酸菜發(fā)酵工藝與貯藏特性的研究進展

宋春璐,胡文忠,陳　晨,李曉博

(大連民族大學生命科學學院,遼寧大連 116600)

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酸菜發(fā)酵工藝與貯藏特性的研究進展

宋春璐,胡文忠*,陳晨,李曉博

(大連民族大學生命科學學院,遼寧大連 116600)

酸菜作為我國傳統(tǒng)的發(fā)酵蔬菜制品,在國內(nèi)尤其是在東北地區(qū)深受人們喜愛,有著悠久的歷史文化。經(jīng)發(fā)酵后酸菜不僅保留蔬菜原有的營養(yǎng)成分,而且具有清新爽口,開胃促消化等優(yōu)點。本文主要對酸菜的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)酵工藝以及護色、防腐等貯藏特性進行了總結(jié)歸納,剖析了我國酸菜產(chǎn)業(yè)當前存在的主要問題,并對酸菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景作出展望,以期為我國酸菜產(chǎn)業(yè)更快速更穩(wěn)定的發(fā)展提供理論支撐參考。

酸菜,發(fā)酵工藝,護色,防腐

酸菜主要是以大白菜、甘藍為主要原料,通過微生物發(fā)酵作用而成的一種發(fā)酵食品。作為我國蔬菜加工產(chǎn)品中產(chǎn)量較多的一種,酸菜在我國有著千年的悠久歷史,最早可追溯到我國的周朝時期,但真正的發(fā)展是在建國之后,尤其是近20年來,我國的酸菜工業(yè)產(chǎn)業(yè)化進程得到長足發(fā)展。自然發(fā)酵的酸菜貯藏時間可達半年左右[1],早年間在我國東北和華北各地,特別是東北地區(qū),由于冬季時間較長,新鮮蔬菜較少且不宜貯藏而廣泛采用這種方法。酸菜味道咸酸,口感脆嫩,不但能夠使人增進食欲、助于消化,還可以促進人體對鐵元素的吸收。此外,酸菜不僅保留了蔬菜原有的營養(yǎng)成分如維生素C、氨基酸以及膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì),而且還含有乳酸菌等功能性微生物[2]。近年來,國內(nèi)外研究學者主要對酸菜的發(fā)酵工藝,發(fā)酵過程中細菌動態(tài),發(fā)酵優(yōu)良菌株的篩選,風味質(zhì)地的變化以及護色貯藏等進行研究[3-5]。本文主要對我國酸菜的發(fā)酵工藝以及其貯藏特性進行了總結(jié)歸納,并綜合論述了目前酸菜工業(yè)化生產(chǎn)過程中存在的問題。

1　酸菜的發(fā)展概況

從古至今,酸菜便一直深受人們的喜愛,人們利用發(fā)酵方法制作酸菜的歷史可追溯至周朝。北魏賈思勰在《齊民要術(shù)》中詳細介紹了用白菜等腌漬酸菜的方法;東漢時期許慎在《說文解字》中提到“菹菜者,酸菜也”,菹即是酸泡菜[6]。此后隨著文化等方面的交流,傳統(tǒng)酸菜的制作工藝也流傳到了其他國家和地區(qū)[7]。唐代高僧鑒真東渡日本,將我國酸菜制作之法傳入日本;1300年前,腌制酸菜傳入韓國的韓朝半島并與當?shù)孛褡宓娘嬍澄幕Y(jié)合而發(fā)展形成了著名的韓國泡菜;歐洲腌漬蔬菜的歷史可追溯到公元1世紀,當時Plinius首次描述了用白菜、小黃瓜制成酸泡菜腌制品的方法[8]。由此可以看出我國酸菜對整個世界的飲食文化起到一定的影響作用。隨著歷史的變遷,酸菜在制作工藝、品種、以及配料上均取得了很大的發(fā)展,從而在國內(nèi)出現(xiàn)了許多具有地方特色的發(fā)酵蔬菜制品。常見的酸菜品種有東北酸菜、涪陵榨菜、浙江榨菜、四川泡菜、揚州醬菜、北京醬菜、河南酸菜、山西酸菜等。

我國酸菜的發(fā)展主要經(jīng)歷了3個階段:第一階段是家庭壇裝自然發(fā)酵酸菜,即將原料進行晾曬、去幫、熱燙處理后,利用其天然的微生物群在無氧、低溫的自然環(huán)境下發(fā)酵而成;第二階段為作坊式自然發(fā)酵酸菜,即將原料進行去幫處理,加入食鹽后自然發(fā)酵,為防止酸菜腐敗變質(zhì)而添加防腐劑并用巴氏殺菌處理的酸菜;第三階段已發(fā)展到高新技術(shù)的引進——益生菌乳酸菌制劑快速發(fā)酵的新型冷鏈型酸菜[9],即在作坊式基礎(chǔ)上提高發(fā)酵設(shè)備水平并采用人工接種發(fā)酵劑進行發(fā)酵的酸菜。現(xiàn)如今隨著生物技術(shù)和自動化技術(shù)的不斷提升,我國酸菜產(chǎn)業(yè)也隨之迅速地發(fā)展。其中酸菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為突出的地區(qū)為我國東北地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計全國酸菜市場的前十名中,東北酸菜企業(yè)就占了一半,其中黑龍江翠花蔬菜集團有限公司以競爭力指數(shù)36822.16位居第一名,與第二名浙江斜橋榨菜食品有限公司16101.43相比,產(chǎn)品競爭力指數(shù)達到2.4倍,以競爭力指數(shù)為準,前十名中東北酸菜占到近64%之多[10]。

2　酸菜的發(fā)酵工藝

2.1自然發(fā)酵

菌科細菌及假單胞菌屬細菌等[11],經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)自然發(fā)酵過程中乳酸菌起著最主要和決定性的作用[12-13],且參與發(fā)酵的菌種種類繁多[14]。除了菌種,溫度,厭氧等重要發(fā)酵條件之外,食鹽在酸菜發(fā)酵過程中同樣起著十分重要的作用,不同濃度的鹽溶液具有不同的滲透壓力,不僅可以抑制有害微生物的生長還可以促進發(fā)酵,所以嚴格控制食鹽的添加量是保證酸菜質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)[15]。隨著經(jīng)濟和人們生活節(jié)奏的飛速發(fā)展,人們對酸菜需求量越來越大,質(zhì)量要求也越來越高,家庭壇裝自然發(fā)酵的酸菜已經(jīng)無法滿足人們的需求,為了擴大酸菜的生產(chǎn)規(guī)模,目前我國絕大多數(shù)酸菜加工企業(yè)采用工業(yè)發(fā)酵池進行自然發(fā)酵。

近年來,人們對酸菜自然發(fā)酵過程中微生物多樣性及其動態(tài)、產(chǎn)品風味和質(zhì)地變化等做了較多研究。楊洪巖和鄒慧芳[16-17]等人研究發(fā)現(xiàn),在平均發(fā)酵溫度為16 ℃的條件下,自然發(fā)酵酸菜的pH在8 d內(nèi)下降到最低值并達到穩(wěn)定;可溶性糖的消耗主要發(fā)生在發(fā)酵的前18 d;亞硝酸鹽濃度在發(fā)酵的第6 d達到最高;發(fā)酵的主要有機酸為乳酸,且乳酸菌是發(fā)酵的主體細菌,發(fā)酵前期以異型發(fā)酵乳酸菌Leuc.mesenteroides為主,發(fā)酵中后期,Lact.curvatus占據(jù)主導(dǎo)優(yōu)勢。岳喜慶[18]等人研究結(jié)果表明,隨著發(fā)酵時間的延長,酸菜的硬度、脆度、回復(fù)性、凝聚性、咀嚼性在整體上都呈現(xiàn)下降的趨勢,且在發(fā)酵第40～60 d時出現(xiàn)質(zhì)構(gòu)特性的臨界階段,酸菜在發(fā)酵40～60 d時食用品質(zhì)最佳。

自然發(fā)酵的酸菜因晾曬、熱燙等傳統(tǒng)的加工工藝加上天然的發(fā)酵條件使其具有口感酸爽、質(zhì)地脆嫩的獨特的風味。但因自然發(fā)酵需依賴自然環(huán)境,所以自然發(fā)酵酸菜同時存在發(fā)酵周期較長、質(zhì)量不穩(wěn)定、無法批量生產(chǎn)、工業(yè)化等缺點。

2.2工業(yè)發(fā)酵

工業(yè)發(fā)酵與自然發(fā)酵工藝相比,最顯著的區(qū)別就是發(fā)酵菌種的來源和接種方式。采用人工接種的方式發(fā)酵酸菜,具有發(fā)酵進程快,發(fā)酵周期短、受季節(jié)影響小品質(zhì)易于控制等優(yōu)點。我國酸菜工業(yè)發(fā)酵采用的方法主要為純種乳酸菌接種發(fā)酵和直投式發(fā)酵兩種。純種乳酸菌接種發(fā)酵工藝是指在接種前殺死部分或全部附著在蔬菜表面上的自然源微生物,隨后接種純種乳酸菌進行發(fā)酵;而直投式乳酸菌發(fā)酵技術(shù)是在純種乳酸菌發(fā)酵技術(shù)基礎(chǔ)上,將發(fā)酵乳酸菌菌種制成粉末狀(如菌的凍干粉),直接噴灑或散布于蔬菜表面進行發(fā)酵[19]。

目前,國內(nèi)外對于采用工業(yè)發(fā)酵的研究主要集中在發(fā)酵劑的配比和發(fā)酵工藝參數(shù)選擇上。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)[22-21],人工接種發(fā)酵接入的菌種主要有Lactobacillusplantarum、Lactobacillusmesenteroides、Lactobacilluscasei或Lactobacillusplantarum與Lactobacillusacidophlus組成的混合菌群等。趙金海[22]等人研究表示人工接種發(fā)酵酸菜在發(fā)酵劑添加量為3%、菌種比例L03∶L10=1∶2、發(fā)酵溫度為20 ℃、發(fā)酵時間16 d,所生產(chǎn)的酸菜色澤、質(zhì)地和口感均達到最佳。肖然[23]針對直投式發(fā)酵方法在不同發(fā)酵條件下的酸菜品質(zhì)進行了研究,結(jié)果表明,溫度在37 ℃、食鹽添加量為2%、發(fā)酵劑接種量為1%的條件下發(fā)酵7 d,產(chǎn)品品質(zhì)、營養(yǎng)含量以及降解亞硝酸鹽均達到最佳狀態(tài)。此外,Chongde Wu[24]等人利用植物乳桿菌和魯氏酵母混合接種發(fā)酵酸菜,并將其發(fā)酵的酸菜魚自然發(fā)酵酸菜進行對比,結(jié)果表明:混合接種發(fā)酵的酸菜其亞硝酸鹽含量與自然發(fā)酵過程相比顯著降低,而且混合發(fā)酵能夠使酸菜減少生物胺的形成。

工業(yè)發(fā)酵擺脫了自然發(fā)酵依賴自然環(huán)境的缺陷,能夠控制酸菜的發(fā)酵條件、加快發(fā)酵進程、縮短發(fā)酵周期;此外,采用人工接種方式發(fā)酵還可以減少其他微生物對酸菜品質(zhì)的影響,保證了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。但目前我國采用工業(yè)發(fā)酵的酸菜產(chǎn)品在風味和口感上依然達不到傳統(tǒng)自然發(fā)酵的酸菜。此外,部分酸菜產(chǎn)品仍然存在漲袋、褐變等貯藏問題,這些問題仍然需要我們進行深入的探究。

3　酸菜的貯藏特性

3.1酸菜護色的研究

色澤是消費者對于食品感官評定的第一步,所以食品的色澤是消費者選擇產(chǎn)品時主要考量因素之一。色澤鮮艷健康的食品能夠帶給消費者愉快的感覺,還可增加食欲,提升消費者的購買意愿。因此,如何保持酸菜天然色澤是生產(chǎn)過程中特別需要注意的問題。褐變是食品在加工過程中一種比較普遍的變色現(xiàn)象,一般是指食品尤其是果蔬原料在貯藏、加工過程中受到機械損傷后所引起的顏色變化。褐變主要分為由酶催化引起的褐變(酶促褐變)和非酶催化引起的褐變(非酶促褐變)[25]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)[26],果蔬組織中多酚氧化酶和酚類化合物的濃度、氧含量、pH和溫度等因素均對果蔬褐變有一定影響,而人們通常釆用熱處理、調(diào)節(jié)pH、隔絕氧氣及硫處理等方法對酶促褐變進行抑制。

在護色劑的選擇方面,夏琪娜[27]等人對市場上常見的D-異抗壞血酸鈉、焦亞硫酸鈉兩種護色劑進行實驗,得到的最佳添加量分別為0.1%、0.004%,實驗表明兩種護色劑均能夠有效的抑制發(fā)酵酸菜的褐變。劉春麗[28]等人研究了袋裝酸菜末在貯藏過程中褐變和霉變的原因及防治方法,實驗結(jié)果證明,采用護色劑0.05%檸檬酸、0.03%焦亞硫酸鈉、與酸菜末以1∶1比例浸泡0.5 h后采用真空包裝,各種護色劑添加量均按GB2760-2011《食品添加劑使用衛(wèi)生標準》規(guī)定的使用限量添加,在90～95 ℃下殺菌3 min或者在微波爐中火力100殺菌10 s處理,室溫下保藏兩個月后產(chǎn)品未發(fā)生褐變和霉變現(xiàn)象,同時樣品的理化指標及口感也均未發(fā)生明顯變化。目前國內(nèi)針對發(fā)酵酸菜如何護色的相關(guān)研究較少,所以,如何在既不影響酸菜的風味和口感的前提下保證其品質(zhì)仍然是我們需要努力的方向。

3.2酸菜的防腐研究

近年來,頻繁發(fā)生的食品中毒事件和食源性疾病讓人們越加關(guān)注食品的質(zhì)量問題。因此,如何防止食品腐敗變質(zhì)以及怎樣延長食品的保質(zhì)期是食品企業(yè)最為關(guān)注的問題。酸菜產(chǎn)品易發(fā)生腐敗變質(zhì)主要是由酸菜中存在的微生物菌群所導(dǎo)致的。酸菜貯藏過程中防止其腐敗變質(zhì)的方法主要有調(diào)節(jié)酸菜的pH、酸度值、鹽度值,控制酸菜的貯藏溫度,加熱殺菌,采用真空包裝以及在產(chǎn)品中加入防腐劑等。勵慧敏[29]研究探討了不同鹽度、酸度、殺菌條件及包裝材質(zhì)對酸菜保存期品質(zhì)的影響,結(jié)果表明高鹽度和高酸度有利于酸菜的貯藏,當酸菜在酸度(總酸)為1%、鹽度為7%、鋁箔膜真空包裝、85 ℃下滅菌15 min的條件下保存6周,產(chǎn)品保持良好的風味和品質(zhì)。吳錦鑄[30]等人研究表明,酸菜在真空包裝以及低溫(0～4 ℃)條件下貯藏品質(zhì)較佳,且加熱殺菌對酸菜的質(zhì)地、風味和色澤會造成不同程度的影響,所以發(fā)酵酸菜不適合做加熱殺菌處理。在利用防腐劑防腐方面,陳兵[31]等人利用紫外分光光度計、Urea-SDS-PAGE凝膠電泳法對酸菜發(fā)酵液開展研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),酸菜發(fā)酵液中的小分子肽類具有良好的抑菌防腐效果,屬于抑菌防腐物質(zhì)。此外,曹秋閣[32-33]等人選取了脫氫乙酸鈉、雙乙酸鈉、苯甲酸鈉、山梨酸鉀、殼聚糖、焦亞硫酸鈉6種防腐劑對包裝前的酸菜進行噴淋,各種防腐劑添加量均按GB2760-2011《食品添加劑使用衛(wèi)生標準》規(guī)定的使用限量添加,包裝貯藏后在7、14 d時分別測定菌落總數(shù),結(jié)果表明,6種防腐劑中脫氫乙酸鈉、雙乙酸鈉和山梨酸鉀及苯甲酸鈉對酸菜中的微生物抑制效果較好,且雙乙酸鈉、苯甲酸鈉及山梨酸鉀三種樣品中菌落總數(shù)出現(xiàn)降低。隨后將優(yōu)化選取的脫氫乙酸鈉、雙乙酸鈉和山梨酸鉀用響應(yīng)面法確定了發(fā)酵酸菜的最佳防腐配方為:脫氫乙酸鈉0.016%、雙乙酸鈉0.266%和山梨酸鉀0.032%。

4　酸菜產(chǎn)業(yè)存在的主要問題

酸菜作為我國傳統(tǒng)的發(fā)酵食品,歷史悠久,具有獨特的風味及口感,能夠起到增進食欲、促進消化等作用。近年來,隨著市場需求的不斷擴大,酸菜的產(chǎn)量也隨之增加,使得我國酸菜產(chǎn)業(yè)不論從設(shè)備、原料、加工、銷售、廢料處理以及產(chǎn)品質(zhì)量控制等方面均出現(xiàn)諸多問題[34-35]。

4.1原料缺乏且處理過程簡單

近年來,隨著酸菜銷量的不斷增加,原料的需求也隨之增大,出現(xiàn)原料供應(yīng)不足的問題。為了滿足市場需求量,各地酸菜加工廠從全國各地大量購進原料,但由于農(nóng)民白菜生產(chǎn)品種的不斷變化,不同品種間微生物群有所不同,容易導(dǎo)致酸菜在發(fā)酵過程中出現(xiàn)雜菌污染等問題。

4.2發(fā)酵設(shè)施簡陋且不規(guī)范

目前,國內(nèi)大多數(shù)酸菜加工廠采用為水泥發(fā)酵池、樹脂罐、泥窖等的發(fā)酵設(shè)施,這些設(shè)施雖然具有成本低、產(chǎn)量大、發(fā)酵時間長等優(yōu)點,但是由于設(shè)施體積過大而不易清洗,混入雜菌對酸菜發(fā)酵造成一定影響,導(dǎo)致酸菜質(zhì)量不穩(wěn)定。

4.3部分產(chǎn)品仍然存在漲袋、褐變情況

由于發(fā)酵工藝不完善,導(dǎo)致目前部分酸菜產(chǎn)品仍出現(xiàn)漲袋、褐變等貯藏問題。因此,如何提高酸菜的品質(zhì),延長酸菜貨架期依然是我們努力的方向。

4.4綜合利用程度低,發(fā)酵液后處理差

在工廠化生產(chǎn)中,切分原料留下的白菜幫、葉及酸菜梗等只有少部分被利用,絕大部分以垃圾形式扔掉,造成資源浪費和環(huán)境污染。

5　展望

酸菜作為我國傳統(tǒng)的發(fā)酵蔬菜食品,應(yīng)該具有更好的發(fā)展前景。未來,我國酸菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展應(yīng)朝著從原料、發(fā)酵、加工再到運輸、銷售的“一站式”方向發(fā)展。建立自己的原料基地,嚴格控制原料的品種,確保原料的質(zhì)量過關(guān)。采用L-乳酸菌或益生菌代替其他菌發(fā)酵,完善、優(yōu)化發(fā)酵設(shè)施;準確掌握酸菜的發(fā)酵條件,確保產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定[36]。采用全程冷鏈運輸模式,確保產(chǎn)品在運輸過程中的質(zhì)量安全。此外,在國內(nèi)外現(xiàn)有的技術(shù)和資源基礎(chǔ)之上,對產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程實施監(jiān)控,加強新型產(chǎn)品的研發(fā)[37],為酸菜產(chǎn)業(yè)更快更穩(wěn)的發(fā)展做出更大的努力。

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Research of fermentation and storage characteristics in Chinese sauerkraut

SONG Chun-lu,HU Wen-zhong*,CHEN Chen,LI Xiao-bo

(College of Life Science,Dalian Nationalities University,Dalian 116600,China)

Sauerkraut as a Chinese traditional fermented vegetable products,in China especially loved by the people in the northeast of China,and it also has a long history and culture.Fermented sauerkraut not only retain the original nutrients,but also has the advantages of appetizing and refreshing,promoting digestion.Its development situation,fermentation and storage characteristics has been summarized in this paper.We also referred its problems about its processing.It will make a reference for the more rapid and more stable development of sauerkraut in china.

sauerkraut;fermentation;color protection;preservative

2015-11-24

宋春璐(1991-)，女，碩士在讀，研究方向：食品加工與質(zhì)量安全控制，E-mail:scl1862@163.com。

胡文忠(1959-)，男，博士，教授，研究方向：采后生物學與技術(shù)，E-mail:hwz@dlnu.edu.cn。

TS255.1

A

1002-0306(2016)09-0376-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.09.066