨基酸（FAA），很多都是人體需要的必需氨基酸，有明顯的生物活性，這使得肉制品

6、的保健性和營養(yǎng)性得到很大的提高。氨基酸本身或與其他物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)，促進肉制品的香氣和滋味。同時，肉制品中一些的氨基酸與其他物質(zhì)復(fù)合可以起到抗氧化作用，以及作為發(fā)色助劑改善發(fā)酵肉制品的感官，對肉制品的品質(zhì)產(chǎn)生影響。1 發(fā)酵肉中氨基酸的來源發(fā)酵肉中氨基酸非常豐富，含量較高的FAA有Glu、Lys、Leu、Ala、Arg 等，增加比例較大有Glu、Thr、Lys、Val、Ile 和Pro 等2。金華火腿的FAA在整個加工過程中都有顯著的升高，大部分FAA比腌制前提高520倍3。FAA可由內(nèi)源酶和外源酶分解產(chǎn)生。1.1內(nèi)源酶分解 *通訊作者：靳燁，教授，博士生導(dǎo)師， 研究方向為畜產(chǎn)品加工安全方向

7、，E-mail：jinyeyc。作者簡介：羅玉龍（1988-），男，碩士研究生，食品安全方向，E-mail：632997881。資金來源：國家自然科學(xué)基金 (31360393）；國家“十二五”科技支撐項目（2012BAD13B02）；內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新團隊支持計劃（NDTD2013-3）；在肉的發(fā)酵過程中，F(xiàn)AA很大程度上來源于組織內(nèi)源酶（組織蛋白酶和鈣激活蛋白酶）的水解，有關(guān)實驗表明：在pH值5.0時，組織蛋白酶能水解肌球蛋白、肌鈣蛋白、原肌球蛋白和肌動蛋白、尤其對肌動蛋白降解起到主要作用。蛋白質(zhì)降解生成的多肽、氨基酸和小分子的含氮化合物是形成發(fā)酵香腸風(fēng)味的重要物質(zhì)。對蛋白質(zhì)降解有重要影

8、響的是組織蛋白酶B、D、H和L，研究表明，組織蛋白酶B能影響肌動蛋白蛋白降解，生成水溶性多肽。在發(fā)酵香腸的成熟過程中，肌球蛋白和肌動蛋白被降解49%和30%。組織蛋白酶D活性不穩(wěn)定，在發(fā)酵肉生產(chǎn)中，組織蛋白酶D最先失活，故只能在初期發(fā)揮作用，而組織蛋白酶B和L在形成肉制品獨特風(fēng)味過程中起著很重要的作用。趙改名等在對干腌火腿的研究中發(fā)現(xiàn)，組織蛋白酶的活性與多肽、FAA以及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)生有很大關(guān)聯(lián)。在火腿加工過程中，組織蛋白酶對蛋白質(zhì)降解以及風(fēng)味形成起主要作用，對形成火腿獨特風(fēng)味有著重要的影響。組織蛋白酶活性的高低，影響著所得產(chǎn)品蛋白質(zhì)水解程度的高低4。1.2 外源酶分解外源酶對肉制品中蛋白質(zhì)

9、的分解也起了一定的作用，其主要有微生物酶和添加外源蛋白酶。1.2.1微生物外源酶微生物外源酶在從多肽降解為小分子氨基酸的過程中起重要作用，不同的發(fā)酵劑產(chǎn)生的蛋白酶也有差異。在發(fā)酵肉生產(chǎn)中，用作發(fā)酵劑的微生物有乳桿菌、片球菌、葡萄球菌、酵母菌、霉菌等5。清酒乳桿菌產(chǎn)生的二肽酶可顯著提高香腸中Val、Met和Leu的含量，氨肽酶可為發(fā)酵肉制品的風(fēng)味物質(zhì)形成提供必要的氨基酸。干酪乳桿菌的胞內(nèi)肽酶可以增加發(fā)酵肉制品中FAA含量，形成有益的發(fā)酵特征。Hughes6等通過在發(fā)酵香腸中分別添加肉葡萄球菌和抗生素發(fā)現(xiàn)：在發(fā)酵初期，蛋白質(zhì)降解得到非蛋白氮和FAA的濃度是相同的，在成熟后期，添加肉葡萄球菌的香腸產(chǎn)

10、生了強烈的水解，尤其是肌球蛋白和肌動蛋白，說明微生物蛋白酶在成熟后期對蛋白分解起到重要的作用。Frederic等7通過研究乳桿菌的肽鏈端解酶以及肉中的氨基肽酶發(fā)現(xiàn)，其能夠水解蛋白產(chǎn)生FAA，進而通過各類反應(yīng)形成風(fēng)味物質(zhì)。Casaburi8等發(fā)現(xiàn)從發(fā)酵香腸中分離到的腐生葡萄球菌的蛋白酶對肌原蛋白的水解活性比肌漿蛋白的水解活性強。1.2.2外源蛋白酶外源蛋白酶也被應(yīng)用到發(fā)酵肉制品的發(fā)酵和成熟過程中，大量研究發(fā)現(xiàn)外源酶促進了肉中氨基酸含量增加。Ha9等人通過研究木瓜蛋白酶、生姜蛋白酶、中華獼猴桃蛋白酶和菠蘿蛋白酶4種植物水解蛋白酶發(fā)現(xiàn)，這些酶能有效地水解牛肉中的肌原纖維和膠原蛋白，其中中華獼猴桃蛋白

11、酶對牛肉肌原纖維蛋白的水解最有效，而生姜蛋白酶對膠原蛋白的水解最有效。段艷10等研究表明，添加木瓜蛋白酶的發(fā)酵香腸蛋白質(zhì)降解顯著，還在一定程度上提高了發(fā)酵香腸的風(fēng)味。Zppelena11等人在發(fā)酵香腸中添加芽孢桿菌屬來源的金屬蛋白酶能促進干發(fā)酵香腸的蛋白水解從而提高感官特性而不會造成產(chǎn)品軟化。添加金屬蛋白酶的組，香腸中非蛋白氮含量高，而含氮化合物對風(fēng)味起著重要的作用。但是，外源蛋白酶的添加如果不合適或者過量，會引起蛋白質(zhì)的過分水解，使香腸軟化，從而影響香腸的組織和外觀，而要篩選出合適的酶制劑用于發(fā)酵香腸的生產(chǎn)，還需作進一步研究。2.氨基酸對發(fā)酵肉的功能2.1 產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)肉制品在發(fā)酵過程中，風(fēng)

12、味物質(zhì)是衡量其品質(zhì)好壞的一個重要指標，在加工過程中，由于的蛋白酶參與，蛋白質(zhì)發(fā)生了降解，產(chǎn)生大量的氨基酸，而FAA本身就是很重要的風(fēng)味物質(zhì)，既影響到產(chǎn)品的滋味又影響到產(chǎn)品的風(fēng)味12。趙改名等研究發(fā)現(xiàn)，干腌火腿中含量較高的FAA有Glu、Leu、Ala、Lys和Gly等，這些氨基酸是火腿的重要風(fēng)味物質(zhì)4。王燕等通過研究云南撒壩火腿得出，在整個火腿成熟期間，含量較高的是Glu、Lys、Ala、Lys，而Glu和Ala作為鮮味氨基酸，相對較高的含量是產(chǎn)品風(fēng)味的保證13。氨基酸還可以參與酯化反應(yīng)產(chǎn)生一些特殊風(fēng)味的酯類物質(zhì)，這對形成發(fā)酵肉制品的感官風(fēng)味有著獨特的貢獻。在發(fā)酵香腸中檢測到了3-甲基丁酸甲酯

13、，該物質(zhì)有可能是微生物代謝支鏈氨基酸生成甲基酸，甲基酸再次甲酯化后的產(chǎn)物14。而部分氨基酸也會發(fā)生氨基酸的Strecker反應(yīng)，產(chǎn)生醛類物質(zhì)，對肉制品的風(fēng)味貢獻很大15。己醛、辛醛和壬醛不僅是金華火腿重要的風(fēng)味物質(zhì)，還可以增加Serrano火腿的清香氣味。章建浩等16研究發(fā)現(xiàn)在金華火腿成熟過程中醛類物質(zhì)的總體比例逐漸降低，表明醛是火腿成熟過程的中間產(chǎn)物，同時可能轉(zhuǎn)變?yōu)轸人岬绕渌麚]發(fā)性成分。Beck等17研究發(fā)現(xiàn)，木糖葡萄球菌和肉糖葡萄球菌能夠分解氨基酸，尤其對Leu、Ile和Val等支鏈氨基酸的轉(zhuǎn)換能力較強，可形成一些小分子的呈香物質(zhì)，從而協(xié)調(diào)產(chǎn)品風(fēng)味，提高產(chǎn)品質(zhì)量。同時，在發(fā)酵肉成熟過程中，

14、氨基酸可以和還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生很多揮發(fā)性的風(fēng)味物質(zhì)。其中甲硫醇、乙酸、3-羥基-2-丁酮、2-乙基-1-己醇、二甲基二硫化物、二甲基三硫化物、己醛是金華火腿美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)18。Kam Huey Wong等19詳細地研究了葡萄糖與17種氨基酸在酸性條件下的美拉德反應(yīng)呈味情況，發(fā)現(xiàn)能產(chǎn)生花香、水果、焦糖樣、炸土豆、肉味、醬油樣等香氣，并且不同的氨基酸組合可以產(chǎn)生不同的香氣類型。肉類中的氨基酸作為風(fēng)味物質(zhì)的前體物還可與脂肪氧化產(chǎn)生的羰基化合物發(fā)生美拉德反應(yīng)，這一反應(yīng)發(fā)生需要一定的條件，如pH 值在6. 0 左右，Aw< 0. 85，成熟溫度在15-25。肉中的氨基酸可以

15、與二羰基化合物反應(yīng)生成醛類和氨基酮類，這些醛類不僅與褐變有關(guān)而且也與香氣的產(chǎn)生有關(guān)。2.2 氨基酸的抗氧化作用在發(fā)酵肉制品中存在大量的脂肪以及一些易氧化的物質(zhì)，其變質(zhì)腐敗主要是由于發(fā)生了脂肪氧化和蛋白質(zhì)氧化，如何延長肉制品的貨架期已經(jīng)成為人們非常關(guān)心的一個問題。在肉制品中可通過自身的抗氧化機制以及添加一些抗氧劑可縮短肉制品腐敗變質(zhì)的時間。研究發(fā)現(xiàn)氨基酸與還原糖的反應(yīng)產(chǎn)物，即美拉德反應(yīng)產(chǎn)物（MRPs）有抗氧化的能力。根據(jù)Bedinghaus 和Ockerman20研究發(fā)現(xiàn)，MRPs的抗氧化能力與其反應(yīng)物相關(guān)，糖類中以木糖為反應(yīng)物的MRPs 抗氧化性最強，而氨基酸中以His，Lys，Trp為反應(yīng)物

16、的MRPs抗氧化性最強。Jayathilakan 等21比較了MRPs、丁香提取物、Vc、桂皮提取物在豬、牛、羊肉制品中的抗氧化作用，發(fā)現(xiàn)MRPs在各種肉制品中均具有最佳的抗氧化作用，可抑制由金屬離子、酶、單線態(tài)氧所誘發(fā)的氧化反應(yīng)。肌肽和鵝肌肽在肉類工業(yè)中已用作天然的抗氧化劑，Nives Marui等人通過研究干腌火腿中的混合物抗氧化特性發(fā)現(xiàn)，谷胱甘肽表現(xiàn)出最強的抗氧化性，其次是肌酐和肌肽22。Sun 等23對廣東香腸在干燥中提取的活性肽的結(jié)構(gòu)特性和抗氧化活性進行了研究，發(fā)現(xiàn)在該活性肽結(jié)構(gòu)中His是最為主要的氨基酸，表現(xiàn)出良好的抗氧化性。肌肽是自由基清除劑，同時又具有螯合金屬離子的能力，可與金

17、屬離子反應(yīng)生成一種非活性復(fù)合物，從而降低金屬離子的催化活力，抑制脂質(zhì)氧化反應(yīng)24。據(jù)報道，不同濃度肌肽可以抑制脂肪氧化、穩(wěn)定肉色。肌肽還可以延長冷鮮肉的保存時間，添加了肌肽的冷鮮肉保藏時間可以延長一周左右，其效果要優(yōu)于抗壞血酸25。發(fā)酵肉制品中含硫的氨基酸有抗氧化保護作用，主要通過自身的抗氧化作用以及合成具有重要抗氧化作用的物質(zhì)（谷胱甘肽）來實現(xiàn)抗氧化26。谷胱甘肽作為電子供體保護細胞免受自由基的傷害，同時具有較強的還原性可減少胞內(nèi)蛋白二硫鍵的形成。2.3 發(fā)色 良好的色澤是發(fā)酵肉制品感官的很重要的指標，在加工過程中，肉制品中存在的氨基酸參與美拉德反應(yīng)會影響肉制品的色澤。根據(jù)Murakami

18、等27的報道可知在美拉德反應(yīng)初期木糖與Gly反應(yīng)生成藍色物質(zhì)，木糖與His反應(yīng)生成黃色物質(zhì)、木糖與Arg反應(yīng)生成紅色物質(zhì)，隨著反應(yīng)的進行，這些藍色、黃色和紅色物質(zhì)會進一步反應(yīng)生成棕褐色物質(zhì)。傳統(tǒng)的發(fā)酵肉用亞硝酸鹽作為發(fā)色劑，使肉制品呈現(xiàn)鮮艷的顏色，但是亞硝酸鹽能與肉中的其他物質(zhì)反應(yīng)，產(chǎn)生對人體有害的強致癌物質(zhì)。如果在生產(chǎn)中能盡量減少亞硝酸鹽的用量，則能夠極大的改善肉制品的安全。研究表明，可以使用0.3%的氨基酸和肽的結(jié)合物與10×10-6的亞硝酸鈉，可以使肉制品的色調(diào)非常好，可見氨基酸類物質(zhì)有可能大幅度降低亞硝酸鈉的用量28。有些氨基酸和肽能對肌紅蛋白產(chǎn)生發(fā)色效果，其發(fā)色效果隨氨基酸

19、與肽的種類和pH值的不同而異。將提取的血紅蛋白與組氨酸粗提液制備的紅色素通過與多糖反應(yīng)，生成糖基化血紅蛋白-組氨酸色素，其可以賦予肉制品理想的紅色，且色澤穩(wěn)定29。2.4 代謝產(chǎn)物生物胺發(fā)酵肉中生物胺在發(fā)酵和成熟過程產(chǎn)生，主要是由氨基酸經(jīng)脫羧酶類催化的脫羧反應(yīng)產(chǎn)生的，生物胺是一類含氮的具有生物活性的小分子量有機化合物的總稱。包括：脂肪族（腐胺、尸胺、精胺、亞精胺）、芳香族（酪胺、苯基乙胺）和雜環(huán)類（組胺、色胺）30。發(fā)酵制品雖然具有獨特的風(fēng)味、口感和較高的營養(yǎng)價值，但很多的發(fā)酵制品中都含有生物胺31。發(fā)酵肉生產(chǎn)過程中，由于微生物可能具有氨基酸脫羧酶活性，會參與氨基酸的脫羧反應(yīng)導(dǎo)致生物胺的形成，

20、研究證明，發(fā)酵肉制品中生物胺的積累主要是污染的微生物大量繁殖的結(jié)果32。這類細菌主要有腸桿菌、微球菌、乳酸菌、芽孢桿菌、假單胞菌等及某些酵母菌。生物胺的存在會降低發(fā)酵肉的營養(yǎng)價值33，也可使發(fā)酵肉出現(xiàn)腐敗變質(zhì)，進而影響肉制品的品質(zhì)。生物胺含量可作為鑒定發(fā)酵肉腐敗程度的一個指標，組胺、尸胺和腐胺的含量是衡量產(chǎn)品安全與質(zhì)量的主要標準34。高濃度的生物胺會影響發(fā)酵肉的安全，對其影響最大的生物胺是組胺和酪胺，在食品中含量最豐富，分別由組氨酸和酪氨酸脫羧形成35。當(dāng)人體攝入生物胺過多時，會引起過敏反應(yīng)，表現(xiàn)癥狀為頭痛、惡心、心悸、血壓變化、呼吸紊亂等，嚴重時可能會危及生命36。過量生物胺的存在會影響發(fā)酵

21、肉制品的安全，它還是致癌物亞硝胺類物質(zhì)的前體，腐胺、尸胺、精胺和亞精胺可以與食物中的亞硝酸鹽反應(yīng)產(chǎn)生致癌物質(zhì)亞硝基胺?？梢酝ㄟ^抑制氨基酸脫羧酶的活力、使用添加劑等措施可減少或控制發(fā)酵肉制品中生物胺含量。3.展望綜上所述，發(fā)酵肉制品中氨基酸含量豐富，氨基酸對發(fā)酵肉的品質(zhì)發(fā)揮了巨大的作用，可產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)，促進肉制品發(fā)色以及抗氧化，而氨基酸的代謝產(chǎn)物生物胺含量過多會影響肉制品品質(zhì)，并制約著發(fā)酵肉的安全性。我國對肉制品中的氨基酸已有初步研究，還需要從以下幾個方面來進一步研究:（1）如何選擇發(fā)酵劑才能使發(fā)酵肉產(chǎn)生更多的FAA。（2）大量使用氨基酸替代亞硝酸鹽在肉制品中發(fā)色。（3）如何控制發(fā)酵肉中過量生物

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