氨基酸对发酵肉制品的功能研究进展

氨基酸对发酵肉制品的功能研究进展

罗玉龙，靳志敏，刘夏炜，段艳，王柏辉，靳烨*

（1. 内蒙古农业大学食品科学与工程学院, 内蒙古呼和浩特,010018）

摘要：在发酵肉制品中，氨基酸作为风味物质的前体物质，并与其他物质复合发挥抗氧化作用，并且可作为发色助剂影响肉制品的感官，本文通过阐述国内外发酵肉制品中的FAA 的来源以及氨基酸在发酵肉制品中的作用，并进一步阐述风味物质的产生机理及如何控制发酵肉过量生物胺的产生，对我们更好的开发与应用发酵肉制品里的氨基酸有重要意义，并对我国未来发酵肉制品的发展提供理论依据。

关键词：发酵肉制品，氨基酸，风味物质，抗氧化，发色

Development function of research on Amino acids in

Fermented meat products

LUO 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 precursor 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 mechanism 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 future fermented meat products.

Key words fermented meat product;amino acid;flavor ;antioxidant;colorant

发酵肉制品是指盐渍肉在自然或人工控制条件下，借微生物发酵和本身组织酶作用，产生具有特殊风味、色泽和质地，及具有较长保存期的肉制品，这些制品通常可根据其脱水程

[1]度、发酵程度以及发酵温度等进行分类。在发酵肉制品整个加工过程中，肉类本身内源酶

和微生物酶会分解蛋白质产生大量的氨基酸，从而提高了人体对发酵肉制品的消化性。而这些游离氨基酸（FAA ），很多都是人体需要的必需氨基酸，有明显的生物活性，这使得肉制品的保健性和营养性得到很大的提高。氨基酸本身或与其他物质反应产生风味物质，促进肉制品的香气和滋味。同时，肉制品中一些的氨基酸与其他物质复合可以起到抗氧化作用，以及作为发色助剂改善发酵肉制品的感官，对肉制品的品质产生影响。

1 发酵肉中氨基酸的来源

发酵肉中氨基酸非常丰富，含量较高的FAA 有Glu 、Lys 、Leu 、Ala 、Arg 等，增加比例

[2]较大有Glu 、Thr 、Lys 、Val 、Ile 和Pro 等。金华火腿的FAA 在整个加工过程中都有显著的

[3]升高，大部分FAA 比腌制前提高5~20倍。FAA 可由内源酶和外源酶分解产生。

1.1内源酶分解

1在肉的发酵过程中，FAA 很大程度上来源于组织内源酶（组织蛋白酶和钙激活蛋白酶）1 *通讯作者：靳烨，教授，博士生导师， 研究方向为畜产品加工安全方向，E-mail ：[email protected]。

作者简介：罗玉龙（1988-），男，硕士研究生，食品安全方向，E-mail ：[email protected]。 资金来源：国家自然科学基金 (31360393）；国家“十二五”科技支撑项目（2012BAD13B02）；内蒙古农业大学科技创新团队支持计划（NDTD2013-3）；

的水解，有关实验表明：在pH 值5.0时，组织蛋白酶能水解肌球蛋白、肌钙蛋白、原肌球蛋白和肌动蛋白、尤其对肌动蛋白降解起到主要作用。蛋白质降解生成的多肽、氨基酸和小分子的含氮化合物是形成发酵香肠风味的重要物质。对蛋白质降解有重要影响的是组织蛋白酶

B 、D 、H 和L ，研究表明，组织蛋白酶B 能影响肌动蛋白蛋白降解，生成水溶性多肽。在发酵香肠的成熟过程中，肌球蛋白和肌动蛋白被降解49%和30%。组织蛋白酶D 活性不稳定，在发酵肉生产中，组织蛋白酶D 最先失活，故只能在初期发挥作用，而组织蛋白酶B 和L 在形成肉制品独特风味过程中起着很重要的作用。赵改名等在对干腌火腿的研究中发现，组织蛋白酶的活性与多肽、FAA 以及挥发性风味物质产生有很大关联。在火腿加工过程中，组织蛋白酶对蛋白质降解以及风味形成起主要作用，对形成火腿独特风味有着重要的影响。组织蛋白酶活性的高低，影响着所得产品蛋白质水解程度的高低[4]。

1.2 外源酶分解

外源酶对肉制品中蛋白质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

微生物外源酶在从多肽降解为小分子氨基酸的过程中起重要作用，不同的发酵剂产生的

蛋白酶也有差异。在发酵肉生产中，用作发酵剂的微生物有乳杆菌、片球菌、葡萄球菌、酵母菌、霉菌等[5]。清酒乳杆菌产生的二肽酶可显著提高香肠中Val 、Met 和Leu 的含量，氨肽酶可为发酵肉制品的风味物质形成提供必要的氨基酸。干酪乳杆菌的胞内肽酶可以增加发酵肉制品中FAA 含量，形成有益的发酵特征。Hughes [6]等通过在发酵香肠中分别添加肉葡萄球菌和抗生素发现：在发酵初期，蛋白质降解得到非蛋白氮和FAA 的浓度是相同的，在成熟后期，添加肉葡萄球菌的香肠产生了强烈的水解，尤其是肌球蛋白和肌动蛋白，说明微生物蛋白酶在成熟后期对蛋白分解起到重要的作用。Frederic 等[7]通过研究乳杆菌的肽链端解酶以及肉中的氨基肽酶发现，其能够水解蛋白产生FAA ，进而通过各类反应形成风味物质。Casaburi [8]等发现从发酵香肠中分离到的腐生葡萄球菌的蛋白酶对肌原蛋白的水解活性比肌浆蛋白的水解活性强。

1.2.2外源蛋白酶

外源蛋白酶也被应用到发酵肉制品的发酵和成熟过程中，大量研究发现外源酶促进了肉

中氨基酸含量增加。Ha [9]等人通过研究木瓜蛋白酶、生姜蛋白酶、中华猕猴桃蛋白酶和菠萝蛋白酶4种植物水解蛋白酶发现，这些酶能有效地水解牛肉中的肌原纤维和胶原蛋白，其中中华猕猴桃蛋白酶对牛肉肌原纤维蛋白的水解最有效，而生姜蛋白酶对胶原蛋白的水解最有效。段艳[10]等研究表明，添加木瓜蛋白酶的发酵香肠蛋白质降解显著，还在一定程度上提高了发酵香肠的风味。Zppelena [11]等人在发酵香肠中添加芽孢杆菌属来源的金属蛋白酶能促进干发酵香肠的蛋白水解从而提高感官特性而不会造成产品软化。添加金属蛋白酶的组，香肠中非蛋白氮含量高，而含氮化合物对风味起着重要的作用。但是，外源蛋白酶的添加如果不合适或者过量，会引起蛋白质的过分水解，使香肠软化，从而影响香肠的组织和外观，而要筛选出合适的酶制剂用于发酵香肠的生产，还需作进一步研究。

2. 氨基酸对发酵肉的功能

2.1 产生风味物质

肉制品在发酵过程中，风味物质是衡量其品质好坏的一个重要指标，在加工过程中，由

于的蛋白酶参与，蛋白质发生了降解，产生大量的氨基酸，而FAA 本身就是很重要的风味物质，既影响到产品的滋味又影响到产品的风味[12]。赵改名等研究发现，干腌火腿中含量较高的FAA 有Glu 、Leu 、Ala 、Lys 和Gly 等，这些氨基酸是火腿的重要风味物质[4]。王燕等通过研究云南撒坝火腿得出，在整个火腿成熟期间，含量较高的是Glu 、Lys 、Ala 、Lys ，而

Glu 和Ala 作为鲜味氨基酸，相对较高的含量是产品风味的保证[13]。

氨基酸还可以参与酯化反应产生一些特殊风味的酯类物质，这对形成发酵肉制品的感官

风味有着独特的贡献。在发酵香肠中检测到了3-甲基丁酸甲酯，该物质有可能是微生物代谢支链氨基酸生成甲基酸，甲基酸再次甲酯化后的产物[14]。而部分氨基酸也会发生氨基酸的Strecker 反应，产生醛类物质，对肉制品的风味贡献很大[15]。己醛、辛醛和壬醛不仅是金华火腿重要的风味物质，还可以增加Serrano 火腿的清香气味。章建浩等[16]研究发现在金华火腿成熟过程中醛类物质的总体比例逐渐降低，表明醛是火腿成熟过程的中间产物，同时可能转变为羧酸等其他挥发性成分。Beck 等[17]研究发现，木糖葡萄球菌和肉糖葡萄球菌能够分解氨基酸，尤其对Leu 、Ile 和Val 等支链氨基酸的转换能力较强，可形成一些小分子的呈香物质，从而协调产品风味，提高产品质量。

同时，在发酵肉成熟过程中，氨基酸可以和还原糖发生美拉德反应，产生很多挥发性的

风味物质。其中甲硫醇、乙酸、3-羟基-2-丁酮、2-乙基-1-己醇、二甲基二硫化物、二甲基三硫化物、己醛是金华火腿美拉德反应产生的挥发性风味物质[18]。Kam Huey Wong 等[19]详细地研究了葡萄糖与17种氨基酸在酸性条件下的美拉德反应呈味情况，发现能产生花香、水果、焦糖样、炸土豆、肉味、酱油样等香气，并且不同的氨基酸组合可以产生不同的香气类型。肉类中的氨基酸作为风味物质的前体物还可与脂肪氧化产生的羰基化合物发生美拉德反应，这一反应发生需要一定的条件，如pH 值在6. 0 左右，Aw

2.2 氨基酸的抗氧化作用

在发酵肉制品中存在大量的脂肪以及一些易氧化的物质，其变质腐败主要是由于发生了

脂肪氧化和蛋白质氧化，如何延长肉制品的货架期已经成为人们非常关心的一个问题。在肉制品中可通过自身的抗氧化机制以及添加一些抗氧剂可缩短肉制品腐败变质的时间。

研究发现氨基酸与还原糖的反应产物，即美拉德反应产物（MRPs ）有抗氧化的能力。根据Bedinghaus 和Ockerman [20]研究发现，MRPs 的抗氧化能力与其反应物相关，糖类中以木糖为反应物的MRPs 抗氧化性最强，而氨基酸中以His ，Lys ，Trp 为反应物的MRPs 抗氧化性最强。Jayathilakan 等[21]比较了MRPs 、丁香提取物、Vc 、桂皮提取物在猪、牛、羊肉制品中的抗氧化作用，发现MRPs 在各种肉制品中均具有最佳的抗氧化作用，可抑制由金属离子、酶、单线态氧所诱发的氧化反应。肌肽和鹅肌肽在肉类工业中已用作天然的抗氧化剂，Nives Marušić等人通过研究干腌火腿中的混合物抗氧化特性发现，谷胱甘肽表现出最强的抗氧化性，其次是肌酐和肌肽[22]。Sun 等[23]对广东香肠在干燥中提取的活性肽的结构特性和抗氧化活性进行了研究，发现在该活性肽结构中His 是最为主要的氨基酸，表现出良好的抗氧化性。肌肽是自由基清除剂，同时又具有螯合金属离子的能力，可与金属离子反应生成一种非活性复合物，从而降低金属离子的催化活力，抑制脂质氧化反应[24]。据报道，不同浓度肌肽可以抑制脂肪氧化、稳定肉色。肌肽还可以延长冷鲜肉的保存时间，添加了肌肽的冷鲜肉保藏时间可以延长一周左右，其效果要优于抗坏血酸[25]。发酵肉制品中含硫的氨基酸有抗氧化保护作用，主要通过自身的抗氧化作用以及合成具有重要抗氧化作用的物质（谷胱甘肽）

[26]来实现抗氧化。谷胱甘肽作为电子供体保护细胞免受自由基的伤害，同时具有较强的还

原性可减少胞内蛋白二硫键的形成。

2.3 发色

良好的色泽是发酵肉制品感官的很重要的指标，在加工过程中，肉制品中存在的氨基酸

参与美拉德反应会影响肉制品的色泽。根据Murakami 等[27]的报道可知在美拉德反应初期木糖与Gly 反应生成蓝色物质，木糖与His 反应生成黄色物质、木糖与Arg 反应生成红色物质，随着反应的进行，这些蓝色、黄色和红色物质会进一步反应生成棕褐色物质。

传统的发酵肉用亚硝酸盐作为发色剂，使肉制品呈现鲜艳的颜色，但是亚硝酸盐能与肉

中的其他物质反应，产生对人体有害的强致癌物质。如果在生产中能尽量减少亚硝酸盐的用量，则能够极大的改善肉制品的安全。研究表明，可以使用0.3%的氨基酸和肽的结合物与10×10-6的亚硝酸钠，可以使肉制品的色调非常好，可见氨基酸类物质有可能大幅度降低亚硝酸钠的用量[28]。有些氨基酸和肽能对肌红蛋白产生发色效果，其发色效果随氨基酸与肽的种类和pH 值的不同而异。将提取的血红蛋白与组氨酸粗提液制备的红色素通过与多糖反应，生成糖基化血红蛋白-组氨酸色素，其可以赋予肉制品理想的红色，且色泽稳定[29]。

2.4 代谢产物生物胺

发酵肉中生物胺在发酵和成熟过程产生，主要是由氨基酸经脱羧酶类催化的脱羧反应产

生的，生物胺是一类含氮的具有生物活性的小分子量有机化合物的总称。包括：脂肪族（腐胺、尸胺、精胺、亚精胺）、芳香族（酪胺、苯基乙胺）和杂环类（组胺、色胺）[30]。发酵制品虽然具有独特的风味、口感和较高的营养价值，但很多的发酵制品中都含有生物胺[31]。 发酵肉生产过程中，由于微生物可能具有氨基酸脱羧酶活性，会参与氨基酸的脱羧反应导致生物胺的形成，研究证明，发酵肉制品中生物胺的积累主要是污染的微生物大量繁殖的结果

[32]。这类细菌主要有肠杆菌、微球菌、乳酸菌、芽孢杆菌、假单胞菌等及某些酵母菌。生物胺的存在会降低发酵肉的营养价值[33]，也可使发酵肉出现腐败变质，进而影响肉制品的品质。生物胺含量可作为鉴定发酵肉腐败程度的一个指标，组胺、尸胺和腐胺的含量是衡量产品安全与质量的主要标准[34]。高浓度的生物胺会影响发酵肉的安全，对其影响最大的生物胺是组胺和酪胺，在食品中含量最丰富，分别由组氨酸和酪氨酸脱羧形成[35]。当人体摄入生物胺过多时，会引起过敏反应，表现症状为头痛、恶心、心悸、血压变化、呼吸紊乱等，严重时可能会危及生命[36]。过量生物胺的存在会影响发酵肉制品的安全，它还是致癌物亚硝胺类物质的前体，腐胺、尸胺、精胺和亚精胺可以与食物中的亚硝酸盐反应产生致癌物质亚硝基胺。可以通过抑制氨基酸脱羧酶的活力、使用添加剂等措施可减少或控制发酵肉制品中生物胺含量。

3. 展望

综上所述，发酵肉制品中氨基酸含量丰富，氨基酸对发酵肉的品质发挥了巨大的作用，

可产生风味物质，促进肉制品发色以及抗氧化，而氨基酸的代谢产物生物胺含量过多会影响肉制品品质，并制约着发酵肉的安全性。我国对肉制品中的氨基酸已有初步研究，还需要从以下几个方面来进一步研究:（1）如何选择发酵剂才能使发酵肉产生更多的FAA 。（2）大量使用氨基酸替代亚硝酸盐在肉制品中发色。（3）如何控制发酵肉中过量生物胺的产生制约着发酵肉的安全性。

参考文献

[1] 李轻舟, 王红育. 发酵肉制品研究现状及展望[J].食品科学,2011,32(03):247-251.

[2] ZHAO G M,ZHOU G H,TIAN W,et al.Changes of alanylaminopeptidase activity and free amino acid contents in biceps femoris during processing of jinhua ham[J].Meat Science,2005,71(4):612-619.

[3] 李欢. 现代工艺金华火腿中FAA 含量的研究[J].肉类工业,2013,(5):22-27.

[4] 赵改名, 齐胜利, 周光宏. 干腌火腿中的滋味物质及其形成机制[J].肉类研究,2004(2):43-45.

[5] 朱胜华, 车振明. 微生物在发酵肉制品中的应用[J].食品科技,2011,36(10):104-107.

[6] Hughes M.C,kerry J P,Arendt E K,et al. characterization of proteolysis during the ripening of semi-dry fermented sausages [J] . MeatScience, 2002, (62): 205~216

[7] Frederic L,Jurgen V ,Luc D V . Functional meat starter cultures for improved sausage fermentation [J]. International Journal of Food Microbiology，2006，106：270-285.

[8] Casaburi A,Villani F,Fidel Toldrá,et al.Protease and esterase activity of staphylococci

[J].International Journal of Food Microbiology,2006,112(3):223-229.

[9] HA M, BEKHIT A E D A, CARNE A, et al. Characterisation of commercial papain, bromelain, actinidin and zingibain protease preparations and their activities toward meat proteins[J]. Food Chemistry, 2012, 134(1): 95-105.

[10] 段艳, 袁倩, 贾雪晖, 等. 外源蛋白酶对羊肉干发酵香肠理化特性的影响[J].食品研究与开发,2012,33(8):54-57.

[11] Jose Zapelena M, Zalacain I,Paz de Pena M,et al.Effect of the addition of a neutral proteinase from Bacillus subtilis(Neutrase) on nitrogen fractions and fexture of Spanish fermented sausage[J].Journal of Agricultural &Food Chemistry.1997.45(7):2798-2801.

[12] 龙卓珊, 杨万根, 徐玉娟, 等. 肉制品风味研究进展[J].食品科技,2009,34(9):130-134.

[13] 王燕, 吉杰丽, 朱仁俊. 撒坝火腿成熟过程中FAA 的变化研究[J],现代食品科技.2013,29(5):1010-1012.

[14] 王恺, 慕妮, 李亮, 等. 不同发酵剂对发酵香肠挥发性风味物质的影响[J],食品工业科技.2013,34(14):177-181.

[15] NGELA J, CARMEN G, MARA L T, et al. Effect of ripeningtime and rearing system on amino acid-related flavour compounds of Iberian ham[J]. Meat Science, 2007, 75(4): 585-594.

[16] 章建浩, 朱健辉, 王莉, 等. 金华火腿传统工艺过程挥发性风味物质的分析研究[J]. 食品科学, 2004, 25(11): 221-226.

[17] BECK H C, HANSEN A M, LAURITSEN F R. Catabolism of leucine to branched-chain fatty acids in Staphylococcus xylosus[J]. Journal of Applied Microbiology, 2004, 96(5): 1185-1193.

[18] 赵景丽, 赵改名, 柳艳霞等. 含硫氨基酸美拉德反应在金华火腿挥发性风味物质形成中的作用[J],食品科学.2013,34(19):23-26.

[19] kam Huey Wong,Suraini Abdul Aziz,Suhaila Mohamed.Sensory aroma from Maillard reaction of individual and combinations of amino acids with glucose in acidic conditions[J].International Journal of Food Science and Technology ,2008,43:152-1519.

[20] Bedinghaus A,Ockerman H.Antioxidative Maillard reaction products from reducing sugars and free amino acid in cooked ground porkpatties[J]. Food Science,1995( 60) :992－995.

[21] Jayathilakan K,Sharma G K,Radhakrishna K,et al. Antioxidant potential of synthetic and natural antioxidants and its effect on warmed-over-flavour in different species of meat[J]. Food Chemistry, 2007, 105: 908－916.

[22]Nives Marušić, M -Concepción Aristoy, Fidel Toldrá.Nutritional pork meat compounds as affected by ham dry-curing[J].Meat Science,2013,93:53-60.

[23] Weizheng Sun,Haifeng Zhao,Qiangzhong Zhao,et al.Structural characteristics of peptides extracted from Cantonese sausage during drying and their antioxidant activities[J]. Innovative Food Science and Emerging Technologies,2009,10: 558 － 563.

[24] 刘芳, 朱金媛, 戴瑞彤. 肌肽对牛肉糜肉色及脂肪氧化的影响[J]. 食品工业科技, 2009(11): 140-142.

[25] 霍湘, 王安利, 杨建梅. 含硫氨基酸的抗氧化作用[J].生物学通报,2006,41(4):3-4

[26] Aydn AF,Küsk ü-Kiraz Z,Doǧru-Abbaso ǧlu S，et al.Effect of carnosine against thioacetamide- induced liver cirrhosis in rat[J].Peptides，2010，31: 67－71.

[27] Murakami M,Shigeeda A,Danjo K,et al.Radical －scavengingactivity and brightly colored pigments in the early stage of the maillard reaction[J].Food Chem Toxicol,2002,67( 1) : 93－96.

[28] 刘登勇, 周光宏, 徐幸莲. 肉制品中亚硝酸盐替代物的讨论[J].肉类工业,2004, （12）:17-21.

[29] Lonvaud-Funel A. Biogenic amines in wines;Role of lactic acid bacteria[J]. Fems Microbiology Icrobiology Letters，2001，199（1），9-13.

[30] 李志军, 吴永宁, 薛长湖. 生物胺与食品安全[J]. 食品与发酵工业,2004,30（10）:84-91.

[31] 杨锡洪, 夏文水. 亚硝酸盐替代物－组氨酸发色作用的研究[J].食品与生物技术学 报,2005( 9) : 102－106.

[32] BODMER S, IMARK C, KNEUBÜHL M. Biogenic amines in foods: histamine and food processing[J]. Inflamm Res, 1999,48(6): 296-300.

[33]肖洪，丁晓雯，梁菡峪, 等. 发酵食品中的生物胺及其控制研究进展[J].食品工业科技,2012,33（20）：346-349.

[34] BULUSHI IA, POOLE S, DEETH HC, et al. Biogenic amines in fish: roles in intoxication, spoilage, and nitrosamine formation—a review[J]. Crit Rev Food Sci Nutr, 2009, 49(4): 369-377.

[35] 刘 景, 任 婧, 孙克杰. 食品中生物胺的安全性研究进展[J].食品科学，2013,34（05）：322-366.

[36] RUSSO P, SPANO G , ARENA M P, et al. Are consumers aware of the risks related to biogenic amines in food?[C]// MENDEZ-VILAS A. Current research, technology and education topics in applied microbiology and microbial biotechnology, Spain, 2010: 1087-1095.