不同組合菌發(fā)酵辣椒醬的對(duì)比研究

徐清萍，張如霞，縱偉,2，趙光遠(yuǎn),2

(1.鄭州輕工業(yè)學(xué)院 食品與生物工程學(xué)院，鄭州 450001； 2.食品生產(chǎn)與安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，鄭州 450001)

辣椒醬是以新鮮辣椒或干辣椒為主要原料，以蒜、姜、植物油、香辛料等為輔料，破碎后經(jīng)發(fā)酵或非發(fā)酵等特定工藝加工而成的一種醬狀調(diào)味品[1]。辣椒醬色澤鮮紅，富含蛋白質(zhì)、維生素和辣椒素等物質(zhì)，具有健脾開胃、解膩助消化等作用[2]。

我國(guó)是辣椒醬生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)[3]，市場(chǎng)上辣椒醬種類繁多，辣味不一。傳統(tǒng)方式生產(chǎn)辣椒醬，存在著發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)、鹽含量高、亞硝酸鹽含量較高等問題，而采用乳酸菌等益生菌發(fā)酵法生產(chǎn)辣椒醬具有改善辣椒醬品質(zhì)的潛力。乳酸菌能利用可發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生乳酸，在食品加工中使用乳酸菌具有增加風(fēng)味、保鮮等作用，可以產(chǎn)生亞硝酸鹽還原酶使亞硝酸鹽降解，降低產(chǎn)品亞硝酸鹽含量，提高食用安全性、穩(wěn)定性[4]。采用乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)的蔬菜制品具有調(diào)節(jié)腸道菌群的功能[5]。

紅茶菌則是一種酵母菌、乳酸菌和醋酸菌的共生物[6]。紅茶菌發(fā)酵產(chǎn)品富含VC和VB等，具有調(diào)節(jié)人體生理機(jī)能，促進(jìn)新陳代謝，幫助消化等作用。

本文主要對(duì)比乳酸菌的不同組合、紅茶菌等對(duì)發(fā)酵辣椒醬品質(zhì)的影響，以期明確不同組合菌發(fā)酵對(duì)辣椒醬中亞硝酸鹽含量、乳酸含量、色價(jià)、風(fēng)味等指標(biāo)的影響，為發(fā)酵辣椒醬的生產(chǎn)及控制提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

辣椒、食鹽、白砂糖、甜味劑：食品級(jí)，市售。

菌種1：保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌種，北京川秀科技有限公司。

菌種2：10種雙歧桿菌(保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、雙歧桿菌BB-12、乳酸乳球菌乳脂亞種、腸膜明串珠菌腸膜亞種、乳酸乳球菌雙乙酰亞種、乳酸乳球菌乳酸亞種、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、鼠李糖乳桿菌)，北京川秀科技有限公司。

菌種3：雙歧桿菌七菌(保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、雙歧桿菌BB-12、乳酸乳球菌乳脂亞種、腸膜明串珠菌腸膜亞種、乳酸乳球菌雙乙酰亞種、乳酸乳球菌乳酸亞種，北京川秀科技有限公司)。

菌種4：紅茶菌，實(shí)驗(yàn)室保藏菌種。

1.2 儀器與設(shè)備

SHP-250智能生化培養(yǎng)箱 上海鴻都電子科技有限公司；LX-C35L滅菌鍋 合肥華泰醫(yī)療設(shè)備有限公司；HHS電熱恒溫水浴鍋 上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；SW-CJ-2FD潔凈工作臺(tái) 蘇凈集團(tuán)蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；YP20001電子天平 上海光正醫(yī)療儀器有限公司；ME203E分析天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；UV-5500分光光度計(jì) 上海元析儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 乳酸菌培養(yǎng)基優(yōu)化

按照正交設(shè)計(jì)表(見表1)分別稱取相應(yīng)質(zhì)量的番茄、黃豆芽、洋姜于三角瓶中，加入200 mL水，小火煮沸30 min，用紗布過濾，補(bǔ)足失水，加入2%的葡萄糖。高壓滅菌20 min，冷卻。

表1 乳酸菌培養(yǎng)基優(yōu)化正交設(shè)計(jì)表Table 1 Orthogonal test table of optimization of lactic acid bacteria culture medium g/L

不同乳酸菌先采用MRS培養(yǎng)基活化，按5%的接種量接入到番茄-豆芽-洋姜培養(yǎng)基。37 ℃培養(yǎng)24 h后，采用國(guó)標(biāo)GB 4789.35—2010法測(cè)定活菌數(shù)。

1.3.2 辣椒醬制備

1.3.2.1 工藝流程

新鮮辣椒→清洗→晾干→打漿→加入輔料→混勻→接種→發(fā)酵(25 ℃)→成品。

1.3.2.2 辣椒醬的發(fā)酵

乳酸菌采用MRS液體培養(yǎng)基活化后轉(zhuǎn)接到番茄-黃豆芽-洋姜培養(yǎng)基中進(jìn)行適應(yīng)性培養(yǎng)，培養(yǎng)24 h。紅茶菌按5%的接種量接入到番茄-黃豆芽-洋姜培養(yǎng)基中，發(fā)酵培養(yǎng)48 h。

在接種量為10%、加糖量為1%、甜味劑量為0.02%、加鹽量為2.5%的條件下研究不同組合菌對(duì)發(fā)酵辣椒醬品質(zhì)的影響。

1.3.3 菌落計(jì)數(shù)

參考國(guó)標(biāo)GB 4789.35—2010。

1.3.4 乳酸含量的測(cè)定

參考國(guó)標(biāo)GB/T 12456—2008。

1.3.5 亞硝酸鹽含量的測(cè)定

參考國(guó)標(biāo)GB 5009.33—2016。

1.3.6 色價(jià)值的測(cè)定

參照高法暖的方法[7]。準(zhǔn)確稱取0.2 g辣椒醬于玻璃紙上，轉(zhuǎn)入50 mL錐形瓶中，并用無水乙醇沖洗辣椒醬，攪拌均勻。采用濾紙過濾，將萃取液移入100 mL容量瓶中。反復(fù)用無水乙醇萃取錐形瓶中辣椒醬幾次，至殘留物紅色褪盡或萃取劑溶液30 min不變色為止。將錐形瓶、玻璃棒、漏斗、濾紙上的色素用無水乙醇全部沖入容量瓶中，定容，搖勻。以無水乙醇作空白對(duì)照，測(cè)定萃取液在460 nm處的吸光度。使吸光度A值控制在0.3～0.7之間，此時(shí)n=1；若A>0.7，應(yīng)將萃取液擴(kuò)大2倍重新測(cè)定，此時(shí)n=2，按下式計(jì)算：

式中：E為辣椒醬色價(jià)值；n為溶液稀釋倍數(shù)，本實(shí)驗(yàn)中為1或2；A為溶液吸光度；G為樣品重量，單位為g。

1.3.7 感官評(píng)價(jià)

發(fā)酵結(jié)束后取適量發(fā)酵成熟的辣椒醬放在白色器皿中，觀察其形態(tài)色澤，聞其氣味，用溫水漱口后品嘗其口感，按感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)發(fā)酵辣椒醬進(jìn)行評(píng)分。

按表2對(duì)辣椒醬的形態(tài)、色澤、口感和風(fēng)味進(jìn)行評(píng)價(jià)[8]，評(píng)價(jià)結(jié)果分為4個(gè)等級(jí)。

表2 辣椒醬感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standards for chili sauce

2 結(jié)果討論

2.1 乳酸菌培養(yǎng)基的優(yōu)化

與其他細(xì)菌相比，乳酸菌生長(zhǎng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)的要求更加嚴(yán)格和復(fù)雜。乳酸菌培養(yǎng)常用的培養(yǎng)基是MRS培養(yǎng)基，價(jià)格昂貴，不但提高了生產(chǎn)成本，而且生產(chǎn)過程中菌種的延滯期較長(zhǎng)，不利于生產(chǎn)[9]。本文以番茄、黃豆芽、洋姜為原料，通過設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)來研究不同比例的番茄、黃豆芽、洋姜對(duì)乳酸菌菌數(shù)的影響，確定適用于乳酸菌培養(yǎng)的培養(yǎng)基，以便篩選出一種適合乳酸菌生長(zhǎng)且價(jià)格便宜、原料易得的乳酸菌天然培養(yǎng)基。

黃豆芽中富含維生素C、維生素B12、胡蘿卜素、核黃素和煙酸，而且黃豆芽汁中游離氨基態(tài)氮含量較多，可為乳酸菌生長(zhǎng)提供氮源[10]。洋姜塊莖中含有豐富的菊粉和鉀離子，是典型的高鉀低鈉食物，鎂離子和鈣離子的含量也較為豐富，同時(shí)含有豐富的Zn、Fe、Mn等40多種礦物元素，具備開發(fā)成微生物培養(yǎng)基的良好潛力[11]。番茄汁不僅能為乳酸菌生長(zhǎng)提供碳源，而且還含有乳酸菌生長(zhǎng)不可缺少的核苷酸和礦物質(zhì)，同時(shí)還富含VA、VC、VD，煙酸等多種維生素。

將乳酸菌粉(菌種1)接入MRS培養(yǎng)基中培養(yǎng)，每2 h取樣，測(cè)定乳酸菌活菌數(shù)，以其對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)做生長(zhǎng)曲線，見圖1。

由圖1可知，乳酸菌活菌數(shù)在6 h左右達(dá)到峰值，活菌數(shù)為1.2×108cfu/mL。將培養(yǎng)活化6 h左右的乳酸菌接入到不同比例的豆芽-番茄-洋姜培養(yǎng)基中，培養(yǎng)24 h后，涂布平板，進(jìn)行活菌計(jì)數(shù)，結(jié)果見表3。

圖1 乳酸菌生長(zhǎng)曲線Fig.1 Growth curve of lactic acid bacteria

所在列因素A豆芽B番茄C洋姜D活菌數(shù)(cfu/mL)實(shí)驗(yàn)111114.1×107實(shí)驗(yàn)212227.8×107實(shí)驗(yàn)313339.2×107實(shí)驗(yàn)421239.5×107實(shí)驗(yàn)522311.13×108實(shí)驗(yàn)623128.5×107實(shí)驗(yàn)731321.28×108實(shí)驗(yàn)832131.49×108實(shí)驗(yàn)933211.68×108K17.03×1078.80×1079.17×1071.07×108K29.78×1071.13×1081.14×1089.70×107K31.48×1081.15×1081.11×1081.12×108R7.80×1072.70×1072.20×1071.50×107

由表3可知，最佳水平組合為A3B3C2，即以黃豆芽2%、番茄2%、洋姜1%為配比培養(yǎng)乳酸菌時(shí)發(fā)酵液中乳酸菌活菌數(shù)最多，達(dá)到1.68×108cfu/mL，表明番茄-黃豆芽-洋姜混合培養(yǎng)基可用于擴(kuò)培乳酸菌。

乳酸菌發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化方差分析表見表4。

表4 乳酸菌發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化方差分析表Table 4 Variance analysis table of fermentation medium optimization of lactic acid bacteria

由表4可知，混合培養(yǎng)基中豆芽提取物含量對(duì)培養(yǎng)基中的乳酸菌活菌數(shù)具有顯著性影響，而番茄含量和洋姜含量對(duì)培養(yǎng)基中活菌數(shù)沒有顯著性影響，說明豆芽成分有利于乳酸菌的增殖培養(yǎng)。

2.2 不同組合菌發(fā)酵對(duì)辣椒醬亞硝酸鹽含量的影響

硝酸鹽、亞硝酸鹽是N-亞硝基化合物的前體物，具有致癌、致畸、致突變作用。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定醬腌菜中亞硝酸鹽(以NaNO2計(jì))含量不得超過20 mg/kg。而傳統(tǒng)的蔬菜發(fā)酵亞硝酸鹽高峰往往超過國(guó)標(biāo)中規(guī)定的亞硝酸鹽含量。

亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖2。

圖2 亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 Standard curve of nitrite

參照國(guó)標(biāo)GB 5009.33—2016測(cè)定亞硝酸鹽含量，按標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程(A=0.0164C-0.001，R2=0.9999，其中C為亞硝酸鈉質(zhì)量(μg)，A為538 nm處的吸光度)計(jì)算不同時(shí)間辣椒醬中亞硝酸鹽含量，見圖3。

圖3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)不同菌種發(fā)酵的辣椒醬中 亞硝酸鹽含量變化的影響Fig.3 Effect of fermentation time on nitrite content in chili sauce fermented by different strains

由圖3可知，不同菌種發(fā)酵的辣椒醬中亞硝酸鹽含量差別并不大，亞硝酸鹽含量變化具有相同的變化趨勢(shì)，在發(fā)酵第9天左右達(dá)到亞硝酸鹽高峰，其中接種菌種4發(fā)酵的辣椒醬亞硝酸鹽含量最高，為9.66 mg/kg，但不同組合菌發(fā)酵辣椒醬的亞硝酸鹽含量均在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的含量以內(nèi)。此后隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，亞硝酸鹽含量逐漸降低，發(fā)酵末期，辣椒醬中亞硝酸鹽含量基本都在4 mg/kg以下。據(jù)報(bào)道，自然發(fā)酵辣椒醬亞硝酸鹽高峰達(dá)到25.06 mg/kg[12]。與自然發(fā)酵相比，接種乳酸菌和紅茶菌發(fā)酵能有效降低辣椒醬中的亞硝酸鹽含量。接種發(fā)酵比傳統(tǒng)的自然發(fā)酵具有更高的安全性。

2.3 不同組合菌發(fā)酵對(duì)辣椒醬乳酸含量的影響

乳酸菌通過同型或異型發(fā)酵，產(chǎn)生乳酸、醋酸、丙酸等有機(jī)酸，其中最主要的有機(jī)酸為乳酸。紅茶菌發(fā)酵則產(chǎn)生葡萄糖酸、醋酸、乳酸等成分。不同組合菌發(fā)酵辣椒醬中乳酸含量隨時(shí)間的變化曲線見圖4。

圖4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)不同菌種發(fā)酵的辣椒醬中 乳酸含量變化的影響Fig.4 Effect of fermentation time on lactic acid content in chili sauce fermented by different strains

由圖4可知，發(fā)酵初期，接種菌種3的辣椒醬乳酸含量較接種其他菌種的高，但隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，乳酸含量均趨于穩(wěn)定，發(fā)酵第11天，乳酸含量達(dá)到最大，此后變化基本穩(wěn)定。對(duì)比不同菌種發(fā)酵的辣椒醬，乳酸含量差別不大。菌群的不同主要影響發(fā)酵前期乳酸含量的變化，對(duì)最終產(chǎn)品的酸度影響較小。

2.4 不同組合菌發(fā)酵對(duì)辣椒醬色價(jià)的影響

辣椒醬色價(jià)表示辣椒醬中所含辣椒紅色素的顏色強(qiáng)度。通過測(cè)定辣椒醬的色價(jià)可以確定辣椒醬的質(zhì)量，選擇制醬原料，以滿足不同消費(fèi)者對(duì)辣椒醬色價(jià)的要求。不同菌發(fā)酵辣椒醬對(duì)色價(jià)的影響見圖5。

圖5 發(fā)酵時(shí)間對(duì)不同菌種發(fā)酵的辣椒醬色價(jià)值變化的影響Fig.5 Effect of fermentation time on the color value of chili sauce fermented by different strains

由圖5可知，與發(fā)酵初期辣椒醬色價(jià)相比，發(fā)酵結(jié)束后，辣椒醬的色價(jià)均有所降低。色價(jià)反映了辣椒紅色素的顏色強(qiáng)度，色價(jià)的變化受到多方面因素的影響[13]。雖然在發(fā)酵后期不同菌種發(fā)酵的辣椒醬均較發(fā)酵初期的色價(jià)值低，但對(duì)比不同菌種發(fā)酵對(duì)辣椒醬色價(jià)變化的影響，各組之間色價(jià)變化相差不大。

表5 不同菌種發(fā)酵辣椒醬感官評(píng)價(jià)結(jié)果Table 5 Sensory evaluation results of chili sauce fermented by different strains

由表5可知，不同菌種對(duì)比發(fā)酵的辣椒醬在感官方面差別并不大，其中菌種1發(fā)酵的辣椒醬在形態(tài)、色澤、口感和風(fēng)味上較其他3種菌發(fā)酵的辣椒醬略好。由于所采用的幾組菌發(fā)酵產(chǎn)物口感以酸辣為主，而隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，各組中總酸含量變化趨于一致，各組風(fēng)味之間差異性不大。

3 結(jié)論

通過對(duì)多菌種混合發(fā)酵辣椒醬的研究，確定了適宜培養(yǎng)乳酸菌的天然培養(yǎng)基組成，即黃豆芽2%、番茄2%、洋姜1%、葡萄糖2%。通過對(duì)比不同組合菌發(fā)酵辣椒醬，表明采用乳酸菌、紅茶菌進(jìn)行發(fā)酵能有效降低亞硝酸鹽含量。采用不同組合乳酸菌、紅茶菌發(fā)酵辣椒醬，對(duì)產(chǎn)品中的主要指標(biāo)乳酸含量、亞硝酸鹽含量、色價(jià)、感官影響相差不大。