植物乳桿菌發(fā)酵番茄辣椒醬的制作工藝及研究

任艷，陳康，云月英，郭富城，胡匯洋，王國澤

(內(nèi)蒙古科技大學 生命科學與技術學院，內(nèi)蒙古 包頭 014000)

辣椒(CapsicumfrutescensL.)屬于茄類一年或多年生草本植物，是全世界重要的蔬菜作物之一，不僅能作為蔬菜食用，而且可以用來制作辣椒醬作為調(diào)味品。辣椒還含有維生素C、類胡蘿卜素等營養(yǎng)物質(zhì)，人們對辣椒的需求量也不斷增高[1]?！盁艋\紅”辣椒具有較長的種植歷史，是內(nèi)蒙古托克托縣一個常規(guī)辣椒品種。楊志剛等[2]以“燈籠紅”辣椒為對照品種，對新選育的5個辣椒新品種進行品種比較試驗，通過試驗結果可知，新品種中“北星1號”果肉厚實，單果質(zhì)量較重，適宜作為醬制辣椒品種。

番茄辣椒醬是以辣椒和番茄為主要原料，大蒜、生姜、食用植物油、香辛料等為輔料，切碎后經(jīng)發(fā)酵或不發(fā)酵工藝而制成的一種辣椒醬產(chǎn)品[3]。近年來，人工接種乳酸菌發(fā)酵番茄辣椒醬已逐漸成為番茄辣椒醬研究的熱點[4]。如植物乳酸桿菌(Lactobacillusplantarum)屬于益生菌，能維持人體腸道的生態(tài)平衡，提高機體的免疫能力。有研究學者將植物乳桿菌作為發(fā)酵劑加入到發(fā)酵食品中，如泡菜的發(fā)酵，使其風味更佳，更符合人們的口味[5]。張媛等[6]在乳制品中添加植物乳桿菌P9(LactobacillusplantarumP9)，能夠很好地改善質(zhì)構特性和貯藏穩(wěn)定性。本文采用的植物乳桿菌P8(LactobacillusplantarumP8)，是從內(nèi)蒙古牧民手工制作的酸奶中分離出來的，具有較好的耐酸和耐膽鹽的優(yōu)良特性，可以用于發(fā)酵豆乳，使其具有良好的發(fā)酵特性及風味[7]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 原輔料與菌種

原料：內(nèi)蒙古托克托縣雜交辣椒“北星1號”、市售紅番茄。

輔料：大蒜、食鹽、蔗糖，均為市售。

菌種：LactobacillusplantarumP8，購自北京科拓恒通生物技術股份有限公司。

1.1.2 試驗試劑

試驗試劑見表1。

表1 試驗試劑Table 1 Experimental reagents

1.2 試驗儀器與設備

試驗儀器與設備見表2。

表2 試驗儀器與設備Table 2 Experimental instruments and equipment

1.3 試驗方法

1.3.1 番茄辣椒醬制作工藝

番茄辣椒醬制作工藝見圖1。

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process flow chart

1.3.2 操作要點

基礎配方：50 g辣椒和20 g番茄，大蒜添加量為2 g，食鹽添加量為3.5 g，蔗糖添加量為2.5 g，接種量為3.0×108CFU/g。

預處理：將玻璃瓶及瓶蓋洗凈放入烤箱中(120 ℃)烘干。選用市售新鮮的辣椒和番茄洗凈去蒂，用不銹鋼菜刀切成小塊，放入攪拌機中打碎。將大蒜剝皮，放入攪拌機中打成蒜末。

發(fā)酵：在溫度為25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h。

1.3.3 測定方法

番茄辣椒醬發(fā)酵完成后，用破壁機勻漿后取樣，進行感官評定和理化指標的測定。每個樣品做3次重復試驗，結果取其平均值并算出標準偏差。

對番茄辣椒醬的色澤、組織形態(tài)、氣味和滋味進行評分，要求品嘗樣品后用溫水漱口。最后收集評定結果進行分析，滿分100分，具體評分標準見表3。

表3 感官評定標準表Table 3 Sensory evaluation standards

pH值參照GB 5009.237-2016中的方法進行測定[8]?？偹釁⒄誈B 12456-2021中的方法進行測定[9]。乳酸菌參照GB 4789.35-2016中的方法進行測定[10]。大腸菌群數(shù)參照GB 4789.3-2016中的方法進行測定[11]。沙門氏菌參照GB 4789.4-2016中的方法進行測定[12]。金黃色葡萄球菌參照GB 4789.10-2016中的方法進行測定[13]。

1.3.4 發(fā)酵時間的確定

在發(fā)酵瓶中加入50 g辣椒、20 g番茄、2 g大蒜、3.5 g食鹽、2.5 g蔗糖和3.0×108CFU/g的菌液，于25 ℃分別發(fā)酵12，24，36，48，60，72 h，以感官評定為主要指標，結合pH值和總酸，確定最佳發(fā)酵時間。

1.3.5 發(fā)酵配方優(yōu)化

根據(jù)預試驗的結果，選用番茄和辣椒比例為20∶50，食鹽添加量為3.5 g，蔗糖添加量為2.5 g，接種量為3.0×108CFU/g，于25 ℃發(fā)酵培養(yǎng)，確定發(fā)酵時間，以番茄辣椒比、食鹽添加量、蔗糖添加量、接種量為單因素，研究其對發(fā)酵番茄辣椒醬品質(zhì)的影響。

1.3.5.1 番茄和辣椒比例的優(yōu)化

選擇番茄和辣椒比例(質(zhì)量比)為10∶60、15∶55、20∶50、25∶45、30∶40，食鹽添加量為3.5 g，蔗糖添加量為2.5 g，接種量為3.0×108CFU/g，于25 ℃發(fā)酵48 h，然后進行感官評定，以此來確定番茄和辣椒的最佳比例，同時測定產(chǎn)品的pH值和總酸。

1.3.5.2 食鹽添加量的優(yōu)化

選擇食鹽添加量為2.5，3，3.5，4，4.5 g，番茄和辣椒比例為20∶50，蔗糖添加量為2.5 g，接種量為3.0×108CFU/g，于25 ℃發(fā)酵48 h，然后進行感官評定，以此來確定最佳的食鹽添加量，同時測定產(chǎn)品的pH值和總酸。

1.3.5.3 蔗糖添加量的優(yōu)化

選擇蔗糖添加量為2，2.5，3，3.5，4 g，番茄和辣椒比例為20∶50，食鹽添加量為3.5 g，接種量為3.0×108CFU/g，于25 ℃發(fā)酵48 h，然后進行感官評定，以此來確定最佳的蔗糖添加量，同時測定產(chǎn)品的pH值和總酸。

1.3.5.4LactobacillusplantarumP8接種量的優(yōu)化

選擇接種量為1.0×108，1.5×108，2.0×108，2.5×108，3.0×108，3.5×108，4.0×108CFU/g，番茄和辣椒比例為20∶50，食鹽添加量為3.5 g，蔗糖添加量為2.5 g，于25 ℃發(fā)酵48 h，然后進行感官評定，以此來確定最佳接種量，同時測定產(chǎn)品的pH值和總酸。

1.3.6 正交試驗優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗結果選擇影響發(fā)酵番茄辣椒醬品質(zhì)的最佳配比作為試驗的因素，采用L9(34)正交優(yōu)化試驗，對單因素試驗結果進行優(yōu)化后，得到配方優(yōu)化因素水平，見表4。

表4 配方優(yōu)化因素水平表Table 4 Factors and levels of formula optimization

1.3.7 試驗數(shù)據(jù)的處理

采用Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)處理與作圖，采用SPSS 17.0對數(shù)據(jù)的差異性與顯著性進行分析，結果用“平均值±標準偏差”表示。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗的結果與分析

2.1.1 最優(yōu)發(fā)酵時間的確定

通過發(fā)酵時間對感官評分、pH值和總酸的影響，確定不同發(fā)酵時間對番茄辣椒醬品質(zhì)的影響，結果見表5和圖2。

表5 發(fā)酵時間對感官評分的影響Table 5 Effect of fermentation time on sensory score

圖2 發(fā)酵時間對pH值、總酸的影響Fig.2 Effect of fermentation time on pH value and total acids

由表5可知，發(fā)酵時間對番茄辣椒醬的感官品質(zhì)具有顯著影響(P<0.05)。發(fā)酵時間過長時，番茄辣椒醬的色澤有一定的褐變，汁液稍多，略有分層現(xiàn)象，使番茄辣椒醬的口感變差，感官接受程度降低；發(fā)酵時間較短時，由于番茄辣椒醬未發(fā)酵完全，口感粗糙，柔和性差，感官接受程度降低。當發(fā)酵時間為48 h時，感官評分顯著高于其他組(P<0.05)，番茄辣椒醬鮮亮有光澤，組織形態(tài)細膩均勻，發(fā)酵氣味濃厚，滋味良好。

由圖2可知，發(fā)酵時間對番茄辣椒醬的pH值與總酸具有顯著影響(P<0.05)，隨著發(fā)酵時間的延長，pH值呈下降趨勢，總酸呈上升趨勢，發(fā)酵時間為48 h時，pH值為4.06，總酸為0.18 g/kg。以感官評分為主要指標，結合pH值與總酸，確定發(fā)酵時間為48 h。

2.1.2 最優(yōu)番茄和辣椒比例的確定

添加不同比例的番茄與辣椒，測定其對產(chǎn)品感官評分、pH值和總酸的影響，結果見表6和圖3。

表6 番茄和辣椒比例對感官評分的影響Table 6 Effect of ratio of tomato to chili on sensory score

圖3 番茄和辣椒比例對pH值、總酸的影響Fig.3 Effect of ratio of tomato to chili on pH value and total acids

由表6可知，番茄和辣椒比例對番茄辣椒醬的感官品質(zhì)具有顯著影響(P<0.05)。當番茄比例過高時，發(fā)酵環(huán)境變酸，乳酸菌大量繁殖，番茄辣椒醬汁液稍多，略有分層現(xiàn)象，色澤變暗，口感較酸，接受程度偏低；當辣椒比例過高時，番茄辣椒醬偏辣，但感官仍在可接受的范圍內(nèi)。當番茄和辣椒比例為20∶50時，感官評分顯著高于其他組(P<0.05)，番茄辣椒醬鮮亮有光澤，組織形態(tài)細膩均勻，發(fā)酵氣味濃厚，滋味良好。

由圖3可知，番茄和辣椒比例對番茄辣椒醬的pH值與總酸具有顯著影響(P<0.05)，隨著番茄比例的增加，pH值呈下降趨勢，總酸呈上升趨勢。當番茄和辣椒比例為20∶50時，pH值為4.12，總酸為0.17 g/kg。以感官評分為主要指標，結合pH值與總酸，確定番茄和辣椒比例為20∶50。

2.1.3 最優(yōu)食鹽添加量的確定

添加不同比例的食鹽，測定其對產(chǎn)品感官評分、pH值和總酸的影響，結果見表7和圖4。

表7 食鹽添加量對感官評分的影響Table 7 Effect of salt addition amount on sensory score

圖4 食鹽添加量對pH值、總酸的影響Fig.4 Effect of salt addition amount on pH value and total acids

由表7可知，食鹽添加量對番茄辣椒醬的感官品質(zhì)具有顯著影響(P<0.05)。食鹽添加量較少時，乳酸菌發(fā)酵迅速，番茄辣椒醬汁液稍多，有分層現(xiàn)象，使組織形態(tài)分數(shù)較低，口感較酸，感官接受程度偏低；食鹽添加量過多時，抑制了乳酸菌發(fā)酵，使番茄辣椒醬發(fā)酵氣味不足，變咸，感官接受程度偏低。當食鹽添加量為3.5 g時，感官評分顯著高于其他組(P<0.05)，番茄辣椒醬鮮亮有光澤，組織形態(tài)細膩均勻，發(fā)酵氣味濃厚，滋味良好。

由圖4可知，食鹽添加量對番茄辣椒醬的pH值與總酸具有顯著影響(P<0.05)，食鹽添加量的增加抑制了乳酸菌的生長繁殖，pH值呈上升趨勢，番茄辣椒醬變咸。當食鹽添加量為3.5 g時，pH值為4.07，總酸為0.15 g/kg。以感官評分為主要指標，結合pH值與總酸，確定食鹽添加量為3.5 g。

2.1.4 最優(yōu)蔗糖添加量的確定

添加不同比例的蔗糖，測定其對產(chǎn)品感官評分、pH值和總酸的影響，結果見表8和圖5。

表8 蔗糖添加量對感官評分的影響Table 8 Effect of sucrose addition amount on sensory score

圖5 蔗糖添加量對pH值、總酸的影響Fig.5 Effect of sucrose addition amount on pH value and total acids

由表8可知，蔗糖添加量對番茄辣椒醬的感官品質(zhì)具有顯著影響(P<0.05)。蔗糖添加量較少時，口感略粗糙，酸辣味平淡，仍在可接受的范圍內(nèi)；蔗糖添加量過多時，番茄辣椒醬過甜而發(fā)膩，感官接受程度偏低。當蔗糖添加量為3 g時，感官評分顯著高于其他組(P<0.05)，番茄辣椒醬鮮亮有光澤，組織形態(tài)細膩均勻，發(fā)酵氣味濃厚，滋味良好。

由圖5可知，蔗糖添加量對番茄辣椒醬的pH值與總酸具有顯著影響(P<0.05)，隨著蔗糖添加量的增加，抑制了乳酸菌的生長繁殖，pH值呈上升趨勢，番茄辣椒醬變甜而膩。當蔗糖添加量為3 g時，pH值為4.16，總酸為0.18 g/kg。以感官評分為主要指標，結合pH值與總酸，確定蔗糖添加量為3 g。

2.1.5 最優(yōu)接種量的確定

添加不同比例的接種量，測定其對產(chǎn)品感官評分、pH值和總酸的影響，結果見表9和圖6。

表9 接種量對感官評分的影響Table 9 Effect of inoculation amount on sensory score

圖6 接種量對pH值、總酸的影響Fig.6 Effect of inoculation amount on pH value and total acids

由表9可知，接種量對番茄辣椒醬的感官品質(zhì)具有顯著影響(P<0.05)。接種量較少時，乳酸菌發(fā)酵緩慢，番茄辣椒醬發(fā)酵氣味淡，口感較差，感官接受程度偏低；接種量過多時，乳酸菌繁殖加快，番茄辣椒醬口感變酸，發(fā)酵氣味淡，感官接受程度偏低。當接種量為3.0×108CFU/g時，感官評分顯著高于其他組(P<0.05)，番茄辣椒醬鮮亮有光澤，組織形態(tài)細膩均勻，發(fā)酵氣味濃厚，滋味良好。

由圖6可知，接種量對番茄辣椒醬的pH值與總酸具有顯著影響(P<0.05)，隨著接種量的增加，乳酸菌數(shù)量增加，大量繁殖，番茄辣椒醬變酸，pH值呈下降趨勢。當接種量為3.0×108CFU/g時，pH值為3.95，總酸為0.19 g/kg。以感官評分為主要指標，結合pH值與總酸，確定接種量為3.0×108CFU/g。

2.2 正交試驗優(yōu)化的結果與分析

由表10和表11可知，番茄和辣椒比例、食鹽添加量、蔗糖添加量和接種量對番茄辣椒醬的感官評分有一定影響。番茄和辣椒比例為15∶55、食鹽添加量為4.5 g、蔗糖添加量為3.5 g、接種量為3.0×108CFU/g時的感官評分最高，為88.2分，通過對極差R進行分析，影響番茄辣椒醬感官評分的關系依次為番茄和辣椒比例>食鹽添加量>接種量>蔗糖添加量。最優(yōu)組合為A1B2C2D3，即番茄和辣椒比例為15∶55，食鹽添加量為4 g，蔗糖添加量為3 g，接種量為3.0×108CFU/g。對按此配方制作的番茄辣椒醬進行驗證，感官評分為 90分，pH值為4.08，總酸為0.15 g/kg。

表11 方差分析結果Table 11 Variance analysis results

2.3 微生物指標的結果與分析

以最優(yōu)組合番茄和辣椒比例為15∶55，食鹽添加量為4 g，蔗糖添加量為3 g，接種量為3.0×108CFU/g對微生物指標進行測定，乳酸菌數(shù)為6.4×105CFU/g，大腸菌群數(shù)<10 CFU/g，致病菌未檢出，符合GB 2714-2015《食品安全國家標準 醬腌菜》[14]中微生物學標準。

3 結論

以內(nèi)蒙古托克托縣雜交辣椒和番茄作為主料，通過感官評分，結合pH值和總酸，確定了發(fā)酵番茄辣椒醬的最佳工藝條件：發(fā)酵時間為48 h，番茄和辣椒比例為15∶55，食鹽添加量為4 g，蔗糖添加量為3 g，接種量為3.0×108CFU/g。在此配方下制得的發(fā)酵番茄辣椒醬感官評分為90，pH值為4.08，總酸為0.15 g/kg。其色澤鮮紅，風味濃郁，晶瑩透亮，口感好，甜辣適中，組織狀態(tài)良好。運用正交試驗得到的制作工藝參數(shù)具有科學性和穩(wěn)定性，對傳統(tǒng)工藝的改善不僅提高了辣椒醬的安全性，而且提高了辣椒醬的品質(zhì)。