植物乳桿菌發(fā)酵蘿卜干品質(zhì)變化分析

劉宗敏，譚興和,*，周紅麗，王 鋒，郭紅英，姚 荷，劉楚岑，王欄樹，嚴(yán)欽武，徐永兵

植物乳桿菌發(fā)酵蘿卜干品質(zhì)變化分析

劉宗敏1，譚興和1,*，周紅麗1，王 鋒1，郭紅英1，姚 荷1，劉楚岑1，王欄樹2，嚴(yán)欽武3，徐永兵3

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.湖南佳宴食品有限公司，湖南 長沙 410000；3.湖南插旗菜業(yè)有限公司，湖南 岳陽 414000）

為加快發(fā)酵速率，降低產(chǎn)品亞硝酸鹽含量，并提高產(chǎn)品品質(zhì)，本研究以蘿卜干為原料，分別接種植物乳桿菌L4（Lactobacillus plantarum L4）和植物乳桿菌B5（L. plantarum B5），并以自然發(fā)酵為對照，蘿卜干發(fā)酵時間為56 d，研究L4和B5對蘿卜干品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：L4、B5和自然發(fā)酵pH值降低的速率依次為：L4＞B5＞自然發(fā)酵。亞硝酸鹽含量隨著發(fā)酵時間的延長先增加后減小，其中L4發(fā)酵在22 d左右出現(xiàn)亞硝酸鹽峰，峰值為（3.23±0.17）mg/kg，B5和自然發(fā)酵在33 d左右出現(xiàn)亞硝酸鹽峰，峰值分別為（2.04±0.12）mg/kg和（3.79±0.25）mg/kg（P＜0.05）。揮發(fā)酯含量、游離氨基酸含量都隨著發(fā)酵時間的延長呈上升趨勢。L*、b*隨著發(fā)酵時間的延長呈下降趨勢，而a*隨著發(fā)酵時間的延長呈上升趨勢。發(fā)酵結(jié)束時，L4、B5和自然發(fā)酵感官評分別為88.7±2.56、81.8±1.49和74.1±3.88。由此表明，植物乳桿菌L4和B5可以縮短蘿卜干的發(fā)酵周期，提高蘿卜干安全性和品質(zhì)，其中L4表現(xiàn)比B5好。

植物乳桿菌；發(fā)酵；蘿卜干；亞硝酸鹽；品質(zhì)

蘿卜是我國種植面積較大的重要蔬菜，含有粗纖維、蛋白質(zhì)、糖和少量的礦物質(zhì)及功能性物質(zhì)，具有增強(qiáng)食欲、促進(jìn)消化和止咳化痰的功效[1-2]。鮮蘿卜的含水量可達(dá)95%以上，因此，蘿卜在收獲后很容易發(fā)生糠心、萎焉和霉變等問題[3]。但蘿卜經(jīng)晾曬脫水后制成蘿卜干含水量可降到20%以下，非常有利于貯藏。利用蘿卜干生產(chǎn)出深受消費(fèi)者喜愛的蘿卜腌制品，對于蘿卜的增值具有重要的意義，但是，如果腌制方法不當(dāng)，蘿卜腌制品也可能存在一定的食品安全問題，如微生物超標(biāo)[4]、亞硝酸鹽和食鹽含量過高[5]等。近年來，利用乳酸菌制劑發(fā)酵蔬菜成為醬腌菜行業(yè)研究的熱點(diǎn)之一[6-7]。其中，植物乳桿菌因其保健功能和產(chǎn)細(xì)菌素特性備受研究者的關(guān)注[8-9]，植物乳桿菌產(chǎn)生的細(xì)菌素可以有效抑制大腸桿菌（Escherichia coli）、枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、肺炎桿菌（Klebsiella pneumoniae）等多種病原菌的活性[10-11]。有研究發(fā)現(xiàn)，純種植物乳桿菌發(fā)酵蔬菜可以明顯縮短發(fā)酵周期[12]、減少有害微生物的數(shù)量[13]、降低亞硝酸鹽含量[5]、提升產(chǎn)品品質(zhì)[14]。

本實(shí)驗(yàn)以白蘿卜干為主要原料，添加自然發(fā)酵制成的剁辣椒后，接種植物乳桿菌L4（Lactobacillus plantarum L4）和植物乳桿菌B5（L. plantarum B5），研究植物乳桿菌對發(fā)酵蘿卜干品質(zhì)的影響，為直投式乳酸菌發(fā)酵劑制作蘿卜腌制品的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

菌種：植物乳桿菌L4由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品微生物實(shí)驗(yàn)室分離鑒定并保存；植物乳桿菌B5購于中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心。

MRS肉湯培養(yǎng)基：葡萄糖20.0 g、牛肉膏粉10.0 g、酪蛋白酶消化物10.0 g、酵母膏粉4.0 g、乙酸鈉5.0 g、檸檬酸三銨2.0 g、硫酸鎂0.2 g、磷酸氫二鉀2.0 g、硫酸錳0.05 g、吐溫-80 1.08 g、蒸餾水1 000 mL。

原輔料：蘿卜干由企業(yè)提供；新鮮紅線椒、食鹽、食用植物油購于湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東之源超市。

1.2 儀器與設(shè)備

SS-450超凈工作臺、SS-450離心機(jī) 湘潭離心機(jī)配件廠；YXQ-SG46-280S高溫滅菌鍋、DHG-9140A電熱恒溫水浴鍋 上海博訊醫(yī)療設(shè)備廠；UV-1750紫外-可見分光光度計 上海元析儀器有限公司；CR-400色差儀日本柯尼卡美能達(dá)公司。

1.3 方法

1.3.1 植物乳桿菌生長曲線和產(chǎn)酸能力的檢測

將L4和B5按接種量5%分別接種于MRS肉湯培養(yǎng)基，在30 ℃靜置培養(yǎng)40 h，期間每隔2 h取樣測定培養(yǎng)液在波長600 nm處的光密度（OD600nm）和pH值[15]。

1.3.2 發(fā)酵蘿卜干種子液的制備

L4和B5按接種量5%分別接種于MRS肉湯培養(yǎng)基（500 mL三角瓶裝液量為100 mL），按兩種菌的生長情況選取處于對數(shù)生長期的菌液，通過離心分離收集菌種（4 ℃、5 min、5 000 r/min），用0.85%的生理鹽水清洗后定容至100 mL制成植物乳桿菌懸濁液備用。

1.3.3 蘿卜干發(fā)酵實(shí)驗(yàn)設(shè)計

原材料前處理：取新鮮紅線椒洗凈，晾干、剁碎，加入10%食鹽拌勻裝壇，在30 ℃自然發(fā)酵30 d，制成剁辣椒（剁辣椒含水量82%，食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%）；將蘿卜干快速漂洗后切分（漂洗后蘿卜干含水量40%）。

蘿卜干發(fā)酵流程：漂洗后蘿卜干添加水分（包括接種菌液）、剁辣椒、食鹽（47%、27%、23%、3%），接種植物乳桿菌（5%）或不接種自然發(fā)酵，拌勻并裝壇，壇沿用食用植物油密封，在28 ℃條件下發(fā)酵，蘿卜干發(fā)酵時間為56 d，每組做2 個平行。每隔11 d取樣測定蘿卜干pH值和亞硝酸鹽含量，每隔14 d取樣測定蘿卜干揮發(fā)酯和游離氨基酸含量，每隔28 d取樣測定色度并在發(fā)酵56 d時對發(fā)酵蘿卜干進(jìn)行感官評價。

1.3.4 pH值的測定

取10 g蘿卜干加100 mL蒸餾水制成勻漿，過濾后使用PHS-3C型pH計測定濾液pH值。

1.3.5 亞硝酸鹽含量的測定

參考GB 5009.33—2010《食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》第二法分光光度法測定亞硝酸鹽含量[16]。

1.3.6 揮發(fā)酯含量的測定

參考黃國柱等[17]測黃酒揮發(fā)酯的方法測定揮發(fā)酯含量。

1.3.7 游離氨基酸含量的測定

參考GB 5009.235—2016《食品中氨基酸態(tài)氮的測定》酸度計法測定游離氨基酸含量[18]。

1.3.8 色度的測定

使用色差儀測定樣品的色度，每組樣品測6 次后取平均值。

1.3.9 感官評價

表1 蘿卜干感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Criteria for sensory evaluation of dried radish

邀請10 名有經(jīng)驗(yàn)的感官評定員，按照表1對發(fā)酵蘿卜干進(jìn)行感官評分[2]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS 18分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用Origin 75繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 L4和B5的生長曲線和產(chǎn)酸能力分析

圖1 OD值和pH值隨培養(yǎng)時間的變化Fig. 1 Changes in OD value and pH value during cultivation of Lactobacillus plantarum

培養(yǎng)期間培養(yǎng)液的OD值變化可以反映乳酸菌的增殖情況。由圖1可以看出，培養(yǎng)15 h以內(nèi)，兩菌的OD值隨著培養(yǎng)時間的延長而明顯增加，L4和B5進(jìn)入對數(shù)生長期的時間分別在8 h和12 h，表明兩菌株適宜接種的最佳時間分別為8 h和12 h。培養(yǎng)15 h后，L4的OD值基本保持穩(wěn)定，而B5的OD值隨著培養(yǎng)時間的延長緩慢增加，且B5的OD值大于L4的OD值，培養(yǎng)38 h時，L4和B5的OD值分別為8.34和10.51，表明B5的數(shù)量大于L4的數(shù)量。

培養(yǎng)期間培養(yǎng)液的pH值變化可以反映乳酸菌的產(chǎn)酸情況。由圖1可以看出，培養(yǎng)10 h以內(nèi)，兩菌培養(yǎng)液的pH值隨著培養(yǎng)時間的延長而明顯降低，培養(yǎng)10 h時，L4和B5培養(yǎng)液的pH值分別為4.04和4.07，說明在培養(yǎng)0～10 h期間，L4產(chǎn)酸速率比B5快。培養(yǎng)10～25 h期間，兩菌培養(yǎng)液的pH值緩慢降低。培養(yǎng)25 h后，L4和B5培養(yǎng)液的pH值基本上維持在3.83和3.81，B5培養(yǎng)液的pH值略低于L4培養(yǎng)液的pH值，說明B5的產(chǎn)酸量稍大于L4的產(chǎn)酸量，這可能由于培養(yǎng)后期B5的數(shù)量比L4的數(shù)量高。

2.2 發(fā)酵過程中蘿卜干pH值的變化

圖2 發(fā)酵過程中蘿卜干pH值的變化Fig. 2 Change in pH of dried radish during fermentation

發(fā)酵蔬菜pH值的大小是衡量發(fā)酵蔬菜酸味程度的重要指標(biāo)。由圖2可看出，L4和自然發(fā)酵pH值變化趨勢一致，都隨著發(fā)酵時間的延長先降低后保持穩(wěn)定，而B5發(fā)酵pH值隨發(fā)酵時間的延長呈下降趨勢，在發(fā)酵后期自然發(fā)酵pH值比L4和B5發(fā)酵的高[19]。其中3 組發(fā)酵pH值都先下降后有所上升，可能是由于壇內(nèi)蘿卜成熟度不一[20]。發(fā)酵33 d以內(nèi)，3 組pH值隨著培養(yǎng)時間的延長呈下降趨勢，L4和自然發(fā)酵在22 d左右pH值降到最低，分別為3.53±0.03和3.84±0.01，且兩者差異顯著（P＜0.05）。發(fā)酵33 d后，L4和自然發(fā)酵pH值基本保持穩(wěn)定，而B5發(fā)酵pH值繼續(xù)降低，發(fā)酵55 d時，pH值依次為：L4（3.65±0.01）＜B5（3.89±0.01）＜自然發(fā)酵（4.02±0.01），且三者之間差異顯著（P＜0.05），表明雖然圖1顯示L4在MRS培養(yǎng)液中的產(chǎn)酸量略小于B5，但接種到蘿卜干中時L4的產(chǎn)酸速率比B5快，說明L4能迅速適應(yīng)蘿卜干的發(fā)酵環(huán)境并大量產(chǎn)酸。從pH值的變化可以看出，各組pH值降低的速率依次為：L4＞B5＞自然發(fā)酵，說明接種發(fā)酵可以加快發(fā)酵速率[21]，其中L4發(fā)酵速率比B5快。

2.3 發(fā)酵過程中蘿卜干亞硝酸鹽含量的變化

圖3 發(fā)酵過程中蘿卜干亞硝酸鹽含量的變化Fig. 3 Change in nitrite concentration of dried radish during fermentation

蔬菜在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生亞硝酸鹽，過量攝入亞硝酸鹽會對身體產(chǎn)生危害[22-23]，發(fā)酵蘿卜干中亞硝酸鹽的含量是衡量其安全性的重要指標(biāo)。由圖3可看出，3 組發(fā)酵亞硝酸鹽含量都隨著發(fā)酵時間的延長先增加后減小，且3 組亞硝酸鹽含量在1～55 d低于4 mg/kg，都符合綠色食品醬腌菜亞硝酸鹽的限量規(guī)定[24]，本實(shí)驗(yàn)中發(fā)酵蘿卜干亞硝酸鹽含量較低可能和蘿卜干制作過程有關(guān)。L4發(fā)酵在22 d左右出現(xiàn)亞硝酸鹽峰，峰值為（3.23±0.17）mg/kg；B5和自然發(fā)酵在33 d左右出現(xiàn)亞硝酸鹽峰，峰值分別為（2.04±0.12）mg/kg和（3.79±0.25）mg/kg，且兩者差異顯著（P＜0.05）。說明植物乳桿菌發(fā)酵能有效控制發(fā)酵蔬菜中亞硝酸鹽的含量[5]。發(fā)酵55 d時，3 組發(fā)酵亞硝酸鹽含量依次為：L4（（0.85±0.13）mg/kg）＜B5（（0.96±0.09）mg/kg）＜自然發(fā)酵（（1.15±0.06）mg/kg），但三者差異不顯著（P＞0.05）。

2.4 發(fā)酵過程中蘿卜干揮發(fā)酯含量的變化

圖4 發(fā)酵過程中蘿卜干揮發(fā)酯含量的變化Fig. 4 Change in volatile ester concentration of dried radish during fermentation

揮發(fā)酯是發(fā)酵蔬菜主要風(fēng)味物質(zhì)來源，發(fā)酵蘿卜干中揮發(fā)酯的含量可反映發(fā)酵蘿卜干的酯香程度，在一定范圍內(nèi)，揮發(fā)酯含量越大，說明蘿卜干風(fēng)味越好。由圖4可看出，3 組發(fā)酵揮發(fā)酯含量都隨著發(fā)酵時間的延長呈上升趨勢。發(fā)酵56 d時，L4發(fā)酵蘿卜酯香味最濃，其揮發(fā)酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為（3.812 3±0.124 3）%，明顯高于其他組（P＜0.05），B5和自然發(fā)酵揮發(fā)酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為（3.331 7±0.075 6）%和（3.452 3±0.008 3）%，兩者無明顯差異（P＞0.05）。

2.5 發(fā)酵過程中蘿卜干游離氨基酸含量的變化

圖5 發(fā)酵過程中蘿卜干游離氨基酸含量的變化Fig. 5 Change in free amino acid concentration of dried radish during fermentation

游離氨基酸含量大小可以衡量產(chǎn)品的鮮味程度，發(fā)酵蔬菜中游離氨基酸主要來源于蛋白質(zhì)的降解。蘿卜干在發(fā)酵前經(jīng)過陽光照射，有利于蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為氨基酸[25]。由圖5可看出，各組發(fā)酵蘿卜干游離氨基酸含量都隨著發(fā)酵時間的延長呈上升趨勢。在發(fā)酵56 d后，3 組游離氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為：L4（（0.408 9±0.017 0）%）＞自然發(fā)酵（（0.350 3±0.009 3）%）＞B5（（0.254 9±0.015 8）%），且三者之間差異顯著（P＜0.05），說明L4發(fā)酵能增加產(chǎn)品中游離氨基酸的含量[26]。

2.6 發(fā)酵過程中蘿卜干色度的變化

色度是評價腌制蔬菜品質(zhì)的重要感官特性，會直接影響消費(fèi)者的購買欲望，采用Lab色彩空間可以較好描述發(fā)酵蘿卜干顏色，其中a*表示紅綠，正值表示紅色，負(fù)值表示綠色；b*表示黃藍(lán)，正值表示黃色，負(fù)值表示藍(lán)色；L*表示明度，范圍0～100[27]。由表2可看出，3 組發(fā)酵蘿卜干L*和b*隨著發(fā)酵時間的延長呈下降趨勢，a*隨著發(fā)酵時間的延長呈上升趨勢。L4發(fā)酵L*隨發(fā)酵時間下降明顯（P＜0.05），而B5和自然發(fā)酵L*在0～28 d下降顯著（P＜0.05），在28～56 d下降不明顯（P＞0.05）；B5發(fā)酵b*隨發(fā)酵時間下降明顯（P＜0.05），而L4和自然發(fā)酵b*在0～28 d下降顯著（P＜0.05），在28～56 d下降不明顯（P＞0.05）；3 組發(fā)酵蘿卜干a*隨著發(fā)酵時間的延長呈上升趨勢，0～28 d增加顯著（P＜0.05），在28～56 d增加不明顯（P＞0.05）。說明接種發(fā)酵能加速蘿卜干特有色澤的形成，其中L4能加速L*減小，B5能加速b*減小。發(fā)酵56 d后，L4和自然發(fā)酵a*差異不顯著（P＞0.05），但B5發(fā)酵a*值為12.33±1.36明顯大于自然發(fā)酵蘿卜干a*值10.53±1.37（P＜0.05）。說明L4和自然發(fā)酵色度相差不大，但B5能使a*明顯增大，表現(xiàn)為蘿卜干偏紅。

表2 發(fā)酵過程中蘿卜干色度的變化（n=6）Table 2 Changes in color of dried radish during fermentation (n= 6)

2.7 蘿卜干感官評分

表3 蘿卜干感官評分Table 3 Sensory evaluation of fermented dried radish

由表3可看出，感官評分依次為：L4＞B5＞自然發(fā)酵。發(fā)酵初期（1～22 d），蘿卜干曬蘿卜氣、土腥味重，軟黏、澀口、偏咸，此外由于添加了一定量剁辣椒，蘿卜干辣味較突出。發(fā)酵33 d時，蘿卜干曬蘿卜氣和土腥味基本消失，L4發(fā)酵蘿卜干酸甜辣較和諧，有明顯的酯香味，且蘿卜干具有明顯的鮮味，而B5和自然發(fā)酵蘿卜干辣味較突出，酸味和酯香味較淡，鮮味不明顯，這與圖2、4和圖5的分析一致。發(fā)酵后期（33～56 d），蘿卜干逐漸變脆，這主要是因?yàn)辂}分隨著發(fā)酵時間的延長逐漸滲透到蘿卜干內(nèi)部[28]，辣椒和蘿卜干經(jīng)過乳酸菌進(jìn)一步發(fā)酵產(chǎn)生了其他風(fēng)味物質(zhì)[29-30]。隨著發(fā)酵時間的延長，B5和自然發(fā)酵蘿卜干酸味逐漸增加，酯香味增加并具有一定鮮味。發(fā)酵結(jié)束時，L4和自然發(fā)酵蘿卜干顏色相差不大，B5發(fā)酵蘿卜干較自然發(fā)酵蘿卜干偏紅。

3 結(jié) 論

研究表明，植物乳桿菌發(fā)酵蘿卜干的速率比自然發(fā)酵快，其中L4發(fā)酵速率比B5快；植物乳桿菌發(fā)酵能有效控制發(fā)酵蔬菜中亞硝酸鹽的含量，其中L4發(fā)酵在22 d左右出現(xiàn)亞硝酸鹽峰，峰值為（3.23±0.17）mg/kg，比B5和自然發(fā)酵出現(xiàn)亞硝酸鹽峰的時間早11 d左右；植物乳桿菌發(fā)酵能提升蘿卜干的品質(zhì)，發(fā)酵56 d時，L4發(fā)酵蘿卜干揮發(fā)酯含量和游離氨基酸含量最高；對比自然發(fā)酵，植物乳桿菌發(fā)酵可加速蘿卜干特有色澤的形成；植物乳桿菌發(fā)酵能提高蘿卜干感官評分，發(fā)酵56 d時，L4、B5和自然發(fā)酵感官評分別為88.7±2.56、81.8±1.49和74.1±3.88。植物乳桿菌發(fā)酵比自然發(fā)酵好，其中L4發(fā)酵比B5表現(xiàn)好，這為直投式乳酸菌發(fā)酵劑制作蘿卜腌制品提供了很好的參考價值。

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Quality Changes of Dried Radish during Fermentation by Lactobacillus plantarum

LIU Zongmin1, TAN Xinghe1,*, ZHOU Hongli1, WANG Feng1, GUO Hongying1, YAO He1,LIU Chucen1, WANG Lanshu2, YAN Qinwu3, XU Yongbing3
(1. College of Food Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China;2. Hunan Jiayan Food Co. Ltd., Changsha 410000, China;3. Hunan Chaqi Vegetables Industry Co. Ltd., Yueyang 414000, China)

In order to accelerate the fermentation process, reduce nitrite content and improve product quality, Lactobacillus plantarum L4 and B5 were used for the fermentation of dried radish and compared with natural fermentation for their effect on the quality of fermented radish. The results indicated that the rate of pH decline during fermentation by different strains was in the decreasing order of L4 ＞ B5 ＞ natural fermentation. Nitrite content increased fi rstly and then decreased with fermentation time, and its peak value was (3.23 ± 0.17) mg/kg after about 22 days of fermentation with L4, and (2.04 ± 0.12)and (3.79 ± 0.25) mg/kg after about 33 days of B5 and natural fermentation (P ＜ 0.05), respectively. The contents of volatile esters and free amino acid increased with fermentation time. L* and b* values decreased with fermentation time, while a*value increased. The sensory scores of L4, B5 and natural fermentation were 88.7 ± 2.56, 81.8 ± 1.49 and 74.1 ± 3.88 at the end of fermentation, respectively. These results suggest that L4 and B5 can shorten the production cycle and improve the safety and quality of fermented radish, while the performance of L4 is better than that of B5.

Lactobacillus plantarum; fermentation; dried radish; nitrite; quality

10.7506/spkx1002-6630-201802031

TS255.53

A

1002-6630（2018）02-0198-05

劉宗敏, 譚興和, 周紅麗, 等. 植物乳桿菌發(fā)酵蘿卜干品質(zhì)變化分析[J]. 食品科學(xué), 2018, 39(2): 198-202

10.7506/spkx1002-6630-201802031. http://www.spkx.net.cn

LIU Zongmin, TAN Xinghe, ZHOU Hongli, et al. Quality changes of dried radish during fermentation by Lactobacissllus plantarum[J]. Food Science, 2018, 39(2): 198-202. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201802031. http://www.spkx.net.cn

2016-12-06

劉宗敏（1992—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭卟思庸?。E-mail：2442935414@qq.com

*通信作者簡介：譚興和（1959—），男，教授，博士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏。E-mail：xinghetan@163.com