利用野生乳酸菌菌株優(yōu)化泡菜配方

孫志惠，石晶紅，雍雅萍

(河套學院 農(nóng)學系，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000)

利用野生乳酸菌菌株優(yōu)化泡菜配方

孫志惠，石晶紅*，雍雅萍

(河套學院 農(nóng)學系，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000)

利用野生乳酸菌作為生產(chǎn)菌種，在單因素試驗的基礎上，采用四因素三水平的響應面分析法，對巴彥淖爾地區(qū)的泡菜配方進行優(yōu)化。結(jié)果表明：食鹽添加量為4.81%，乳酸菌添加量為0.05%，食糖添加量為3.57%，Vc添加量為0.19%。所生產(chǎn)的泡菜口感脆嫩，組織狀態(tài)均勻，風味濃郁，色澤良好，營養(yǎng)豐富，且泡菜中亞硝酸鹽含量低于國家標準，優(yōu)于自然發(fā)酵。

野生乳酸菌；響應面法；泡菜配方

泡菜是一種歷史悠久、風味獨特的傳統(tǒng)發(fā)酵型腌制品，它制作簡單、風味濃郁、營養(yǎng)豐富，深受廣大百姓的喜愛。中國的第一部詩集《詩經(jīng)》中就保存有蔬菜腌制的記錄[1]。蔬菜腌制的過程中較大程度保留了原料的營養(yǎng)成分和色、香、味等品質(zhì)，加工簡便且營養(yǎng)美味。由于腌制品的感官品質(zhì)得到保持和改進，操作方法又容易實現(xiàn)，加工成本低，條件低，原料豐富多樣，取食容易，而且腌制品具有一定的營養(yǎng)價值，酸爽脆嫩，能夠促進人體消化和吸收，解膩消食，刺激食欲，在國內(nèi)外廣受百姓歡迎和喜愛。經(jīng)常食用泡菜也成為一種飲食文化，世世相傳，沿襲至今[2]。

蔬菜易富集硝酸鹽，當過量施用氮肥后，不能被蔬菜全部吸收利用，多余的部分就以硝酸鹽的形式儲存在蔬菜中，導致蔬菜富集硝酸鹽。加之我國傳統(tǒng)泡菜加工工藝簡單，發(fā)酵速度、品質(zhì)等方面受自然條件的影響大，品質(zhì)極不穩(wěn)定，受污染后會產(chǎn)生更多危害人體健康的亞硝酸鹽。泡菜的風味好壞、亞硝酸鹽的含量高低與腌制的配方有著密不可分的關系。用科學合理的配方進行腌制，不僅能夠降低亞硝酸鹽的含量，優(yōu)化后的產(chǎn)品還能夠使泡菜的風味和口感更適合人們的喜好和味覺，使腌制品既營養(yǎng)又健康[3，4]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

新鮮甘藍，市購；白砂糖、食鹽、白酒、料酒、味精、八角、花椒、桂皮、茴香、仔姜、蒜、胡蘿卜、辣椒等輔料，市購。

1.2 儀器設備

電熱恒溫鼓風干燥箱 浙江托普儀器有限公司；722型可見分光光度計 上海儀器分析廠；酸度計 方舟科技有限公司；多頭磁力加熱攪拌器，HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州博遠實驗分析儀器廠；電子萬用爐 北京市永光明醫(yī)療儀器廠；電子分析天平 天津天馬衡基儀器有限公司；全自動立式電熱壓力蒸汽滅菌鍋，蝸旋混合器 上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠。

1.3 主要試劑

甲醛溶液、硫酸、乙酸鋅、鹽酸萘乙二胺、硼酸鈉、亞硝酸鈉(均為分析純) 成都市科龍化工試劑廠；亞鐵氰化鉀、氫氧化鈉、對氨基苯磺酸(均為分析純) 天津市鼎盛鑫化工有限公司。

1.4 試驗菌株

選取分離自巴彥淖爾地區(qū)自然發(fā)酵泡菜中具有降解亞硝酸鹽能力的野生植物乳桿菌作為生產(chǎn)菌株。

1.5 試驗方法

1.5.1 單因素試驗

1.5.1.1 乳酸菌最適溫度試驗

將接種量為1%的乳酸菌接種在MRS液體培養(yǎng)基中，分別在不同的溫度條件下培養(yǎng)24 h(15，20，25， 30，37 ℃)，沒有接菌的MRS液體培養(yǎng)基作為對照，在600 nm處測其OD值。

1.5.1.2 耐鹽試驗

將接種量為1%的乳酸菌分別接種在NaCl濃度為0，5%，10%的MRS液體培養(yǎng)基中，在37 ℃下培養(yǎng)24 h后，在600 nm處測其OD值。比較它們的生長情況，以沒有接菌的MRS液體培養(yǎng)基作為對照。

1.5.1.3 不同乳酸菌接種量對發(fā)酵泡菜品質(zhì)的影響

在泡菜中分別接種0，0.02%，0.03%，0.04%，0.05%，0.06%(質(zhì)量百分數(shù))的乳酸菌，測定發(fā)酵過程中泡菜湯液pH值的變化，并對泡菜品質(zhì)進行評價，確定乳酸菌的添加范圍[5]。

1.5.2 泡菜的品質(zhì)評價方法

當泡菜酸度pH值達到3.2～3.6時，泡菜品質(zhì)發(fā)酵成熟，對發(fā)酵好的泡菜從質(zhì)地、滋味、色澤、香氣四個方面進行評價打分[6]。

1.5.3 響應面法優(yōu)化泡菜配方

在乳酸菌添加量單因素試驗的基礎上，采用Design-Expert軟件[7，8]，以食鹽、食糖、乳酸菌、Vc的添加量作為試驗因素，進行四因素三水平試驗設計，優(yōu)化泡菜配方。食鹽添加范圍為4%～6%，食糖添加范圍為2%～4%，Vc添加范圍為0.1%～0.3%[9]。

1.5.4 泡菜中亞硝酸鹽含量的測定

根據(jù)國標，參照GB/T 5009.33-2010《食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》方法進行測定[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

乳酸菌溫度及耐鹽試驗情況見表1。

表1 乳酸菌溫度及耐鹽試驗情況表
Table 1 Lactobacillus temperature and salt resistance testing table

因素溫度(℃)耐鹽(%)15202530370510△OD值0.810.750.930.960.980.960.880.36

2.1.1 乳酸菌最適溫度試驗結(jié)果

由表1可知，隨著溫度的升高，乳酸菌OD值增量逐漸增大，可見溫度對乳酸菌的生長有一定影響，但影響不大。

2.1.2 乳酸菌耐鹽試驗結(jié)果

由表1可知，隨著食鹽濃度的升高，乳酸菌OD值增量逐漸減小，可見鹽濃度對乳酸菌的生長有一定影響。

2.1.3 不同乳酸菌接種量對乳酸菌發(fā)酵泡菜品質(zhì)的結(jié)果

圖1 不同乳酸菌接種量泡菜湯液pH值與發(fā)酵時間的關系Fig.1 The relationship of pH and fermentation time of kimchi soup with different lactic acid bacteria inoculation quantity

由圖1可知，不論是否接種乳酸菌，泡菜湯液pH值變化的趨勢基本一致，呈逐漸降低趨勢。隨著乳酸菌接種量越大，其pH值降低越明顯，當泡菜發(fā)酵6～7天后，泡菜湯液的pH值幾乎趨于穩(wěn)定。雖然乳酸菌的接種量越高，發(fā)酵速度越快，發(fā)酵周期越短，但會影響泡菜風味物質(zhì)的形成，進而影響泡菜的風味與口感，所以，結(jié)合表2的感官評分確定乳酸菌接種范圍為0.03%～0.05%[11]。

表2 不同乳酸菌接種量泡菜品質(zhì)綜合評分表(均分)
Table 2 The comprehensive scoring of kimchi quality with different lactic acid bacteria inoculation quantity (split)

乳酸菌制劑用量(%)指標色澤香氣滋味脆度總均分017221815720.0217231916750.0318241817790.0417252219830.0517131918770.061612181773

2.1.4 響應面試驗結(jié)果

利用Design-Expert軟件對表3中試驗數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合[12]，獲得泡菜的感官品質(zhì)對編碼自變量因素食鹽添加量、食糖添加量、乳酸菌接種量、Vc添加量的二次多項式回歸方程[13]：

Y=86.20-1.50X1+5.75X2+3.58X3-0.17X4-0.75X1X2+0.25X1X3+1.25X2X3-0.75X2X4-0.25 X3X4-5.22 X12-3.85X22-4.10 X32-4.48 X42。

表3 響應面設計及結(jié)果
Table 3 The response surface design and results

試驗號X1X2X3X4感官評分1-1+10083.5020+10+179.0030-1-1069.004+10+1080.005+1+10080.00600-1+175.0070+10-182.008+10-1070.009-100+176.6010-100-177.0011000087.0012-10-1074.00130-1+1079.001400-1-172.0015000086.00160-10-175.00

續(xù) 表

表4 回歸方程方差分析
Table 4 Analysis of variance for regression equation

變異源平方和自由度均方F值P值模型920.311465.7437.74<0.0001失擬項21.58102.163.080.1446純誤差2.8040.7總和944.6928

由表4可知，泡菜感官評分的二次方模型的F=37.74，P<0.001,表明方程極顯著[14]。表3中擬合的回歸方程各項系數(shù)的可靠性，可由回歸方程系數(shù)的方差分析評定，見表5。

表5 回歸方程系數(shù)顯著性檢驗
Table 5 The significance test for regression equation coefficient

模擬項回歸系數(shù)自由度標準誤差F值P值常數(shù)項86.2010.5937.74<0.0001X1-1.5010.3815.500.0015X25.7510.38227.80<0.0001X33.5810.3888.47<0.0001X4-0.1710.380.190.6684X1X2-0.7510.661.290.2748X1X30.2510.660.140.7105X1X4010.660.001.0000X2X31.2510.663.590.0790X2X4-0.7510.661.290.2748X3X4-0.2510.660.140.7105X12-5.2310.52101.68<0.0001X22-3.8510.5255.20<0.0001X32-4.1010.5262.61<0.0001X42-4.4810.5274.58<0.0001

注：R2=0.9742;RAdj2=0.9484;RPred2=0.8638;Adeq Precision=19.667。

由表5可知，響應值感官評分的二次模型方程中一次項及二次項X2，X3，X12，X22，X32，X42的P值均小于0.01，表明其對感官評分的影響高度顯著，模型的校正決定系數(shù)RAdj2=0.9484，說明該模型能解釋94.8%的響應值的變化，僅有5.2%不能用此模型來解釋，復相關系數(shù)為0.9742，說明該二次模型擬合效果良好[15]，最優(yōu)配方為食鹽4.81%，乳酸菌0.05%，食糖3.57%，Vc 0.19%。

2.2 泡菜生產(chǎn)配方的響應面分析及優(yōu)化

圖2 不同因素對泡菜感官評分影響的響應面圖Fig.2 The response surface figure for the effect of different factors on sensory scoring of kimchi

注：a表示乳酸菌與食鹽的交互作用；b表示食糖與食鹽的交互作用；c表示Vc與食鹽的交互作用；d表示乳酸菌與食糖的交互作用；e表示乳酸菌與Vc的交互作用；f表示食糖與Vc的交互作用。

2.3 驗證試驗

為檢驗Box-Behnken試驗設計所得結(jié)果的可靠性，采用優(yōu)化后的配方進行驗證試驗，平均感官評定得分達到89.84，與理論預測值相比，其相對誤差約為0.23%，說明該模型可信度較高，響應面分析法優(yōu)化的配方參數(shù)準確可靠，具有實用價值[16]。

2.4 配方優(yōu)化后泡菜中亞硝酸鹽含量的測定結(jié)果

圖3 優(yōu)化配方泡菜的亞硝酸鹽含量Fig.3 The nitrite content of optimized kimchi

由圖3可知，泡菜在自然發(fā)酵腌制第2天，亞硝酸鹽含量出現(xiàn)一個高峰，達2.021 mg/kg，之后下降。優(yōu)化配方的泡菜，亞硝酸峰不明顯，最高值也僅為0.2 mg/kg。表明泡菜配方優(yōu)化后，人工接種乳酸菌有利于抑制亞硝酸鹽的生成，減少亞硝酸含量的積累。我國食品安全法規(guī)定了腌制品中亞硝酸鹽含量小于30 mg/kg，配方優(yōu)化后泡菜中亞硝酸鹽含量低于國家標準，優(yōu)于自然發(fā)酵。

3 結(jié)論

采用單因素試驗和響應曲面設計試驗，得到泡菜生產(chǎn)的最優(yōu)配方為食鹽4.81%，乳酸菌0.05%，食糖3.57%，Vc 0.19%。所生產(chǎn)的泡菜口感脆嫩、組織狀態(tài)均勻、風味濃郁、色澤良好、營養(yǎng)豐富，感官評分為89.84；且泡菜中亞硝酸鹽含量低于國家標準，優(yōu)于自然發(fā)酵。

[1]蘇揚, 陳云川.泡菜的風味化學及呈味機理的探討[J].中國調(diào)味品,2001(4):28-31.

[2]鄭炯, 黃明發(fā).泡菜發(fā)酵生產(chǎn)的研究進展[J].中國調(diào)味品,2007(5):22-25.

[3]孫志惠, 郭淑文.巴彥淖爾地區(qū)泡菜的腌制工藝優(yōu)化研究[J].科技視界,2016(6):35-36.

[4]李文婷.乳酸菌制劑發(fā)酵泡菜工藝及安全性研究[D].成都: 西華大學, 2012.

[5]徐瑩,李景軍,何國慶.食用泡菜安全性分析[J].中國食物與營養(yǎng),2005(4):56-57.

[6]曾凡坤，吳永嫻，劉心恕，等.四川泡菜工業(yè)化生產(chǎn)研究[J].中國釀造,1992(6):23-24.

[7]王龍平,程祖鋅, 修茹燕,等.響應面優(yōu)化高抗性淀粉速食粥加工工藝[J].食品科技,2014,39(7):141-146.

[8]雍雅萍.蒙古櫟橡子粉凝膠特性及面團流變學特性的研究[D].呼和浩特: 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學, 2012.

[9]何淑玲, 李博, 籍保平，等.泡菜中亞硝酸鹽問題的研究進展[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2005,31(11):85-87.

[10]GB 5009.33-2010,食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定[S].

[11]劉麗娜,王文亮,徐同成,等.乳酸菌發(fā)酵對泡菜質(zhì)量的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學,2010(1):86-89.

[12]莊黛娜,余輝,方旭波,等.亞臨界水中乙酯型魚油水解工藝的響應面優(yōu)化[J].食品科技,2014,39(7):99-103.

[13]戴喜末,熊子文,羅麗萍.響應面法優(yōu)化野艾蒿多糖的超聲波提取及其抗氧化性研究[J].食品科學,2011,32(8):93-97.

[14]陳金娥,楊雯婷,劉勇麟,等.微波萃取-響應面法優(yōu)化綠茶黃酮提取工藝[J].食品研究與開發(fā),2013,34(3):19-23.

[15]葛飛.蒙古櫟橡子單寧對啤酒非生物穩(wěn)定性的影響[D].呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學,2013.

[16]張海容,白娟, 魏增云,等.超聲萃取-響應面法優(yōu)化淡竹葉多糖提取方法研究[J].化學研究與應用,2013,25(3):303-310.

Optimization of Pickles' Formula Using Wild Lactobacillus Strains

SUN Zhi-hui, SHI Jing-hong*, YONG Ya-ping

(Department of Agronomy, Hetao College, Bayannur 015000, China)

Using wild lactobacillus as the production strains, optimize the pickles' formula in Bayannur region by response surface analysis method with four factors and three levels on the basis of single factor experiment. The results show that salt is 4.81%, lactic acid bacteria is 0.05%, sugar is 3.57%, Vc is 0.19%. The produced pickles have crisp taste, uniform texture, strong flavor, good color, rich nutrition and the nitrite content is lower than that of national standard and better than that of natural fermentation.

lactic acid bacteria; response surface methodology; pickles' formula

2016-06-15 *通訊作者

河套學院自然科學青年項目(HTXYZQ13006)

孫志惠(1981-)，女(滿族)，內(nèi)蒙古巴彥淖爾人，講師，碩士，研究方向：食品安全與加工。

TS255.54

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2016.12.008

1000-9973(2016)12-0033-05