一株副干酪乳桿菌發酵生產特色香菇酸辣醬調味品的研究

劉婉琳，曹建蘭，羅小葉*

(1.貴州大學 釀酒與食品工程學院，貴陽 550025；2.貴州省發酵工程與生物制藥重點實驗室，貴陽 550025；3.遵義醫藥高等專科學校，貴州 遵義 563006)

香菇(Lentinusedodes)屬于真菌界擔子菌，又名花蕈、香信、厚菇等。香菇起源于我國，我國也是香菇的出口大國。香菇肉質肥厚細嫩，味道鮮美，香氣獨特，具有很高的食用價值和保健價值。香菇中含有的大量氨基酸和呈味核苷酸，使其具有濃郁的香氣和鮮味[1]。香菇營養物質豐富且功能多樣，香菇多糖有抗腫瘤、抗衰老、抗病毒及調節免疫力等多種作用；香菇嘌呤具有保肝、治療心血管疾病、防止脫發等生物活性[2]。香菇中還含有經紫外線照射便可轉化為維生素D2的麥角甾醇，能降血脂并促進兒童生長發育[3]。 香菇中的雙鏈核糖核酸具有促進人體產生干擾素，提高免疫力，抗衰老，抗艾滋等功效[4]。

市場上有許多滯留的鮮香菇，造成這一現象的原因是每年香菇的加速生產，而人均消費鮮香菇總額不變。為解決這一難題，最有效的方法是開發出更多的香菇深加工產品；另一方面，隨著我國經濟的快速增長和人民生活水平的提高，人們對食物營養的要求隨之提高，對調味品的認識也隨之提高，需求加大；目前香菇加工產品總體還處于比較粗放的水平，主要有香菇保鮮、香菇干制品、香菇罐頭、香菇醬、香菇保健品等[5]。發酵的香菇酸辣醬在市面上鮮有報道，本文利用從貴州傳統特色酸湯中分離出的功能性微生物副干酪乳桿菌進行試驗。副干酪乳桿菌(Lactobacillusparacasei)是兼性厭氧同型發酵乳酸菌、革蘭氏陽性細菌[6]；可抑制腸道致病菌生長繁殖，降膽固醇，抗高血壓，預防糖尿病，改善肥胖等[7]；不僅能增進發酵食品的營養價值，改善口感和風味，還能產生抗菌物質，延長發酵食品的保存時間，目前在發酵酸奶、豆乳制品、干酪制品、面食制品及發酵果蔬等食品中應用廣闊[8]。發酵生產的香菇酸辣醬調味品不但富含香菇的鮮味和多糖及可溶性蛋白，且綜合與辣椒的辛辣味和維生素，符合消費者對食品味美及營養價值高的要求。利用微生物縮短發酵周期，對增加香菇深加工產品種類，解決香菇滯銷問題及增加傳統發酵食品功能微生物應用領域具有一定價值。

1 試驗材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮香菇：由貴州安慶菌農業科技有限公司提供；副干酪乳桿菌：從貴州凱里白酸湯中篩選出的一種乳酸菌，目前在中國典型培養物保藏中心保藏，編號為CCTCC M2020156；白砂糖、食鹽、生酸辣面、番茄、生姜、大蒜：購于貴州省貴陽市花溪區農貿市場。

1.2 主要儀器與設備

JE1002型電子天平 上海浦春計量儀器有限公司；HYC-940型醫用冷藏箱 青島海爾特種電器有限公司；BOXUN型全自動高壓滅菌鍋、SW-CJ-1F型恒溫培養箱 上海博迅實業有限公司醫療設備廠；BCD-309WMCO型冰箱 海爾智家股份有限公司；SH220型消化爐、SOX406型脂肪測定儀 濟南海能儀器科技有限公司；K1100型全自動凱氏定氮儀 山東海能科學儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

活化菌株→擴培菌株→原材料清洗→打汁→混勻→灌裝→滅菌→接菌→發酵→滅菌→成品。

1.3.2 操作要點

活化、擴培菌株：副干酪乳桿菌屬于兼性厭氧菌，采取有氧與無氧兩種條件下，生長溫度為37 ℃，發酵時間為48 h，監測pH的變化，用接種環挑取副干酪乳桿菌放入100 m3麥汁發酵液0 h時pH為5.38，發酵48 h后，有氧的發酵液pH為3.77，無氧的發酵液pH為3.47；副干酪乳桿菌可將糖代謝生成酸類物質，所以選擇無氧下生長的菌株作為發酵劑生產香菇酸辣醬。

清洗、打汁：選擇無霉變和無蟲蛀的鮮香菇、番茄、生姜、大蒜并清洗及打成汁，選擇顆粒均勻、無霉變、無異味的生酸辣面。

混勻、灌裝：將打汁后的鮮香菇、番茄、生姜、大蒜、生酸辣面、白砂糖、食鹽充分混勻后灌裝至250 mL玻璃瓶中。

滅菌：為保證產品的可食用性及防止營養物質流失，兩次滅菌都采用巴氏滅菌(80 ℃，15 s)。

接菌、發酵：灌裝好的香菇酸辣醬高溫瞬時滅菌后，放在超凈工作臺冷卻至室溫，接入副干酪乳桿菌，放入恒溫培養箱中發酵。此過程一定要確保無菌操作，避免其他微生物影響發酵。

1.3.3 單因素試驗設計方案

選擇影響香菇酸辣醬的5個主要因素進行單因素試驗，發酵溫度(20,25,30,35 ℃)、發酵時間(1,2,3,4,5,6,7 d)、接種量(1%、1.5%、2%、2.5%、3%)、白砂糖添加量(1%、3%、5%、7%)、食鹽添加量(1%、1.5%、2%、2.5%、3%)，探究以上因素對香菇酸辣醬風味的影響[9]。

1.3.4 響應面優化設計方案

根據5個單因素試驗結果，選取發酵溫度(A)、接種量(B)、白砂糖添加量(C)3個影響較大的因素作為響應面研究因素，以香菇酸辣醬感官評分Y為響應值，設計17組響應面試驗。因素水平及編碼設計見表1。

表1 響應面優化試驗因素水平及編碼表

1.3.5 香菇酸辣醬感官評定方法

組織10位有感官評價基礎的同學組成感官評定小組，從色澤、氣味、形態、口感4個方面對香菇酸辣醬進行感官評定打分。參照徐樹來等的《食品感官分析與實驗》[10]，結合本試驗中香菇酸辣醬調味品的特征，制定出香菇酸辣醬調味品的感官評分標準，見表2。

表2 香菇酸辣醬調味品的感官評分標準

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

2.1.1 發酵時間對香菇酸辣醬風味的影響

將100 g鮮香菇和50 g番茄打汁，加入3.2 g食鹽、8 g白砂糖、10 g生酸辣面混勻，接種2%發酵劑，放入25 ℃恒溫箱中發酵。每間隔24 h取出1 g發酵品檢測微生物數量。發酵7 d時動態追蹤微生物數量變化及感官評價結果，見圖1。通過檢測發酵過程中的微生物數量變化來判定微生物的生長與發酵，當副干酪乳桿菌量變化大時，處于生長狀態；當副干酪乳桿菌量變化小時，進入發酵狀態產生代謝物[11]。

圖1 發酵時間對香菇酸辣醬風味的影響

由圖1可知，前3 d微生物增長迅速，第5天后微生物量趨于平穩；感官評分先遞增再下降，在發酵第5天時感官評分最高，此時光澤透亮，色澤紅潤，香氣濃郁且無異味，產品酸辣可口；相反，發酵時間過短，發酵不充分，光澤度不夠，辛辣味嚴重；發酵時間長，色澤變暗，氣味老化，有異味產生。因此，本試驗得出最佳發酵時間為5 d。

2.1.2 發酵溫度對香菇酸辣醬風味的影響

將1200 g鮮香菇和600 g番茄打汁，加入38.4 g食鹽、96 g白砂糖、120 g生酸辣面混勻，接種2%發酵劑，分裝至12個250 mL的發酵瓶中，發酵5 d。本試驗設計了20，25，30，35 ℃這4個溫度梯度，每個溫度做3個平行，終止發酵時觀察不同溫度下產品的pH值及感官評分的差異，結果見圖2。

圖2 發酵溫度對香菇酸辣醬風味的影響

副干酪乳桿菌是一株以產酸為主的微生物。由圖2可知，在不同溫度下發酵香菇酸辣醬的pH值不同，pH值越低說明產酸越多，而溫度過高或過低都會抑制酶活性，從而影響產酸能力。張慶峰等在乳酸菌的產酶活性中發現溫度過高或過低都會抑制酶活性，從而影響發酵品的質量[12]。由圖2可知，該香菇酸辣醬發酵溫度為25 ℃時，pH值最低，感官評分最高，說明25 ℃為最佳發酵溫度。

2.1.3 白砂糖添加量對香菇酸辣醬風味的影響

在發酵前添加適量的白砂糖可為微生物生長提供碳源和改善產品的風味及色澤[13]。將1200 g鮮香菇和600 g番茄打汁，加入38.4 g食鹽、120 g生酸辣面混勻，接種2%發酵劑，分裝至12個250 mL的發酵瓶中，放入25 ℃恒溫箱中發酵5 d。設置不同的白砂糖添加量添加到未發酵的香菇酸辣醬中，本試驗設計了1%、3%、5%、7% 4個白砂糖添加量梯度，每一梯度做3個平行，結果見圖3。

圖3 白砂糖添加量對香菇酸辣醬風味的影響

由圖3可知，白砂糖添加量為5%時，pH值最低，同時觀察比較色澤、氣味、形態、口感，此時感官評分最高，所以優選白砂糖添加量為5%。

2.1.4 食鹽添加量對香菇酸辣醬風味的影響

鹽在食品發酵中起著重要的作用，適量的鹽濃度不但可以抑制腐敗微生物的生長，還可改變食品中溶液的滲透壓來維持益生菌的活性，并且適量的鹽濃度可以改善食品的風味[14]。

由圖4可知，pH值隨著食鹽添加量的增加而升高，說明高濃度食鹽會抑制乳酸菌的生長；而感官評分先升高后降低，在2%時達到最高，所以食鹽的最優添加量為2%。

圖4 食鹽添加量對香菇酸辣醬風味的影響

2.1.5 接種量對香菇酸辣醬風味的影響

乳酸菌可分解蛋白質及核酸，分解產物氨基酸和核苷酸，是重要的呈味物質，乳酸菌還可產生抗菌物質，延長產品的保質期[15]。將1500 g鮮香菇和750 g番茄打汁，加入46 g食鹽、120 g白砂糖、150 g生酸辣面混勻分裝至15個250 mL的發酵瓶中，放入25 ℃恒溫箱中發酵5 d。設計1%、1.5%、2%、2.5%、3% 5個梯度的接種量，每個接種量做3個平行，結果見圖5。

圖5 接種量對香菇酸辣醬風味的影響

由圖5可知，當接種量增大時，感官評分先增大后減小，pH先降低后升高；當接種量太低時，發酵緩慢，容易感染雜菌；當接種量超過2%之后，感官評分逐漸降低，主要是由于接種量過高會導致基質中有限的碳源、氮源等營養物質不能充分滿足細胞的繁殖代謝，以及營養物質被用于乳酸菌自身的生長繁殖，導致感官評分下降[16]。不同接種量的pH值及感官評分均有差異，當接種量為2%時，pH值最低，感官評分最高，則該接種量最優。

2.2 響應面優化結果與分析

2.2.1 響應面試驗結果

綜合考慮單因素試驗的結果，選取了對香菇酸辣醬風味影響較大的3個因素，即A(發酵溫度)、B(接種量)、C(白砂糖添加量)，每個因素選擇3個水平，進行17組響應面優化試驗，試驗結果見表3。

表3 響應面優化試驗及結果

續 表

2.2.2 響應面回歸模型的建立與分析

運用Design-Expert 12軟件，以A(發酵溫度)、B(接種量)、C(白砂糖添加量)為試驗因素，以感官評分Y為試驗值，得到17組試驗與響應值之間的二次多項回歸方程：Y(%)=8.98-0.5012A-0.2662B-0.1900C-0.0925AB-0.0900AC-0.1000BC-1.40A2-1.08B2-1.20C2。

對回歸模型的方差分析見表4。

表4 回歸模型的方差分析

由表4可知，該模型的F值為63.24，P值<0.0001，說明該模型差異極顯著；失擬項的P值=0.0835>0.05，不顯著，表明無失擬項因素存在，該回歸模型可以接受；模型決定系數R2=0.9722，校正系數RAdj2=0.9893，說明香菇酸辣醬感官評分與該模型擬合程度較高，能夠較好地反映各因素與響應值的關系[17]，以上回歸方程較好地擬合了試驗數據。試驗誤差小，可用于香菇酸辣醬加工工藝優化的理論中。

2.2.3 響應面各因素交互作用分析

各因素兩兩交互作用對香菇酸辣醬感官評分影響的響應曲面圖見圖6，響應曲面可直觀反映各因素對香菇酸辣醬的影響結果，曲面越陡峭，說明因素對響應值的影響越大；反之，曲面越平緩，說明該因素對響應值的影響越小[18]。

圖6 各因素兩兩交互作用對香菇酸辣醬感官評分影響的響應曲面圖

由圖6可知，3個曲面都較陡峭，說明發酵溫度、接種量、白砂糖添加量之間兩兩交互作用對香菇酸辣醬感官評分的影響較大，與方差分析結果一致。

2.2.4 最佳工藝試驗驗證

香菇酸辣醬通過響應面優化分析得出最佳工藝為：發酵溫度22.8 ℃，接種量1.6%，白砂糖添加量3.6%，在此條件下優化香菇酸辣醬的理論感官評分為8.34分。根據此條件對香菇酸辣醬進行加工發酵，最終得出實際感官評分為8.53分，因此，使用響應面優化香菇酸辣醬工藝參數的方法具有可靠性和可行性。

2.3 產品指標的測定結果及分析

2.3.1 感官指標

參考行業標準《辣椒醬》(NY/T 1070-2006)和企業標準《調味料(香菇醬)》(Q/LXS 0001S-2016)及根據香菇酸辣醬的特性進行感官評價[19-20]，香菇酸辣醬的感官雷達圖見圖7。

圖7 香菇酸辣醬的感官雷達圖

由圖7可知，優化后的香菇酸辣醬感官評分較高且相對平穩，色澤上富有光澤，顏色紅正；氣味上醬香濃郁，風味純正，無異味；形態上醬體分布均勻；口感上味道醇厚，酸辣可口。

2.3.2 產品營養指標及微生物指標

根據最佳工藝參數制作香菇酸辣醬，參照GB/T 5009.6-2003《食品中脂肪的測定》、GB 5009.5-2016《食品中蛋白質的測定》、GB 4789.2-2016《食品微生物學檢驗 菌落總數測定》、GB 4789.3-2016《食品微生物學檢驗 大腸菌群計數》、GB 4789.4-2016《食品微生物學檢驗 沙門氏菌檢驗》、GB 4789.10-2016《食品微生物學檢驗 金黃色葡萄球菌檢驗》，以及還原糖含量[21]和多糖含量測定[22]，對產品進行作營養指標和微生物指標檢測，結果符合標準要求。營養指標和微生物指標檢測結果見表5。

表5 產品營養指標及微生物指標檢驗結果

3 結果與討論

根據單因素試驗和響應面優化得出香菇酸辣醬最優加工工藝：2%加鹽量、3.6%加糖量、1.6%接種量、發酵時間5 d、發酵溫度22.8 ℃，感官評分為8.53分；在此配方下可得到色澤紅潤、香味濃郁、酸辣可口的香菇酸辣醬。香菇酸辣醬最終食用產品營養豐富，且未檢出病原菌，符合行業標準及企業標準。該工藝不但豐富了香菇深加工產品種類，也為工業化生產香菇酸辣醬提供了可靠的試驗數據，同時也拓寬了傳統發酵食品功能微生物應用領域。