接種乳酸菌發(fā)酵泡辣椒工藝研究

張郁松

(西安武警工程大學(xué) 裝備學(xué)院，西安 710086)

泡菜是以新鮮蔬菜為原料，添加或不添加輔料，用食鹽或食鹽水泡漬發(fā)酵，經(jīng)調(diào)味或不調(diào)味加工而成的發(fā)酵型蔬菜制品[1]。泡菜以其獨特的風(fēng)味、脆嫩的口感以及解膩開胃、促消化的功效而深受廣大消費者的歡迎。傳統(tǒng)泡菜自然發(fā)酵工藝雖然比較簡單, 但發(fā)酵時間長，生產(chǎn)效率低，受外界因素影響大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，發(fā)酵條件不易控制，食用安全難以得到保障，很難進行大規(guī)模的生產(chǎn)[2]。

人工接種乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)泡菜，發(fā)酵速度快，總酸含量高，可以大大縮短發(fā)酵周期，顯著降低亞硝酸鹽含量，有效保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，從而解決傳統(tǒng)發(fā)酵生產(chǎn)泡菜存在的諸多問題[3]。正是基于人工接種發(fā)酵泡菜的諸多優(yōu)點，本文研究了接種量、食鹽添加量、白糖添加量、輔料添加量及發(fā)酵時間對泡椒品質(zhì)的影響，并優(yōu)化了接種發(fā)酵泡椒的最佳工藝條件，以期為泡菜新工藝的研究提供一些理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 試驗材料、方法

1.1 材料

辣椒、食鹽、蔗糖等：均購于當?shù)厥袌觥?/p>

菌種：植物乳酸桿菌、腸膜明串珠菌及短乳桿菌，微生物實驗室提供。

1.2 儀器與試劑

電子恒溫培養(yǎng)箱、電子天平、超凈工作臺、臺秤、泡菜壇、溫度計、精密pH計。

MRS培養(yǎng)基：牛肉膏10.0 g，蛋白胨10.0 g，酵母膏5.0 g，葡萄糖20.0 g，檸檬酸二銨2.0 g，NaAc 5.0 g，MnSO40.05 g，K2HPO42.0 g，MgSO40.2 g，吐溫-80 1.0 g，蒸餾水定容至1000 mL，pH 6.2～6.4，121 ℃高壓滅菌20 min。

1.3 試驗方法

1.3.1 泡辣椒的制作工藝

1.3.2 感官品質(zhì)評定[4]

請10位接受過感官評價的專業(yè)人士組成評定小組，根據(jù)發(fā)酵泡菜感官質(zhì)量評分標準中的色澤、氣味、滋味、質(zhì)地4項指標進行評價，滿分100分，取其平均值。

表1 泡菜感官評定標準Table 1 The sensory evaluation criteria for pickles

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗

泡菜的工業(yè)化生產(chǎn)使用的菌劑一般多以常溫發(fā)酵為主。采用高溫發(fā)酵速度快，但泡菜易過酸、變味而風(fēng)味不佳；而中低溫發(fā)酵雖然周期長，但泡菜不易過酸，風(fēng)味濃厚、飽滿、柔和。因此，本試驗選擇20 ℃的中低溫發(fā)酵溫度。

2.1.1 菌種選擇與配比

泡菜發(fā)酵初期因環(huán)境比較溫和，發(fā)酵以腸膜明串珠菌(L.mesenteroides)等異型乳酸菌為主，產(chǎn)生乳酸、乙酸、乙醇、二氧化碳等，有效抑制了其他有害微生物的生長。隨著泡菜酸度的不斷增加，腸膜明串珠菌也因耐酸性差而受到抑制。隨后，以產(chǎn)酸能力和耐鹽性強的乳桿菌(Lactobacillus)和植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)為代表的同型乳酸菌發(fā)酵為主，產(chǎn)生大量乳酸，最終完成發(fā)酵的全過程。王秋霞等[5]在實驗中也發(fā)現(xiàn)腸膜明串珠菌(Leuconostocmesenteroides)、冷明串珠菌(Leuconostocgelidum)等乳酸菌是泡菜初期發(fā)酵的主要菌種，而植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)、嗜酸乳桿菌(Lactobacillusacidophilus)、短乳桿菌(L.brevis)和干酪乳桿菌(Lactobacilluscasei)等則是泡菜中后期發(fā)酵的主要菌種。

黃業(yè)傳等[6]篩選出適合榨菜葉發(fā)酵酸菜的發(fā)酵劑，得出最優(yōu)混合發(fā)酵劑：腸膜明串珠菌、短乳桿菌、植物乳桿菌者之間的比例為 3∶1∶1 ，可生產(chǎn)出口感、風(fēng)味、質(zhì)地俱佳的酸菜。故選定腸膜明串珠菌、植物乳桿菌和短乳桿菌作為發(fā)酵泡辣椒的混合發(fā)酵劑，三者之間的比例為 3∶1∶1。

2.1.2 接種量對泡辣椒品質(zhì)的影響

乳酸菌發(fā)酵在賦予產(chǎn)品酸味的同時，又能形成多種呈味物質(zhì)，還可抑制雜菌生長，因此接種量是泡辣椒發(fā)酵的關(guān)鍵因素。接種量過小，則發(fā)酵速度緩慢，生產(chǎn)周期延長且易受雜菌污染。而接種量過大，乳酸菌生長速度過快，產(chǎn)品酸感過強，同時也不利于風(fēng)味物質(zhì)的形成[7-8]。

試驗條件：以腸膜明串珠菌、植物乳桿菌和短乳桿菌為3∶1∶1組合菌種，白酒添加量2%，食鹽添加量6%，白糖添加量5%，在室溫20 ℃條件下發(fā)酵5 d，研究接種量對泡辣椒品質(zhì)的影響。

表2 接種量對泡辣椒品質(zhì)的影響Table 2 Effect of inoculation amount on the quality of pickled pepper

菌種的劑量與發(fā)酵程度呈正相關(guān)，接種量小，發(fā)酵速度緩慢，生產(chǎn)周期長；接種量過大，發(fā)酵周期短，風(fēng)味物質(zhì)形成少，泡菜風(fēng)味差[9-10]。由表2可知，當接種量為 2%時，發(fā)酵所得的泡菜品質(zhì)最好。

2.1.3 食鹽添加量對泡辣椒品質(zhì)的影響

食鹽作為高滲物質(zhì)和風(fēng)味物質(zhì)，是泡菜加工中必不可少的材料，其主要作用是調(diào)整風(fēng)味和抑制雜菌。但添加量過多，則會造成泡辣味道過咸，風(fēng)味不良，同時也會抑制乳酸菌的生長，影響發(fā)酵速度。

試驗條件：以腸膜明串珠菌、植物乳桿菌和短乳桿菌為3∶1∶1組合菌種，接種量2%，白酒添加量2%，白糖添加量5%，在室溫20 ℃條件下發(fā)酵5 d，研究食鹽添加量對泡辣椒品質(zhì)的影響。

表3 食鹽添加量對泡辣椒品質(zhì)的影響Table 3 Effect of salt additive amount on the quality of pickled pepper

泡菜腌制過程中，食鹽添加量對泡菜的品質(zhì)影響較大。濃度過低，鹽味較淡，酸味較濃，產(chǎn)品的香氣、滋味較差，且容易滋生雜菌，不利于泡菜的貯藏；濃度過高，則會抑制乳酸菌的生長，不利于發(fā)酵，使得泡菜的酸味不足，咸味過重。由表3可知，當食鹽添加量為 8%時，泡菜滋味清脆，香氣濃郁，質(zhì)地不綿軟，感官評價最佳。

2.1.4 白砂糖添加量對泡辣椒品質(zhì)的影響

白砂糖的主要作用是改善泡辣椒的風(fēng)味，同時在發(fā)酵初期還可為乳酸菌的生長提供重要碳源，提高發(fā)酵速度和產(chǎn)酸力。

試驗條件：以腸膜明串珠菌、植物乳桿菌和短乳桿菌為3∶1∶1組合菌種，接種量2%，白酒添加量2%，食鹽添加量6%，在室溫20 ℃條件下發(fā)酵5 d，研究白砂糖添加量對泡辣椒品質(zhì)的影響。

表4 白砂糖添加量對泡辣椒品質(zhì)的影響Table 4 Effect of sugar additive amount on the quality of pickled pepper

白糖的添加為乳酸菌生長提供了充足的碳源，適量添加可促進乳酸菌快速繁殖，抑制雜菌生長，還可減輕強烈酸味的刺激性，增加泡菜的風(fēng)味。但添加量過多，則會造成泡菜過甜而掩蓋酸味等其他風(fēng)味物質(zhì)，降低泡菜的酸爽感，而且也會因溶液滲透壓過大而抑制乳酸菌的生長，還增加了生產(chǎn)成本。由表4可知，當白糖的添加量為 5%時，泡菜色澤明亮，香氣濃郁，口感最佳。

2.1.5 發(fā)酵時間對泡辣椒品質(zhì)的影響

風(fēng)味物質(zhì)的形成，需要充足的發(fā)酵時間。發(fā)酵時間不足，產(chǎn)品必定酸爽味不夠，風(fēng)味欠佳；發(fā)酵時間過長，產(chǎn)品酸感過強，口感變差。

試驗條件：以腸膜明串珠菌、植物乳桿菌和短乳桿菌為3∶1∶1組合菌種，接種量2%，白酒添加量2%，白糖添加量5%，食鹽添加量6%，在室溫20 ℃條件下發(fā)酵，研究發(fā)酵時間對泡辣椒品質(zhì)的影響。

表5 發(fā)酵時間對泡辣椒品質(zhì)的影響Table 5 Effect of fermentation time on the quality of pickled pepper

由表5可知，發(fā)酵時間在很大程度上影響泡菜的口味和形態(tài)。發(fā)酵時間過短，泡菜味淡，辛辣味濃，風(fēng)味不突出；發(fā)酵時間過長，則乳酸量過多，酸化現(xiàn)象嚴重，泡菜口感松軟。一般而言，總酸度在0.5%以上時才具備泡辣椒的典型風(fēng)味，當總酸度大于0.7%后，則酸感過強，風(fēng)味不佳。故泡辣椒的總酸度在0.5%～0.7%時，產(chǎn)品的風(fēng)味最好，此階段的發(fā)酵時間約為5～7 d。

2.1.6 輔料添加量對泡辣椒品質(zhì)的影響

泡菜制作除了食鹽含量、蔗糖含量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間等影響因素外，為了獲得優(yōu)質(zhì)的風(fēng)味、口感、脆度和保質(zhì)期，還需要加入輔料。輔料一般可分為佐料和香料，其中，佐料包括白酒、料酒、醪糟汁等；香料則包括辣椒、姜、胡椒、花椒、月桂、八角、肉桂、丁香、香莢蘭豆、肉豆蔻等。白酒具有增香、抑菌的作用，辛香料一般都有其特征風(fēng)味成分，可賦予泡菜特殊的香味，同時也一定的抑菌防腐作用。

泡菜軟化嚴重影響泡菜的品質(zhì)，氯化鈣作為腌制蔬菜常用的保脆劑，是因為Ca2+能與蔬菜組織細胞壁原果膠水解的果膠酸生成不溶于水的果膠酸鈣，在細胞間隙起到粘連細胞的作用。添加定量的CaCl2可以一定程度地增加泡制辣椒的脆度，防止細胞解體，從而達到保脆的目的。

試驗條件：以腸膜明串珠菌、植物乳桿菌和短乳桿菌為3∶1∶1組合菌種，接種量2%，白酒添加量2%，白糖添加量5%，食鹽添加量6%，在室溫20 ℃條件下發(fā)酵5 d，研究輔料添加量對泡辣椒品質(zhì)的影響。

表6 輔料添加量對泡辣椒風(fēng)味的影響Table 6 Effect of additive amount of auxiliary ingredients on the flavor of pickled pepper

各種香辛料的添加對泡菜感官品質(zhì)均有不同程度的影響。由表6可知，添加香料的泡椒香氣和滋味明顯更好。另外，添加CaCl2可起到泡菜保脆作用，在沒有加入CaCl2時，泡菜的形狀萎蔫、質(zhì)地柔軟、口感不好，當加入0.10% CaCl2時，產(chǎn)品的硬度適宜，入口清脆，形狀完好。

2.2 接種泡辣椒配方優(yōu)化正交試驗[11]

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選擇影響較大的接種量、食鹽添加量、糖添加量及發(fā)酵時間4個因素進行正交試驗設(shè)計，正交試驗因素水平表見表7，試驗結(jié)果見表8。

表7 正交試驗因素水平表Table 7 The factors and levels of orthogonal test

表8 正交試驗結(jié)果分析Table 8 Analysis of orthogonal test results

由表8可知，4個因素對泡椒感官評分影響的大小依次為：食鹽添加量>接種量>發(fā)酵時間>白糖添加量。在以上的組合中，以A2B2C1D2生產(chǎn)出的產(chǎn)品風(fēng)味最佳，即接種量2%，食鹽添加量6%，白砂糖添加量5%，發(fā)酵時間6 d。所得產(chǎn)品色澤紅艷，清香脆爽，咸酸適口，略有辣味。

3 結(jié)論

確定了乳酸菌接種發(fā)酵泡椒的最佳工藝：以鮮辣椒為原料，以腸膜明串珠菌、植物乳桿菌和短乳桿菌為3∶1∶1組合菌種，接種量2%，食鹽6%，白砂糖 5%，花椒0.5%、生姜10%、香料0.1%，在20 ℃恒溫發(fā)酵6 d。在此條件下發(fā)酵的泡辣椒酸鮮純正，脆嫩芳香，清爽可口，且外形保持較好。

人工接種加快了發(fā)酵速度，縮短了發(fā)酵周期，因乳酸菌成為優(yōu)勢菌種，還抑制了雜菌生長，很大程度上減少了泡菜的變質(zhì)率，亞硝酸鹽的含量遠低于國家標準，所得的產(chǎn)品一致性相似，適于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。

接種乳酸菌發(fā)酵泡椒，可以明顯縮短發(fā)酵周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，但因使用的發(fā)酵菌種相對單一，生產(chǎn)出的泡菜風(fēng)味很難與自然發(fā)酵的泡菜風(fēng)味相媲美。因此，人工純種發(fā)酵需向多菌協(xié)同發(fā)酵轉(zhuǎn)變，探索多菌協(xié)同發(fā)酵對泡菜業(yè)的進一步發(fā)展具有重要意義。