不同組合菌發酵辣椒醬的對比研究

徐清萍，張如霞，縱偉,2，趙光遠,2

(1.鄭州輕工業學院 食品與生物工程學院，鄭州 450001； 2.食品生產與安全河南省協同創新中心，鄭州 450001)

辣椒醬是以新鮮辣椒或干辣椒為主要原料，以蒜、姜、植物油、香辛料等為輔料，破碎后經發酵或非發酵等特定工藝加工而成的一種醬狀調味品[1]。辣椒醬色澤鮮紅，富含蛋白質、維生素和辣椒素等物質，具有健脾開胃、解膩助消化等作用[2]。

我國是辣椒醬生產和消費大國[3]，市場上辣椒醬種類繁多，辣味不一。傳統方式生產辣椒醬，存在著發酵時間長、鹽含量高、亞硝酸鹽含量較高等問題，而采用乳酸菌等益生菌發酵法生產辣椒醬具有改善辣椒醬品質的潛力。乳酸菌能利用可發酵碳水化合物產生乳酸，在食品加工中使用乳酸菌具有增加風味、保鮮等作用，可以產生亞硝酸鹽還原酶使亞硝酸鹽降解，降低產品亞硝酸鹽含量，提高食用安全性、穩定性[4]。采用乳酸菌發酵生產的蔬菜制品具有調節腸道菌群的功能[5]。

紅茶菌則是一種酵母菌、乳酸菌和醋酸菌的共生物[6]。紅茶菌發酵產品富含VC和VB等，具有調節人體生理機能，促進新陳代謝，幫助消化等作用。

本文主要對比乳酸菌的不同組合、紅茶菌等對發酵辣椒醬品質的影響，以期明確不同組合菌發酵對辣椒醬中亞硝酸鹽含量、乳酸含量、色價、風味等指標的影響，為發酵辣椒醬的生產及控制提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料

辣椒、食鹽、白砂糖、甜味劑：食品級，市售。

菌種1：保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌種，北京川秀科技有限公司。

菌種2：10種雙歧桿菌(保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、雙歧桿菌BB-12、乳酸乳球菌乳脂亞種、腸膜明串珠菌腸膜亞種、乳酸乳球菌雙乙酰亞種、乳酸乳球菌乳酸亞種、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、鼠李糖乳桿菌)，北京川秀科技有限公司。

菌種3：雙歧桿菌七菌(保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、雙歧桿菌BB-12、乳酸乳球菌乳脂亞種、腸膜明串珠菌腸膜亞種、乳酸乳球菌雙乙酰亞種、乳酸乳球菌乳酸亞種，北京川秀科技有限公司)。

菌種4：紅茶菌，實驗室保藏菌種。

1.2 儀器與設備

SHP-250智能生化培養箱 上海鴻都電子科技有限公司；LX-C35L滅菌鍋 合肥華泰醫療設備有限公司；HHS電熱恒溫水浴鍋 上海博訊實業有限公司醫療設備廠；SW-CJ-2FD潔凈工作臺 蘇凈集團蘇州安泰空氣技術有限公司；YP20001電子天平 上海光正醫療儀器有限公司；ME203E分析天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；UV-5500分光光度計 上海元析儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 乳酸菌培養基優化

按照正交設計表(見表1)分別稱取相應質量的番茄、黃豆芽、洋姜于三角瓶中，加入200 mL水，小火煮沸30 min，用紗布過濾，補足失水，加入2%的葡萄糖。高壓滅菌20 min，冷卻。

表1 乳酸菌培養基優化正交設計表Table 1 Orthogonal test table of optimization of lactic acid bacteria culture medium g/L

不同乳酸菌先采用MRS培養基活化，按5%的接種量接入到番茄-豆芽-洋姜培養基。37 ℃培養24 h后，采用國標GB 4789.35—2010法測定活菌數。

1.3.2 辣椒醬制備

1.3.2.1 工藝流程

新鮮辣椒→清洗→晾干→打漿→加入輔料→混勻→接種→發酵(25 ℃)→成品。

1.3.2.2 辣椒醬的發酵

乳酸菌采用MRS液體培養基活化后轉接到番茄-黃豆芽-洋姜培養基中進行適應性培養，培養24 h。紅茶菌按5%的接種量接入到番茄-黃豆芽-洋姜培養基中，發酵培養48 h。

在接種量為10%、加糖量為1%、甜味劑量為0.02%、加鹽量為2.5%的條件下研究不同組合菌對發酵辣椒醬品質的影響。

1.3.3 菌落計數

參考國標GB 4789.35—2010。

1.3.4 乳酸含量的測定

參考國標GB/T 12456—2008。

1.3.5 亞硝酸鹽含量的測定

參考國標GB 5009.33—2016。

1.3.6 色價值的測定

參照高法暖的方法[7]。準確稱取0.2 g辣椒醬于玻璃紙上，轉入50 mL錐形瓶中，并用無水乙醇沖洗辣椒醬，攪拌均勻。采用濾紙過濾，將萃取液移入100 mL容量瓶中。反復用無水乙醇萃取錐形瓶中辣椒醬幾次，至殘留物紅色褪盡或萃取劑溶液30 min不變色為止。將錐形瓶、玻璃棒、漏斗、濾紙上的色素用無水乙醇全部沖入容量瓶中，定容，搖勻。以無水乙醇作空白對照，測定萃取液在460 nm處的吸光度。使吸光度A值控制在0.3～0.7之間，此時n=1；若A>0.7，應將萃取液擴大2倍重新測定，此時n=2，按下式計算：

式中：E為辣椒醬色價值；n為溶液稀釋倍數，本實驗中為1或2；A為溶液吸光度；G為樣品重量，單位為g。

1.3.7 感官評價

發酵結束后取適量發酵成熟的辣椒醬放在白色器皿中，觀察其形態色澤，聞其氣味，用溫水漱口后品嘗其口感，按感官評價標準對發酵辣椒醬進行評分。

按表2對辣椒醬的形態、色澤、口感和風味進行評價[8]，評價結果分為4個等級。

表2 辣椒醬感官評定標準Table 2 Sensory evaluation standards for chili sauce

2 結果討論

2.1 乳酸菌培養基的優化

與其他細菌相比，乳酸菌生長對營養的要求更加嚴格和復雜。乳酸菌培養常用的培養基是MRS培養基，價格昂貴，不但提高了生產成本，而且生產過程中菌種的延滯期較長，不利于生產[9]。本文以番茄、黃豆芽、洋姜為原料，通過設計正交試驗來研究不同比例的番茄、黃豆芽、洋姜對乳酸菌菌數的影響，確定適用于乳酸菌培養的培養基，以便篩選出一種適合乳酸菌生長且價格便宜、原料易得的乳酸菌天然培養基。

黃豆芽中富含維生素C、維生素B12、胡蘿卜素、核黃素和煙酸，而且黃豆芽汁中游離氨基態氮含量較多，可為乳酸菌生長提供氮源[10]。洋姜塊莖中含有豐富的菊粉和鉀離子，是典型的高鉀低鈉食物，鎂離子和鈣離子的含量也較為豐富，同時含有豐富的Zn、Fe、Mn等40多種礦物元素，具備開發成微生物培養基的良好潛力[11]。番茄汁不僅能為乳酸菌生長提供碳源，而且還含有乳酸菌生長不可缺少的核苷酸和礦物質，同時還富含VA、VC、VD，煙酸等多種維生素。

將乳酸菌粉(菌種1)接入MRS培養基中培養，每2 h取樣，測定乳酸菌活菌數，以其對數為縱坐標做生長曲線，見圖1。

由圖1可知，乳酸菌活菌數在6 h左右達到峰值，活菌數為1.2×108cfu/mL。將培養活化6 h左右的乳酸菌接入到不同比例的豆芽-番茄-洋姜培養基中，培養24 h后，涂布平板，進行活菌計數，結果見表3。

圖1 乳酸菌生長曲線Fig.1 Growth curve of lactic acid bacteria

所在列因素A豆芽B番茄C洋姜D活菌數(cfu/mL)實驗111114.1×107實驗212227.8×107實驗313339.2×107實驗421239.5×107實驗522311.13×108實驗623128.5×107實驗731321.28×108實驗832131.49×108實驗933211.68×108K17.03×1078.80×1079.17×1071.07×108K29.78×1071.13×1081.14×1089.70×107K31.48×1081.15×1081.11×1081.12×108R7.80×1072.70×1072.20×1071.50×107

由表3可知，最佳水平組合為A3B3C2，即以黃豆芽2%、番茄2%、洋姜1%為配比培養乳酸菌時發酵液中乳酸菌活菌數最多，達到1.68×108cfu/mL，表明番茄-黃豆芽-洋姜混合培養基可用于擴培乳酸菌。

乳酸菌發酵培養基優化方差分析表見表4。

表4 乳酸菌發酵培養基優化方差分析表Table 4 Variance analysis table of fermentation medium optimization of lactic acid bacteria

由表4可知，混合培養基中豆芽提取物含量對培養基中的乳酸菌活菌數具有顯著性影響，而番茄含量和洋姜含量對培養基中活菌數沒有顯著性影響，說明豆芽成分有利于乳酸菌的增殖培養。

2.2 不同組合菌發酵對辣椒醬亞硝酸鹽含量的影響

硝酸鹽、亞硝酸鹽是N-亞硝基化合物的前體物，具有致癌、致畸、致突變作用。我國國家標準明確規定醬腌菜中亞硝酸鹽(以NaNO2計)含量不得超過20 mg/kg。而傳統的蔬菜發酵亞硝酸鹽高峰往往超過國標中規定的亞硝酸鹽含量。

亞硝酸鹽標準曲線見圖2。

圖2 亞硝酸鹽標準曲線Fig.2 Standard curve of nitrite

參照國標GB 5009.33—2016測定亞硝酸鹽含量，按標準曲線線性方程(A=0.0164C-0.001，R2=0.9999，其中C為亞硝酸鈉質量(μg)，A為538 nm處的吸光度)計算不同時間辣椒醬中亞硝酸鹽含量，見圖3。

圖3 發酵時間對不同菌種發酵的辣椒醬中 亞硝酸鹽含量變化的影響Fig.3 Effect of fermentation time on nitrite content in chili sauce fermented by different strains

由圖3可知，不同菌種發酵的辣椒醬中亞硝酸鹽含量差別并不大，亞硝酸鹽含量變化具有相同的變化趨勢，在發酵第9天左右達到亞硝酸鹽高峰，其中接種菌種4發酵的辣椒醬亞硝酸鹽含量最高，為9.66 mg/kg，但不同組合菌發酵辣椒醬的亞硝酸鹽含量均在國家標準規定的含量以內。此后隨著發酵時間的延長，亞硝酸鹽含量逐漸降低，發酵末期，辣椒醬中亞硝酸鹽含量基本都在4 mg/kg以下。據報道，自然發酵辣椒醬亞硝酸鹽高峰達到25.06 mg/kg[12]。與自然發酵相比，接種乳酸菌和紅茶菌發酵能有效降低辣椒醬中的亞硝酸鹽含量。接種發酵比傳統的自然發酵具有更高的安全性。

2.3 不同組合菌發酵對辣椒醬乳酸含量的影響

乳酸菌通過同型或異型發酵，產生乳酸、醋酸、丙酸等有機酸，其中最主要的有機酸為乳酸。紅茶菌發酵則產生葡萄糖酸、醋酸、乳酸等成分。不同組合菌發酵辣椒醬中乳酸含量隨時間的變化曲線見圖4。

圖4 發酵時間對不同菌種發酵的辣椒醬中 乳酸含量變化的影響Fig.4 Effect of fermentation time on lactic acid content in chili sauce fermented by different strains

由圖4可知，發酵初期，接種菌種3的辣椒醬乳酸含量較接種其他菌種的高，但隨著發酵時間的延長，乳酸含量均趨于穩定，發酵第11天，乳酸含量達到最大，此后變化基本穩定。對比不同菌種發酵的辣椒醬，乳酸含量差別不大。菌群的不同主要影響發酵前期乳酸含量的變化，對最終產品的酸度影響較小。

2.4 不同組合菌發酵對辣椒醬色價的影響

辣椒醬色價表示辣椒醬中所含辣椒紅色素的顏色強度。通過測定辣椒醬的色價可以確定辣椒醬的質量，選擇制醬原料，以滿足不同消費者對辣椒醬色價的要求。不同菌發酵辣椒醬對色價的影響見圖5。

圖5 發酵時間對不同菌種發酵的辣椒醬色價值變化的影響Fig.5 Effect of fermentation time on the color value of chili sauce fermented by different strains

由圖5可知，與發酵初期辣椒醬色價相比，發酵結束后，辣椒醬的色價均有所降低。色價反映了辣椒紅色素的顏色強度，色價的變化受到多方面因素的影響[13]。雖然在發酵后期不同菌種發酵的辣椒醬均較發酵初期的色價值低，但對比不同菌種發酵對辣椒醬色價變化的影響，各組之間色價變化相差不大。

表5 不同菌種發酵辣椒醬感官評價結果Table 5 Sensory evaluation results of chili sauce fermented by different strains

由表5可知，不同菌種對比發酵的辣椒醬在感官方面差別并不大，其中菌種1發酵的辣椒醬在形態、色澤、口感和風味上較其他3種菌發酵的辣椒醬略好。由于所采用的幾組菌發酵產物口感以酸辣為主，而隨著時間的延長，各組中總酸含量變化趨于一致，各組風味之間差異性不大。

3 結論

通過對多菌種混合發酵辣椒醬的研究，確定了適宜培養乳酸菌的天然培養基組成，即黃豆芽2%、番茄2%、洋姜1%、葡萄糖2%。通過對比不同組合菌發酵辣椒醬，表明采用乳酸菌、紅茶菌進行發酵能有效降低亞硝酸鹽含量。采用不同組合乳酸菌、紅茶菌發酵辣椒醬，對產品中的主要指標乳酸含量、亞硝酸鹽含量、色價、感官影響相差不大。