在机器虾发酵过程中发生的微生物、物理化学及感官变化

《International Journal of Gastronomy and Food Science》：MICROBIOLOGICAL, PHYSICOCHEMICAL, AND SENSORY CHANGES DURING MASIN--SHRIMP FERMENTATION

发酵虾制品“masin”的微生物、理化及感官特性变化研究。采用20%虾肉、3%盐、1.6%糖、10%辣椒和1%青柠的配方，经18天厌氧发酵，分析发现乳酸菌在早期达到峰值（10^10 CFU/g），pH从7.13降至5.02，TVBN从26 mg N/100g升至155 mg N/100g。感官上形成酸辣风味，颜色由红变暗红，质地变稀。发酵完成时间为第12天，pH和TVBN趋于稳定。

　　印尼的发酵食品文化丰富多彩，反映了这个群岛国家在饮食传统上的多样性。在众多发酵产品中，**Masin** 是一种源自西努沙登加拉省苏门答腊岛的独特发酵虾制品。它不仅具有鲜明的风味特征，还因其特殊的制作工艺而备受关注。与常见的发酵虾产品如 **Terasi** 相比，**Masin** 的配方更为复杂，不仅使用了虾作为主要原料，还结合了红辣椒、糖和酸橙等成分，赋予其独特的风味和质地。这种传统食品在地方饮食中占据重要地位，但其发酵过程的科学机制尚未被系统研究。因此，本研究旨在通过分析 **Masin** 在发酵过程中发生的微生物学、理化和感官变化，揭示其发酵动态，为工业生产提供科学依据。

### 研究背景与意义

发酵是一种古老的食品加工技术，广泛应用于世界各地，尤其在亚洲地区，发酵食品不仅丰富了饮食结构，还承载着深厚的文化内涵。印尼作为世界上最大的群岛国家之一，拥有丰富的发酵食品传统，包括 **Terasi**、**Ronto**、**Cincalok**、**Rusip**、**Bekasam** 等。这些产品通常由海鲜、蔬菜或其他天然食材经过微生物发酵制成，具有独特的风味和营养价值。然而，尽管这些发酵产品在地方饮食中占据重要位置，它们的发酵过程往往依赖于经验，缺乏科学的量化指标。这不仅影响了产品质量的一致性，也限制了其在现代食品工业中的应用潜力。

**Masin** 作为苏门答腊岛的一种特色发酵虾制品，其制作过程与 **Terasi** 存在显著差异。**Terasi** 通常由细磨的虾与盐混合后晒干制成，而 **Masin** 则采用更复杂的配方，将虾、盐、糖、红辣椒和酸橙按照特定比例混合，然后在厌氧条件下进行为期 12-14 天的发酵。这种复杂的配方赋予 **Masin** 一种独特的半固体状质地，使其可以直接作为调味品使用，而无需进一步加工。相比之下，**Terasi** 通常需要与其他食材混合，如辣椒、大蒜和洋葱，才能制成 **Sambal Terasi**，即一种用于烹饪的调味酱。

### 研究方法与材料

本研究采用 **Rebon 虾**（*Acetes indicus*）作为主要原料，这种虾在印尼沿海地区广泛分布，尤其在西努沙登加拉省的 Empang 村庄附近较为常见。研究中使用的 **Rebon 虾** 由当地渔民提供，确保了原料的新鲜度和来源的可靠性。为了模拟传统的 **Masin** 制作过程，研究人员将 **Rebon 虾** 与盐、糖、红辣椒和酸橙按照 20:3:1.6:10:1 的比例混合。这一比例经过精心设计，以确保发酵过程中微生物的活性和产物的稳定性。

混合后的原料被密封在塑料瓶中，并在常温下进行为期 18 天的发酵。为了监测发酵过程中的变化，研究人员每隔两天采集一次样品，进行微生物学、理化和感官分析。微生物学分析包括对乳酸菌（Lactic Acid Bacteria, LAB）和总菌落数（Total Plate Count, TPC）的测定，以评估发酵过程中微生物的生长情况。理化分析则包括对 pH 值、可滴定酸度、总挥发性碱氮（TVBN）含量、可溶性氮、蛋白酶活性、水分含量、颜色和粘度等指标的测定。感官分析则通过观察发酵过程中气味、颜色和质地的变化，评估其风味特征的发展。

### 微生物学变化

在 **Masin** 的发酵过程中，乳酸菌起到了关键作用。这些微生物通过代谢虾体内的蛋白质和碳水化合物，产生乳酸和其他代谢产物，从而改变产品的理化特性。研究结果显示，乳酸菌的数量在发酵初期迅速增加，达到峰值后逐渐下降。这种变化模式表明，乳酸菌在发酵初期处于活跃生长阶段，随后随着发酵的推进，由于环境条件的变化（如 pH 值的降低），其活性逐渐减弱。

总菌落数的变化趋势与乳酸菌相似，但其下降速度相对较慢。这可能是因为 **Masin** 的发酵环境相对封闭，且添加了较多的盐分，抑制了其他微生物的生长。然而，这种高盐环境并未完全阻止微生物的繁殖，反而为乳酸菌提供了适宜的生长条件。因此，**Masin** 的发酵过程主要由乳酸菌主导，其数量和活性的变化直接反映了发酵的进程。

### 理化变化

发酵过程中，**Masin** 的理化特性发生了显著变化。首先，pH 值的下降是发酵的典型特征之一。在发酵开始时，样品的 pH 值为 7.13，经过 18 天的发酵后，降至 5.02。这种酸度的增加是由于乳酸菌的代谢活动，它们将糖分转化为乳酸，从而降低了环境的 pH 值。pH 值的下降不仅影响了产品的口感，还对微生物的生长和产品的保存性产生了重要影响。

其次，可滴定酸度的增加表明发酵过程中有机酸的积累。随着乳酸菌的代谢活动，乳酸和其他有机酸的生成使得产品的酸度逐渐升高。这一变化不仅增强了产品的风味，还可能对产品的稳定性产生积极影响。此外，总挥发性碱氮（TVBN）的含量在发酵过程中显著增加，从 26 mg N/100 g 上升至 155 mg N/100 g。TVBN 的增加通常与蛋白质的分解有关，表明发酵过程中蛋白质被微生物和酶分解为氨基酸和氨，从而释放出更多的氮化合物。

水分含量的变化也反映了发酵过程中的物理变化。随着发酵的进行，水分逐渐被微生物代谢活动消耗，导致产品的质地变得更加紧密。这种变化使得 **Masin** 具有半固体状的质地，使其能够直接作为调味品使用。此外，颜色的变化也是发酵过程中的一个重要特征。**Masin** 的颜色从最初的红色逐渐转变为深红色，这种变化可能与虾体内天然色素的释放有关，例如虾青素（astaxanthin）。虾青素在发酵过程中可能被分解或转化，从而导致颜色的加深。

粘度的变化同样值得关注。在发酵初期，**Masin** 的粘度较高，但随着发酵的推进，粘度逐渐降低。这一变化可能与虾体的分解和蛋白质的降解有关，使得产品的质地变得更加柔软。此外，粘度的降低也可能与水分的减少和有机酸的积累有关，这些因素共同作用，改变了产品的物理特性。

### 感官变化

感官分析是评估发酵食品品质的重要手段。在 **Masin** 的发酵过程中，气味、颜色和质地的变化尤为显著。首先，气味的变化是发酵的直接体现。在发酵初期，样品可能具有较强的虾腥味，但随着乳酸菌的代谢活动，这种气味逐渐被一种独特的酸味所取代。最终，**Masin** 发展出一种明显的酸味，使其呈现出一种平衡的酸咸风味。

颜色的变化同样反映了发酵的进程。在发酵初期，**Masin** 的颜色较为鲜艳，呈现出红色。然而，随着发酵的推进，颜色逐渐加深，最终变为深红色。这种颜色变化可能与虾体内天然色素的释放和氧化有关，也可能与发酵过程中产生的代谢产物有关。深红色的外观不仅增强了产品的视觉吸引力，还可能影响其在市场上的接受度。

质地的变化是 **Masin** 发酵过程中最为显著的特征之一。在发酵初期，样品的质地较为坚硬，但随着发酵的进行，虾体逐渐分解，质地变得柔软。这种变化使得 **Masin** 具有半固体状的质地，使其能够直接作为调味品使用。此外，质地的改变也可能与水分的减少和有机酸的积累有关，这些因素共同作用，影响了产品的口感和使用体验。

### 发酵过程的终点判断

根据研究结果，**Masin** 的发酵过程在第 12 天左右完成，此时 pH 值和 TVBN 含量趋于稳定。这一发现对于工业生产具有重要意义，因为它提供了一个明确的发酵终点判断标准。在传统的 **Masin** 制作过程中，发酵时间往往由经验判断，缺乏科学依据，导致产品质量的不一致性。通过本研究，可以为 **Masin** 的发酵过程提供一个量化的标准，从而提高产品的质量和一致性。

此外，研究还发现，**Masin** 的典型感官特征在第 8 天开始显现，尽管 pH 值和 TVBN 含量在第 12 天前仍存在波动。这一现象表明，发酵过程的感官变化可能早于理化特性的稳定。因此，在实际生产中，可能需要结合感官分析和理化指标，以更全面地评估发酵的完成度。

### 与其他发酵虾产品的比较

与其他发酵虾产品相比，**Masin** 的发酵过程具有其独特性。例如，**Rusip** 的发酵时间为 7 天，pH 值从 6.53 降至 4.89，可滴定酸度从 1-2% 增加至 6.0%，总挥发性碱氮（TVBN）含量从 3.0-6.0% 增加至 155 mg N/100 g。**Cincalok** 的发酵过程则更为复杂，其 pH 值在 4 天内降至 4.08，可滴定酸度达到 1.32%。**Kung-chom** 或 **Koong-som** 从泰国的发酵产品中，pH 值范围为 3.7-3.9，表明其发酵程度更为彻底。

这些比较表明，尽管不同地区的发酵虾产品在配方和发酵条件上存在差异，但它们的发酵过程都受到微生物活动的显著影响。乳酸菌的代谢活动不仅改变了产品的酸度，还促进了蛋白质的分解，释放出更多的氨基酸和氨，从而影响产品的风味和营养价值。此外，发酵过程中产生的有机酸和挥发性氮化合物也对产品的感官特性产生了重要影响。

### 研究的科学价值与应用前景

本研究不仅揭示了 **Masin** 在发酵过程中发生的微生物学、理化和感官变化，还为 **Masin** 的工业化生产提供了科学依据。通过定量分析发酵过程中的关键指标，研究人员能够确定最佳的发酵时间，从而提高产品的质量和一致性。此外，研究还强调了 **Masin** 在传统印尼饮食中的重要地位，以及其在现代食品工业中的应用潜力。

在科学价值方面，本研究填补了 **Masin** 发酵过程研究的空白，为传统发酵食品的科学分析提供了新的视角。通过结合微生物学、理化和感官分析，研究人员能够更全面地理解发酵过程的复杂性，以及不同因素对产品特性的影响。这种多学科的研究方法不仅有助于提高 **Masin** 的科学认知，还可能为其他传统发酵食品的研究提供借鉴。

在应用前景方面，本研究的结果可以为 **Masin** 的工业化生产提供指导。目前，许多 **Masin** 的生产仍然依赖于经验，缺乏科学的量化标准。通过本研究，可以为生产者提供一个明确的发酵终点判断标准，从而提高产品质量的一致性。此外，研究还表明，**Masin** 的发酵过程可以被精确控制，这为开发新的发酵技术提供了可能性。

### 研究的局限性与未来方向

尽管本研究提供了重要的科学依据，但仍存在一些局限性。首先，研究主要基于实验室条件下的发酵过程，未能完全模拟实际生产环境中的复杂因素。其次，研究仅分析了 **Masin** 的发酵过程，未能探讨其在不同储存条件下的稳定性。因此，未来的研究可以进一步探索 **Masin** 在不同储存条件下的变化，以评估其保质期和储存方法。

此外，研究还可以扩展到其他传统发酵虾产品，以比较不同产品在发酵过程中的变化。这种比较研究不仅有助于理解发酵机制的多样性，还可能为食品工业提供更多的选择和创新空间。同时，研究还可以关注发酵过程中产生的代谢产物，如有机酸、挥发性氮化合物和天然色素，以评估其对健康和营养价值的影响。

### 结论

**Masin** 是一种具有独特风味和质地的传统发酵虾制品，其发酵过程受到乳酸菌等微生物的显著影响。通过分析发酵过程中发生的微生物学、理化和感官变化，研究人员能够确定最佳的发酵时间，并为工业生产提供科学依据。本研究的结果不仅有助于提高 **Masin** 的产品质量和一致性，还为其他传统发酵食品的研究提供了参考。未来的研究可以进一步探索 **Masin** 在不同储存条件下的稳定性，以及其在健康和营养价值方面的潜力，以推动其在现代食品工业中的应用和发展。