泡菜直投復(fù)配菌中試研究

宗緒巖， 李麗， 張靜， 熊俐， 羅惠波

(四川理工學(xué)院生物工程學(xué)院， 四川自貢643000)

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泡菜直投復(fù)配菌中試研究

宗緒巖， 李麗， 張靜， 熊俐， 羅惠波

(四川理工學(xué)院生物工程學(xué)院， 四川自貢643000)

為了在保證口味和質(zhì)量的基礎(chǔ)上改進(jìn)四川泡菜的生產(chǎn)工藝，利用從傳統(tǒng)泡菜中分離、篩選出的三株乳酸菌，應(yīng)用于自制的中試發(fā)酵設(shè)備中進(jìn)行復(fù)配試驗(yàn)。通過正交試驗(yàn)、感官評價(jià)等試驗(yàn)方法獲得試驗(yàn)結(jié)果，然后采用二次多項(xiàng)式逐步回歸方法構(gòu)建數(shù)學(xué)模型對驗(yàn)證試驗(yàn)樣品進(jìn)行了理化分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：三株乳酸菌對于產(chǎn)品的感官品質(zhì)的影響順序分別為ZL116>ZL146>ZL207。從得到的數(shù)學(xué)模型分析可以進(jìn)一步判定三株乳酸菌間沒有拮抗關(guān)系，有一定的促進(jìn)作用，最優(yōu)的復(fù)配比例為[ZL116]=1E5.8，[ZL146]=1E5.2 ，[ZL207]=1E5.1。進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)后，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測值偏差較小，樣品理化指標(biāo)符合國家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

泡菜；中試設(shè)備；感官評價(jià)；菌種復(fù)配

引言

泡菜是通過乳酸菌作為主要微生物經(jīng)發(fā)酵制得的傳統(tǒng)蔬菜食品[1-2]。乳酸菌及其發(fā)酵過程中產(chǎn)生的B族維生素對人體具有很大益處[3-4]，產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物具有提高免疫力、降低血脂、降低膽固醇、抗氧化及通便等作用[5-6]。四川是泡菜生產(chǎn)大省，其年產(chǎn)值已超過百億[7]，擁有上百家產(chǎn)值1000萬以上的泡菜加工企業(yè)[8]。但目前加工方法大多采用自然方式發(fā)酵，發(fā)酵周期長，工業(yè)化與標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，而且亞硝酸鹽含量高[9-11]。針對以上問題，選擇了從四川泡菜中分離出的幾株優(yōu)質(zhì)乳酸菌，在自制的中試發(fā)酵設(shè)備上進(jìn)行試驗(yàn)，采用數(shù)學(xué)方法研究其工藝，并建立數(shù)學(xué)模型，用于指導(dǎo)生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

乳酸菌(ZL116、ZL146和ZL207)，由四川理工學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室從泡菜中分離、保存；泡菜鹽，市售。

氫氧化鈉、亞鐵氰化鉀、乙酸鋅、冰醋酸、硼酸鈉、鹽酸、氨水、對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、亞硝酸鈉，均為分析純。

泡菜發(fā)酵中試設(shè)備(自制)，勻漿機(jī)(德國IKA公司T18)，pH計(jì)(德國Sartorius公司PB-10)，電位滴定儀(瑞士Metrohm公司877 Titrino plus)，分光光度計(jì)(美國PE公司Lamda35)。

1.2 感官評定方法

感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)產(chǎn)品的色澤、香味、酸度、鹽度、脆度，參考表1 標(biāo)準(zhǔn)，選擇專業(yè)人士組成9人評定小組進(jìn)行感官評價(jià)。

1.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)發(fā)酵泡菜中分離出多株微生物菌種，選擇出發(fā)酵效果最好的三株菌進(jìn)行試驗(yàn)，各菌種分別選擇四個(gè)濃度，以菌種濃度的自然對數(shù)為試驗(yàn)水平，進(jìn)行復(fù)配菌種的正交試驗(yàn)(表2 )。

表1 感官評分標(biāo)準(zhǔn)

表2 正交試驗(yàn)因素水平表

1.4 數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

使用DPS數(shù)據(jù)處理軟件，采用二次多項(xiàng)式逐步回歸分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，對正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)模型構(gòu)建。使用Matlab軟件對得到的模型繪制響應(yīng)面，并進(jìn)行分析。

1.5 泡菜理化指標(biāo)分析

pH值的測定：按照GB 10468-1989《水果和蔬菜產(chǎn)品pH值的測定方法》測定[12]。

酸度的測定：按照GB/T 12456-2008《食品中總酸的測定》中酸堿滴定法測定，結(jié)果以乳酸計(jì)[13]。

鹽度的測定：按照GB/T 12457-2008《食品中氯化鈉的測定》中電位滴定法進(jìn)行測定，結(jié)果以氯化鈉計(jì)[14]。

亞硝酸鹽含量的測定：按照GB 5009.3 3-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》中分光光度法測定，結(jié)果以亞硝酸鈉計(jì)[15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌種復(fù)配對產(chǎn)品感官的正交試驗(yàn)

根據(jù)泡菜中分離出的微生物菌種的發(fā)酵性能，選擇了三株發(fā)酵效果最好的微生物進(jìn)行正交試驗(yàn)，以其接種濃度的自然對數(shù)為試驗(yàn)水平，選擇了三個(gè)因素，各因素選擇四個(gè)水平，選擇正交表L16(45)進(jìn)行試驗(yàn)，以感官評價(jià)為考核指標(biāo)(Y)，其結(jié)果見表3。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果

該三株微生物所屬種屬和發(fā)酵特性不同。其中ZL116和ZL146屬于乳桿菌屬，但其產(chǎn)酸速率和產(chǎn)香不同，ZL116產(chǎn)酸更快，但產(chǎn)香較少，ZL146產(chǎn)酸慢，產(chǎn)香多。ZL207屬于鏈球菌屬；其產(chǎn)香特性與其他兩株菌不同，且該菌株對其他兩株菌具有促進(jìn)作用。

正交試驗(yàn)結(jié)果可知，在使用三種菌進(jìn)行復(fù)配發(fā)酵時(shí)各菌對于制得泡菜的感官品質(zhì)的影響順序?yàn)閆L116>ZL146>ZL207。

2.2 菌種復(fù)配的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

根據(jù)正交試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，使用DPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行二次多項(xiàng)式逐步回歸數(shù)據(jù)擬合。

Y=-425.5 1+86.2 3*X1+60.92*X2+44.80*X3-7.3 6*X1^2-5.91*X2^2-4.4 8*X3^2-0.1 72*X1*X2+0.2 37*X2*X3

該模型的相關(guān)系數(shù)R=0.9879，其F值=35.5 5，p-值=0.0001，模型中各因素的方差分析見表4。計(jì)算出的最優(yōu)組合為X1=5.80，X2=5.1 8，X3=5.1 3時(shí)，最佳的感官得分可以到達(dá)Y=97.1 8。

表4 數(shù)學(xué)模型的方差分析

2.3 模型的響應(yīng)面分析

使用MatLAB數(shù)學(xué)軟件對得到的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行響應(yīng)面繪制，如圖1 所示。

圖1 數(shù)學(xué)模型的響應(yīng)面

從響應(yīng)曲面圖1 可知，當(dāng)其他因素固定不變時(shí)，任何一個(gè)菌種添加量的增加都會(huì)使得產(chǎn)品感官指標(biāo)呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢，因此可以初步判定三株菌之間沒有明顯的拮抗關(guān)系，并具有一定程度的相互促進(jìn)作用。

2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)及其理化分析

按照模型計(jì)算出的最佳條件，選擇[ZL116]=1E5.8，[ZL146]=1E5.2 ，[ZL207]=1E5.1 進(jìn)行復(fù)配發(fā)酵驗(yàn)證，經(jīng)過7 d的發(fā)酵，其感官評分為95.2 4，與預(yù)測值的偏差為2.04%。由于微生物計(jì)數(shù)只是相對的數(shù)量，而且細(xì)菌計(jì)數(shù)需要培養(yǎng)時(shí)間，所以實(shí)際數(shù)量是憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)的，驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)其菌種濃度與理論要求可能存在差異，而2.04%的偏差幾乎可以忽略，因此可以認(rèn)為該模型能夠極好的反應(yīng)實(shí)際情況。

將驗(yàn)證試驗(yàn)得到的樣品放入勻漿機(jī)中勻漿，濾紙過濾，進(jìn)行濾液理化指標(biāo)分析，結(jié)果為泡菜樣品的pH值為3.5 2，酸度(以乳酸計(jì))為0.81 g/100g，鹽度(以氯化鈉計(jì))為12.03%，亞硝酸鹽(以亞硝酸鈉計(jì))為3.84 mg/kg，該值遠(yuǎn)低于GB 2762-2012《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》[16]中規(guī)定的腌漬蔬菜中亞硝酸鹽(以亞硝酸鈉計(jì))限量20 mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)束語

將傳統(tǒng)四川泡菜中分離出的三株優(yōu)勢菌作為因素，以其添加量作為水平，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，經(jīng)極差分析確定三株菌對泡菜感官品質(zhì)的影響順序?yàn)閆L116>ZL146>ZL207，使用二次多項(xiàng)式逐步回歸方法對正交試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)擬合，繪制了相應(yīng)面曲線圖，初步判定三株菌之間沒有拮抗作用，且具有一定相互促進(jìn)作用，經(jīng)計(jì)算三株菌最優(yōu)的添加量為[ZL116]=1E5.8，[ZL146]=1E5.2 ，[ZL207]=1E5.1 ，驗(yàn)證試驗(yàn)樣品的感官評分為95.2 4，與預(yù)測值存在2%的偏差，驗(yàn)證試驗(yàn)樣品的pH值為3.5 2，酸度為0.81 g/100g，鹽度為12.03%，亞硝酸鹽含量為3.84 mg/kg，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

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Studies on the Direct Compound Fermentation Agents of Pickles in Pilot Scale Test

ZONGXuyan,LILi,ZHANGJing,XIONGLi,LUOHuibo

(School of Bioengineering, Sichuan University of Science & Engineering, Zigong 643000, China)

To promote the process of producing Sichuan pickles, three strains of lactic bacteria were used in pilot scale test with self-made devices. It was used to construct the math model with orthogonal test, sensory evaluation and quadratic polynomial stepwise regression. Verification test and physicochemical analysis were done for the validation test sample. The results showed, the order of that three strains influence the sensory evaluation of pickles are ZL116 > ZL146 > ZL207. It can be determinated preliminarily that three lactobacilli have no antagonistic, but promotion. The best proportion of complex is [ZL116]=1E5.8，[ZL146]=1E5.2 ，[ZL207]=1E5.1. It is small deviation between verification test results and predicted value. Physical and chemical test indicators of the verification sample are accord with standards.

pickles; pilot scale test; sensory evaluation; strains remixed

2016-06-14

固態(tài)釀造關(guān)鍵技術(shù)研究四川省院士(專家)工作站開放基金項(xiàng)目(GY2014-01)；四川省教育廳川菜發(fā)展研究中心科技項(xiàng)目(CC13Z05)；四川理工學(xué)院科研項(xiàng)目(2014RC10)

宗緒巖(1976-)，男，黑龍江哈爾濱人，副教授，博士，主要從事發(fā)酵過程控制方面的研究，(E-mail)suse62651@139.com

1673-1549(2016)05-0014-04

10.11863/j.suse.2 016.05.04

TS255.5 4

A