乳酸菌發(fā)酵對富源酸菜品質(zhì)及安全性的影響

黃慧福 - 肖玉雪 -

(曲靖師范學(xué)院生物資源與食品工程學(xué)院，云南 曲靖 655011)

傳統(tǒng)酸菜是經(jīng)自然發(fā)酵而成的風(fēng)味獨(dú)特的腌制品，含較多活性乳酸菌與膳食纖維，但是經(jīng)傳統(tǒng)發(fā)酵的酸菜易積累亞硝酸鹽，帶來了較大的安全性問題[1]；同時傳統(tǒng)方法腌制的酸菜，發(fā)酵慢、時間長、酸味弱，環(huán)境情況影響較大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，嚴(yán)重制約了酸菜發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展[2]。加入乳酸菌可以改善酸菜部分品質(zhì)，因?yàn)槿樗峋诖x過程中由核糖體合成的一類有抑菌活性效果的多肽或前體多肽，能高效抑制雜菌繁殖、減少亞硝酸鹽積累、減短發(fā)酵周期等，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量[2]；加入茶多酚還會影響發(fā)酵初期雜菌的生長繁殖，有效抑制還原型微生物將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽[3-4]；VC也能在一定程度上降低亞硝酸鹽形成量[5-6]。

富源酸菜就是采用傳統(tǒng)自然發(fā)酵法，以新鮮青菜、蘿卜為主要原料腌制(發(fā)酵)的。云南省富源縣境內(nèi)特有的一種酸菜，因?yàn)槠涮赜械娘L(fēng)味一直受本地人們的青睞，但是傳統(tǒng)生產(chǎn)的富源酸菜也存在上述的共性問題。目前未見關(guān)于富源酸菜的研究報道。本研究采用乳酸菌液體發(fā)酵法與自然發(fā)酵法制作富源酸菜，加入了茶多酚、VC，通過比較二者在發(fā)酵貯藏過程中感官、部分理化、微生物指標(biāo)變化情況，以期得到改善富源酸菜品質(zhì)和安全性的加工方法，為提升富源酸菜質(zhì)量和改進(jìn)加工工藝提供理論依據(jù)，推動富源酸菜產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

有機(jī)白蘿卜、食用鹽、冰糖、蒜末、姜絲、純凈水、玉米面：市售；

乳酸菌：泡菜酸菜乳酸菌發(fā)酵粉，北京川秀科技有限公司；

VC：安徽中南生物科技有限公司；

茶多酚：好時光配料有限公司；

對氨基苯磺酸：分析純，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；

亞硝酸鈉、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、硼砂：分析純，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；

鹽酸奈乙二胺：分析純，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所。

1.2 主要設(shè)備及儀器

紫外可見分光光度儀：TU1900型，北京普析通用儀器有限公司；

pH計(jì)：PHS-3C型，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；

粉碎機(jī)：SJ204-230型，浙江蘇泊爾股份有限公司；

電子分析天平：ME103型，特勒托—利多儀器有限公司；

循環(huán)水式真空泵：SHZ-(III)型，上海標(biāo)和儀器有限公司；

超純水機(jī)：UPT-I-20T型，上海優(yōu)普實(shí)業(yè)有限公司；

鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9245A型，上海恒科學(xué)儀器有限公司；

隔水式恒溫培養(yǎng)箱：GHP-9080型，上海恒科學(xué)儀器有限公司；

滅菌器：LDZX-30KBS型，上海申安醫(yī)療器械廠；

雙人超凈工作臺：HS-1300U型，蘇州凈化設(shè)備有限公司；

微生物培養(yǎng)箱：IMC8型，上海高致精密儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

以白蘿卜為主要材料,采取乳酸菌發(fā)酵和自然發(fā)酵兩種發(fā)酵方法腌制水酸菜,經(jīng)過對比研究兩種發(fā)酵方法下有關(guān)水酸菜品質(zhì)及安全性指標(biāo)的動態(tài)變化情況。

按照工藝制作兩種發(fā)酵方式的水酸菜，在室溫貯藏1，3，5，7，14，21，28 d，觀察感官品質(zhì)、測定亞硝酸鹽、總酸、pH值及微生物(乳酸菌、菌落總數(shù)、酵母菌、霉菌、大腸桿菌)的動態(tài)變化，用以比較兩種方式對富源酸菜品質(zhì)和安全性的影響。

1.3.1 發(fā)酵液及兩種方式發(fā)酵樣品的制作

(1) 發(fā)酵液制備：稱取蘿卜質(zhì)量2倍的生活飲用水，加入2%的食鹽和1%的冰糖，溶解，再加入辣椒面、姜、蒜、玉米面，使之煮沸殺菌，冷卻后加入0.5% Vc、0.1%的茶多酚，攪拌均勻后即為發(fā)酵液。

(2) 自然發(fā)酵富源酸菜制作：蘿卜挑揀，進(jìn)行清洗、切絲、計(jì)重，放入清洗消毒的發(fā)酵罐中，加入制備好的發(fā)酵液，使其混合均勻并進(jìn)行密封，在42 ℃的隔水式恒溫培養(yǎng)箱發(fā)酵5 h即為成品，再取出在室溫貯藏。

(3) 乳酸菌液態(tài)發(fā)酵富源酸菜制作：在發(fā)酵液中加入乳酸菌發(fā)酵粉并攪拌溶解備用；蘿卜挑揀，進(jìn)行清洗、切絲，計(jì)重，放入清洗消毒的發(fā)酵罐中，加入制備好的發(fā)酵液，使其混合均勻并進(jìn)行密封，在42 ℃的隔水式恒溫培養(yǎng)箱發(fā)酵5 h后即為成品，再取出在室溫下貯藏。

1.3.2 指標(biāo)測定 在室溫下貯藏1，3，5，7，14，21，28 d時取樣并進(jìn)行下面指標(biāo)檢測。

(1)感官指標(biāo)：10位專業(yè)人參照如表1所示的評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分。

表1 酸菜的感官評分標(biāo)準(zhǔn)

(2) 理化指標(biāo)：亞硝酸鹽測定按GB/T 5009.33—2010的鹽酸萘乙二胺法執(zhí)行；pH值用精密的pH計(jì)測定；總酸測定按GB/T 12456—2008執(zhí)行。

(3) 微生物指標(biāo)：乳酸菌培養(yǎng)及計(jì)數(shù)按GB 4789.35—2016執(zhí)行；菌落總數(shù)按GB 4789.2—2016執(zhí)行；霉菌和酵母菌計(jì)數(shù)按GB 4789.15—2016執(zhí)行；大腸菌群計(jì)數(shù)按GB 4789.3—2016執(zhí)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 貯藏過程中感官評定分析

由圖1可以看出，乳酸菌發(fā)酵法在整個過程的評分均高于自然發(fā)酵法；乳酸菌發(fā)酵法的最高分出現(xiàn)在第7天，評分為83分；自然發(fā)酵法的最高分出現(xiàn)在第14天，評分為76分。說明采用乳酸菌發(fā)酵法的富源酸菜感官品質(zhì)好于自然發(fā)酵法，而且發(fā)酵速度也比自然發(fā)酵法快。因?yàn)槿樗峋l(fā)酵富源酸菜后期環(huán)境pH更低、總酸含量更高，致使果膠含量高，酸菜的脆性更好，質(zhì)構(gòu)優(yōu)；并且由于總酸含量較高，有機(jī)酸種類多，使得酸菜的口感更加柔和，酸味更加醇香。所以相對于自然發(fā)酵法，乳酸菌發(fā)酵法的富源酸菜感官品質(zhì)更好。由于乳酸菌是酸菜發(fā)酵中的優(yōu)勢菌種，所以乳酸菌發(fā)酵乳酸菌數(shù)量較多，可以縮短發(fā)酵時間。

圖1 2種發(fā)酵方法在貯藏過程中的感官 指標(biāo)綜合評分

2.2 貯藏過程中亞硝酸鹽的變化

由圖2可看出，在整個過程中，乳酸菌發(fā)酵法中亞硝酸鹽含量都低于自然發(fā)酵法中亞硝酸鹽含量，乳酸菌發(fā)酵法的亞硝峰值出現(xiàn)在第5天(13.56 mg/kg)，之后都呈現(xiàn)明顯下降，7 d后在較低亞硝值的范圍內(nèi)略微下降；自然發(fā)酵法的亞硝峰值出現(xiàn)在第7天(為16.82 mg/kg)，之后都呈現(xiàn)明顯下降，14 d后在低亞硝值的范圍內(nèi)略微下降。從兩種發(fā)酵方式對亞硝酸鹽的含量影響看來，乳酸菌發(fā)酵能更好地控制亞硝酸鹽含量，能更好地提高酸菜安全性，而且乳酸菌發(fā)酵能加快發(fā)酵速度。其中兩個亞硝峰值都低于GB 2762—2017中腌澤蔬菜的規(guī)定(20 mg/kg)。

乳酸菌發(fā)酵法較為明顯地降低亞硝酸鹽含量，由于乳酸菌數(shù)量較多，產(chǎn)酸較多，致使較低pH能在一定程度上抑制有害菌及一些還原性細(xì)菌的生長繁殖，從而減少亞硝酸鹽的含量；乳酸菌在代謝過程中由核糖體合成的一類有抑菌活性效果的多肽或前體多肽，能高效抑制雜菌繁殖、減少亞硝酸鹽含量。

圖2 亞硝酸鹽在貯藏過程中的變化

本研究發(fā)現(xiàn)無論是自然發(fā)酵還是人工加入乳酸菌發(fā)酵，亞硝酸值在貯藏食用期都遠(yuǎn)低于酸菜的國家標(biāo)準(zhǔn)及富源酸菜的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且都在比較安全范圍內(nèi)變化，可能原因之一是本試驗(yàn)使用的是有機(jī)蘿卜，原因之二是輔料中加入茶多酚和VC，試驗(yàn)再次證明減少氮肥使用、加入茶多酚和VC都能一定程度地抑制或減少亞硝酸鹽形成。

2.3 貯藏過程中pH值的變化

由圖3可看出，在貯藏過程中兩種方式發(fā)酵的富源酸菜的pH值總體都有下降趨勢，但由于乳酸菌發(fā)酵法中乳酸菌較多，所以環(huán)境pH的下降速度更快且較自然發(fā)酵法的pH值低。乳酸菌發(fā)酵法pH值在第7天下降到最低為2.58，后期pH值保持穩(wěn)定趨勢；自然發(fā)酵法pH在第14天降到最低值為3.23，后期pH值也保持相對穩(wěn)定趨勢。說明乳酸菌發(fā)酵微生物代謝更快，發(fā)酵速度比自然發(fā)酵快。

圖3 pH值在貯藏過程中的變化

2.4 總酸在貯藏過程中的變化

泡菜在發(fā)酵過程中產(chǎn)生乳酸、乙酸、丙酸、丁酸、琥珀酸等多種酸，賦予泡菜柔和的酸味；酸度越高，酸菜在保存期顏色變化越小，高酸度有效抑制酶促褐變的產(chǎn)生；酸度越高，酸菜脆度變化越小，因?yàn)樵谒嵝原h(huán)境阻止果膠酶的作用，不利于果膠的分解；同時酸性環(huán)境可防止VC的降解[7-9]。由圖4可以看出，在貯藏過程中兩種發(fā)酵方法的總酸都呈現(xiàn)先上升趨勢，后又呈現(xiàn)微上升的趨勢。但在整個貯藏過程中乳酸菌發(fā)酵的富源酸菜總酸含量大于自然發(fā)酵法。乳酸菌發(fā)酵的酸菜總酸含量較高，說明產(chǎn)生的酸種類與含量較多，酸味更柔和，顏色變化小，脆性保持更好，故使酸菜的感官品質(zhì)更優(yōu)，證明了圖1中乳酸菌發(fā)酵法的富源酸菜感官品質(zhì)好于自然發(fā)酵法。

2.5 發(fā)酵和貯藏過程中微生物的變化

2.5.1 乳酸菌變化 由圖5可以看出，在整個貯藏期間2種發(fā)酵方式下乳酸菌數(shù)量都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，且乳酸菌發(fā)酵法乳酸菌數(shù)量多于自然發(fā)酵。乳酸菌發(fā)酵中乳酸菌數(shù)量對數(shù)值在第7天數(shù)量最多為11.9 lg(CFU/g)，之后乳酸菌的數(shù)量呈現(xiàn)下降趨勢；自然發(fā)酵法乳酸菌數(shù)量對數(shù)值在第14天數(shù)量最多為8.3 lg(CFU/g)，之后呈現(xiàn)下降趨勢。由于乳酸菌是酸菜發(fā)酵中的優(yōu)勢菌種，所以乳酸菌發(fā)酵乳酸菌數(shù)量較多，可以縮短發(fā)酵時間。

圖4 在貯藏過程中總酸的變化

圖5 在貯藏過程中乳酸菌數(shù)量的變化

2.5.2 細(xì)菌菌落總數(shù)變化 圖6為在貯藏過程中兩種發(fā)酵方式下細(xì)菌菌落總數(shù)的變化情況。由圖6可以看出，二者在貯藏過程中菌落總數(shù)呈下降趨勢；但是乳酸菌發(fā)酵法由于乳酸菌數(shù)量較多，產(chǎn)生的乳酸較多，形成較強(qiáng)的酸性環(huán)境，更好地抑制了雜菌的生長繁殖；菌落總數(shù)在整個過程中都比自然發(fā)酵少。所以，相比之下乳酸菌發(fā)酵抑菌效果更好，提高了富源酸菜的食用安全性。

圖6 在貯藏過程中菌落總數(shù)的變化

2.5.3 霉菌數(shù)量變化 由圖7可以看出，在貯藏過程中自然發(fā)酵法中霉菌數(shù)量較多，隨著貯藏時間延長，乳酸菌繁殖形成酸性環(huán)境，抑制了部分霉菌的生長，但整個貯藏過程中都能檢測到霉菌存在；乳酸菌發(fā)酵法的霉菌數(shù)量初始值較低，且在貯藏5 d后均未檢測出霉菌。說明乳酸菌發(fā)酵能更好地抑制霉菌生長繁殖，能提高富源酸菜的食用安全性，因?yàn)槿樗峋l(fā)酵中乳酸菌數(shù)量多，產(chǎn)生大量乳酸，抑制了霉菌繁殖。

圖7 在貯藏過程中霉菌數(shù)量的變化

2.5.4 酵母菌數(shù)量變化 由圖8可以看出，在貯藏過程中自然發(fā)酵法酵母菌數(shù)量均高于乳酸菌發(fā)酵法中酵母菌數(shù)量。在乳酸菌發(fā)酵法中由于酸性環(huán)境較強(qiáng)，后期不適合酵母菌繁殖，酵母菌數(shù)量大量減少。說明乳酸菌發(fā)酵法能更好地抑制酵母菌生長繁殖。

2.5.5 大腸菌群變化 在整個貯藏過程中，兩種發(fā)酵方式的富源酸菜中均未檢出大腸菌群。

3 結(jié)論

(1) 與傳統(tǒng)自然發(fā)酵法相比，乳酸菌發(fā)酵法制作的富源酸菜能提高富源酸菜的安全性和品質(zhì)；能縮短發(fā)酵周期，延長保質(zhì)期，有利于實(shí)現(xiàn)富源酸菜的規(guī)模化生產(chǎn)。

(2) 綜合考慮富源酸菜的品質(zhì)和安全性，建議乳酸菌發(fā)酵的富源酸菜在室溫貯藏第7天后食用，自然發(fā)酵法的富源酸菜在室溫貯藏第14天后食用。

(3) 本試驗(yàn)采用的乳酸菌為丹麥進(jìn)口菌種，未對富源酸菜中的本土菌種進(jìn)行研究。在接下來的研究將從富源酸菜的分離本土乳酸菌，采用篩選出的具有良好發(fā)酵能力和產(chǎn)香潛力的菌株，進(jìn)行發(fā)酵中試，研究出特色鮮明的富源酸菜，并在合作企業(yè)中進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。