泡菜生產(chǎn)的微生物區(qū)系分析

張宗舟，王玉潔*，石寶珍

（1.天水師范學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)學(xué)院，甘肅天水741001；2.甘肅天水岐黃藥業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅天水741018；3.甘肅瑞霖醫(yī)藥生物有限責(zé)任公司，甘肅天水741020）

泡菜生產(chǎn)的微生物區(qū)系分析

張宗舟1，王玉潔2*，石寶珍3

（1.天水師范學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)學(xué)院，甘肅天水741001；2.甘肅天水岐黃藥業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅天水741018；3.甘肅瑞霖醫(yī)藥生物有限責(zé)任公司，甘肅天水741020）

通過(guò)對(duì)泡菜水的微生物區(qū)系分析，證明了泡菜發(fā)酵是一種特殊的混菌共酵。發(fā)酵初期，各類(lèi)微生物相互競(jìng)爭(zhēng)，大量繁殖，數(shù)量增加較快，漸而乳酸菌、醋酸菌成為優(yōu)勢(shì)菌群，泡菜液的pH值開(kāi)始明顯下降，其他微生物受到抑制。在發(fā)酵2～3d，微生物數(shù)量達(dá)到高峰，之后所有微生物數(shù)量開(kāi)始下降，并逐漸平穩(wěn)。整個(gè)泡菜發(fā)酵周期確定為7d，在泡菜發(fā)酵第7天，乳酸菌群數(shù)量245.0×105～404.6× 105CFU/mL；醋酸菌群數(shù)量13.1×104～14.0×104CFU/mL；丁酸菌群數(shù)量2.5×103～3.2×103CFU/mL；酵母菌群數(shù)量4.0×102～5.1×102CFU/mL。微生物的數(shù)量變化說(shuō)明了泡菜的發(fā)酵過(guò)程，在生產(chǎn)中注意把握微生物的變化動(dòng)態(tài)，有利于控制產(chǎn)品質(zhì)量。

泡菜；微生物；區(qū)系；發(fā)酵；乳酸菌群

泡菜，古稱(chēng)葅，1400年以前已有記載。泡菜是以甘藍(lán)、胡蘿卜等為原料，經(jīng)洗滌、切分處理后放入泡菜壇內(nèi)，加入一定濃度的食鹽溶液，再經(jīng)乳酸發(fā)酵等制成的一種腌制蔬菜制品[1]。泡菜味道宜人，組織脆嫩，盛產(chǎn)于四川，流行于全國(guó)。凡含纖維豐富的蔬菜、水果，都可以用來(lái)腌制泡菜。泡菜含有豐富的維生素和鈣、磷等無(wú)機(jī)物，既能為人體提供充足的營(yíng)養(yǎng)，又能預(yù)防動(dòng)脈硬化等疾病[2]。有人認(rèn)為泡菜是乳酸發(fā)酵，乳酸菌越純，泡菜質(zhì)量越好，越具有吸引力。實(shí)際上泡菜發(fā)酵和乳酸發(fā)酵從發(fā)酵機(jī)理到發(fā)酵工藝都有很大的差異[3-4]。從生物化學(xué)角度來(lái)講，泡菜是釀造而不是發(fā)酵，只是人們習(xí)慣稱(chēng)泡菜發(fā)酵。泡菜在發(fā)酵過(guò)程中參與的微生物比較復(fù)雜，其是多種微生物共同發(fā)酵的結(jié)果[5-6]。發(fā)酵初期，多種微生物對(duì)環(huán)境因素以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，形成一種動(dòng)態(tài)平衡。發(fā)酵穩(wěn)定后，泡菜成熟，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)比較恒定，泡菜內(nèi)部條件基本不變，蔬菜得以較長(zhǎng)時(shí)間保存[7-10]。微生物決定著泡菜的風(fēng)味、質(zhì)量，直接影響著泡菜的發(fā)酵進(jìn)程和泡菜的保存期。發(fā)酵過(guò)程中微生物的種類(lèi)與數(shù)量的變化可以解釋泡菜的發(fā)酵原理，泡菜的發(fā)酵工藝[11-12]。本研究采用4種常用泡菜原料—蘋(píng)果、白蘿卜、黃蘿卜、大白菜，分別在同一種工藝、同一種泡菜母液、同樣的發(fā)酵條件、同樣的發(fā)酵時(shí)間下，定期測(cè)定主要微生物數(shù)量[13-14]。因乳酸菌群、醋酸菌群、丁酸菌群和酵母菌群是主體菌群，所以只測(cè)這4類(lèi)菌群，測(cè)定結(jié)果供有關(guān)科技工作人員參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 原料

蘋(píng)果、白蘿卜、黃蘿卜和大白菜均為天水當(dāng)?shù)厣a(chǎn)。食鹽：天水市鹽業(yè)公司，滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)GB5461—2000《食用鹽》中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)?；ń?、白酒由隴南市生產(chǎn)。

1.1.2 培養(yǎng)基[15-16]

醋酸菌培養(yǎng)基：葡萄糖10g、酵母膏10g、CaCO310g、瓊脂20g、蒸餾水1 000mL，pH 6.8；

乳酸菌培養(yǎng)基：牛肉膏10g、蛋白胨10g、酵母膏10g、葡萄糖10g、吐溫80 0.1mL、K2HPO42g、MgSO4·7H2O 0.6g、MnSO4·4H2O 0.3g、瓊脂20g、蒸餾水1 000mL；

丁酸細(xì)菌用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基：牛肉膏10g、蛋白胨10g、酵母膏10g、葡萄糖10g、吐溫80 0.1mL、K2HPO42g、MgSO4·7H2O 0.6g、MnSO4·4H2O 0.3g、瓊脂20g、蒸餾水1 000mL；

酵母菌用麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基：干麥芽與水比例為1∶4，在65℃水浴中糖化3～4h，糖化程度可用碘滴定至不變色，說(shuō)明全部糖化。加水約20mL，過(guò)濾。將濾液稀釋到糖度5～6°Bé，pH值約6.4，加入2%瓊脂。

1.2 儀器與設(shè)備

DZKW-4型電子恒溫水浴鍋：黃驊市渤海電器廠；722型分光光度計(jì)：上海欣茂儀器有限公司；PHS-2C型精密酸度計(jì)：上海虹益儀器儀表有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 泡菜發(fā)酵工藝

操作說(shuō)明：將4種原料蘋(píng)果、白蘿卜、黃蘿卜、大白菜分別稱(chēng)2kg，洗凈，切片。都用3 000mL 6%食鹽水為發(fā)酵液，加入母液50mL、花椒20g和52度白酒30mL，入泡菜壇，用雙層保鮮膜封口，置25℃發(fā)酵。

1.3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

發(fā)酵時(shí)間從封口開(kāi)始設(shè)為1d、2d、3d、4d、5d、6d、7d。每隔1d取樣，每次取樣20mL。測(cè)pH值，并稀釋、涂布，在25℃條件下培養(yǎng)3d。測(cè)定泡菜發(fā)酵液中微生物數(shù)量（CFU/mL）[17-19]。微生物數(shù)量用稀釋平板法測(cè)定，接種時(shí)細(xì)菌用103、104、105稀釋倍數(shù)計(jì)數(shù)；酵母菌用101、102、103稀釋倍數(shù)計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)時(shí)取3個(gè)稀釋度中菌落數(shù)較接近的平皿進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，重復(fù)測(cè)定3次取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 泡菜發(fā)酵液中乳酸菌群數(shù)量變化[20-21]

如圖1所示，乳酸菌群的數(shù)量大約在16.2×105～440.8×105CFU/mL。乳酸菌在前2d數(shù)量較低，第2～3天數(shù)量增長(zhǎng)迅速，在第3天達(dá)到高峰，產(chǎn)生的乳酸相對(duì)較多，乳酸菌屬于廣譜抗菌物，在達(dá)到一定量時(shí)，其他微生物被乳酸菌產(chǎn)生的乳酸抑制，泡菜微生物形成一種平衡。3～4d乳酸菌數(shù)量緩慢下降，5d后趨于穩(wěn)定。各種原料發(fā)酵液的乳酸菌數(shù)量差異不太大，達(dá)到一種平衡。

圖1 發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵液中乳酸菌群數(shù)量的影響Fig.1 Effect of fermentation time on lactic acid bacteria amount in fermented liquid

2.2 泡菜發(fā)酵液中醋酸菌群數(shù)量變化

圖2 發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵液中醋酸菌群數(shù)量的影響Fig.2 Effect of fermentation time on acetic acid bacteria amount in fermented liquid

如圖2所示，醋酸菌群的數(shù)量9.0×104～15.8×104CFU/mL，各種原料的發(fā)酵液中，醋酸菌變化趨勢(shì)相同，都是在第1天數(shù)量較低，在2～3d達(dá)到高峰，4d后基本穩(wěn)定。醋酸菌群在4種發(fā)酵液中的數(shù)量差異很小，且全部低于乳酸菌。泡菜產(chǎn)品的特色就是乳酸中有醋酸，醋酸中有乳酸，使得成品口感清爽宜人。

2.3 泡菜發(fā)酵液中丁酸菌群數(shù)量變化

圖3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵液中丁酸菌群數(shù)量的影響Fig.3 Effect of fermentation time on butyric acid bacteria amount in fermented liquid

如圖3所示，丁酸細(xì)菌群的數(shù)量2.0×103～8.6×103CFU/mL，各種原料發(fā)酵液中的丁酸菌群數(shù)量變化趨勢(shì)相同，都是在第2天達(dá)到高峰，以后逐漸下降，一直到第7天丁酸菌群數(shù)仍呈下降趨勢(shì)，且數(shù)量均小于乳酸菌和醋酸菌群，說(shuō)明丁酸菌的代謝可能受到乳酸菌和醋酸菌的抑制。丁酸菌群代謝產(chǎn)物是丁酸，丁酸的味道沉悶，如果丁酸多了，會(huì)給泡菜帶來(lái)不愉悅的氣味，如果泡菜中沒(méi)有丁酸，會(huì)讓人感到味淡薄，特色不明顯。

2.4 泡菜發(fā)酵液中酵母菌群數(shù)量變化

圖4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵液中酵母菌數(shù)量的影響Fig.4 Effect of fermentation time on yeast amount in fermented liquid

如圖4所示，泡菜中酵母菌群數(shù)量為3.5×102～36.4×102CFU/mL。各種原料發(fā)酵液中酵母菌都在第2天達(dá)到高峰，以后逐漸下降，但下降速度有差異，5d后數(shù)量基本穩(wěn)定。酵母菌的作用是將葡萄糖在缺氧的條件下轉(zhuǎn)化為乙醇，乙醇的存在使泡菜更香，醇酸酯化，酯類(lèi)物質(zhì)含量會(huì)增加，但酵母菌增加（特別是野生耐鹽酵母）會(huì)使發(fā)酵液中出現(xiàn)白花，影響泡菜的質(zhì)量，縮短泡菜的保存期。

2.5 泡菜發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵液的pH值變化

圖5 發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵液pH的影響Fig.5 pH changes of pickle in different raw material at different time

4種泡菜發(fā)酵過(guò)程中的發(fā)酵液pH值變化如圖5所示，在發(fā)酵的前3d，pH值迅速下降，第3天后下降速度緩慢，4d之后pH值穩(wěn)定，pH值約為3。由于在發(fā)酵48～72h，微生物數(shù)量達(dá)到高峰，乳酸菌、醋酸菌為優(yōu)勢(shì)菌群，其發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸和醋酸使泡菜液的pH值開(kāi)始明顯下降，其他微生物受到抑制。之后隨著代謝產(chǎn)物積累，所有微生物數(shù)量開(kāi)始下降，并漸漸衡定，pH值也基本達(dá)到穩(wěn)定，使泡菜能夠較長(zhǎng)期保存。

2.6 泡菜中微生物的平衡關(guān)系

從以上微生物數(shù)量分析中，還能看到泡菜的發(fā)酵是一種動(dòng)態(tài)平衡。剛加入原料和發(fā)酵母液、鹽水時(shí)，各種微生物得到營(yíng)養(yǎng)，且條件適宜于各種微生物生長(zhǎng)。母液中、環(huán)境帶來(lái)的、原料表面的各種微生物大量繁殖，數(shù)量大增，24h數(shù)量是原來(lái)的5～20倍。工藝的特色帶來(lái)產(chǎn)品風(fēng)格的特色，不同原料，營(yíng)養(yǎng)成分不同，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的可給性不一樣，各種微生物的數(shù)量高峰出現(xiàn)的時(shí)間和增加的倍數(shù)也不一樣。在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中，隨著代謝產(chǎn)物的積累，有些微生物被抑制，有些微生物死亡，使得微生物數(shù)量降低；平衡期時(shí)，泡菜味道已初步形成，pH和菌種數(shù)量也基本達(dá)到穩(wěn)定，漸而進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。

3 結(jié)論

泡菜發(fā)酵是一種特殊的混菌共酵，其中乳酸菌、醋酸菌起主要作用，丁酸菌、酵母菌起輔助作用。發(fā)酵的第1天，各類(lèi)微生物大量繁殖，數(shù)量增加很快，是一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程。漸而乳酸菌、醋酸菌成為優(yōu)勢(shì)菌群，發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸和醋酸使泡菜液的pH值開(kāi)始明顯下降，其他微生物受到抑制，pH值在第4天基本穩(wěn)定。在發(fā)酵2～3d，微生物數(shù)量達(dá)到高峰，之后所有微生物數(shù)量開(kāi)始下降，并漸漸恒定。整個(gè)泡菜發(fā)酵周期確定為7d，在第7天，4種原料發(fā)酵液中乳酸菌群245.0×105～404.6×105CFU/mL；醋酸菌群13.1×104～14.0×104CFU/mL；丁酸菌群2.5×103～3.2×103CFU/mL；酵母菌群4.0×102～5.1×102CFU/mL。說(shuō)明在泡菜發(fā)酵中乳酸菌、醋酸菌起主要作用，這2種菌也是泡菜口感豐厚，酸而不浮的原因。酵母菌群也會(huì)因?yàn)閹?lái)的酒精發(fā)酵而使泡菜的香味更濃。這種微生物的數(shù)量變化反映了泡菜的發(fā)酵過(guò)程，在生產(chǎn)中注意把握微生物的變化動(dòng)態(tài)，有利于控制產(chǎn)品質(zhì)量。

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Microbial flora analysis in pickle production

ZHANG Zongzhou1,WANG Yujie2*,SHI Baozhen3
(1.College of Life Science and Chemistry,Tianshui Normal University,Tianshui 741001,China;2.Gansu Tianshui Qihuang Pharmaceutical Co.,Ltd.,Tianshui 741018,China;3.Gansu Reiseng Pharmaceutical Biotechnology Co.,Ltd.,Tianshui 741020,China)

It was proved that pickle fermentation was a special process with mixed strains through the microbial flora analysis of pickle water.At the beginning of the fermentation,microorganism increased sharply and they competed with each other.Gradually the lactic acid bacteria and acetic acid bacteria became the advantage bacterium group,other microorganisms were suppressed and pH value of the pickle water decreased.The total number of microorganisms reached a peak at the 2～3 d of fermentation,and then all the number of microorganisms began to decline and gradually became stable.The period of pickle fermentation was 7 d,the lactic acid bacteria amount was 245.0×105～404.6×105CFU/ml,acetic acid bacteria amount was 13.1×104～14.0×104CFU/ml,butyric acid bacteria amount was 2.5×103～3.2×103CFU/ml,and the yeast amount was 4.0×102～5.1×102CFU/ml in the 7d. The change of microorganisms illustrated the process of fermentation,which showed that paying attention to the dynamic changes of microorganism was helpful to control the product quality.

pickle;microorganism;flora;fermentation;lactic acid bacteria

TS254.4

A

0254-5071（2014）03-0024-04

10.3969/j.issn.0254-5071.2014.03.007

2014-01-23

甘肅省自然基金（1010RJZE029）

張宗舟（1957-），男，教授，博士，研究方向?yàn)閼?yīng)用微生物學(xué)。

*通訊作者：王玉潔（1964-），女，工程師，本科，研究方向?yàn)樗幬镏苿W(xué)。