發(fā)酵蔬菜的研究進展

張杏媛，林少華，鄭立紅，羅紅霞*

（1.河北科技師范學(xué)院食品科技學(xué)院，河北 昌黎 066600；2.北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，北京 102442）

我國是全球蔬菜第一生產(chǎn)大國，種植面積超過2 100萬hm2，總產(chǎn)量已達到了7.69億t[1]，但在蔬菜加工方面遠不如發(fā)達國家，主要以鮮食為主，若新鮮蔬菜不能及時地消費，將會造成極大的浪費。為解決我國新鮮蔬菜浪費嚴重的問題，急需加快蔬菜加工業(yè)的發(fā)展，尤其是發(fā)酵蔬菜制品的研制與開發(fā)。對比日本和韓國，雖然我國發(fā)酵蔬菜具有悠久的歷史，但是并未形成具有國際競爭優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)。為此，近年來國內(nèi)學(xué)者對發(fā)酵蔬菜制品進行了多方面的研究，如微生物、新產(chǎn)品開發(fā)和安全性等方面。本文通過對這些研究進行歸納總結(jié)，以期為我國發(fā)酵蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考。

1 發(fā)酵蔬菜的概念

發(fā)酵蔬菜是指新鮮蔬菜在封閉的壇中經(jīng)復(fù)雜的微生物體系（由原材料攜帶進入）發(fā)酵而成的蔬菜制品。在我國，發(fā)酵蔬菜不僅具有久遠的歷史而且覆蓋范圍廣闊，在公元前300年就已有發(fā)酵蔬菜的生產(chǎn)歷史記錄。各種新鮮蔬菜包括紫甘藍、大白菜、卷心菜、胡蘿卜、甜菜、黃瓜、芹菜、辣椒、青豆、菜豆等，都可用于發(fā)酵蔬菜的生產(chǎn)[2]。迄今為止發(fā)酵蔬菜口味眾多，主要有酸味、酸甜味、酸辣味、麻辣味等風(fēng)味產(chǎn)品。

2 發(fā)酵蔬菜的種類

發(fā)酵蔬菜的種類有很多，包括漬酸菜類、醬腌菜類、泡菜類、蔬菜汁類等，此外還出現(xiàn)了新的產(chǎn)品，即蔬菜汁與牛乳相混發(fā)酵的飲品[3]。市面上比較常見和大眾比較熟悉的有榨菜、東北酸菜、泡菜、酸豆角等。如四川榨菜，它是中國特產(chǎn)，也是我國三大名腌菜之一，具有鮮、香、嫩、脆等顯著特點；東北酸菜是我國東北地區(qū)特色產(chǎn)品之一，主要以白菜為發(fā)酵原料，東北酸菜發(fā)酵周期比較長，大約需要1個月才能發(fā)酵完成；泡菜歷史悠久，是我國的一種傳統(tǒng)發(fā)酵食品，泡菜中尤以四川泡菜最為有名，并且種類繁多、數(shù)量較大[1]。

3 發(fā)酵蔬菜的主要工藝

3.1 傳統(tǒng)家庭四川泡菜的典型制作工藝

母水制作：冷水放花椒、鹽，然后燒開晾涼，加入適量高粱酒（發(fā)酵菌即來于此），最后放入1個青椒（青椒不可帶生水）后密封。放置大約7 d（氣溫不同放置時間不同）撈出青椒，放入生姜，母水即可制作而成。

泡菜制作：蔬菜洗凈后切分，瀝干水分，然后完全浸入泡菜母水中密封數(shù)天即可食用。工藝流程為：

3.2 傳統(tǒng)家庭東北酸菜的典型制作工藝

將大白菜進行修整清洗甩干水分備用，大的白菜可以對半切后備用。

以一層鹽一層菜的方式入缸，最后在表層撒一把鹽壓上重物即可。

7～8 h后加水至沒過白菜，于2～8 ℃條件下放置1個月即可發(fā)酵完成。

工藝流程如下：

3.3 近年來新的制作工藝流程

隨著發(fā)酵蔬菜研究的深入，新的發(fā)酵工藝主要表現(xiàn)在發(fā)酵用菌種的人工培育及人工接種上。從保藏菌種開始進行逐級擴大培養(yǎng)，最終制成發(fā)酵劑，將其加入到發(fā)酵容器中進行蔬菜發(fā)酵。工藝流程如下：

4 發(fā)酵蔬菜的研究進展

傳統(tǒng)蔬菜發(fā)酵主要是利用蔬菜原料和腌制所用的輔料上攜帶的野生菌來發(fā)酵，發(fā)酵過程中有包括乳酸菌、酵母菌在內(nèi)的各種微生物的參加，其中起主要作用的是乳酸菌。它的主要功能有增進營養(yǎng)價值、改善食品風(fēng)味、抑制雜菌生長[4]（在發(fā)酵后期由于乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生大量乳酸，從而使環(huán)境中的pH值下降，較低的pH值抑制了包括乳酸菌在內(nèi)的多種微生物的生長）等。我國關(guān)于蔬菜發(fā)酵所用微生物的研究開始于1940年左右，隨著研究的不斷深入，對發(fā)酵蔬菜的工藝改進作出了巨大貢獻，明確了發(fā)酵所需要的溫度、加鹽量、pH值等方面的因素[5]。對于不同食材原料，在采用不同菌種發(fā)酵的時候其發(fā)酵條件各有不同，但總的來說，發(fā)酵溫度多集中在25～38 ℃、加鹽量在5%～7%、pH值在3.7～6.7。

4.1 純種發(fā)酵的研究

由于傳統(tǒng)發(fā)酵蔬菜的制作是采用天然發(fā)酵的方式進行，參與發(fā)酵過程的菌種有很多，主要發(fā)酵菌及其種類尚不明確，并且發(fā)酵周期長，產(chǎn)量低下，制品質(zhì)量不穩(wěn)定，有時發(fā)酵控制不好甚至?xí)a(chǎn)生大量有毒有害物質(zhì)，造成巨大的經(jīng)濟損失。而純種發(fā)酵則可以避免這一系列的問題。所謂純種發(fā)酵，是指通過人為將制備好的標準菌苗接種于蔬菜上進行乳酸發(fā)酵的過程[6]。對于發(fā)酵蔬菜中微生物區(qū)系分布、優(yōu)良菌種選育、發(fā)酵條件對微生物生長及有害微生物的影響等方面的研究，國內(nèi)外都有涉及。如美國Feming課題組[7]對酸菜中的微生物區(qū)系開展了研究，發(fā)現(xiàn)結(jié)球甘藍的發(fā)酵分2個階段（初始異型發(fā)酵和后續(xù)同型發(fā)酵），發(fā)酵過程主要微生物為乳酸菌。楊麗娜等[8]用9種食品中常用乳酸菌菌種進行發(fā)酵蔬菜的研究，經(jīng)過對發(fā)酵蔬菜及湯汁中維生素C、總酸、氨基酸、總糖、硝酸鹽、亞硝酸鹽、揮發(fā)酸等指標的測定，并結(jié)合感覺器官評價，進而挑選出適合作為蔬菜發(fā)酵劑專用的適宜菌種。正是這些研究推動了純種發(fā)酵工藝的進步，純種發(fā)酵與天然發(fā)酵相比具有發(fā)酵周期短、鹽度低、亞硝酸鹽含量低、風(fēng)味醇厚且安全系數(shù)高、好管理等優(yōu)點。

4.2 直投式發(fā)酵劑的研究

由于人工接種發(fā)酵工序復(fù)雜，需要專業(yè)的技術(shù)人員進行菌種擴培，效率低下，因此產(chǎn)生了直投式發(fā)酵劑。所謂直投式發(fā)酵劑，是指一系列經(jīng)過高度濃縮和標準化的冷凍干燥發(fā)酵劑菌種。這些菌種可直接添加到蔬菜原料中進行發(fā)酵，而不需要進行活化和擴培等其他前處理工作[6]。對于直投式發(fā)酵劑的研究，最為關(guān)鍵的技術(shù)之一是保護劑的選擇，申彤等[9]對嗜酸乳桿菌S1的最適凍干保護劑進行研究，發(fā)現(xiàn)乳糖最為適合，其存活率可達七成以上。對于直投式發(fā)酵劑發(fā)酵蔬菜的發(fā)酵條件研究方面，余文華等[10]用直投式發(fā)酵劑發(fā)酵不同蔬菜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵劑添加量為0.2%，30 ℃發(fā)酵5 d時最好，李潔芝等[11]研究了直投式乳酸菌發(fā)酵劑在不同發(fā)酵條件下對青菜亞硝酸鹽含量的影響，最終發(fā)現(xiàn)接種量為0.05%，33.9 ℃發(fā)酵91.5 h時亞硝酸鹽含量最低，產(chǎn)品質(zhì)量最好。于娟娟等[12]研究了自然發(fā)酵與直投式發(fā)酵劑發(fā)酵對酸白菜風(fēng)味成分的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在有機酸總量、氨基酸總量和各種有機醇含量上直投式發(fā)酵劑發(fā)酵均優(yōu)于自然發(fā)酵，但在風(fēng)味物質(zhì)種類上自然發(fā)酵更豐富些。

4.3 風(fēng)味形成機制的研究

對于發(fā)酵蔬菜風(fēng)味形成機制方面的研究，陳弦等[13]指出其風(fēng)味主要來源于兩部分，一是蔬菜原輔料，二是發(fā)酵過程中的生理生化反應(yīng)和微生物發(fā)酵作用產(chǎn)生的物質(zhì)。風(fēng)味物質(zhì)的成分比較復(fù)雜多樣，主要包括非揮發(fā)性成分和揮發(fā)性成分，且不同的發(fā)酵菌所產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)又不盡相同。對于發(fā)酵產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)成分方面的研究，章獻等[14]利用氣-質(zhì)聯(lián)用技術(shù)研究了2種韓國泡菜的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)成分，從其中分別鑒別出65種和55種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中有34種相同成分。徐丹萍等[15]采用頂空固相微萃取技術(shù)（HS-SPME）結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）對5種傳統(tǒng)四川泡菜中的揮發(fā)性成分進行了研究分析，發(fā)現(xiàn)每種泡菜中都至少有20多種揮發(fā)性成分，總體有80種，包括酯、醇、酮、醛、萜等多種化合物。

5 發(fā)酵蔬菜新產(chǎn)品的開發(fā)

我國發(fā)酵蔬菜產(chǎn)品主要是作為餐桌上的菜品正餐食用的，其他種類的發(fā)酵蔬菜產(chǎn)品較少，近年來出現(xiàn)了很多飲料類的發(fā)酵蔬菜汁和其他發(fā)酵產(chǎn)品。主要是以乳酸菌作為發(fā)酵菌種，可以賦予蔬菜汁更高的營養(yǎng)價值，并可以提高其風(fēng)味，增加保存期，預(yù)防蔬菜汁腐敗等[16]，便于在品質(zhì)安全等方面進行更好的控制。如今，發(fā)酵乳制品行業(yè)已經(jīng)形成了一套非常完善的產(chǎn)業(yè)鏈，采用各種有益菌發(fā)酵而成的酸奶制品很受大眾歡迎；另外，也有通過添加具有一定保健作用的特殊菌種而制成的乳制品。如市面上添加有BB-12（動物雙歧桿菌乳雙歧亞種）的酸奶制品已獲得保健食品的標志；因此，在發(fā)酵蔬菜的研究上可以借鑒其他食品的成功經(jīng)驗，比如添加具有保健作用的菌種從而使其具有保健作用。我國的蔬菜產(chǎn)量大，其原料種類豐富、來源廣泛，適用于多種的加工方式和新產(chǎn)品的開發(fā)，研究發(fā)酵蔬菜汁等發(fā)酵蔬菜產(chǎn)品對我國發(fā)酵蔬菜產(chǎn)業(yè)具有極大的意義。

6 發(fā)酵蔬菜生產(chǎn)中存在的問題

6.1 加工技術(shù)水平較低

在我國，蔬菜加工企業(yè)數(shù)量并不少，如僅湖南省就有近千家[17]，但是加工技術(shù)裝備與工藝水平均相對落后，大部分還是采用傳統(tǒng)的加工方式，現(xiàn)代化流水線式加工工廠很少，且加工技術(shù)發(fā)展也不均衡，整體技術(shù)水平需要進一步提升。

6.2 產(chǎn)品種類單一

我國蔬菜品種不少，但蔬菜加工產(chǎn)品種類很少，加工方法和種類相對比較單一，精深加工品就更加缺乏，尤其是功能型蔬菜加工制品幾乎沒有。市面上比較常見的基本上都是腌制菜類（軟包裝或罐頭類），類似國外的可以保存很長時間的冷凍鮮蔬菜在我國幾乎沒有。如美國有名的金寶湯公司（Campbell Soup Company），生產(chǎn)的罐頭番茄、蔬菜、濃縮蔬菜罐頭湯不僅獲得了廣大消費者的喜愛，而且遠銷世界各地。

6.3 產(chǎn)業(yè)化程度低

蔬菜加工產(chǎn)業(yè)組織化、標準化程度相對較低，雖然近幾年蔬菜加工企業(yè)規(guī)模不斷擴大，出現(xiàn)了一些龍頭企業(yè)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模得到了進一步擴大，但整個行業(yè)仍然居于企業(yè)加工規(guī)模小、抗風(fēng)險能力差、加工制品單一的境況。蔬菜加工產(chǎn)業(yè)“一家一戶”分散式傳統(tǒng)生產(chǎn)的情況還較多，產(chǎn)品的保鮮、加工與包裝相對滯后，產(chǎn)品低價競爭，迫切需要進一步改進。

6.4 加工安全問題

由于傳統(tǒng)發(fā)酵蔬菜是采用自然接種進行發(fā)酵的，所以往往會帶有一些有害細菌，如報道的有大腸桿菌、糞鏈球菌、沙門氏菌、志賀氏菌等。這些有害微生物在發(fā)酵前期一般都普遍存在，而中后期絕大部分會死亡。這是由于大量存在的乳酸菌會產(chǎn)生一種細菌素，這種細菌素對其他微生物有拮抗或殺滅作用[1]；然而，只靠乳酸菌本身的抑菌作用還是不夠的，發(fā)酵蔬菜有時也會發(fā)生腐敗，有文獻表明引起腐敗的主要微生物有酵母菌和細菌，酵母菌主要是Pichia manshurica和Issatchenkia occidentalis等氧化酵母，細菌有布氏乳桿菌和擬桿菌屬。它們通過代謝有機酸（乳酸和乙酸）引起發(fā)酵體系pH值上升和發(fā)酵底物的還原，導(dǎo)致發(fā)酵蔬菜腐敗，并且發(fā)酵環(huán)境的改變又使得其他腐敗微生物有了生長的適宜條件，進一步加重了腐敗現(xiàn)象[18]。

腌制發(fā)酵蔬菜的加工過程中最需要關(guān)心的指標之一就是亞硝酸鹽含量。眾所周知，亞硝酸鹽會對人體產(chǎn)生多種危害，主要包括引發(fā)高鐵紅蛋白癥和形成致癌物質(zhì)亞硝胺[18]。因而，對于發(fā)酵蔬菜加工工藝的研究一定要考慮到如何使亞硝酸鹽含量降到最低，且又不影響產(chǎn)品的風(fēng)味。根據(jù)各研究人員對使發(fā)酵蔬菜中亞硝酸鹽含量下降技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵腌漬液酸度、發(fā)酵溫度、含氧量等均對亞硝酸鹽含量及亞硝胺有一定的影響。其中，提高酸度、溫度保持25～30 ℃、鹽度保持5%～7%均可有效降低亞硝酸鹽含量[18]；另外，后期貯藏條件的差異也會對亞硝酸鹽的含量產(chǎn)生作用。

由于蔬菜種植中使用農(nóng)藥和除草劑造成了蔬菜中的農(nóng)藥殘留，這會對發(fā)酵蔬菜造成污染。一般不同的蔬菜原料殘留量不同。根菜類就比較少，而莖菜、葉菜、花菜類的農(nóng)藥殘留就相對多一些[19]；另外，發(fā)酵過程中的某些微生物使得氨基酸脫羧生成生物胺，生物胺是一類含氮的脂肪族或雜環(huán)類低分子化合物，通常包括單胺和多胺兩大類。其少量時對人體具有有益作用，但過量時會產(chǎn)生一些過敏性反應(yīng)[19]。

7 發(fā)酵蔬菜的發(fā)展前景

我國是蔬菜生產(chǎn)強國，隨著近幾年對發(fā)酵蔬菜各方面研究的不斷加深，我國發(fā)酵蔬菜市場發(fā)展勢頭迅猛，前景廣闊。國內(nèi)及海外市場都有很大的發(fā)展空間，并且在發(fā)酵蔬菜加工方面我國從原料、制造能力、群眾基礎(chǔ)到市場需求都有極大的優(yōu)勢。我們迫切需要能夠代表我國的具有國際影響力的發(fā)酵蔬菜品牌。正如韓國泡菜中最有名的名為“Kimchi”的泡菜，它是自然乳酸發(fā)酵的產(chǎn)品，在國際上也享有極大聲譽，不但獲得國際精品標準認證，并且對食品添加劑、調(diào)味品、香辛料、酸度調(diào)節(jié)劑、功能性增效劑及品質(zhì)標準等都有非常嚴格的規(guī)定[3]，因而在國際上享有一定聲譽。反觀我國，還沒有制訂統(tǒng)一的標準，不利于市場的開拓及海外發(fā)展。因而我們需要加緊對發(fā)酵蔬菜的研究以及新產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量體系的制定。這樣不僅能發(fā)揚我國傳統(tǒng)發(fā)酵蔬菜文化，更有助于豐富我國人民的飲食文化，還可以幫助菜農(nóng)提高收入；因此，開展針對發(fā)酵蔬菜的相關(guān)研究項目具有十分重大而深遠的意義。