釀酒酵母對蘿卜泡菜發(fā)酵的影響

張文娟，陳安特，韓宇琴，潘亮，賈利蓉*

1(四川大學(xué) 輕紡與食品學(xué)院，四川 成都，610065) 2(四川江中源食品有限公司，四川 德陽，618000)

釀酒酵母對蘿卜泡菜發(fā)酵的影響

張文娟1，陳安特1，韓宇琴1，潘亮2，賈利蓉1*

1(四川大學(xué) 輕紡與食品學(xué)院，四川 成都，610065) 2(四川江中源食品有限公司，四川 德陽，618000)

梯度接種釀酒酵母到蘿卜泡菜中，研究發(fā)酵過程pH、總酸、乳酸菌總數(shù)及酵母菌總數(shù)的變化，采用頂空固相微萃取( headspace solid phase micro-extraction， HS-SPME)結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜( gas chromatograph-mass spectrometry， GC-MS)聯(lián)用技術(shù)分析揮發(fā)性風(fēng)味成分。試驗結(jié)果表明：相對于單純接種乳酸菌發(fā)酵組，添加釀酒酵母可以降低泡菜總酸含量，提高 pH，發(fā)酵后期乳酸菌和酵母菌總數(shù)下降；揮發(fā)性成分中酯類物質(zhì)的種類和相對含量上升，乙醇的相對含量下降，泡菜風(fēng)味更加醇厚且協(xié)調(diào)。

泡菜；釀酒酵母；乳酸菌；揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

四川泡菜的自然發(fā)酵是一個多菌種協(xié)同發(fā)酵的過程，主要包括乳酸菌(如腸膜明串珠菌、植物乳桿菌、短乳桿菌)，酵母菌(如膜璞畢赤酵母、釀酒酵母)和醋酸菌[1]。為了保持工業(yè)化生產(chǎn)中泡菜質(zhì)量穩(wěn)定，科學(xué)家對直投式乳酸菌發(fā)酵工藝進(jìn)行了大量的研究。但是，由于單純接種乳酸菌發(fā)酵的泡菜風(fēng)味不及自然發(fā)酵醇厚[2]，直投式乳酸菌發(fā)酵難以在工業(yè)化生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。因此，科學(xué)家們開始著手研究多菌種協(xié)同發(fā)酵工藝。選擇最適合與乳酸菌復(fù)配的酵母菌是未來研究的主要方向。釀酒酵母的發(fā)酵性能較優(yōu)，可能是泡菜發(fā)酵過程中的有益酵母菌，有利于泡菜品質(zhì)和風(fēng)味的形成。另外，有研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵型酵母對泡菜的風(fēng)味和成熟度有重要影響[6]。本研究通過梯度接種釀酒酵母到蘿卜泡菜中，研究pH、總酸、乳酸菌總數(shù)和酵母菌總數(shù)的動態(tài)變化，分析揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的組成，并對泡菜進(jìn)行感官評價。

1 材料與方法

1.1材料與試劑

紅皮蘿卜、泡菜鹽、蔗糖:市購；釀酒酵母:美國Fleischmann公司；乳酸菌菌粉(包含植物乳桿菌、腸膜明串株菌、乳酸片球菌):美國The Raw Diet Health Shop；MRS瓊脂、孟加拉紅培養(yǎng)基:北京奧博星生物技術(shù)有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

無菌操作臺，蘇凈集團(tuán)安泰公司；LDZX-50FB 立式壓力蒸汽滅菌器:上海申安醫(yī)療器械廠；DH-420A 恒溫培養(yǎng)箱，北京中興偉業(yè)； GCMS-QP2010 Plus GC-MS聯(lián)用儀，日本SHIMADZU；SPME裝置( 65 μm DVB/PDMS萃取頭)，美國Supelco公司。

1.3方法

1.3.1 泡菜的制作工藝及配方

紅皮蘿卜經(jīng)清洗、瀝干，切成大小為2 cm×2 cm×2 cm的塊狀，分別取700 g裝入4個1.5 L的玻璃泡菜壇中，設(shè)置4個試驗組，編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組。每組加入無菌水1 000 mL，泡菜鹽60 g，蔗糖30 g，泡菜水質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的2×108CFU/mL乳酸菌培養(yǎng)液，再分別加入泡菜水質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的釀酒酵母培養(yǎng)液到Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組中，分別為0、9×106、5.4×107、9×107CFU/ mL。充分?jǐn)嚢杌靹颍?5 ℃分組密封發(fā)酵。

每隔48 h取鹵水測定pH、總酸、乳酸菌和酵母菌總數(shù)。取第10天發(fā)酵成熟的泡菜進(jìn)行感官評價和揮發(fā)性成分的分析。

1.3.2 pH和總酸的測定

pH的測定采用pH計法；總酸的測定參照 GB/T 12456—2008 食品中總酸的測定。

1.3.3 微生物分析

乳酸菌總數(shù)的測定參照 GB 4789.35—2010 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗乳酸菌檢驗；酵母菌總數(shù)的測定參照GB 4789.15—2010食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗霉菌和酵母計數(shù)。

1.3.4 感官評價

10位經(jīng)訓(xùn)練的評價員對泡菜的色澤、香氣、滋味及脆度進(jìn)行評價，采用5分制，4項總和為20分，取10人平均分為最終評分。

表1 泡蘿卜感官指標(biāo)評分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.5 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

SPME頂空固相萃取操作條件：取切碎后的泡蘿卜5 g置于20 mL頂空進(jìn)樣瓶中密封，40 ℃條件下平衡30 min后，將萃取頭插入進(jìn)樣瓶，吸附30 min后取出萃取頭插入到氣相色譜儀進(jìn)樣口，推出纖維頭，250 ℃解吸5 min。

GC-MS操作條件：40 ℃保持8 min，以5 ℃/min升至80 ℃，保持2 min，以 8 ℃/min升至 110 ℃，再以10 ℃/min升至280 ℃，保持5 min；進(jìn)樣溫度為250 ℃，進(jìn)樣模式為分流；質(zhì)譜條件為電子轟擊離子源(EI)，電子能量70 eV，離子源溫度200 ℃，接口溫度220 ℃，質(zhì)量掃描范圍m/z33～500。

揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的定性定量方法：檢測的未知化合物與NIST.11 library相匹配，對匹配度大于800(最大值為1 000)的鑒定結(jié)果，結(jié)合文獻(xiàn)予以定性，各揮發(fā)性成分的相對百分含量按峰面積歸一化計算[7～9]。

2 結(jié)果與分析

2.1釀酒酵母接種量對pH和總酸的影響

由圖1可知，發(fā)酵過程中4組泡菜的pH值在0～2 d迅速降低再趨于穩(wěn)定，發(fā)酵后期Ⅲ、Ⅳ組泡菜液的pH值高于Ⅰ、Ⅱ組。Ⅰ、Ⅱ組泡菜的總酸含量在0～10 d內(nèi)逐步上升分別至0.55 g/100 mL和0.50 g/100 mL；Ⅲ、Ⅳ組則分別在4、6天達(dá)到最高值，之后緩慢降為0.43、0.44 g/100 mL。Ⅰ組泡菜發(fā)酵結(jié)束時總酸含量顯著高于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組(P<0.05)。

圖1 發(fā)酵過程中pH和總酸的變化Fig.1 Changes in pH and total acid during the fermentation

在發(fā)酵初期，腸膜明串珠菌和部分乳桿菌等進(jìn)行異型乳酸發(fā)酵，迅速消耗發(fā)酵環(huán)境中的氧氣，產(chǎn)生乳酸和二氧化碳等代謝產(chǎn)物，使泡菜液的pH迅速降低，并積累一定量的乳酸；隨著酸度降低，異型發(fā)酵乳酸菌生長受到抑制，戊糖片球菌、植物乳桿菌等同型發(fā)酵乳酸菌大量繁殖，乳酸得到大量的積累，乳酸含量迅速增加[10]。由圖1可知，相對于單純接種乳酸菌發(fā)酵組，添加釀酒酵母可以降低泡菜發(fā)酵后期總酸含量，提高 pH。劉春燕[11]將植物乳桿菌、短乳桿菌與釀酒酵母按不同復(fù)配比例接種到蘿卜泡菜中進(jìn)行復(fù)合發(fā)酵，也得到類似結(jié)果。因此，乳酸菌、酵母菌協(xié)同發(fā)酵為抑制泡菜發(fā)酵后期過度酸化提供了新思路。

2.2釀酒酵母接種量對泡菜中微生物的影響

2.2.1 發(fā)酵過程中乳酸菌總數(shù)的變化

由圖2可知，各組泡菜中的乳酸菌總數(shù)在0～2天迅速上升，第2天時Ⅲ、Ⅳ組乳酸菌總數(shù)顯著性大于Ⅰ、Ⅱ組(p<0.05)，說明發(fā)酵前期釀酒酵母的加入促進(jìn)了乳酸菌的生長。 泡菜發(fā)酵初期腸膜明串珠菌和酵母菌等微生物較為活躍，它們分別進(jìn)行異型乳酸發(fā)酵和酒精發(fā)酵，產(chǎn)生乳酸、半乳糖、乙醇和二氧化碳等代謝產(chǎn)物[12]；釀酒酵母則可利用蔗糖、半乳糖進(jìn)行酒精發(fā)酵，產(chǎn)生的乙醇與乳酸發(fā)生酯化反應(yīng)，從而減輕了乳酸大量積累對乳酸菌生長的抑制作用。在發(fā)酵后期，Ⅰ組乳酸菌總數(shù)顯著大于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組(p<0.05)，釀酒酵母接種量越高，發(fā)酵結(jié)束時乳酸菌總數(shù)越低。泡菜發(fā)酵后期主要以耐酸性較強的酵母菌較為活躍，使發(fā)酵體系酒精濃度過高，抑制了乳酸菌生長代謝，甚至造成乳酸菌死亡[14]。

圖2 發(fā)酵過程中乳酸菌總數(shù)的變化Fig.2 Changes in totallactic acid bacteria count during the fermentation

2.2.2 發(fā)酵過程中酵母菌總數(shù)的變化

由圖3可知，相對于單純接種乳酸菌發(fā)酵組，添加釀酒酵母可以減少泡菜發(fā)酵后期酵母菌的總數(shù)。其原因可能是在0～6 dⅡ、Ⅲ、Ⅳ組的酵母菌數(shù)量一直保持較高水平，發(fā)酵體系內(nèi)糖類物質(zhì)的消耗較大，在發(fā)酵后期，由于營養(yǎng)物質(zhì)匱乏，酵母菌生長受到抑制，數(shù)量降低。

圖3 發(fā)酵過程中酵母菌總數(shù)的變化Fig.3 Changes in totalyeast count during the fermentation

2.3感官評價

由表2可知，釀酒酵母接種量較低時，泡菜具有令人愉快的酯香味，但接種量較高時，泡菜產(chǎn)生酒糟味、質(zhì)地變軟、脆度降低。另外，釀酒酵母的接種量越高，泡菜顏色越鮮紅，脆度越差。pH值對紅皮蘿卜色素的溶出率影響較大， pH值1 ～ 2 時溶出率最高；隨著 pH增大 ，溶出率逐漸降低[15]。釀酒酵母的添加使發(fā)酵后期泡菜的pH升高，色素的溶出率較低，從而使泡菜色澤較紅[4]。此外，添加釀酒酵母可以降低泡菜發(fā)酵后期總酸含量，原果膠酶的活性較高，細(xì)胞壁中原果膠水解，從而導(dǎo)致泡菜脆度變差[15]。

表2 感官評價

2.4蘿卜泡菜揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

4組泡菜樣品共檢出化合物60種，以醇類、酯類、醛類和酸類為主，每類物質(zhì)中的總相對含量和部分主要揮發(fā)性物質(zhì)的相對含量如表3所示。酯類物質(zhì)中相對含量較高的為異硫氰酸酯類，具有類似芥末的辛辣氣味，這是十字花科類植物的重要風(fēng)味物質(zhì)。接種釀酒酵母的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組泡菜，其酯類物質(zhì)的種類和相對含量明顯多于單純接種乳酸菌的Ⅰ組，以辛酸乙酯、癸酸乙酯和3-甲基乙酸丁酯等為主，主要是由釀酒酵母發(fā)酵產(chǎn)生的醇類物質(zhì)和各類酸相互作用酯化生成的，使泡菜的香味更加醇厚[16～18]。另外，各組泡菜的乙醇相對含量分別為60.56%、32.08%、39.82%、33.40%，這是由于相對于單純接種乳酸菌發(fā)酵，接種釀酒酵母能降低泡菜發(fā)酵后期酵母菌數(shù)量，減少乙醇的產(chǎn)生量。酸類物質(zhì)中，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組泡菜中正辛酸和正癸酸相對含量較高，賦予泡菜辣味和酸味。

表3 蘿卜泡菜的主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

3 結(jié)論

相對于單純接種乳酸菌發(fā)酵組，接種釀酒酵母可以降低泡菜發(fā)酵后期總酸含量，提高 pH。釀酒酵母的加入在發(fā)酵前期促進(jìn)了乳酸菌的生長；在發(fā)酵結(jié)束時乳酸菌和酵母菌的總數(shù)則較低。另外，釀酒酵母的加入也會增加泡菜中酯類物質(zhì)的種類和相對含量，降低乙醇相對含量，正辛酸和正癸酸相對含量較多，使泡菜的風(fēng)味更加醇厚且協(xié)調(diào)。感官評定結(jié)果表明，接種適量的釀酒酵母，會使泡菜具有令人愉快的酯香味，但接種量較多時，會使泡菜產(chǎn)生酒糟味且泡菜變軟，脆度變差且接種量越高，泡菜顏色越鮮紅，脆度越差。接種泡菜水質(zhì)量2%的9×106CFU/mL釀酒酵母培養(yǎng)液時泡菜感官品質(zhì)最佳。

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EffectsofSaccharomycescerevisiaeonthefermentationofradishpickle

ZHANG Wen-juan1,CHEN An-te1, HAN Yu-qin1,PAN Liang2,JIA Li-rong1*

1(College of Light Industry, Textile and Food Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China) 2(Sichuan Jiang Zhongyuan Food Limited Company, Deyang 618000, China)

The changes of pH, total acid, total amounts of lactic acid bacteria and yeast were researched and the volatile flavor components were analyzed by headspace solid phase micro-extraction (HS-SPME) combined with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) when theSaccharomycescerevisiaewas gradient inoculated into radish kimchi. The results showed that in contrast to fermentation with inoculation of lactic acid bacteria alone, the addition ofS．cerevisiaecould decrease the total acid contents of pickles and increase the pH value, as well as decreased the total amounts of lactic acid bacteria and yeast in the late fermentation period. Furthermore, the varieties and relative contents of esters in the volatile flavor compounds increased, the relative contents of ethanol decreased, and the pickle flavor was more mellow and coordinated.

pickle;Saccharomycescerevisiae; lactic acid bacteria; volatile flavor component

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.014464

碩士研究生(賈利蓉副教授為通訊作者,E-mail:jialirong@scu.edu.cn)。

2017-04-06，改回日期：2017-06-15