发酵
出处：按学科分类—农业科学 中国轻工业出版社《肉类工业手册》第373页（4404字）
狭义地讲，发酵是指香肠中的乳酸菌旺盛地生长和代谢并伴随着pH快速下降的阶段。实际上，在这一阶段香肠中还发生许多其它的重要变化。而且乳酸菌通常在半干发酵香肠的干燥和烟熏过程中会继续生长。而对干发酵香肠来说，发酵是与初期干燥同时进行的。另外，即使当加工中的外部条件不允许微生物生长以后，微生物代谢所产生的各种酶类的活性还会在香肠中长期存在。所以从这个角度说，发酵可以认为是发酵香肠整个加工中持续发生的过程。
(一)发酵过程中微生物的作用
如同生产其它发酵食品如干酪、发酵乳、泡菜等，在发酵香肠的生产中乳酸菌起着关键作用。其中属于同型发酵的乳杆菌种类如啤酒片球菌和使用较少的乳球菌是最重要的乳酸菌种类。属于异型发酵的乳酸菌种类，由于在发酵时会产气并生成非发酵香肠特征性气味成分，因此往往不予采用。属于异型发酵的明串珠菌(Leuconostoc)除产气外还会形成人们所不希望的黏液，所以通常也不希望在发酵剂中存在。可是事实上，属于异型发酵的乳酸菌在某些发酵香肠中还是很常见的，只不过它们的数量很少。有些属于同型发酵的乳酸菌如清酒乳杆菌(Lb．sake)，尽管当该菌的数量达到107cfu／g时似乎对香肠的质量也不会产生显着的不良影响，但由于该菌生长时会产生黏液，所以也是不希望存在的菌株。
乳酸菌的主要作用是将碳水化合物经无氧酵解(Embden－Meyerhof)途径分解产生有机酸(主要是乳酸)，从而使pH下降，抑制香肠中存在的其它有害微生物生长。同时pH降低以后，使得肉中蛋白质的持水力下降，这样对于保证发酵后香肠的正常干燥非常重要。
近年来，令人感兴趣的研究结果是，在香肠发酵过程中乳酸菌除产生有机酸以外，还会生成一些微生物抑制因子。有时这些抑制因子表现出非特异性机制，如过氧化氢的生成，氧化还原电位的降低，营养物质尤其是氨基酸和维生素(主要是尼克酸和生物素)的竞争等。有些乳酸菌则能产生具有很高专一抑制活性的细菌素。而其中人们最感兴趣的细菌素当属那些能够对致病性细菌如单胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes)产生抑制作用者。有研究表明，由啤酒片球菌产生的细菌素在肉馅的pH出现显着的下降之前就对单胞增生李斯特菌产生明显的抑制作用，该活性在pH降低后会变得更强。
对某些种类的发酵香肠而言，部分小球菌和凝固酶阴性葡萄球菌的菌株起着重要作用，因为这些菌株具有将硝酸盐还原为亚硝酸盐的能力。鲜肉中存在很多具有硝酸盐还原作用的细菌(如假单胞杆菌)，但是这些菌株大多不能在发酵过程中生长。前已述及，亚硝酸盐是发酵香肠抑菌体系中的主要组成成分，同时在产品特征性颜色形成过程中也是不可或缺的。某些乳杆菌属的种类具有产生过氧化氢的较强活性，而过氧化氢可以防止由于产过氧化物的乳酸菌菌株引起的色变，还可以在一定程度上减轻脂肪氧化现象。小球菌和葡萄球菌在干发酵香肠干燥成熟过程中能够产生水解脂肪和蛋白质的多种酶类，酶解作用的产物在干发酵香肠特征风味形成中起重要作用，尤其是肉葡萄球菌(Staph．carnosus)对发酵香肠的风味贡献已是不争的事实。另外，在香肠中乳酸菌大量生长之前，肉中固有微生物菌群的适当生长可能对改善干发酵香肠的品质也有一定作用。
(二)自然发酵
在发酵香肠传统加工工艺中，发酵是完全依赖原料肉中存在的乳酸菌而进行的自然发酵。乳酸菌普遍存在于原料肉中，只不过初始数量很低，除非原料肉曾在真空包装中贮存过一段时间。发酵香肠肉馅的初始条件一般不利于肉中数量占优的革兰氏阴性菌的生长，而有利于革兰氏阳性菌以及凝固酶阳性和凝固酶阴性的葡萄球菌和乳酸菌的生长。有证据表明，乳酸发酵过程涉及由肠杆菌到肠球菌最后再到乳杆菌和片球菌的“接力传递”。如果发酵进行顺利的话，乳酸菌生长很快，一般发酵2～5d后其数量即可达到106～108efu／g。相应的pH的降低导致假单胞菌和其它酸敏感革兰氏阴性杆菌在2～3d内死亡，不过耐酸性较好的细菌如沙门氏菌等可能存活更长的时间。乳酸菌的数量在达到最大值后趋于下降，但在霉菌成熟的香肠中经常会在约15d后出现第二个生长高峰期，这与乳酸盐代谢引起的pH的升高相吻合。如果乳酸发酵的启动被延迟，pH下降缓慢，则金黄色葡萄球菌易生长并产生肠毒素(详见产品质量控制一节)，其它杂菌的生长可能会使香肠的风味变差。对干发酵香肠而言，由于香肠中通常只含有硝酸盐而不含亚硝酸盐，这时能够生长发育的细菌种类很多，显然对改善干发酵香肠的风味品质有利。
在采用自然发酵法生产发酵香肠时，为了提高发酵过程的稳定性和可靠性，最初通常采取“回锅”的办法。所谓“回锅”是指在新的肉馅中加入前一个生产周期中的部分发酵后的材料作为菌种接种的方法。这种做法曾经被广泛使用，也确实提高了发酵的可靠性，但是这种方法却不能获得令人非常满意的结果。首先，“回锅”材料中的乳酸菌生理上可能已经处于衰老状态，不能快速启动新的一轮发酵；其次，“回锅”方法的不可控性意味着接种进去的乳酸菌可能具有一些人们不希望的特性，如形成过氧化物，这种性质一旦成为香肠中的主要变化，其结果将给香肠的品质带来严重的不良后果。
从自然发酵香肠分离到的乳酸菌中，乳杆菌占大多数。最常见的种类如下：乳杆菌(L．bavaricus)、弯曲乳杆菌(L．curvatus)、香肠乳杆菌(L．farciminis)、植物乳杆菌(L．plantarum)和清酒乳杆菌(L．sake)等。清酒乳杆菌很可能是最重要的，其次是弯曲乳杆菌。其它一些发酵香肠中不希望看到的种类如产过氧化氢的绿色乳杆菌(L．viridescens)也有相当数量。乳酸菌中除乳杆菌外较重要的就数片球菌了，在某些香肠的发酵过程中这类乳酸菌的数量还占优。有害片球菌(Pediococcus damnosus)、乳酸片球菌(P．acidilactici)和戊糖片球菌(P．pentosaceous)都是比较重要的片球菌种类。除了在某些品质较差的香肠中发现有大量明串珠菌存在以外，一般情况下，乳球菌和明串珠菌数量都很少。
(三)发酵剂发酵
正是由于自然发酵过程存在着不可靠性和不可控性，人们越来越倾向于在现代加工工艺中采用微生物纯培养物——发酵剂来实现对发酵过程的有效控制，以保证产品的安全性和产品质量的稳定性。由乳酸菌发酵剂启动的发酵过程基本上与成功的自然发酵相同，只不过在发酵剂启动的乳酸发酵中乳酸菌会更快地成为优势菌。有关肉类微生物发酵剂应具备的条件和发酵香肠中通常使用的发酵剂菌种的种类等内容详见本章第四节“微生物发酵剂”。
(四)发酵工艺
工业上使用的发酵剂一般都是冻干型的，使用前需先使其复水复原。复原后的发酵剂还不能马上使用，通常需要将其在室温下放置18～24h以使发酵剂中的微生物重现活力，然后才能添加到香肠肉馅中。接种量一般为106～107cfu／g肉馅，采用短时高温发酵时接种量更大，可以高达108cfu／g肉馅。
发酵温度随产品类型而异。一般来说，当需要pH快速下降时温度应稍高，发酵温度每升高5℃，酸的形成速率可以增加一倍。但是如果发酵的启动被延迟的话，高温会增大病原菌尤其是金黄色葡萄球菌生长的可能性。发酵温度还会影响所产酸中乳酸和乙酸的相对数量，一般认为较高温度更有利于乳酸的生成。在实际生产中，各类香肠发酵的温度和时间差别很大。一般来讲，干香肠通常在15～27℃下发酵24～72h；涂抹型香肠需在22～30℃下发酵48h；而半干型切片香肠则需在30～37℃下发酵14～72h。不过世界各地加工发酵香肠的条件千差万别，不能一概而论，例如，匈牙利生产的色拉米肠，发酵时的温度不到10℃；而美国生产的低pH半干夏肠(Summer sausage)的发酵温度却高达40℃。
发酵过程中环境的相对湿度无论对香肠干燥过程的启动还是对防止产品表面酵母和霉菌的过度生长都非常重要，因此也必须对该条件进行控制。控制相对湿度的另外一个目的是防止产品在干燥过程中形成坚硬外壳，如果发生表面结壳，一方面会阻碍香肠内部水分的脱除，延长干燥时间；另一方面会造成产品在贮藏过程中表面水分过高导致霉菌生长。一般情况下，高温短时发酵时设定空气相对湿度为98%左右；但在较低温度下发酵时，一般原则是发酵间的相对湿度应比香肠内部的平衡水分含量(90%左右)对应的相对湿度低5%～10%。
如今，在现代化生产中，香肠的发酵是在温湿度均受到严格控制的密封间内进行的。在这个阶段，对某些类型的香肠还可以采取轻微的烟熏，但是必须保证不至于影响到发酵的进程。许多年以前，由于当时不能实现对温湿度的有效控制，一些国家在生产发酵香肠时采取一些特殊的办法以防止香肠在发酵过程中变质。虽然这些办法现在看已是多余，但是在生产某些特有的传统产品时仍可以采用，从而获得特殊的感官品质。例如，在斯堪的那维亚，一些香肠的发酵(和成熟)是在腌制液中进行的；而在德国，有些香肠是在25℃和高相对湿度下进行，发酵过程中表面过度生长的微生物靠经常性地洗刷来去除。
香肠发酵后酸化的程度根据产品类型不同有很大差异。一般来说，半干香肠的酸度最高，尤其是美国生产的半干香肠，发酵后的pH经常在5．0以下。德国干香肠发酵后的pH通常在5．0～5．3，其它干香肠发酵后的酸化程度一般都较低，如法国和意大利干香肠等。香肠中的某些组分虽然含量很低却也会对香肠发酵后的酸化程度造成影响，如抗氧化剂——叔丁基羟基醌即能降低pH的下降速度，尽管该抗氧化剂本身具有抑制单胞增生李斯特菌和其它病原菌的活性。通常在真空填充的香肠或直径较大的香肠中酸化的程度最高，这是因为缺氧造成的。可是在直径较大的香肠中，发酵后会使其中氨的数量增加，这样由于对乳酸生成导致的pH的下降产生了抵消作用。