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木糖葡萄球菌干粉保护剂的优化及其对发酵香肠品质的影响研究

一、绪论

1.1研究背景

随着人们生活水平的提高和消费观念的转变，对肉制品的需求日益多样化。发酵肉制品作为一类具有独特风味、口感和营养价值的加工肉制品，深受消费者喜爱。发酵肉制品在肉类消费中占据着重要地位，如中国的腊肠、欧洲的火腿等，不仅丰富了餐桌，还满足了不同地区和文化的饮食习惯。近年来，全球发酵肉制品市场规模呈现出显著的增长趋势，预计在未来几年将以两位数的增长率持续增长，这主要得益于消费者对健康食品需求的增加以及发酵肉制品本身所具有的独特优势。

在发酵香肠的制作过程中，微生物起着关键作用，而木糖葡萄球菌是其中一种重要的发酵微生物。木糖葡萄球菌能够利用碳水化合物发酵产生有机酸，降低发酵环境的pH值，从而抑制有害微生物的生长，保障发酵香肠的安全性。它还具有较强的脂肪酶和蛋白酶活性，能够分解脂肪和蛋白质，产生游离脂肪酸和氨基酸等风味前体物质，这些物质经过进一步的化学反应，形成醛、酮、酯等挥发性风味物质，为发酵香肠赋予独特的风味。木糖葡萄球菌在发酵香肠的风味形成、品质提升和安全性保障方面都发挥着不可或缺的作用。

然而，木糖葡萄球菌在实际应用中面临一些挑战。在发酵香肠的生产过程中，需要将木糖葡萄球菌制成发酵剂以便于使用，而传统的液态发酵剂存在保存时间短、运输不便、易受污染等问题。将木糖葡萄球菌制备成干粉发酵剂可以有效解决这些问题，但在干粉制备过程中，如真空冷冻干燥等工艺，会对菌体造成损伤，导致菌体存活率下降，影响发酵剂的质量和发酵效果。因此，研究适用于木糖葡萄球菌的干粉保护剂，提高其在干粉制备过程中的存活率和活性，对于优化发酵香肠的生产工艺、提高产品质量具有重要意义。

1.2木糖葡萄球菌概述

木糖葡萄球菌属于葡萄球菌属，是一种革兰氏阳性菌。细胞呈球形，直径约为0.5-1.5μm，常单个、成对或不规则葡萄状排列。无芽孢、无鞭毛，不能运动。在普通培养基上生长良好，最适生长温度为30-37℃，最适pH值为7.0-7.5。木糖葡萄球菌具有耐盐性，能够在较高浓度的氯化钠环境中生长，这一特性使其在发酵香肠高盐的制作环境中具有竞争优势。

在发酵香肠中，木糖葡萄球菌具有多种重要功能。它能促进风味物质的形成，通过自身的酶系作用，将蛋白质分解为氨基酸，脂肪分解为脂肪酸，这些小分子物质进一步发生氧化、酯化等反应，生成醇、醛、酮、酯等挥发性风味成分，极大地丰富了发酵香肠的风味。木糖葡萄球菌可以利用硝酸盐还原酶将硝酸盐还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐与肉中的肌红蛋白结合，形成稳定的亚硝基肌红蛋白，使发酵香肠呈现出诱人的红色，改善了产品的色泽。木糖葡萄球菌在发酵过程中产生的有机酸和其他代谢产物，能够降低环境pH值，抑制如大肠杆菌、沙门氏菌等有害微生物的生长繁殖，从而提高发酵香肠的安全性和保质期。

1.3干粉保护剂研究现状

目前，干粉保护剂种类繁多，按其化学结构可分为有机保护剂和无机保护剂。有机保护剂应用较为广泛，常见的有糖类（如海藻糖、蔗糖、葡萄糖等）、醇类（如甘油、甘露醇等）、氨基酸类（如谷氨酸钠、甘氨酸等）、蛋白质类（如脱脂乳粉、大豆蛋白等）。这些保护剂的作用机制各不相同。糖类保护剂可以在冻结过程中阻止囊泡与囊泡之间的接触附着，抑制冰晶生长，提高脂质体混悬液的玻璃化转变温度，还能与脂质体磷脂的极性基团形成氢键，脱水后代替水作为脂质体的稳定剂，保持脂质体膜的完整性。醇类保护剂如甘油，可以提高细胞膜的流动性，抑制细胞内冰晶的形成，从而实现对菌体的保护。氨基酸类保护剂能调节细胞内外的渗透压，减少水分流失，保护细胞内的蛋白质和酶等生物大分子的结构和功能。蛋白质类保护剂如脱脂乳粉，可在细胞壁外侧形成保护层，减轻细胞的损伤。

在实际应用中，单一保护剂往往难以满足复杂的保护需求，因此常采用复合保护剂。例如，将海藻糖和脱脂乳粉复配使用，海藻糖可以与菌体细胞膜相互作用，维持细胞膜的完整性，脱脂乳粉则提供了一个物理屏障，减少外界因素对菌体的损伤，两者协同作用，提高了菌体在冻干过程中的存活率。将不同类型的保护剂按照一定比例组合，能够集成多种保护机理，为细胞、组织提供更全面、更有效的保护效果。

然而，针对木糖葡萄球菌干粉保护剂的研究仍存在一些不足。现有的研究主要集中在对常见保护剂的筛选和复配，对于保护剂与木糖葡萄球菌细胞之间的相互作用机制研究还不够深入，难以从分子层面揭示保护剂的作用本质，从而限制了保护剂配方的进一步优化。不同来源的木糖葡萄球菌菌株对保护剂的适应性可能存在差异，但目前的研究较少考虑菌株特异性，导致保护剂的通用性有待提高。在实际生产中，还需要综合考虑保护剂的成本、添加量对发酵香肠品质的影响等因素，而目前相关研究在这方面的系统性和全面性还有所欠缺。

1.4木糖