四川泡菜菌相構成、風味與質量安全性研究進展

張杰，趙志峰*，王佐軍，肖云川，鐘鼎良

(1.四川大學 輕工科學與工程學院，成都 610065；2.成都市盈宇食品有限公司，成都 610509；3.四川民福記食品有限公司，成都 610509)

在中國泡菜中，四川泡菜可謂首選，四川泡菜是以新鮮蔬菜或蔬菜咸坯為主要原料，添加或不添加香辛料，通過食用鹽或食用鹽水腌漬，以乳酸菌作為主要優勢微生物進行發酵，再通過調味或拌料、包裝或不包裝、滅菌或不滅菌等加工工序而得到的蔬菜制品。四川泡菜制作過程中不但保留了蔬菜本身的營養，而且由于微生物的作用還會形成大量的酸類、醇類、酯類、烯烴類、氨基酸類、糖類等風味物質，賦予泡菜特殊的風味。但是如果對泡菜的生產環境控制不好，也會滋生腐敗微生物，使泡菜質量變差，甚至腐敗變質。本文針對四川泡菜的發展歷史、菌相構成、風味物質及泡菜質量安全性的研究進展進行了綜述，以期為高品質泡菜的生產與研發提供理論支持。

1 四川泡菜的發展歷史

中國泡菜歷史悠久，可追溯至3000多年前的商周時期，根據我國最早的詩集《詩經》記載：“中田有廬，疆場有瓜，是剝是菹，獻之皇祖”一句中的“菹”就是“酸菜”的意思。而北魏作者在《齊民要術·作菹藏生菜法第八十八》中記述著：“收菜時，即擇取好者，菅蒲束之”，“作鹽水，令極咸，于鹽水中洗菜，即納甕中。若先用淡水者，菹爛”，“其洗菜鹽水，澄取清者，瀉著甕中，令沒菜把即止，不復調和”。可以看出，泡菜的制作技術早在1400多年前就已經較為完善了[1]。清朝時，川南、川北地區民間還將泡菜作為嫁妝之一，時至今日，在四川的一些地方依然保有這些習俗。可見，自古以來泡菜在人民生活中就占據著重要的地位。

四川泡菜雖然起源早，但是泡菜產業是建國以后才逐漸發展起來的。20世紀80年代時的四川泡菜以零星分散的壇裝作坊式加工為主，多采用自然發酵的方式。這種粗放的加工過程使四川泡菜的保質期較短且銷售范圍有限，常采用大包裝稱量的方式銷售，銷售情況不容樂觀。在我國政府的大力支持下，近30年來四川泡菜工業有了較快發展，由此一批優秀的泡菜及相關發酵產品企業也應運而生，包括耳熟能詳的“李記”、“吉香居”、“盈棚”、“味聚特”、“廣樂”泡菜、宜賓芽菜、資中冬尖、“丹丹”豆瓣、“鵑城”豆瓣等全國知名品牌。一共創建了6個“中國馳名商標”，1個中國名牌，4個著名商標和8個四川名牌農產品，目前四川泡菜全國市場占有率達50%以上。另外，根據市場需求而產生的低鹽泡菜、早餐泡菜以及清醬泡菜等新產品也得到廣大消費者的喜愛。十幾年來，全國泡菜產銷量年均增長幅度都在10%以上，2017年四川泡菜產值超過330億[2]。同時，四川省泡菜工程技術研究中心、四川東坡中國泡菜產業技術研究院、優質中國泡菜現代化產業技術創新聯盟等相繼建成，此外，還有四川省發酵工業研究設計院、四川大學等科研機構和單位，都為四川泡菜產業的發展提供了強有力的技術支撐[3]。

2 四川泡菜的分類

2.1 根據生產方式分類

四川泡菜分為工業泡菜和家庭式泡菜。工業泡菜指的是通過工業化批量生產工藝制得的泡菜， 這類泡菜生產過程以標準化為基礎，除了制作工藝以外，還特別強調后續的保鮮儲藏工藝，一般要求具有3個及以上的保質期。家庭式泡菜指的是采用作坊式或家庭自制的泡菜，這類泡菜采用非標準化方式制作而成，品質不可控且無需強調貨架期。

2.2 根據培菌方式分類

四川泡菜分為純種發酵和自然發酵。純種發酵是以蔬菜中人工接種發酵微生物的方式進行生產，菌種來源可以是培養純種乳酸菌，也可以通過原始泡漬液分割法進行接種乳酸菌，這種方法中發酵微生物處于可控狀態。自然發酵是指直接將蔬菜經過數月鹽漬或泡制，利用本身的耐鹽性野生乳酸菌進行發酵，此種發酵處于非控原始狀態。

2.3 根據泡菜蔬菜原料分類

四川泡菜分為根莖類、葉菜類、果實類和其他類。其中根莖類泡菜多采用榨菜、蘿卜、大頭菜、萵筍和仔姜等為原料；葉菜類泡菜多采用大葉芥菜、箭桿菜和卷心菜等為原料；果實類泡菜多以豇豆、辣椒等為原料；其他類較為不常見，以菌菇類和肉類等為原料。

四川泡菜種類繁多，口味多樣，除了上述3種常見的分類方式以外，還可以按照四川泡菜的產地、工藝、包裝情況和口味等進行分類。

3 四川泡菜中微生物的研究現狀

3.1 四川泡菜的發酵機制

泡菜的發酵經歷了一系列復雜的物理、化學和生物反應，可以概括為兩個方面：一是利用食用鹽的滲透作用，使蔬菜細胞內的營養物質流出，組織內外的品質達到一致，利于發酵的進行；二是有益微生物利用體系中的碳水化合物進行發酵，抵抗有害微生物，同時產生有利于產品色、香、味的物質[4]。四川泡菜的發酵包括微酸、酸化和過酸3個階段[5]。發酵初期，乳酸菌和其他微生物同時進行生長，但此時乳酸菌并非優勢菌；在厭氧的條件下，乳酸菌進行乳酸發酵使體系變為微酸性，此時可抑制對酸敏感微生物的生長。乳酸菌漸漸占據了主導地位并大量繁殖，環境中乳酸含量逐漸增加，達到酸化階段。當乳酸含量繼續積累， 進入過酸階段，此時乳酸菌自身的生長也受到阻礙，生長近乎停滯。但此時一些可以利用乳酸的微生物生長得到允許，它們利用乳酸產生丙酸和丁酸等物質，提高了泡菜體系的pH。此時若任由發酵繼續進行，一方面會因丙酸和丁酸等物質的存在而降低泡菜的品質；另一方面也可能因pH的升高而滋生有害微生物。所以，泡菜發酵過程中在恰當的時機控制乳酸發酵終點是至關重要的[6]。

3.2 四川泡菜中的微生物

四川泡菜作為一種典型的“冷加工”發酵蔬菜制品，其微生物作用貫穿泡菜發酵的全過程。用于制作泡菜的新鮮蔬菜上的優勢微生物主要是革蘭氏陰性好氧菌和酵母菌，乳酸菌的數量相對較少[7]。但隨著發酵進行，體系中優勢微生物也不斷發生著變化。四川泡菜發酵過程中涉及的微生物涵蓋了多種細菌和真菌。

乳酸菌作為四川泡菜中的優勢微生物，通過厭氧發酵，利用蔬菜中碳水化合物產生大量乳酸，降低體系的pH，不但賦予了四川泡菜特殊的風味，還能抑制有害微生物的生長。乳酸菌在自然界分布廣泛且數量龐大，其包括23個屬和200多個種，有些種還包括了數個亞種。四川泡菜中常見的乳酸菌主要包括乳桿菌屬、鏈球菌屬、明串珠菌屬、雙歧桿菌屬、片球菌屬[8]。汪冬冬等[9]對二輪鹽漬工業泡菜微生物群落結構進行了解析，發現二輪鹽漬工業泡菜的pH低，酸度和鹽度高，微生物數量均小于105CFU/mL，發酵程度弱。于文平等[10]采用PCR-DGGE方法檢測了四川工業泡菜發酵過程中細菌群落組成。結果表明，工業泡菜中細菌含有2個門，分別是厚壁菌門(Firmicutes)和變形菌門(Proteobacteria)；共有12個細菌屬，其中乳桿菌屬的相對豐度最高。

除了細菌之外，泡菜在發酵過程中還涉及真菌，主要是酵母菌，其在泡菜泡制過程中發揮著重要的作用。早在20世紀40年代初，國內的研究者就已開始關注泡菜中的酵母菌，早在20世紀40年代初，國內的研究者就已開始關注泡菜中的酵母菌。制作泡菜的蔬菜原料在泡制或腌制之前，表面就存在著為數不多的酵母菌，這些酵母菌在蔬菜發酵過程中將變得活躍。張鵬[11]對3種品質較好的四川泡菜中的酵母菌進行了分離，一共得到13株，并篩選出了2株符合四川泡菜發酵要求的酵母菌，分別為Candidavalida和Candidaparapsilosis。另外，也有研究者認為酵母菌在蔬菜發酵過程中可能存在著負面作用。何玲等[12]對漿水芹菜自然發酵過程中的優勢菌群進行了探索，發現發酵初期和發酵后期酵母菌的數量較多，尤其是發酵后期，酵母菌的數量不斷增多會使體系中具有較濃的酵母味或酒精味，影響泡菜的質量。賀稚非等[13]對泡蘿卜低溫貯藏過程中酵母菌的動態變化進行了研究，發現隨著貯藏時間的延長，酵母菌的種類減少；進一步確定膜璞畢赤酵母在蔬菜發酵過程中大量繁殖，會引起泡菜生花，產生令人不愉快的酸臭味。因此，微生物對泡菜發酵過程的影響是雙向的，微生物的作用既能賦予泡菜獨特的風味與口感，但是當發酵環境和發酵時間控制不當時也能降低泡菜的質量，甚至產生有害物質。

4 四川泡菜風味特性的研究現狀

四川泡菜風味的形成與其他發酵蔬菜一致，其風味來源包括：原料和配料本身賦予的風味，比如芥菜有辛辣氣味，生姜有姜醇、姜酚和姜酮等風味物質，微生物發酵也會產生較多風味物質。從物質層面上來看，蛋白質水解是一個很重要的反應，這一過程產生氨基酸，使發酵蔬菜具有特定滋味，這一反應是發酵蔬菜中特定風味和色澤的重要來源[14]。一些氨基酸本身具有一定的鮮味和甜味，若再與其他化合物作用則可形成更為豐富的風味物質。例如脯氨酸和天門冬氨酸與發酵蔬菜中的鈉離子結合可生成鈉鹽，呈現鮮味。發酵蔬菜的風味物質分為氣味和滋味兩大類，其中氣味主要與揮發性風味物質有關，滋味則主要與非揮發性風味物質有關。

4.1 揮發性風味物質的研究進展

揮發性物質指的是一類具有較低沸點的化合物，容易從食品中逸出，其一定程度上決定了食品的風味。風味是評價食品品質的一個重要指標，也是消費者對食品的第一印象來源。近年來，對發酵蔬菜中揮發性風味物質的研究較多。Luo等[15]采用HS-SPME-GC-MS方法，對四川成都發酵蔬菜中揮發性風味物質進行檢測分析，得到86種風味物質；并通過GC-O分析，得到泡菜中主要的風味活性物質為萜烯類和酯類化合物。Yao等[16]對不同發酵時間的四川冬菜中揮發性化合物進行了分析，采用固相微萃取結合GC-MS的方式，從3種冬菜中共檢測出57種揮發性化合物，其中烴類、醛類、酯類、含硫化合物為主要的揮發性風味物質。目前對于發酵蔬菜的某些特定現象，如腐敗后揮發性風味物質的相關研究較少。張華芳等[17]采用氣相色譜-質譜聯用儀對芫根泡菜發酵過程中香味物質的變化進行檢測和分析，結果表明，腌制7，14，21，28 d的芫根檢測出的主要香味物質種類為烴類、酯類、醛類、醇類、腈類、酸類和其他類。

4.2 非揮發性風味物質的研究進展

發酵蔬菜中含有豐富的有機酸、游離氨基酸、糖類、維生素等非揮發性物質，目前國內對發酵蔬菜中非揮發性物質的研究主要集中在對其中有機酸、氨基酸類物質的分析[18]。其中氨基酸的分析包括對體系中發酵蔬菜的游離氨基酸、發酵蔬菜液的游離氨基酸以及總氨基酸的測定，以及各部分中氨基酸的成分分析，一般采用氨基酸自動分析儀進行測定。有機酸是指分子結構中含有羧基(-COOH)的具有酸性的有機化合物。發酵蔬菜中有機酸來源于蔬菜原料中的有機酸和發酵過程中的微生物代謝，大體包括乳酸、酒石酸、蘋果酸、檸檬酸、草酸、乙酸、丁二酸和富馬酸等[19]。一般采用高效液相色譜(HPLC)法對發酵蔬菜中的有機酸進行檢測。除此之外，發酵蔬菜中的其他滋味物質也被研究，例如四川泡菜中的蘿卜含有異硫氰酸鹽類物質，使得發酵得到的蘿卜具有辛辣的口感[20]。Jung等[21]對腸膜明串珠菌發酵得到的韓國泡菜滋味物質的積累情況進行了研究，結果發現葡萄糖和果糖是韓國泡菜發酵開始時的主要游離糖，腸膜明串珠菌可以分解果糖產生甘露醇。研究者們對泡菜中滋味物質的研究更有利于人們對泡菜中特定滋味產生的原理和對應的物質有更加清晰的認識。

4.3 風味與微生物的相關性

微生物在發酵蔬菜風味形成過程中起著重要的作用。研究表明，明串珠菌作為一種異型發酵乳酸菌，在蔬菜發酵過程中主要的代謝產物為乳酸、甘露醇和乙醇等風味物質，這對發酵蔬菜獨特風味的形成具有重要的作用。產生的有機酸能夠賦予發酵蔬菜較為柔和的酸味，而醇類則使發酵蔬菜具有輕快的醇香味。同時醇類物質也能夠和有機酸結合生成酯類物質，從而豐富發酵蔬菜的香氣[22]。Ishikawa K等[23]通過將干酪乳桿菌干酪亞種和腸膜明串珠菌腸膜亞種混合后接種到日本傳統的紅蘿卜泡菜中，發現發酵成熟后日本紅蘿卜在色澤和風味方面都優于傳統發酵得到的，而且不含有聯乙硫等具有不良風味的化合物。Xiao等[24]對微生物群和風味形成之間的相關性進行了分析、表明細菌比真菌更有助于口味的形成，而乳酸菌、明串珠菌屬、無色桿菌屬和片球菌屬與風味形成密切相關。泡菜風味與微生物相關性的研究為了解發酵食品的特性提供了一個系統的方法，并為篩選產生理想風味和功能物質的菌株提供了有效的指南。

5 四川泡菜質量安全研究現狀

雖然四川泡菜近年來的發展取得了顯著成效，但是相對國外一些優秀泡菜生產國而言，依然存在較大的差距，其生產過程中仍存在很多薄弱環節。歸納起來包括：四川泡菜原輔料質量的問題、半成品的問題以及成品的問題。

5.1 四川泡菜生產中的問題

5.1.1 原輔料的問題

四川泡菜的蔬菜原料品種繁多，來源廣泛，主要涵蓋了植物性原料、動物性原料和真菌類原料，其中植物性原料是四川泡菜生產的主要原料。這些植物原料的來源分散，且農戶在種植過程中對蔬菜品種及成熟度方面都沒有參考標準，最終導致蔬菜品種不同、個頭大小不一和成熟度不一致等問題；另外，種植過程也沒有對化肥、農藥等的使用進行嚴格控制和監管，導致蔬菜中農藥殘留也差異較大，無法統一進行評價。解決這一問題的現行措施是采用“公司+基地+農戶”的訂單式種植方式，公司參與農戶種植全過程，包括蔬菜品種的選擇、種植方法的培訓，采收時間的統一等，實現標準化、規范化采收，保證四川泡菜蔬菜原料的穩定性。

5.1.2 輔料質量不穩定

四川泡菜所需輔料主要包括辣椒、姜、花椒和大蒜等，來源地主要有貴州和四川等。輔料的問題與蔬菜原料問題類似，也會導致四川泡菜的辣度、顏色及滋味方面出現差異。 解決的辦法也是制定標準化采購方案，與農戶進行直接合作。

5.1.3 半成品的問題

工業化生產四川泡菜很重要的一個工序是將蔬菜浸漬在含有一定鹽濃度鹽水的鹽漬池中，這一步驟不但有利于蔬菜的貯藏，還使泡菜在鹽漬池中進行一定程度的發酵，有助于四川泡菜獨特風味的形成。但工業生產過程中因市場需求的差異性，四川泡菜在鹽漬池中停留的時間在2～12個月不等，有的甚至更長。這會導致鹽漬后的半成品存在鹽度、脆度和色度上的差異，而且鹽漬過程常因操作不規范或受到不良環境的影響，半成品容易出現腐敗、變質等現象。要解決這一問題，最重要的是規范化生產，建立并實施科學的質量管理體系和生產規范，如建立ISO 9001質量管理體系、HACCP 質量體系或四川地方性生產規范。對泡菜企業的廠區布局進行合理化整改，對硬件設施進行升級化調整，以及對泡菜企業員工進行質量安全相關培訓，提高員工的專業素養。

5.1.4 成品的問題

對于工業化生產的四川泡菜，成品中存在的問題主要包括貨架期出現的變色、變軟、脹袋、發霉等質量問題。出現變色是由于泡菜成品在貨架期內因光照、 與包裝袋發生反應以及氧化等因素，一般表現為整體或部分變為黑色或褐色。透明塑料袋對防止光照和阻止氣體通透方面的能力都較弱，所以采用透明袋包裝的泡菜容易出現變色的現象。四川泡菜一般采用真空袋包裝，但容易在貨架期內出現脹袋現象，尤其是每年5～10月份的高溫天氣。脹袋現象的出現與四川泡菜成品中殘存微生物的產氣作用密切相關，可能與包裝后殺菌不徹底有關。四川泡菜變軟主要是由于泡制時間過長或高溫殺菌時間未控制好，導致泡菜的脆度大幅下降，并在貨架期經長時間放置，軟化程度進一步加劇。另外，四川泡菜還存在著防腐劑和抗氧化劑超標的問題。為了延長泡菜的貨架期，需人為向泡菜中添加防腐劑和抗氧化劑，添加劑過量的問題一般是企業不規范化生產導致的[25]。解決上述問題，最主要的是改善四川泡菜的銷售環節，考慮冷鏈銷售的實施，并隨時關注銷售過程中產品的質量變化，阻止變質泡菜流入市場。同時，泡菜進行銷售之前的所有工序都需要嚴格把關，規范化生產，保證產品質量的穩定性。

5.2 四川泡菜中不良物質研究現狀

四川泡菜是發酵蔬菜的一種，在進行發酵的過程中，既存在著利于發酵的微生物，也存在著一些有潛在危害的微生物，包括腐敗微生物和致病菌。這些微生物的存在對發酵蔬菜的質量安全都可能產生影響。另外，發酵過程中微生物會產生大量代謝產物，并伴隨著各種化學反應，容易出現生物胺、亞硝胺等對泡菜安全產生影響的化學物質。

微生物污染是引起食品腐敗甚至食物中毒最主要的因素。泡菜原料中本身就存在一定的細菌和真菌，其中細菌包括乳酸菌屬、假單胞菌屬、腸道菌屬、棒狀桿菌屬、凝固酶陽性葡萄狀球菌屬以及其他糞細菌，真菌包括酵母菌和霉菌。正常情況下，體系中一些有害微生物數量很少且受到環境的抑制和其他微生物的競爭作用。但發酵過程中，受到人為或自然環境的影響，可能使發酵蔬菜中的腐敗微生物得以生長繁殖，從而引發腐敗現象。發酵蔬菜中常見的腐敗現象包括“生花”、變臭、變軟和變色等，這幾種腐敗現象往往是同時存在的，其中“生花”指的是菜水和泡菜表面出現一層白色的膜。王猛等對四川泡菜腐敗前后的微生物構成進行了分析，發現腐敗的四川泡菜中的主要微生物有芽孢桿菌屬和酵母菌屬，包括枯草芽孢桿菌、甲基營養型芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、奇異變形桿菌、解淀粉芽孢桿菌、塔克斯假絲酵母、庫德里阿茲威畢赤酵母、熱帶念珠酵母以及克魯維畢赤酵母，另外還檢測出了白地霉。陳岑[26]發現泡菜中主要的微生物為乳酸菌，其中檢測出的Candidaxestobii、白地霉、木糖葡萄球菌、蘇云金芽孢桿菌、奧默畢赤酵母、熱帶假絲酵母以及解淀粉芽孢桿菌可能為工廠生產或市場銷售的泡菜中的腐敗菌。由此可見，發酵蔬菜的腐敗是多種微生物共同作用的結果，這些會造成發酵蔬菜出現腐敗的微生物就是其中的腐敗菌。

除此之外，這些不良微生物的代謝產物也會影響泡菜產品的質量。生物胺是氨基酸經過脫羧作用或醛的胺化作用形成的一類具有輕微毒害作用的物質。動植物內少量的生物胺是重要生理活動的調節者，包括體溫、胃容積和pH的調節、大腦活動的調節以及充當激素、核酸等合成過程的前體物質[27-28]。但當生物胺超過一定劑量時，不但會影響食品的品質，嚴重時可能對人體產生毒害作用。其中組胺、 腐胺、尸胺、酪胺、色胺、苯乙胺、精胺和亞精胺是食品中常見的8種生物胺。酸菜發酵過程中會涉及生物胺的產生，其中酪胺、腐胺、尸胺、色胺、β-苯乙胺、亞精胺、精胺和組胺等生物胺都從酸菜樣品中被檢出。四川泡菜作為發酵蔬菜的一種，其蔬菜原料中本身含有的生物胺含量并不高，但蔬菜表面附著了大量微生物，包括霉菌、酵母菌、乳酸菌、腸桿菌科細菌以及假單胞菌屬細菌等，這些微生物具有脫羧氨基酸的能力。由于乳酸菌是四川泡菜中的主導微生物，結合了四川泡菜的生產特點，推測四川泡菜中存在著較高含量的生物胺，可能具有一定的安全風險。亞硝胺也是伴隨不良微生物的作用產生的代謝產物。楊寧[29]對湖北、四川、河南和遼寧等地區的腌制蔬菜類中的9種亞硝胺(NDMA、NPYR、NDEA、NMEA、NPIP、NDPA、NDBA、亞硝基嗎啉和亞硝基二苯基胺)進行檢測，結果顯示9種亞硝胺均有不同程度的檢出，其中NDEA 的檢出率達到50%，NDPA的檢出率達37.5%，NDMA、NMEA、亞硝基嗎啉和亞硝基二苯基胺的檢出率為12.5%。國外也有報道[30-31]，在發酵蔬菜中檢測出亞硝胺，但具有較低的含量(ND～1.79 ìg/kg)。另外，也有研究者利用PCR-DGGE的檢測方法從產亞硝酸鹽較多的甘藍中發現了與亞硝酸鹽產生密切相關的7種微生物。

6 展望

泡菜口感與風味的好壞主要受加入的配料和發酵工藝的影響，并且不同發酵原料和發酵生產環境也能影響泡菜的口味。因此在泡菜的制作過程中，為了保證色、香、味俱全，必須嚴格控制每一個環節，從原料的篩選、預處理到配料的選擇和添加劑的添加量與選擇，再到發酵過程中的各個因素(發酵時間等)的控制，必須做到科學合理。現階段行業內對泡菜風味的研究與相關指標的確定還不完善，特別是在對微生物與風味形成的相關性上，因此對泡菜的研究任重道遠。隨著時代的變遷以及人們對健康、營養要求的不斷提高，泡菜已從家庭制作向工業化生產方向轉變，并且泡菜生產也逐漸呈現出自動化、機械化的模式。因此，大量基于實驗室自制泡菜的基礎理論研究應與工業化泡菜的研究相結合，切實解決泡菜工業化進程中的相關難題。