不同乳酸菌接種發(fā)酵泡菜風(fēng)味的研究

劉春燕,戴明福,夏 姣,周 婷,沈麗雯,蒲 彪,*

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,四川雅安 625014;2.浙江工業(yè)大學(xué)政治與公共管理學(xué)院,浙江杭州 310023)

不同乳酸菌接種發(fā)酵泡菜風(fēng)味的研究

劉春燕1,戴明福2,夏 姣1,周 婷1,沈麗雯1,蒲 彪1,*

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,四川雅安 625014;2.浙江工業(yè)大學(xué)政治與公共管理學(xué)院,浙江杭州 310023)

以新鮮紅皮蘿卜為原料,分別接種分離自自然發(fā)酵泡菜中的乳明串株菌、乳酸乳球菌、食竇魏斯氏、發(fā)酵乳桿菌、植物乳桿菌進(jìn)行純種乳酸菌發(fā)酵制作泡菜。通過(guò)測(cè)定泡菜的乳酸菌菌相、總酸度、感官評(píng)價(jià)、揮發(fā)性成分及有機(jī)酸,對(duì)分離自自然發(fā)酵泡菜中不同乳酸菌純種發(fā)酵泡蘿卜的風(fēng)味進(jìn)行研究。結(jié)果表明,發(fā)酵達(dá)到終點(diǎn)時(shí),接種不同乳酸菌發(fā)酵的泡菜中大部分乳酸菌的活菌數(shù)相差不大,都在7.0lgCFU/mL左右,泡菜液中的乳酸菌幾乎全為植物乳桿菌;大部分乳酸菌純種發(fā)酵泡菜中總酸含量>4g/kg;不同乳酸菌發(fā)酵的泡菜揮發(fā)性成分及有機(jī)酸的種類差異不顯著。

乳酸菌,泡菜,純種發(fā)酵,風(fēng)味物質(zhì)

泡菜是一種傳統(tǒng)的大眾化乳酸發(fā)酵食品,含有天然的乳酸菌及其代謝產(chǎn)物,鮮酸可口,質(zhì)地脆嫩,風(fēng)味獨(dú)特,營(yíng)養(yǎng)豐富,經(jīng)常食用可達(dá)到防病治病、保健[1]和延年益壽[2]的功效,因此深受廣大消費(fèi)者喜愛(ài)。乳酸菌是一類能利用可發(fā)酵糖類產(chǎn)生大量乳酸的革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的總稱。泡菜的風(fēng)味除原料本身外,最主要是來(lái)自乳酸菌的發(fā)酵所產(chǎn)生的[3]。

國(guó)內(nèi)外對(duì)泡菜風(fēng)味作了多方面的研究。Cha等[4]同時(shí)運(yùn)用真空蒸餾萃取結(jié)合GC/MS/O對(duì)韓國(guó)泡菜中的特征風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分離鑒定。Kim等[5]運(yùn)用動(dòng)態(tài)頂空進(jìn)樣結(jié)合GC/MS分析了不同發(fā)酵條件下Dongchimi Soup的風(fēng)味成分,檢測(cè)出了含硫化合物、醇類、烯烴類等25種物質(zhì)。Soon-Mi Shim[6]等用GC/MS研究了韓國(guó)泡菜低溫儲(chǔ)藏過(guò)程中有機(jī)酸的變化,發(fā)現(xiàn)乳酸和乙酸是主要的有機(jī)酸,蘋果酸在最初的儲(chǔ)藏階段迅速減少。周相玲[7]利用高效液相色譜法、氨基酸自動(dòng)分析儀及GC/MS等方法,對(duì)未發(fā)酵和自然發(fā)酵泡卷心菜汁中的有機(jī)酸、游離和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了分析。胡安勝等[8]將人工接種發(fā)酵白菜與自然發(fā)酵白菜中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種產(chǎn)品中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類相似,在含量上有較小的差別。王曉飛等[9]選用頂空固相微萃取結(jié)合GC/MS對(duì)自然發(fā)酵蘿卜和純種接種發(fā)酵蘿卜的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比,發(fā)現(xiàn)自然發(fā)酵蘿卜的風(fēng)味物質(zhì)種類比純種發(fā)酵蘿卜中多。

表1 泡蘿卜產(chǎn)品感官指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)定紅皮蘿卜泡菜的乳酸菌菌相、總酸度、感官評(píng)價(jià)、主要的揮發(fā)性成分、有機(jī)酸,分析不同乳酸菌純種發(fā)酵泡蘿卜的風(fēng)味,為進(jìn)一步研究傳統(tǒng)四川泡菜中不同乳酸菌與泡菜風(fēng)味品質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮紅皮蘿卜 雅安市售;乳酸菌 分別為乳明串珠菌(Leuconostoclactis)KJ690908、乳酸乳球菌(Lactococcuslactis)KJ690909、食竇魏斯氏(Weissellacibaria)KJ690910、植物乳桿菌(L.plantarum)KJ690911、發(fā)酵乳桿菌(L.fermentum)KJ690913,四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院實(shí)驗(yàn)室提供,分離自自然發(fā)酵紅皮蘿卜泡菜中。

氫氧化鈉,鄰苯二甲酸氫鉀,丙酮,溴甲酚紫,抗壞血酸磷酸,磷酸二氫鉀等,以上藥品均為分析純;琥珀酸,草酸,檸檬酸,蘋果酸,酒石酸,乙酸,乳酸,以上藥品均為色譜純。

MRS培養(yǎng)基用于乳酸菌的活化、培養(yǎng)和計(jì)數(shù)[10]。

PYX-DHS-60×75電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海浦東榮豐科學(xué)儀器有限公司;HHS-2S型電子恒溫不銹鋼水浴鍋 上海光地儀器設(shè)備有限公司;Agilent 7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、65μm DVB/PDMS萃取頭 美國(guó)Agilent公司;島津LC-2010 CHT高效液相儀 日本島津公司;YMC-Pack ODS-AQ C18色譜柱 北京立譜暉科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 接種發(fā)酵工藝

圖1 接種發(fā)酵工藝Fig.1 Inoculation fermentation

1.2.2 乳酸菌純種發(fā)酵泡菜中乳酸菌菌相的測(cè)定 不同乳酸菌發(fā)酵紅皮蘿卜在發(fā)酵3d后,同時(shí)取樣測(cè)量泡菜液中乳酸酸菌菌相[11]。

1.2.3 總酸度 總酸的測(cè)定參照GB/T 12456-2008《食品中總酸的測(cè)定》[12]。

1.2.4 感官評(píng)價(jià) 發(fā)酵蘿卜的感官評(píng)定用Demi等建立的模型分析[13],稍作改動(dòng)。最后評(píng)分為4項(xiàng)指標(biāo)評(píng)分值的總和(100分)。

1.2.5 揮發(fā)性風(fēng)味成分分析 萃取條件：取部分泡蘿卜切碎后,準(zhǔn)確稱取5g放入進(jìn)樣瓶,40℃恒溫水浴處理30min,將活化好的萃取頭插入進(jìn)樣瓶,伸出纖維頭萃取30min,萃取結(jié)束后將萃取頭插入GC進(jìn)樣口250℃解析5min。

GC-MS操作條件:色譜柱:HP-5MS(30m×0.25mm,0.25μm)彈性石英毛細(xì)管柱;升溫程序:36℃保持3min,以5℃/min升至65℃,以3℃/min升至108℃,以2℃/min升至110℃,以3℃/min升至155℃,以20℃/min升至200℃,保持3min;進(jìn)樣口溫度:250℃;不分流進(jìn)樣;載氣為He;流速1.2mL/min;輔助加熱器溫度280℃[14]。

質(zhì)譜條件:電子轟擊離子源(EI),電子能量70eV,離子源溫度230℃;接口溫度280℃,質(zhì)量掃描范圍:m/z 50～550amu。

結(jié)果分析運(yùn)用計(jì)算機(jī)譜庫(kù)(NIST.11library)進(jìn)行初步檢索及資料分析,確認(rèn)揮發(fā)性成分的各個(gè)化學(xué)組成及相對(duì)含量。

1.2.6 有機(jī)酸的分析 樣品預(yù)處理:準(zhǔn)確稱取2.5g發(fā)酵成熟3d的泡蘿卜切碎,超純水定容至25mL,用0.45μm的濾膜(水相)過(guò)濾,取500μL濾液測(cè)量。其他濾液放-20℃保存。

液相色譜條件:4%甲醇-96% 0.05mol/L KH2PO4(用H3PO4調(diào)節(jié)pH2.9)作為流動(dòng)相,流速0.6mL/min,柱溫為27℃,進(jìn)樣量為10μL,檢測(cè)波長(zhǎng)為210nm[15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同乳酸菌發(fā)酵泡菜中乳酸菌菌相分析

分別取發(fā)酵到終點(diǎn)的泡菜液進(jìn)行乳酸菌數(shù)量及種類分析,結(jié)果如表2所示。

接種不同乳酸菌的泡菜液中乳酸菌的活菌數(shù)相差不大,接種植物乳桿菌的乳酸菌的活菌數(shù)最少,遠(yuǎn)低于6.0lgCFU/mL,而接種其余種類乳酸菌的活菌數(shù)菌都在7.0lgCFU/mL左右,接種食竇魏斯氏的泡菜水中乳酸菌活菌數(shù)最多,達(dá)到8.0lgCFU/mL,接種不同乳酸菌的泡菜發(fā)酵到終點(diǎn)時(shí),泡菜液中的乳酸菌幾乎全為植物乳桿菌。

表3 不同乳酸菌發(fā)酵蘿卜總酸

2.2 不同泡菜中總酸含量分析

將不同乳酸菌純種接種至泡蘿卜中,取發(fā)酵成熟的蘿卜泡菜進(jìn)行感官評(píng)測(cè)量總酸含量,其結(jié)果如表3。

表2 成熟泡蘿卜中乳酸菌總數(shù)和種類

由表中數(shù)據(jù)可以看出,大部分乳酸菌純種發(fā)酵的蘿卜中總酸含量>4g/kg,說(shuō)明在該條件下乳酸菌純種接種發(fā)酵3d泡菜基本成熟;而發(fā)酵乳桿菌純種發(fā)酵的蘿卜總酸<3g/kg,這可能說(shuō)明發(fā)酵乳桿菌的產(chǎn)酸速度很慢或產(chǎn)酸力差。

2.3 不同泡菜中感官分析比較

取發(fā)酵成熟的泡菜,分別從色澤、氣味、滋味、脆度四個(gè)方面進(jìn)行描述評(píng)價(jià),結(jié)果取平均分,如表4。

表4 感官評(píng)價(jià)結(jié)果

由表4可得,接種發(fā)酵乳桿菌的泡蘿卜得分最低,顏色最不好看,無(wú)紅色;接種其他乳酸菌的泡蘿卜均呈現(xiàn)明顯紅色,得分區(qū)別不大,以接種植物乳桿菌和食竇魏斯氏的泡蘿卜感官評(píng)價(jià)最高。

2.4 不同泡菜中揮發(fā)性風(fēng)味成分分析

將純種接種不同乳酸菌的泡菜處理后用固相微萃取針頭萃取揮發(fā)性成分,在GC-MS上解析并分析。將GC-MS檢測(cè)到的結(jié)果結(jié)合文獻(xiàn)進(jìn)行分析,得到不同泡菜樣品中主要揮發(fā)性成分及相對(duì)含量如表5。

表5 不同乳酸菌接種發(fā)酵泡蘿卜主要揮發(fā)性成分組成

從五種泡菜中總共檢測(cè)到37種揮發(fā)性物質(zhì),主要有酯、醛、酮、醇、烷烴等,其中檢測(cè)到的硫化物為0.287%～1.969%。在上述泡菜中檢測(cè)到了二甲基二硫、二甲基三硫,其是泡菜中主要的香氣成分,閾值很低,低含量就能產(chǎn)生很濃的香味[16]。在每種泡菜中,酯類占揮發(fā)性成分的比例最高,達(dá)到28%～65%,其中酯類又以異硫氰酸酯為主體。植物乳桿菌發(fā)酵的蘿卜異硫氰酸酯含量相對(duì)最少,為28.918%,其他泡蘿卜則均在54%以上,這可能與植物乳桿菌產(chǎn)酸較多較快有關(guān)。醇類是常見(jiàn)的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),泡菜中的醇類可能跟微生物發(fā)酵相關(guān)。蘿卜泡菜中醇類含量相對(duì)較高,占3.008%～14.062%。乳明串珠菌、乳酸乳球菌、植物乳桿菌發(fā)酵的蘿卜泡菜2,3-二甲基-3-己醇含量很高,分別達(dá)到10.827%、7.687%、3.479%。食竇魏斯氏、發(fā)酵乳桿菌發(fā)酵的蘿卜泡菜1,1-二甲基硅烷二醇較多,分別為8.964%、3.008%。

總體而言,接種乳酸乳球菌的泡蘿卜揮發(fā)性組分較單一,其他蘿卜泡菜揮發(fā)性成分差異不明顯。

2.5 不同泡菜中有機(jī)酸的分析

準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量泡蘿卜,通過(guò)高效液相色譜測(cè)量其有機(jī)酸組成與含量的差異,測(cè)量結(jié)果如表6。

表6 鮮蘿卜、乳酸菌發(fā)酵蘿卜泡菜中有機(jī)酸組成與含量(mg/100g)

由表6可知,接種不同乳酸菌發(fā)酵的蘿卜泡菜中有機(jī)酸的種類相差不大。其中接種發(fā)酵乳桿菌的泡菜中八種有機(jī)酸都能檢測(cè)到,其他菌種發(fā)酵泡菜和新鮮蘿卜中都不能檢測(cè)到酒石酸;不同乳酸菌發(fā)酵的泡菜中各種有機(jī)酸含量有差異。接種發(fā)酵乳桿菌的泡菜草酸含量最低,接種乳酸乳球菌的泡菜蘋果酸含量最低,接種植物乳桿菌的泡菜抗壞血酸含量最低,而接種乳酸乳球菌的泡菜中乳酸含量最高。接種不同乳酸菌的泡菜中乙酸、琥珀酸的含量與鮮蘿卜相比,變化不一。由于該研究中接種發(fā)酵泡菜所用的菌株及泡菜原料與相關(guān)文獻(xiàn)不同,因此在發(fā)酵終點(diǎn)時(shí)測(cè)得的有機(jī)酸結(jié)果與大多數(shù)不同[17]。

3 討論

由蘿卜泡菜發(fā)酵成熟后的微生物分析可知,接種了不同乳酸菌的泡菜成熟期的乳酸菌組成相似,幾乎都為植物乳桿菌,這可能是因?yàn)樵蠝缇粡氐?在發(fā)酵后期環(huán)境酸度很高,抑制了其他微生物,而植物乳桿菌耐酸性強(qiáng),成為主要的發(fā)酵菌種。從感官評(píng)價(jià)來(lái)看,食竇魏斯氏和植物乳桿菌單獨(dú)發(fā)酵的蘿卜風(fēng)味品質(zhì)最好,發(fā)酵乳桿菌發(fā)酵的蘿卜泡菜風(fēng)味品質(zhì)最差。韓江雪等[18]用不同的乳酸菌強(qiáng)化發(fā)酵辣椒,發(fā)現(xiàn)其成品風(fēng)味依次為:發(fā)酵乳桿菌>乳酸片球菌>植物乳桿菌>自然發(fā)酵>乳鏈球菌,說(shuō)明相同乳酸菌對(duì)不同蔬菜原料的發(fā)酵適用性不同。

泡菜的風(fēng)味物質(zhì)主要來(lái)源于原料本身和微生物發(fā)酵的代謝產(chǎn)物[19]。從純種乳酸菌發(fā)酵的泡菜中檢測(cè)到37種揮發(fā)性成分,蔣麗等[20]在自然發(fā)酵的泡蘿卜中檢測(cè)出60種香氣成分,說(shuō)明純種乳酸菌發(fā)酵泡菜的風(fēng)味物質(zhì)比傳統(tǒng)自然發(fā)酵泡菜少,同時(shí)該結(jié)論在劉洪的研究中也得到證實(shí)[21]。純種乳酸菌發(fā)酵泡菜的制作過(guò)程中,采用消毒的蘿卜為原料,只接種1種乳酸菌,其微生物組成相對(duì)單一,同時(shí),純種乳酸菌發(fā)酵泡菜由于接種了乳酸菌,產(chǎn)酸快,發(fā)酵周期短,而積累的風(fēng)味物質(zhì)較少。因此其口感和風(fēng)味比傳統(tǒng)自然發(fā)酵泡菜差。

不同種類乳酸菌發(fā)酵的泡菜在風(fēng)味物質(zhì)的種類上差異不明顯,這可能與蘿卜原料的滅菌不徹底有關(guān)。在揮發(fā)性風(fēng)味成分組成上:每種泡菜中均檢測(cè)酯類、酮類、醇類、硫化物、烴類;在有機(jī)酸組成上,各蘿卜泡菜幾乎無(wú)差別,不同有機(jī)酸在含量上有一定差別,如植物乳桿菌的乳酸含量最高。

4 結(jié)論

接種不同乳酸菌的蘿卜泡菜水中乳酸菌的活菌數(shù)相差不大,活菌數(shù)大約在7.0lgCFU/mL左右,發(fā)酵到終點(diǎn)時(shí)幾乎都為植物乳桿菌;不同乳酸菌純種發(fā)酵蘿卜泡菜中共揮發(fā)性成分組成和數(shù)量差異不明顯;而有機(jī)酸種類差異不大,含量有差異。

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Study on the flavor of different lactic acid bacteria inoculated fermentation pickle

LIU Chun-yan1,DAI Ming-fu2,XIA Jiao1,ZHOU Ting1,SHEN Li-wen1,PU Biao1,*

(1.College of Food,Sichuan Agricultural University,Ya’an 625014,China;2.School of Politics and Public Administration,Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310023,China)

The study was carried out with fresh red radish as raw material,and inoculated lactic acid bacteria which isolated from spontaneous fermentation pickleLeuconostoclactis,Lactococcuslactis,Weissellacibaria,L.plantarumandL.fermentum,inoculating fermented pickle separately. The flavor of fermentation radish pickles by measuring the pickle’s lactic acid bacteria phase,total acid,volatile components and organic acid were studied. The results indicated that the fermentation at the end of the inoculation of different lactic acid bacteria fermented with lactic acid bacteria on the number of living bacterium fungus were similar,which about 7.0lgCFU/mL,the lactic acid bacteria in different pickles were almostL.plantarum;Most of the total acid content in different lactic acid bacteria fermentation pickles were more than 4g/kg;they had no much difference in different lactic acid bacteria fermentation pickles about organic acids and volatile components.

lactic acid bacteria;pickles;pure-fermentation;flavor substance

2014-05-19

劉春燕(1989-),女,碩士研究生在讀,研究方向：果蔬加工理論與技術(shù)。

*通訊作者:蒲彪(1956-),男,博士,教授,研究方向:果蔬加工、功能性食品。

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31171726)。

TS201.3

B

1002-0306(2015)07-0154-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.07.024