乳酸菌發(fā)酵劑在傳統(tǒng)泡菜制作中的應用研究

鄭巧雙　鄧小華　郭榮　余薇　潘篤杰　任濤

摘 要：本文研究了乳酸菌發(fā)酵劑在傳統(tǒng)泡菜制作中的應用。通過單因素試驗確定發(fā)酵劑的最佳添加比例0.1%、食鹽最佳濃度3%、發(fā)酵的最佳溫度30 ℃。與自然發(fā)酵相比，將乳酸菌發(fā)酵劑應用于傳統(tǒng)泡菜制作，能明顯縮短發(fā)酵周期，降低食鹽食用量，且使用純凈水或礦泉水都能實現(xiàn)正常發(fā)酵，使泡菜制作更加簡便快捷，泡菜更加綠色健康。

關(guān)鍵詞：發(fā)酵劑;泡菜;自然發(fā)酵

Abstract：This paper mainly studied the application of lactic acid bacteria starter in traditional pickle making. Through single factor experiment， the best proportion of starter 0.1%， salt concentration 3%， fermentation temperature

30 ℃. Compared with natural fermentation， the application of lactic acid bacteria starter in traditional pickle production can significantly shorten the fermentation period， reduce the consumption of salt， and the use of pure water or mineral water can achieve normal fermentation， making pickles easier and faster， and pickles are more green and healthy.

Key words：Starter; Pickle; Natural fermentation

中圖分類號：TS255.54

泡菜是以蔬菜為原料，利用食鹽水腌漬經(jīng)乳酸菌發(fā)酵作用而成，具有脆嫩、美味、開胃等特點。目前國內(nèi)制作泡菜多采用自然發(fā)酵工藝，其原理是在高濃度食鹽溶液中，利用食鹽的高滲透壓抑制有害微生物的生長，而附著在蔬菜表面的乳酸菌不斷增長成為主導菌發(fā)酵產(chǎn)酸獲得泡菜[1]。該工藝存在發(fā)酵周期長、質(zhì)量不穩(wěn)定不可控、亞硝酸鹽和食鹽含量高、易污染等多種弊端。采用人工接種發(fā)酵蔬菜能有效解決上述問題，且效率高，是發(fā)酵蔬菜產(chǎn)業(yè)的一種必然趨勢[2-3]。目前人工接種發(fā)酵工藝主要有兩種：一種是純菌種發(fā)酵模式，即接種前對蔬菜原料進行殺菌處理然后無菌接種;另一種是半人工半自然的模式，即接種前不經(jīng)過殺菌處理，發(fā)酵原料中的自然微生物也參與發(fā)酵，而添加的菌種只是在發(fā)酵過程中起優(yōu)勢主導作用[4]。

蔬菜的乳酸菌發(fā)酵劑發(fā)展大致經(jīng)歷了傳統(tǒng)天然發(fā)酵劑、液體發(fā)酵劑和直投式發(fā)酵劑3個階段[5]。傳統(tǒng)天然發(fā)酵劑一般使用老泡菜水直接作為發(fā)酵劑使用，液體發(fā)酵劑是使用一種或幾種純菌種在液體培養(yǎng)基中擴大培養(yǎng)后接種發(fā)酵蔬菜;直投式發(fā)酵劑是指乳酸菌菌種經(jīng)高密度培養(yǎng)后收集菌體并冷凍干燥成高活性凍干粉。本文旨在以本實驗室自主研制的直投式乳酸菌發(fā)酵劑為發(fā)酵菌種，采用半人工半自然的發(fā)酵模式，研究其發(fā)酵工藝條件，探索其發(fā)酵優(yōu)勢，為乳酸菌發(fā)酵劑在泡菜產(chǎn)業(yè)中的應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料與儀器

乳酸菌發(fā)酵劑：實驗室自主研制，主要成分為植物乳桿菌、乳酸乳球菌和賦形劑組成，活菌數(shù)含量≥2×109 CFU·g-1;包菜：菜市場購買;泡菜壇：10 L玻璃壇。

1.2 泡菜制備流程

1.2.1 自然發(fā)酵（不添加乳酸菌發(fā)酵劑）

包菜洗凈晾干，切大塊;10 L泡菜壇洗凈晾干，每個壇子加入2 L涼開水，然后加入8%食鹽、2%蔗糖，攪拌溶解，蒜、姜、花椒、小紅椒適量，放入處理好的包菜（菜和水的質(zhì)量比為1∶2），水一定要沒過菜。加蓋水封，放置在25 ℃進行發(fā)酵。操作要點：操作時不要帶入生水、手及用到的器具都不要沾油。

1.2.2 添加乳酸菌發(fā)酵劑發(fā)酵

步驟同1.2.1，僅在加入食鹽之前按一定比例加入乳酸菌發(fā)酵劑。

1.3 乳酸菌發(fā)酵劑添加量研究

按照1.2的泡菜制作流程，以不添加乳酸菌發(fā)酵劑為對照，分別加入不同量的發(fā)酵劑，使其加入后初始乳酸菌活菌數(shù)分別為105、106、107 CFU·mL-1和

108 CFU·mL-1。每12 h取一次樣分別檢測泡菜水的pH值和菜的總酸含量，比較發(fā)酵產(chǎn)酸情況，確定發(fā)酵劑的最適添加量。

1.4 食鹽濃度研究

自然發(fā)酵時需要食鹽含量較高，一般在5%～10%，否則有害微生物增長會導致發(fā)酵失敗。但食鹽含量高在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生亞硝酸鹽，嚴重影響人類健康。為確定添加乳酸菌發(fā)酵劑發(fā)酵泡菜時食鹽的最適使用量，考察了0%、1%、2%、3%和4%不同食鹽濃度下發(fā)酵3 d后泡菜水的pH值、泡菜的總酸含量以及泡菜口感。

1.5 發(fā)酵溫度研究

發(fā)酵溫度對傳統(tǒng)發(fā)酵泡菜的影響很大，自然發(fā)酵時溫度高于25 ℃就很容易引起污染表面長“白花”。為了確定添加乳酸菌發(fā)酵劑發(fā)酵泡菜時的發(fā)酵溫度，考察了添加乳酸菌發(fā)酵劑時分別在20、25、30 ℃和35 ℃下的發(fā)酵情況。每12 h取一次樣分別檢測泡菜水的pH值和泡菜的總酸含量。

1.6 發(fā)酵用水研究

傳統(tǒng)制作泡菜時操作要點是使用涼開水，因此在制作時需要把水燒開然后晾涼，這個過程比較費時。為了研究其操作簡便性，以使用涼開水發(fā)酵為對照，考察了分別使用純凈水、礦泉水進行發(fā)酵的發(fā)酵情況。

1.7 分析方法

pH值測定：取泡菜汁，置于小燒杯中，用pH計測定。

泡菜總酸的測定：采用滴定法[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 自然發(fā)酵情況

按照1.2泡菜制作流程進行自然發(fā)酵，發(fā)酵情況見表1。從表1可以看出，自然發(fā)酵制作泡菜時，產(chǎn)酸速度非常慢，發(fā)酵前4 d，產(chǎn)酸量很少，發(fā)酵第8 d，泡菜的總酸含量才達到0.5%以上。由此可見，自然發(fā)酵的周期很長，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

2.2 乳酸菌發(fā)酵劑添加量的研究

以不添加乳酸菌發(fā)酵劑為對照，分別加入不同量的發(fā)酵劑，使其添加后的初始乳酸菌活菌數(shù)分別為105、106、107 CFU·mL-1和108 CFU·mL-1，發(fā)酵情況如圖1所示。

與自然發(fā)酵（表1）相比，添加了乳酸菌發(fā)酵劑后發(fā)酵速度明顯快于自然發(fā)酵，僅需2～3 d泡菜的總酸含量就達到了0.5%以上，而自然發(fā)酵達到同等水平則需要8 d，說明本發(fā)酵劑具有很強的發(fā)酵產(chǎn)酸能力。此外，發(fā)酵劑的添加量越高，產(chǎn)酸速度越快。但當添加后乳酸菌的初始濃度在106、107、108 CFU·mL-1時，發(fā)酵產(chǎn)酸情況相差并不大。從發(fā)酵劑的使用成本考慮，選擇106 CFU·mL-1為最適的乳酸菌初始濃度。本發(fā)酵劑成品的活菌數(shù)大約2×109 CFU·g-1，根據(jù)計算，其最佳的添加比例為0.1%，即每10 L的泡菜壇，裝2 L發(fā)酵液，添加1 g的發(fā)酵劑（2×109 CFU·g-1）

2.3 食鹽濃度的確定

根據(jù)2.2的實驗結(jié)果，按照0.1%的比例添加乳酸菌發(fā)酵劑，在食鹽濃度分別為0%、1%、2%、3%和4%下的發(fā)酵情況如表2所示。可以看出，即使不加食鹽（0%）也能實現(xiàn)正常發(fā)酵，且發(fā)酵3 d后總酸含量都能達到0.5%左右。說明食鹽濃度并不影響發(fā)酵周期和發(fā)酵狀態(tài)，只是影響泡菜的咸淡，為了達到人們飲食最適的不咸不淡的口感，選擇3%為食鹽的最佳使用量。眾所周知，自然發(fā)酵時食鹽濃度一般較高，否則雜菌增殖就會引起發(fā)酵失敗。由此說明將乳酸菌發(fā)酵劑應用于傳統(tǒng)泡菜制作，能彌補其含鹽量高易致癌的缺點，使得泡菜更加綠色健康。

2.4 發(fā)酵溫度研究

按照0.1%的比例添加乳酸菌發(fā)酵劑，3%食鹽濃度制作泡菜，分別在20、25、30 ℃和35 ℃不同溫度下的發(fā)酵情況如圖2所示?？梢钥闯鰷囟仍礁?，發(fā)酵產(chǎn)酸速度越快，發(fā)酵周期就越短，但當溫度達到35 ℃時，產(chǎn)酸速度并不高，說明最佳的發(fā)酵溫度是30 ℃。

圖2 不同培養(yǎng)溫度下的發(fā)酵情況圖

2.5 發(fā)酵用水研究

添加0.1%乳酸菌發(fā)酵劑，以冷開水發(fā)酵為對照，分別采用農(nóng)夫山泉礦泉水和怡寶純凈水進行發(fā)酵。結(jié)果發(fā)現(xiàn)純凈水、礦泉水發(fā)酵的蔬菜口感與冷開水發(fā)酵的包菜口感差不多，且發(fā)酵后液體表面不長白花。說明將乳酸菌發(fā)酵劑應用于傳統(tǒng)泡菜制作時，可以用純凈水和礦泉水來代替冷開水，使得泡菜制作更加簡便快捷。

3 結(jié)論

本實驗室自主研制的乳酸菌發(fā)酵劑應用于傳統(tǒng)方法制作泡菜時，發(fā)酵劑的最佳添加比例是為0.1%，即添加后的初始活菌數(shù)濃度為106 CFU·mL-1;最佳的食鹽濃度是3%;最佳的發(fā)酵溫度是30 ℃。與自然發(fā)酵相比，添加乳酸菌發(fā)酵劑后能明顯縮短發(fā)酵周期，降低食鹽食用量，且使用純凈水或礦泉水都能實現(xiàn)正常發(fā)酵，使得泡菜制作更加簡便快捷，泡菜更加綠色健康。

參考文獻：

[1]熊 濤，彭 飛，李 嘯，等.傳統(tǒng)發(fā)酵泡菜優(yōu)勢微生物及其代謝特性[J].食品科學，2015，36（3）：158-161.

[2]周 佳，龍思伊，仝靜雯，等.乳酸菌接種發(fā)酵泡菜工藝研究[J].中國果菜，2018，38（12）：1-6.

[3]劉繼業(yè).直投式乳酸菌發(fā)酵劑制備技術(shù)的研究及其應用[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學，2017.

[4]張會生.直投式乳酸菌發(fā)酵泡菜技術(shù)研究[D].南昌：南昌大學，2019.

[5]劉小翠，石金波，趙思明.食品用微生物發(fā)酵劑研究進展[J].山西農(nóng)業(yè)科學，2011，39（12）：1332-1333，1336.

[6]張水華.食品分析實驗[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006.

作者簡介：鄭巧雙（1985—），女，碩士，工程師;研究方向為微生物、食品發(fā)酵。

通信作者：鄧小華（1986—），男，碩士，工程師;研究方向為微生物與發(fā)酵工程。