純種與傳統發酵工藝對天津冬菜質量的影響

李貞景，馬博雅，王首忠，石磊，武慧佳，韓昕男，王昌祿 *

(1.天津科技大學 食品工程與生物技術學院，食品營養與安全教育部重點實驗室，天津 300457；2.廊坊出入境檢驗檢疫局，河北 廊坊 065000)

純種與傳統發酵工藝對天津冬菜質量的影響

李貞景1，馬博雅2，王首忠2，石磊1，武慧佳1，韓昕男1，王昌祿1 *

(1.天津科技大學 食品工程與生物技術學院，食品營養與安全教育部重點實驗室，天津 300457；2.廊坊出入境檢驗檢疫局，河北 廊坊 065000)

天津冬菜是一種以大白菜、大蒜為主要原料加工而成的傳統腌漬菜。利用高效液相色譜及氨基酸自動分析儀對傳統發酵和純種發酵的天津冬菜品質進行了對比，結果表明：二者氨基酸、有機酸組成及理化指標無明顯差異，但純種發酵可縮短發酵時間，同時降低了含鹽量。

天津冬菜；純種發酵；游離氨基酸；有機酸

天津冬菜是一種獨特的地方半干態腌漬蔬菜，清朝《中饋錄》中已有冬菜制法的詳細記載。天津冬菜以大白菜為原料，經晾曬脫水后混入精鹽，入壇緩慢發酵4～6個月即可食用。目前，天津冬菜仍延用傳統的作坊式生產，加工過程粗放，生產周期長，產品質量不穩定。近年來，學者們對與天津冬菜類似的傳統腌漬蔬菜進行了乳酸菌分離及人工純種發酵技術的研究[1]，發現純種發酵可以降低產品的含鹽量[2，3]，縮短生產周期，提高風味[4，5]。因此，以乳酸菌為發酵劑，在較短時間內，利用純種發酵技術生產出與傳統冬菜風味相似的產品具有可行性和良好的市場前景。本文在使用人工控制發酵技術的基礎上，運用現代分析手段對比了傳統與現代發酵技術所生產的天津冬菜理化、有機酸和氨基酸指標，為實現天津冬菜純種發酵生產奠定了基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

原料：大白菜、大蒜、食用加碘鹽 市售；傳統天津冬菜 天津市靜?？h三強食品公司；純種發酵冬菜 實驗室自制。

菌種：DC 3-2 (Lactobacillusplantarum)，本實驗室保存，由傳統冬菜菜坯中分離得到。

培養基：MRS培養基[6]、白菜汁培養基[7]。

1.2 主要儀器設備

Agilent Zorbax Eclips AAA，氨基酸分析系統，色譜數據處理工作站；Supelco 57330-U固相微萃取頭；GC-MS-4000氣相色譜-質譜聯用儀 美國Varian公司；Lab Alliance高效液相色譜儀；冷凍離心機 德國Heraeus公司；電熱鼓風干燥箱 上海市實驗儀器廠； SP-2102UV紫外可見分光光度計 上海光譜儀器有限公司；MP220型pH計 梅特勒-托利多(上海)有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 純種發酵冬菜工藝及操作要點

純種發酵冬菜工藝及操作要點工藝路線見圖 1。

圖1 純種發酵冬菜工藝Fig.1 Pure fermentation process of Tianjin Dongcai

1.3.1.1 白菜預處理

當年11月上市的新鮮大白菜，棄去外面2～4層老葉，洗凈，切成3 cm×3 cm方塊。加入約8%的食用鹽，靜置4 h，棄去浸出汁，流動水清洗3 min，60 ℃鼓風干燥箱中脫水至白菜鮮重的10%。

1.3.1.2 混料

按脫水后白菜重量的12%加入粒徑約2 mm的大蒜碎粒，加入食用鹽，混合均勻。

1.3.1.3 微生物培養

菌種于MRS液體培養基中37 ℃下培養24 h，4 ℃，4000 r/min離心，將離心得到的菌體以蔬菜汁培養基重新懸浮。無菌條件下接種，混合均勻。

1.3.1.4 發酵

接種后的菜坯(約500 g)加入洗凈的瓷壇中，壓實，封口，25 ℃發酵。

1.3.2 產品理化指標的測定

參考SB/T 10213-1994《醬腌菜理化檢驗方法》。

1.3.3 有機酸的測定

采用高效液相色譜(HPLC)法。

1.3.3.1 樣品制備

稱取10 g樣品，加入50 mL重蒸水，勻漿，75 ℃水浴加熱30 min，冷卻至室溫，過濾，定容至100 mL，0.45 μm膜過濾。

1.3.3.2 色譜條件

色譜柱：Hypersil ODS2 C18(5 μm, 250 mm×4.6 mm)；流動相：0.5% (NH4)2HPO4的H3PO4溶液(pH 2.5)；紫外檢測波長：210 nm；進樣量：20 μL；柱溫：25 ℃；流速：1.0 mL/min。

1.3.4 游離氨基酸的測定

采用Agilent Zorbax Eclips AAA、氨基酸分析系統進行測定。

1.3.4.1 樣品制備

稱取5 g樣品，分別加入15 mL重蒸水及15 mL 4%磺基水楊酸溶液，振蕩提取1 h。5000 r/min離心5 min，取上清液，調節pH 至2.0，重蒸水定容至50 mL，0.45 μm膜過濾。

1.3.4.2 氨基酸柱前衍生

取適量按1.3.4.1處理后的樣品(相當于組氨酸0.05 mmol)，置于50 mL棕色容量瓶中，加入5.0 mL衍生緩沖液，搖勻，加入5.0 mL衍生劑溶液，搖勻，置于60 ℃水浴60 min，放置至室溫，緩沖液定容并搖勻，靜置15 min后進行色譜檢測。

1.3.4.3 色譜條件

色譜柱：Agilent Zorbax Eclips AAA，Analytical 4.6 mm×150 mm 5-Micron；流動相：A，乙腈∶水為1∶1；B，8.2 g醋酸鈉溶于800 mL重蒸水中(醋酸調pH至6.4)；流速：1.0 mL/min；檢測波長：360 nm；進樣量：20 μL；柱溫:33 ℃。梯度洗脫程序見表1。

表1 氨基酸分析系統二元梯度程序
Table 1 Duality gradient procedure of amino acid analysis system

序號時間(min)流動相A流動相B10168420.18168432.40307044.20346657.204357613.305545715.005545820.40982.0921.3016841030.001684

2 結果與討論

2.1 理化指標的比較

純種發酵結束后測定產品理化指標，傳統發酵和純種發酵冬菜產品檢測結果見表2。

表2 傳統發酵與純種發酵冬菜的理化指標
Table 2 Physical and chemical indexes of Tianjin Dongcai samples with and without starter

指標傳統腌漬冬菜純種發酵冬菜含水量(%)60.23±8.3161.01±10.12pH4.90±0.094.86±0.11總酸含量(%)0.794±0.020.990±0.01含鹽量(%)12.03±0.7210.17±0.55氨基態氮含量(%)0.180±0.050.190±0.05還原糖含量(%)0.495±0.440.513±0.32亞硝酸鹽含量(%)--

注：“-”為未檢出。

由表2可知，純種發酵冬菜產品的含水量、pH、氨基態氮等指標均與傳統冬菜接近，其含鹽量較傳統冬菜降低了約13%。傳統發酵與純種發酵冬菜產品中的亞硝酸鹽含量均在檢測限以下，可保證食用安全。

2.2 有機酸的比較

經高效液相色譜分析與標準樣品比較，根據保留時間定性，根據其峰面積定量，得到各樣品中的有機酸組成和含量，見表3。

表3 傳統發酵與純種發酵冬菜的有機酸含量
Table 3 Organic acids content of Tianjin Dongcai samples with or without starter

有機酸含量(mg/100g)傳統冬菜純種發酵酸味特征草酸554.826485.813酒石酸--稍有澀感,酸味強烈蘋果酸69.81525.502爽快的酸味,略有苦味乳酸130.629349.658稍有澀感,尖利乙酸46.58517.631刺激性

續 表

注：“-”為未檢出。

有機酸的種類和含量對天津冬菜的風味和營養有重要影響。檢測結果表明：純種發酵產品的總酸含量高于傳統發酵冬菜產品，除乳酸外，其他各有機酸含量均低于傳統發酵產品。兩種產品中酒石酸含量均低于檢測限，無法檢出。

草酸可以和人體攝入食物中的鈣螯合，從而影響人體對鈣的吸收。實驗結果表明：相對于傳統發酵，純種發酵冬菜中草酸含量降低了12%。乳酸的酸味雖然尖銳，但能顯著提高食品的爽口性，純種發酵的天津冬菜中乳酸含量較高，約為傳統發酵冬菜的2.7倍。琥珀酸是鮮味有機酸，其鈉鹽含量達到0.114%時，鮮味明顯，新鮮白菜中的琥珀酸經發酵后，以其鈉鹽形式存在，使冬菜的風味更佳鮮美[8]，琥珀酸在純種和傳統發酵的冬菜中含量無顯著差異。

2.3 游離氨基酸比較

利用氨基酸自動分析儀對傳統發酵和純種發酵冬菜產品游離氨基酸的檢測結果見表4。

表4 傳統發酵與純種發酵冬菜的游離氨基酸含量
Table 4 Free amino acids content of Tianjin Dongcai samples with or without starter

氨基酸種類含量(mg/100g)傳統發酵純種發酵閾值(mg/mL)風味特征天冬氨酸75.51978.8943鮮酸、微甜谷氨酸17.0235161.6815鮮甜酸絲氨酸0.751111.935150甜甘氨酸-17.938110甜鮮精氨酸22.39294.74510甜略苦蘇氨酸*117.87726.806260甜鮮脯氨酸35.864105.762300甜略苦丙氨酸34.556119.86760甜鮮賴氨酸*187.285-50苦略甜纈氨酸*--150甜兼苦甲硫氨酸*34.55957.69730苦略甜半胱氨酸--苦異亮氨酸*36.094-50苦亮氨酸*-29.188380苦苯丙氨酸30.49135.685150苦組氨酸23.49322.85420苦略甜酪氨酸19.41331.334苦總量795.289794.384

注：“*”為人體必需氨基酸；“-”為未測出。

由表4可知，傳統發酵冬菜與純種發酵冬菜均含有13種可檢的氨基酸，其中純種發酵冬菜中游離氨基酸總量略低于傳統發酵產品。

每種氨基酸都具有特殊的風味，丙氨酸具有令人愉快的香氣，天冬氨酸和谷氨酸具有鮮味，甘氨酸、脯氨酸、絲氨酸和色氨酸具有甜味[9]。目前，在蔬菜腌制品中發現的氨基酸已達30 多種。天冬氨酸和谷氨酸具有鮮味，純種發酵的冬菜中天冬氨酸含量明顯高于傳統發酵，但谷氨酸含量略低于傳統發酵。其中，發酵產生的天冬氨酸和谷氨酸與食鹽中的Na+結合成天冬氨酸鹽和谷氨酸鹽，這兩種氨基酸鹽均具有較強的鮮味，對天津冬菜鮮味影響顯著。此外，丙氨酸和甘氨酸的甜味可以在一定程度上緩和酸、咸和辛辣味[10]。純種發酵中甘氨酸和丙氨酸含量均明顯高于傳統發酵，可與酸味尖銳的乳酸結合，從而使冬菜的口感更佳。

3 結論

與傳統發酵產品相比，采用現代純種發酵技術生產天津冬菜，含鹽量下降了約15%，其他理化指標無顯著性差異。有機酸分析表明：傳統發酵與純種發酵法生產的天津冬菜中有機酸組成基本一致，但純種發酵冬菜中不利于鈣吸收的草酸含量降低了12%，可增加食品獨特酸味的乳酸含量約為傳統工藝的2.7倍。在氨基酸分析中，純種發酵冬菜中游離氨基酸總量略低于傳統發酵產品，但純種發酵產品中丙氨酸與甘氨酸的含量均高于傳統發酵冬菜，兩種氨基酸可緩和天津冬菜產品中較尖利的酸味。

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Effect of Pure Fermentation and Traditional Fermentation on the Quality of Tianjin Dongcai

LI Zhen-jing1,MA Bo-ya2,WANG Shou-zhong2,SHI Lei1,WU Hui-jia1,HAN Xin-nan1,WANG Chang-lu1*

(1.Key Laboratory of Food Nutrition and Safety, Ministry of Education, College of Food Engineering and Biotechnology, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China; 2.Langfang Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Langfang 065000, China)

Tianjin Dongcai is a traditional fermented vegetable produced with cabbage and garlic. Its quality is compared between natural and inoculated Tianjin Dongcai, the result indicates that there's no significant difference of physical and chemical indexes, free amino acids and organic acids between natural and inoculated Tianjin Dongcai; however, inoculated fermentation can shorten the fermentati on period and lower the salt content.

Tianjin Dongcai; inoculated fermentation; free amino acids; organic acids

2016-06-25 *通訊作者

天津市科技支撐計劃重點項目(05ZHGCNC00300)

李貞景(1980-)，男，河南南陽人，助理研究員，研究方向：發酵食品。

TS255.54

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2016.12.002

1000-9973(2016)12-0007-04