摘 要:通過(guò)分析泡菜發(fā)酵過(guò)程，闡述了發(fā)酵條件、乳酸菌種類(lèi)、發(fā)酵方法和工藝等對(duì)泡菜質(zhì)量的影響，以期為乳酸菌發(fā)酵技術(shù)在泡菜生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞:泡菜;乳酸菌;發(fā)酵條件;質(zhì)量

中圖分類(lèi)號(hào):TS255.54文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào):A文章編號(hào):1001-4942(2010)01-0086-04

泡菜是一種常見(jiàn)的乳酸菌發(fā)酵制品，具有悠久的歷史[1，2]。泡菜中含有乳酸菌及其代謝產(chǎn)物、多種維生素、胡蘿卜素、辣椒素、纖維素、蛋白質(zhì)和多種微量元素，經(jīng)常食用可以促進(jìn)腸胃蠕動(dòng)，幫助消化，防止便秘，同時(shí)刺激腸道免疫細(xì)胞產(chǎn)生抗體，預(yù)防疾病，還可抑制腸道中腐敗細(xì)菌的生長(zhǎng)，防止細(xì)胞老化，降低膽固醇，以及調(diào)節(jié)人體生理功能等[3，4]。

本文通過(guò)分析泡菜發(fā)酵過(guò)程，對(duì)發(fā)酵條件、發(fā)酵菌種類(lèi)、發(fā)酵方法和工藝等對(duì)泡菜質(zhì)量的影響做一綜述，以期為泡菜加工的深入研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 發(fā)酵條件對(duì)泡菜質(zhì)量的影響?yīng)?/p>

乳酸發(fā)酵的優(yōu)劣及其在泡菜中的積累直接關(guān)系到泡菜的質(zhì)量。乳酸既有保鮮功能，又可增強(qiáng)產(chǎn)品風(fēng)味[5]。如乳酸發(fā)酵不正常及乳酸菌數(shù)量不足，不僅影響泡菜的風(fēng)味，而且會(huì)使其它微生物不受抑制而大量生長(zhǎng)繁殖，導(dǎo)致泡菜品質(zhì)下降，產(chǎn)生有害物質(zhì)，甚至發(fā)酵失敗。因此應(yīng)根據(jù)乳酸菌的生理特性創(chuàng)造最佳生長(zhǎng)條件，使乳酸菌迅速生長(zhǎng)繁殖。

乳酸菌的生長(zhǎng)受溫度、食鹽濃度、pH值、氧氣濃度、發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酵基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分等多種因素影響。

乳酸菌對(duì)食鹽的忍耐力較強(qiáng)，一般在8%～13%之間，在泡菜加工過(guò)程中高濃度食鹽(10%～16%)有利于酵母菌生長(zhǎng)，而低濃度食鹽(5%～8%)則有利于乳酸菌生長(zhǎng)。對(duì)于乳酸菌發(fā)酵，如果用鹽量太多，會(huì)導(dǎo)致同型發(fā)酵成比例地過(guò)度生長(zhǎng)，從而產(chǎn)生較少的CO2，而CO2對(duì)創(chuàng)造厭氧環(huán)境是非常重要的。

一般認(rèn)為乳酸菌發(fā)酵的最適溫度為25～30℃。Pederson 等(1953)[6]發(fā)現(xiàn)在低溫下(7.5℃)結(jié)球甘藍(lán)能正常發(fā)酵，不到一個(gè)月總酸量就達(dá)到0.8%～0.9%，這樣的酸度條件足以保證儲(chǔ)存;而當(dāng)溫度為32℃或更高時(shí)，發(fā)酵就進(jìn)入了由植物乳桿菌和啤酒片球菌菌種發(fā)酵的同型發(fā)酵階段，這兩種菌使乳酸含量大增，破壞了酸菜產(chǎn)品的香味和口味，聞起來(lái)像腐敗的酸白菜。沈巧生(1988)[7]也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度超過(guò)30℃時(shí)會(huì)引起丁酸菌的繁殖，使泡菜有一種不愉快的風(fēng)味，且制品容易變色。

泡菜加工過(guò)程中有許多微生物參與發(fā)酵，其活動(dòng)均受pH值的影響。由表1可知，乳酸菌較其它微生物更耐受強(qiáng)酸性環(huán)境。酵母菌和霉菌雖

表1 不同微生物的最低和最適pH值

微生物種類(lèi)最低pH值最適pH值

腐敗菌4.56.5～7.5

酪酸菌4.5/

大腸桿菌5.5～6.0/

乳酸菌3.0～4.44.9～6.0

酵母菌2.5～3.03.0～6.0

霉菌1.2～3.03.0～6.0

然耐酸性更強(qiáng)，但它們?cè)谠撆莶梭w系中不適宜生長(zhǎng)。

2 乳酸菌種類(lèi)對(duì)泡菜質(zhì)量的影響?yīng)?/p>

目前對(duì)用于泡菜發(fā)酵的乳酸菌菌種的研究很多。Breidt等(1992)[11]分離得到耐高濃度Nisin的腸膜明串珠菌菌株，并利用其抗Nisin的性質(zhì)用來(lái)作大白菜發(fā)酵的菌種，并且研究了鹽與Nisin對(duì)這些菌株的影響，兩者無(wú)協(xié)同效果。Kim等(1999)[12]自Kimchi中分離出發(fā)酵型酵母與腸膜明串珠菌，將其突變?yōu)槟退嵬蛔冎闙-100;將發(fā)酵型酵母與突變株M-100 混合發(fā)酵，所得產(chǎn)品風(fēng)味好，品質(zhì)好。Harris等對(duì)耐Nisin的腸膜明串珠菌菌株與產(chǎn)Nisin的乳球菌菌株各自進(jìn)行評(píng)價(jià)并混合用于泡菜發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)品特性有較大差異。王儲(chǔ)炎等(2005)[13]以蘿卜為原料制備泡菜的結(jié)果表明，5種乳酸菌中植物乳桿菌作為純種發(fā)酵菌種的發(fā)酵效果最好，發(fā)酵周期為3天，產(chǎn)品酸度適中，乳香味濃，脆度很好。

楊瑞鵬等(1991)[8]以蘿卜、普通白菜、皺葉萵苣、菜豆、葉用芥菜為材料研究其發(fā)酵過(guò)程中乳酸菌的區(qū)系，結(jié)果證明這幾種泡菜在發(fā)酵過(guò)程中乳酸菌區(qū)系基本一致，腸膜明串珠菌、植物乳桿菌、短乳桿菌、小片球菌是泡菜發(fā)酵中最常見(jiàn)的乳酸菌。據(jù)報(bào)道，在酸黃瓜、酸白菜及其它發(fā)酵蔬菜產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中也有類(lèi)似的乳酸菌區(qū)系。這些乳酸菌常附著于蔬菜上，雖經(jīng)洗滌也不被除去，啟動(dòng)和主導(dǎo)泡菜發(fā)酵過(guò)程。

腸膜明串珠菌、鏈球菌主要啟動(dòng)發(fā)酵。早在1930年P(guān)ederson就通過(guò)研究結(jié)球甘藍(lán)中的微生物，提出了腸膜明串珠菌啟動(dòng)蔬菜的發(fā)酵過(guò)程[9]，后來(lái)又提出以腸膜明串珠菌為主要發(fā)酵菌種的異型乳酸發(fā)酵產(chǎn)品優(yōu)于同型乳酸發(fā)酵產(chǎn)品。這類(lèi)菌群出現(xiàn)在發(fā)酵初期，最先適應(yīng)環(huán)境，利用蔬菜的溶出物，迅速生長(zhǎng)繁殖并產(chǎn)生二氧化碳、乳酸、乙酸、乙醇等物質(zhì)，使pH值很快下降，并制造厭氧環(huán)境。酸性環(huán)境阻止有害微生物活動(dòng)及果膠酶的分解，確保蔬菜的硬脆度，同時(shí)防止VC的降解。發(fā)酵的啟動(dòng)階段并不產(chǎn)生明顯的風(fēng)味化合物。

植物乳桿菌產(chǎn)酸能力強(qiáng)，生長(zhǎng)繁殖快，在發(fā)酵中起著主導(dǎo)地位。出現(xiàn)在泡菜發(fā)酵的后期，并終止發(fā)酵過(guò)程[10]。

短乳桿菌能夠發(fā)酵戊糖，增強(qiáng)泡菜的特色風(fēng)味。

泡菜的乳酸發(fā)酵一般可分為3個(gè)階段。泡制初期，以腸膜明串珠菌等異型乳酸發(fā)酵為主。中期以乳桿菌的同型乳酸發(fā)酵為主，積累大量乳酸，使泡漬液呈微酸性，抑制腐敗微生物的生長(zhǎng)。后期泡菜的風(fēng)味形成并由于乳酸的大量積累造成對(duì)乳酸菌的反饋抑制而導(dǎo)致發(fā)酵結(jié)束。

3 發(fā)酵方法對(duì)泡菜質(zhì)量的影響

3.1 自然發(fā)酵

傳統(tǒng)泡菜的乳酸發(fā)酵過(guò)程是在完全自然的條件下進(jìn)行的。自然發(fā)酵的泡菜體系是一個(gè)獨(dú)特的微生態(tài)環(huán)境，其中的微生物基本上是遺傳學(xué)性狀比較穩(wěn)定的野生菌株，在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地受到許多因素的影響，如泡制原料(蔬菜)和泡制鹽水的濃度、pH 值、溫度、溶氧濃度、總酸度等。因此，控制環(huán)境條件使乳酸菌在發(fā)酵過(guò)程中成為優(yōu)勢(shì)菌，抑制其它微生物的活動(dòng)是泡菜發(fā)酵成功的關(guān)鍵。此外，采用自然發(fā)酵，還存在著發(fā)酵周期長(zhǎng)、發(fā)酵質(zhì)量不穩(wěn)定以及不利于工廠化、規(guī)模化及標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)等諸多弊端。

3.2 純種發(fā)酵

純種發(fā)酵是人為地將外來(lái)菌種單一或混合集中接種于清洗過(guò)的蔬菜上進(jìn)行泡制的過(guò)程，所接入的菌主要為乳酸菌。純種發(fā)酵并非單靠接入的菌來(lái)完成發(fā)酵全過(guò)程，而是通過(guò)增強(qiáng)發(fā)酵體系中乳酸菌種群優(yōu)勢(shì)來(lái)調(diào)整微生物種群結(jié)構(gòu)，形成有利于乳酸菌生長(zhǎng)的環(huán)境，使蔬菜上種類(lèi)豐富的乳酸菌得以大量繁殖。因此純種發(fā)酵系統(tǒng)內(nèi)乳酸菌的消長(zhǎng)規(guī)律與自然發(fā)酵基本一致。郭曉紅等(1989)[14]在結(jié)球甘藍(lán)上的純種發(fā)酵試驗(yàn)證實(shí)了上述動(dòng)態(tài)規(guī)律。

20世紀(jì)60年代，Pederson等(1961)[15]率先將純種發(fā)酵接種技術(shù)應(yīng)用于泡菜的研究，而后Caldwell Biofermentation Canada公司在蔬菜發(fā)酵領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，并于1998年獲得符合菌種接種的蔬菜發(fā)酵專(zhuān)利技術(shù)。我國(guó)李幼筠等(1996)[16]年分離出干酪乳桿菌和短乳桿菌兩株乳酸菌，并申請(qǐng)專(zhuān)利。沈國(guó)華等(2002)[17]采用植物乳桿菌或干酪乳桿菌單獨(dú)或以1∶1比例混合接種蔬菜發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)可使泡菜產(chǎn)生較濃的發(fā)酵香氣，口感佳，脆度好。畢金峰等(2000)[18]使用腸膜明串珠菌和乳酸桿菌進(jìn)行復(fù)配取得了較好的效果。羅云波(2001)[19]認(rèn)為生產(chǎn)泡菜的純種接種應(yīng)該是植物乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、腸膜明串珠菌以5∶3∶2的比例較為合適，蔣和體(1994)[20]則認(rèn)為以上的比例為3∶1∶1比較合適。四川際天時(shí)公司、四川大學(xué)和西南農(nóng)大篩選出的純種乳酸菌菌種可使泡菜的發(fā)酵期由傳統(tǒng)工藝的25 d縮短為2 d。

目前純種乳酸發(fā)酵生產(chǎn)工藝有兩種:第一種是在接種前先對(duì)蔬菜原料進(jìn)行熱燙滅菌處理，以殺死大部分附著于發(fā)酵原料上的微生物，然后在無(wú)菌條件下進(jìn)行接種發(fā)酵，其發(fā)酵風(fēng)味與單一菌種及復(fù)合菌種的關(guān)系較為密切;第二種是接種前原料不經(jīng)過(guò)熱燙處理，發(fā)酵原料中附著的自然微生物依然存在并參與發(fā)酵，而接入的純菌種只在發(fā)酵過(guò)程中起優(yōu)勢(shì)主導(dǎo)菌群的作用[21]。前一種加工方法對(duì)發(fā)酵制品的脆度和色澤影響大，一般不采用，第二種是常用的加工方法。

純種發(fā)酵方法不僅可以人為控制自然發(fā)酵的諸多不足，所接菌種快速成為優(yōu)勢(shì)菌種，發(fā)酵速度快，而且可以采用低鹽工藝，從而降低產(chǎn)品的含鹽量和亞硝酸鹽含量。

3.3 直投式乳酸菌發(fā)酵劑

直投式乳酸菌發(fā)酵劑(Direct Vat Set，DVS)起源于乳品行業(yè)。19世紀(jì)末20世紀(jì)初，乳業(yè)科學(xué)家開(kāi)始研制濃縮發(fā)酵劑，1963年制成冷凍濃縮發(fā)酵劑，即將濃縮菌懸浮液添加抗凍保護(hù)劑，在-70℃以下的低溫條件下速凍，再置于低溫下保藏，其活菌數(shù)和活力在6個(gè)月內(nèi)變化不大。由于其保存需要特殊的制冷系統(tǒng)，成本高、運(yùn)輸不便，在生產(chǎn)中應(yīng)用存在一定的困難。隨著冷凍干燥技術(shù)的發(fā)展，將高濃度的菌懸浮液添加抗凍保護(hù)劑后凍結(jié)，再于真空條件下升華干燥，制成目前常用的干燥粉末狀固體發(fā)酵劑——凍干濃縮發(fā)酵劑。

直投式乳酸菌發(fā)酵劑的生產(chǎn)可使用噴霧干燥方法，但主要使用真空冷凍干燥法[24]。將乳酸菌培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期末期，懸浮液于8 000×g、15 min離心，離心后的固體重新懸浮于含蛋白胨的水中(1∶10)，然后加入凍干保護(hù)劑(20%乳粉，5%蔗糖，1%酪胨，0.4%VC。懸浮物在-70℃預(yù)凍2h，然后用Labconco凍干機(jī)(型號(hào)92861，Missouri)-5℃、真空度6.5 Pa凍干48 h，所獲發(fā)酵劑的活菌數(shù)可以達(dá)到 1011～1012 cfu/g，可直接用于泡菜的生產(chǎn)[25]。

Gardner等(2001)[22]將植物乳桿菌NK-312、乳酸片球菌AFERM772和腸膜明串珠菌BLAC凍干后復(fù)配，用于胡蘿卜、結(jié)球甘藍(lán)、甜菜和洋蔥混合蔬菜的發(fā)酵，最早在泡菜中使用直投式乳酸菌發(fā)酵劑。在歐洲的腌黃瓜生產(chǎn)中，使用130 ml植物乳桿菌濃縮發(fā)酵劑(活細(xì)胞數(shù)為6.5 × 1012 cfu/ml)直接接種到9.0 t黃瓜中進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵溫度通常保持26～29℃，7～12 d就可以終止發(fā)酵[23]。

直投式乳酸菌發(fā)酵劑除了具有純種接種發(fā)酵工藝的優(yōu)點(diǎn)外，還具有保存和管理簡(jiǎn)單、易于進(jìn)行工藝管理和質(zhì)量控制、接種方便、減少污染環(huán)節(jié)等特點(diǎn)，適合于不同規(guī)模的工廠及家庭、餐飲行業(yè)。

4 發(fā)酵工藝對(duì)泡菜質(zhì)量的影響?yīng)?/p>

風(fēng)味醇香、發(fā)酵周期短、貨架期長(zhǎng)一直是泡菜研究和生產(chǎn)的目標(biāo)。Lopez等(1954)[24]研究了添加維生素、氨基酸、鹽及發(fā)酵菌種等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)泡菜的影響，發(fā)現(xiàn)除了葡萄糖與生物素的組合外，其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都能提高總酸含量，而短乳桿菌、植物乳桿菌及腸膜明串珠菌的添加都有明顯效果。Duran等(1994)[25，26]通過(guò)增加腌制液中乙酸濃度或誘導(dǎo)好氧條件下的乳酸發(fā)酵作用，對(duì)成熟橄欖的保存方法進(jìn)行了研究，Ruiz-Barba等(1995)[27]證實(shí)了橄欖發(fā)酵中酵母的有益作用及產(chǎn)生植物乳桿菌生長(zhǎng)需要的維生素。

張素華等(2001)[28]結(jié)合泡菜的生產(chǎn)工藝，在風(fēng)味、外觀品質(zhì)、保質(zhì)期等方面提出了控制措施，并提到泡菜護(hù)綠問(wèn)題。綠葉蔬菜中，葉綠素的Mg2+易被Zn2+、Cu2+所替代，生成更穩(wěn)定的葉綠素Zn2+、Cu2+鹽，即使在高酸性條件下，也不會(huì)失綠。所以可通過(guò)添加ZnCl2、CuSO4、MgCO3等使蔬菜保持綠色。

5 有害微生物滋生對(duì)泡菜質(zhì)量的影響?yīng)?/p>

泡菜壇密封不嚴(yán)，某些耐鹽、耐酸、好氣性微生物會(huì)造成泡菜發(fā)酵容器水面“生花”，出現(xiàn)膜璞?！吧ā睂?duì)乳酸菌發(fā)酵與產(chǎn)品質(zhì)量均有較大影響，為此，要保持壇內(nèi)厭氧環(huán)境以阻止有害微生物的生長(zhǎng)。此外，加入少量白酒、姜、蒜、食醋等，或加入0.02%~0.05%的山梨酸鉀等可抑制膜璞的形成。泡菜生產(chǎn)過(guò)程中，常受產(chǎn)氣性微生物的污染而引起膨脹現(xiàn)象，受其它雜菌的污染而引起泡菜產(chǎn)氣、變色、發(fā)粘和異味等。此類(lèi)腐敗變質(zhì)的泡菜食用后危害人體健康。

6 小結(jié)

我國(guó)泡菜發(fā)酵技術(shù)有著深厚的文化底蘊(yùn)和歷史積淀，隨著人們對(duì)乳酸菌發(fā)酵研究的深入，泡菜生產(chǎn)行業(yè)在傳承中不斷融入現(xiàn)代內(nèi)涵。采用高新技術(shù)，建立可控發(fā)酵體系，可在很大程度上縮短發(fā)酵時(shí)間，減小發(fā)酵失敗的風(fēng)險(xiǎn)，抑制雜菌的生長(zhǎng)，減少有害物質(zhì)(亞硝酸鹽、亞硝胺、細(xì)菌毒素及真菌毒素等) 的生成，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，獲得感觀特征和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)俱佳的產(chǎn)品。

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