植物乳桿菌發酵番茄辣椒醬的制作工藝及研究

任艷，陳康，云月英，郭富城，胡匯洋，王國澤

(內蒙古科技大學 生命科學與技術學院，內蒙古 包頭 014000)

辣椒(CapsicumfrutescensL.)屬于茄類一年或多年生草本植物，是全世界重要的蔬菜作物之一，不僅能作為蔬菜食用，而且可以用來制作辣椒醬作為調味品。辣椒還含有維生素C、類胡蘿卜素等營養物質，人們對辣椒的需求量也不斷增高[1]。“燈籠紅”辣椒具有較長的種植歷史，是內蒙古托克托縣一個常規辣椒品種。楊志剛等[2]以“燈籠紅”辣椒為對照品種，對新選育的5個辣椒新品種進行品種比較試驗，通過試驗結果可知，新品種中“北星1號”果肉厚實，單果質量較重，適宜作為醬制辣椒品種。

番茄辣椒醬是以辣椒和番茄為主要原料，大蒜、生姜、食用植物油、香辛料等為輔料，切碎后經發酵或不發酵工藝而制成的一種辣椒醬產品[3]。近年來，人工接種乳酸菌發酵番茄辣椒醬已逐漸成為番茄辣椒醬研究的熱點[4]。如植物乳酸桿菌(Lactobacillusplantarum)屬于益生菌，能維持人體腸道的生態平衡，提高機體的免疫能力。有研究學者將植物乳桿菌作為發酵劑加入到發酵食品中，如泡菜的發酵，使其風味更佳，更符合人們的口味[5]。張媛等[6]在乳制品中添加植物乳桿菌P9(LactobacillusplantarumP9)，能夠很好地改善質構特性和貯藏穩定性。本文采用的植物乳桿菌P8(LactobacillusplantarumP8)，是從內蒙古牧民手工制作的酸奶中分離出來的，具有較好的耐酸和耐膽鹽的優良特性，可以用于發酵豆乳，使其具有良好的發酵特性及風味[7]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 原輔料與菌種

原料：內蒙古托克托縣雜交辣椒“北星1號”、市售紅番茄。

輔料：大蒜、食鹽、蔗糖，均為市售。

菌種：LactobacillusplantarumP8，購自北京科拓恒通生物技術股份有限公司。

1.1.2 試驗試劑

試驗試劑見表1。

表1 試驗試劑Table 1 Experimental reagents

1.2 試驗儀器與設備

試驗儀器與設備見表2。

表2 試驗儀器與設備Table 2 Experimental instruments and equipment

1.3 試驗方法

1.3.1 番茄辣椒醬制作工藝

番茄辣椒醬制作工藝見圖1。

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process flow chart

1.3.2 操作要點

基礎配方：50 g辣椒和20 g番茄，大蒜添加量為2 g，食鹽添加量為3.5 g，蔗糖添加量為2.5 g，接種量為3.0×108CFU/g。

預處理：將玻璃瓶及瓶蓋洗凈放入烤箱中(120 ℃)烘干。選用市售新鮮的辣椒和番茄洗凈去蒂，用不銹鋼菜刀切成小塊，放入攪拌機中打碎。將大蒜剝皮，放入攪拌機中打成蒜末。

發酵：在溫度為25 ℃的恒溫培養箱中培養48 h。

1.3.3 測定方法

番茄辣椒醬發酵完成后，用破壁機勻漿后取樣，進行感官評定和理化指標的測定。每個樣品做3次重復試驗，結果取其平均值并算出標準偏差。

對番茄辣椒醬的色澤、組織形態、氣味和滋味進行評分，要求品嘗樣品后用溫水漱口。最后收集評定結果進行分析，滿分100分，具體評分標準見表3。

表3 感官評定標準表Table 3 Sensory evaluation standards

pH值參照GB 5009.237-2016中的方法進行測定[8]。總酸參照GB 12456-2021中的方法進行測定[9]。乳酸菌參照GB 4789.35-2016中的方法進行測定[10]。大腸菌群數參照GB 4789.3-2016中的方法進行測定[11]。沙門氏菌參照GB 4789.4-2016中的方法進行測定[12]。金黃色葡萄球菌參照GB 4789.10-2016中的方法進行測定[13]。

1.3.4 發酵時間的確定

在發酵瓶中加入50 g辣椒、20 g番茄、2 g大蒜、3.5 g食鹽、2.5 g蔗糖和3.0×108CFU/g的菌液，于25 ℃分別發酵12，24，36，48，60，72 h，以感官評定為主要指標，結合pH值和總酸，確定最佳發酵時間。

1.3.5 發酵配方優化

根據預試驗的結果，選用番茄和辣椒比例為20∶50，食鹽添加量為3.5 g，蔗糖添加量為2.5 g，接種量為3.0×108CFU/g，于25 ℃發酵培養，確定發酵時間，以番茄辣椒比、食鹽添加量、蔗糖添加量、接種量為單因素，研究其對發酵番茄辣椒醬品質的影響。

1.3.5.1 番茄和辣椒比例的優化

選擇番茄和辣椒比例(質量比)為10∶60、15∶55、20∶50、25∶45、30∶40，食鹽添加量為3.5 g，蔗糖添加量為2.5 g，接種量為3.0×108CFU/g，于25 ℃發酵48 h，然后進行感官評定，以此來確定番茄和辣椒的最佳比例，同時測定產品的pH值和總酸。

1.3.5.2 食鹽添加量的優化

選擇食鹽添加量為2.5，3，3.5，4，4.5 g，番茄和辣椒比例為20∶50，蔗糖添加量為2.5 g，接種量為3.0×108CFU/g，于25 ℃發酵48 h，然后進行感官評定，以此來確定最佳的食鹽添加量，同時測定產品的pH值和總酸。

1.3.5.3 蔗糖添加量的優化

選擇蔗糖添加量為2，2.5，3，3.5，4 g，番茄和辣椒比例為20∶50，食鹽添加量為3.5 g，接種量為3.0×108CFU/g，于25 ℃發酵48 h，然后進行感官評定，以此來確定最佳的蔗糖添加量，同時測定產品的pH值和總酸。

1.3.5.4LactobacillusplantarumP8接種量的優化

選擇接種量為1.0×108，1.5×108，2.0×108，2.5×108，3.0×108，3.5×108，4.0×108CFU/g，番茄和辣椒比例為20∶50，食鹽添加量為3.5 g，蔗糖添加量為2.5 g，于25 ℃發酵48 h，然后進行感官評定，以此來確定最佳接種量，同時測定產品的pH值和總酸。

1.3.6 正交試驗優化

根據單因素試驗結果選擇影響發酵番茄辣椒醬品質的最佳配比作為試驗的因素，采用L9(34)正交優化試驗，對單因素試驗結果進行優化后，得到配方優化因素水平，見表4。

表4 配方優化因素水平表Table 4 Factors and levels of formula optimization

1.3.7 試驗數據的處理

采用Excel 2010軟件進行數據處理與作圖，采用SPSS 17.0對數據的差異性與顯著性進行分析，結果用“平均值±標準偏差”表示。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗的結果與分析

2.1.1 最優發酵時間的確定

通過發酵時間對感官評分、pH值和總酸的影響，確定不同發酵時間對番茄辣椒醬品質的影響，結果見表5和圖2。

表5 發酵時間對感官評分的影響Table 5 Effect of fermentation time on sensory score

圖2 發酵時間對pH值、總酸的影響Fig.2 Effect of fermentation time on pH value and total acids

由表5可知，發酵時間對番茄辣椒醬的感官品質具有顯著影響(P<0.05)。發酵時間過長時，番茄辣椒醬的色澤有一定的褐變，汁液稍多，略有分層現象，使番茄辣椒醬的口感變差，感官接受程度降低；發酵時間較短時，由于番茄辣椒醬未發酵完全，口感粗糙，柔和性差，感官接受程度降低。當發酵時間為48 h時，感官評分顯著高于其他組(P<0.05)，番茄辣椒醬鮮亮有光澤，組織形態細膩均勻，發酵氣味濃厚，滋味良好。

由圖2可知，發酵時間對番茄辣椒醬的pH值與總酸具有顯著影響(P<0.05)，隨著發酵時間的延長，pH值呈下降趨勢，總酸呈上升趨勢，發酵時間為48 h時，pH值為4.06，總酸為0.18 g/kg。以感官評分為主要指標，結合pH值與總酸，確定發酵時間為48 h。

2.1.2 最優番茄和辣椒比例的確定

添加不同比例的番茄與辣椒，測定其對產品感官評分、pH值和總酸的影響，結果見表6和圖3。

表6 番茄和辣椒比例對感官評分的影響Table 6 Effect of ratio of tomato to chili on sensory score

圖3 番茄和辣椒比例對pH值、總酸的影響Fig.3 Effect of ratio of tomato to chili on pH value and total acids

由表6可知，番茄和辣椒比例對番茄辣椒醬的感官品質具有顯著影響(P<0.05)。當番茄比例過高時，發酵環境變酸，乳酸菌大量繁殖，番茄辣椒醬汁液稍多，略有分層現象，色澤變暗，口感較酸，接受程度偏低；當辣椒比例過高時，番茄辣椒醬偏辣，但感官仍在可接受的范圍內。當番茄和辣椒比例為20∶50時，感官評分顯著高于其他組(P<0.05)，番茄辣椒醬鮮亮有光澤，組織形態細膩均勻，發酵氣味濃厚，滋味良好。

由圖3可知，番茄和辣椒比例對番茄辣椒醬的pH值與總酸具有顯著影響(P<0.05)，隨著番茄比例的增加，pH值呈下降趨勢，總酸呈上升趨勢。當番茄和辣椒比例為20∶50時，pH值為4.12，總酸為0.17 g/kg。以感官評分為主要指標，結合pH值與總酸，確定番茄和辣椒比例為20∶50。

2.1.3 最優食鹽添加量的確定

添加不同比例的食鹽，測定其對產品感官評分、pH值和總酸的影響，結果見表7和圖4。

表7 食鹽添加量對感官評分的影響Table 7 Effect of salt addition amount on sensory score

圖4 食鹽添加量對pH值、總酸的影響Fig.4 Effect of salt addition amount on pH value and total acids

由表7可知，食鹽添加量對番茄辣椒醬的感官品質具有顯著影響(P<0.05)。食鹽添加量較少時，乳酸菌發酵迅速，番茄辣椒醬汁液稍多，有分層現象，使組織形態分數較低，口感較酸，感官接受程度偏低；食鹽添加量過多時，抑制了乳酸菌發酵，使番茄辣椒醬發酵氣味不足，變咸，感官接受程度偏低。當食鹽添加量為3.5 g時，感官評分顯著高于其他組(P<0.05)，番茄辣椒醬鮮亮有光澤，組織形態細膩均勻，發酵氣味濃厚，滋味良好。

由圖4可知，食鹽添加量對番茄辣椒醬的pH值與總酸具有顯著影響(P<0.05)，食鹽添加量的增加抑制了乳酸菌的生長繁殖，pH值呈上升趨勢，番茄辣椒醬變咸。當食鹽添加量為3.5 g時，pH值為4.07，總酸為0.15 g/kg。以感官評分為主要指標，結合pH值與總酸，確定食鹽添加量為3.5 g。

2.1.4 最優蔗糖添加量的確定

添加不同比例的蔗糖，測定其對產品感官評分、pH值和總酸的影響，結果見表8和圖5。

表8 蔗糖添加量對感官評分的影響Table 8 Effect of sucrose addition amount on sensory score

圖5 蔗糖添加量對pH值、總酸的影響Fig.5 Effect of sucrose addition amount on pH value and total acids

由表8可知，蔗糖添加量對番茄辣椒醬的感官品質具有顯著影響(P<0.05)。蔗糖添加量較少時，口感略粗糙，酸辣味平淡，仍在可接受的范圍內；蔗糖添加量過多時，番茄辣椒醬過甜而發膩，感官接受程度偏低。當蔗糖添加量為3 g時，感官評分顯著高于其他組(P<0.05)，番茄辣椒醬鮮亮有光澤，組織形態細膩均勻，發酵氣味濃厚，滋味良好。

由圖5可知，蔗糖添加量對番茄辣椒醬的pH值與總酸具有顯著影響(P<0.05)，隨著蔗糖添加量的增加，抑制了乳酸菌的生長繁殖，pH值呈上升趨勢，番茄辣椒醬變甜而膩。當蔗糖添加量為3 g時，pH值為4.16，總酸為0.18 g/kg。以感官評分為主要指標，結合pH值與總酸，確定蔗糖添加量為3 g。

2.1.5 最優接種量的確定

添加不同比例的接種量，測定其對產品感官評分、pH值和總酸的影響，結果見表9和圖6。

表9 接種量對感官評分的影響Table 9 Effect of inoculation amount on sensory score

圖6 接種量對pH值、總酸的影響Fig.6 Effect of inoculation amount on pH value and total acids

由表9可知，接種量對番茄辣椒醬的感官品質具有顯著影響(P<0.05)。接種量較少時，乳酸菌發酵緩慢，番茄辣椒醬發酵氣味淡，口感較差，感官接受程度偏低；接種量過多時，乳酸菌繁殖加快，番茄辣椒醬口感變酸，發酵氣味淡，感官接受程度偏低。當接種量為3.0×108CFU/g時，感官評分顯著高于其他組(P<0.05)，番茄辣椒醬鮮亮有光澤，組織形態細膩均勻，發酵氣味濃厚，滋味良好。

由圖6可知，接種量對番茄辣椒醬的pH值與總酸具有顯著影響(P<0.05)，隨著接種量的增加，乳酸菌數量增加，大量繁殖，番茄辣椒醬變酸，pH值呈下降趨勢。當接種量為3.0×108CFU/g時，pH值為3.95，總酸為0.19 g/kg。以感官評分為主要指標，結合pH值與總酸，確定接種量為3.0×108CFU/g。

2.2 正交試驗優化的結果與分析

由表10和表11可知，番茄和辣椒比例、食鹽添加量、蔗糖添加量和接種量對番茄辣椒醬的感官評分有一定影響。番茄和辣椒比例為15∶55、食鹽添加量為4.5 g、蔗糖添加量為3.5 g、接種量為3.0×108CFU/g時的感官評分最高，為88.2分，通過對極差R進行分析，影響番茄辣椒醬感官評分的關系依次為番茄和辣椒比例>食鹽添加量>接種量>蔗糖添加量。最優組合為A1B2C2D3，即番茄和辣椒比例為15∶55，食鹽添加量為4 g，蔗糖添加量為3 g，接種量為3.0×108CFU/g。對按此配方制作的番茄辣椒醬進行驗證，感官評分為 90分，pH值為4.08，總酸為0.15 g/kg。

表11 方差分析結果Table 11 Variance analysis results

2.3 微生物指標的結果與分析

以最優組合番茄和辣椒比例為15∶55，食鹽添加量為4 g，蔗糖添加量為3 g，接種量為3.0×108CFU/g對微生物指標進行測定，乳酸菌數為6.4×105CFU/g，大腸菌群數<10 CFU/g，致病菌未檢出，符合GB 2714-2015《食品安全國家標準 醬腌菜》[14]中微生物學標準。

3 結論

以內蒙古托克托縣雜交辣椒和番茄作為主料，通過感官評分，結合pH值和總酸，確定了發酵番茄辣椒醬的最佳工藝條件：發酵時間為48 h，番茄和辣椒比例為15∶55，食鹽添加量為4 g，蔗糖添加量為3 g，接種量為3.0×108CFU/g。在此配方下制得的發酵番茄辣椒醬感官評分為90，pH值為4.08，總酸為0.15 g/kg。其色澤鮮紅，風味濃郁，晶瑩透亮，口感好，甜辣適中，組織狀態良好。運用正交試驗得到的制作工藝參數具有科學性和穩定性，對傳統工藝的改善不僅提高了辣椒醬的安全性，而且提高了辣椒醬的品質。