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        發(fā)酵藕帶中優(yōu)良乳酸菌的篩選及生理性能研究

        2012-11-12 09:46:02舒麗平王清章嚴守雷李潔
        長江蔬菜 2012年8期
        關鍵詞:產酸泡菜亞硝酸鹽

        舒麗平,王清章,嚴守雷,李潔

        (華中農業(yè)大學食品科技學院,武漢,430070)

        藕帶(Lotus sprout),學名蓮鞭,又叫藕鞭、藕梁、藕樁子等,是荷的地下莖,橫生于泥中,并不斷分枝蔓延。藕帶一般是在野生蓮藕或子蓮出芽后抽取,以防止地下部分過密(類似疏葉)而影響上部生長從而影響蓮籽產量。藕帶是生長在淤泥中的天然綠色蔬菜,也是春夏餐桌上的美味佳肴。新鮮藕帶脆性較好、風味佳、營養(yǎng)豐富,但在貯藏中極易褐變和變軟,產品外觀、營養(yǎng)價值和風味品質變差[1]。

        泡菜是一種傳統(tǒng)的乳酸發(fā)酵蔬菜制品,可作為保健食品出售,經常食用可調節(jié)腸道微生態(tài)平衡、降低膽固醇、提高機體免疫力。蔬菜泡制又是一種古老的冷加工及保藏方法,對蔬菜的營養(yǎng)成分、色、香、味、體的保持都極為有利。

        發(fā)酵蔬菜的主要菌群——乳酸菌一直是人們研究的熱點。乳酸菌的發(fā)酵性能對縮短發(fā)酵時間、降低亞硝酸鹽含量、提高泡菜品質和延長泡菜食用期等方面都有重要影響。一般接種發(fā)酵所使用的乳酸菌菌種都是從優(yōu)良的泡菜發(fā)酵體系中分離得到的,因為將常用的酸奶等產品的專用菌接種于泡菜,可能存在適應性差,生長繁殖困難,生產出的產品無發(fā)酵泡菜獨有的味道等問題。選擇適宜的菌種作發(fā)酵劑是得到優(yōu)良發(fā)酵制品的先決條件。因此,根據自身特點研究特定條件下菌種的發(fā)酵速度、產酸量、對不同發(fā)酵環(huán)境的適應能力以及評價其最終的口感與風味對優(yōu)良菌種的篩選以及確保純接種快速發(fā)酵技術的成功至關重要。

        本試驗主要從自然泡制藕帶中分離篩選出發(fā)酵產酸快、降解亞硝酸鹽能力強、風味好的乳酸菌,并對其進行鑒定和其發(fā)酵性能進行研究。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        ①試驗材料 泡菜原料(藕帶)、泡菜壇、食鹽,均市購。

        ②主要試劑和儀器設備 MRS肉湯培養(yǎng)基;多價蛋白胨-酵母膏(PY)培養(yǎng)基;氯化鈉;瓊脂;無水乙醇;無水氯化鈣;冰醋酸;鹽酸;亞硝酸鈉;對氨基苯磺酸;鹽酸萘乙二胺;氫氧化鈉;氫氧化鉀;葡萄糖;D-果糖;蔗糖;麥芽糖;乳糖等。

        DSX-280型不銹鋼手提式滅菌器;SW-CJ-1FD型超凈工作臺;DNP-9272型電熱恒溫培養(yǎng)箱;722可見分光光度計;Leica DME顯微鏡;Panasonic彩色閉路監(jiān)控攝像機等。

        1.2 試驗方法

        ①乳酸菌的分離、純化和初步鑒定篩選 藕帶發(fā)酵工藝流程如下∶藕帶→清洗、切分護色[2]→漂洗瀝干→5%食鹽水入壇泡制→水封、自然發(fā)酵。每隔2~3 d用無菌吸管和消毒器具在無菌操作下取樣,測定泡菜汁的pH值、藕帶的總酸和亞硝酸鹽含量。當酸度達到 0.40%~0.80%或 pH 值 3.20~3.60 時,判斷其發(fā)酵成熟[3]。總酸含量按 GB/T 12456-90測定;亞硝酸鹽含量按 GB/T 5009.33-2010測定。

        在無菌操作下,對成熟泡菜汁進行梯度稀釋,選取適宜的稀釋度,用混合法倒平板,于自制厭氧裝置中,30℃恒溫培養(yǎng)2 d后,選一定稀釋度的可計數平板,挑取可疑典型特征菌落,進行2~3次劃線純化至單菌落,單菌落經革蘭氏染色鏡檢、過氧化氫酶反應,篩選出G+,過氧化氫酶試驗陰性的菌株;進一步進行產乳酸定性測定,將乳酸紙層析陽性菌株接種MRS 斜面,4℃下保存?zhèn)溆肹3,4]。

        乳酸菌檢驗按 GB/T 4789.35-2008操作;產乳酸定性試驗采用乳酸紙層析法[5~8];測 Rf(比移值)∶將待測菌株的Rf值與標準乳酸的Rf值進行比較,Rf=原點到層析點中心的距離/原點到溶劑前沿的距離。

        ②乳酸菌的篩選[6,9]分別以產酸速度、亞硝酸鹽降解率、發(fā)酵藕帶風味為指標對分離的乳酸菌菌株進行篩選。a.產酸速度。取經活化的菌液以1%的接種量接種于10 mL MRS液體培養(yǎng)基中,30℃培養(yǎng)48 h,每隔12 h測定1次pH 值。

        b.亞硝酸鹽降解率。以無菌水代替NaNO2溶液為空白,將產酸速度快的活化菌液以1%的接種量接種到裝有1 mL 1 000 μg/mL NaNO2溶液和 9 mL液體培養(yǎng)基的試管中,另以1 mL NaNO2溶液和9 mL液體培養(yǎng)基的試管為對照,30℃培養(yǎng)72 h。過濾菌體,測定培養(yǎng)基中殘存的亞硝酸鹽含量。

        c.接種發(fā)酵藕帶風味試驗。接種發(fā)酵工藝路線為∶

        然后對成熟泡菜進行感官評分[9,10],感官品嘗小組由3~6人組成。

        ③篩選菌株的鑒定 a.形態(tài)學鑒定。觀察篩選菌株在平板上的菌落特征形態(tài);對菌株進行涂片革蘭氏染色,油鏡下觀察菌體形態(tài)。

        b.生化特征鑒定。對篩選的優(yōu)良菌株分別進行16種碳水化合物發(fā)酵產酸、過氧化氫酶、硝酸鹽還原、淀粉水解、明膠液化、V-P試驗、硫化氫產生、氨基酸脫羧及精氨酸產氨等試驗[11,12,15~18]。

        ④菌株生理性能研究[6,9,13]a.生長曲線的測定。將活化后的菌液按10%的比例分別接種到12支MRS液體試管中,30℃培養(yǎng),每隔2 h取出一支,在600 nm處測定培養(yǎng)液的吸光值(OD值),以相同條件下的空白培養(yǎng)基為對照。

        b.菌株最適生長pH值測定。用乳酸或乳酸鈉將MRS液體培養(yǎng)基調至pH 值 1.6、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、9.0的不同pH值梯度系列,將培養(yǎng)到對數生長期的菌液以1%的接種量接種于其中,30℃培養(yǎng)48 h后測定其吸光值,以相同條件下的空白培養(yǎng)基作對照。

        c.菌株鹽濃度適應性試驗。用NaCl將MRS液體培養(yǎng)基調至0%、2%、4%、6%、8%、10%的不同鹽濃度梯度系列,把培養(yǎng)到對數生長期的菌液以1%的接種量接種于其中,30℃培養(yǎng)48 h后測定其吸光值,以相同條件下的空白培養(yǎng)基作對照。

        d.菌株最適生長溫度測定。把培養(yǎng)到對數生長期的菌液以1%的接種量接入MRS液體管中,分別在4、15、20、30、37、45℃培養(yǎng),以同溫下不接種的空白培養(yǎng)基作對照,48 h后測定其吸光值。

        2 結果與分析

        2.1 乳酸菌的分離、純化和初步鑒定篩選

        從成熟泡菜汁中初步分離純化得到22株具有可疑典型特征菌落的菌株。單菌落經革蘭氏染色鏡檢、接觸酶反應,篩選出9株均為G+,接觸酶陰性的菌株,編號為 L1~L9。

        在層析濾紙上,底版呈藍色而有機酸呈黃色斑點。被測9株菌株斑點的Rf值與標準乳酸斑點的Rf值比較,相對誤差都小于 1%(表1),可判斷為乳酸[5,8]。

        2.2 乳酸菌的篩選

        通過發(fā)酵產酸和降解亞硝酸鹽試驗以及發(fā)酵藕帶感官評定,依次對L1~L9進行篩選。

        ①發(fā)酵產酸速度 根據9株菌株產酸結果,篩選出 L1、L2、L3、L5、L6、L8、L9共 7 株產酸速度較快的菌株,在36~48 h內,使培養(yǎng)液的pH值均降到3.60以下,適合純種發(fā)酵泡菜,發(fā)酵前期(24 h)產酸較快,后期由于高酸的抑制作用發(fā)酵速度減慢[14]。L4和L7產酸較慢,48 h后pH值均大于3.60。

        ②降解亞硝酸鹽能力 從7株產酸速度較快的乳酸菌菌株中得到5株亞硝酸鹽降解能力較強的菌 株 L1、L3、L6、L8、L9,其亞硝酸鹽降解率分別為73.73% 、89.65% 、97.40% 、91.78% 、79.69%,其余兩株菌對亞硝酸鹽降解能力較小。

        表1 乳酸定性試驗結果(發(fā)酵液的Rf值)

        ③接種發(fā)酵藕帶感官評價 將5株亞硝酸鹽降解能力強的菌株對接種藕帶發(fā)酵,篩選出發(fā)酵風味好的優(yōu)良菌株。

        本試驗中泡菜制作過程未添加任何佐料,風味來源僅為原料本身具有和發(fā)酵劑作用產生。對成熟泡菜進行感官評分見表2,最終篩選出L3和L6兩株優(yōu)良菌株。這兩菌株純種發(fā)酵藕帶時,接近自然發(fā)酵的總體口味。

        表2 藕帶泡菜感官評定結果(平均值±標準偏差)

        圖1 L3(左)和 L6(右)菌株的光學顯微鏡觀察(×1 000)

        2.3 篩選菌株的鑒定

        篩選出的L3和L6菌株經形態(tài)特征鑒定(圖1),可初步確定為乳酸菌。對L3和L6進行碳水化合物發(fā)酵試驗(表3)和生化試驗(表4),并對照《伯杰氏細菌鑒定手冊》,判定L3為植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum簡寫為 LP),L6為短乳桿菌(Lactobacillus brevis簡寫為Lb),均來自成熟藕帶泡菜汁,是發(fā)酵中后期的主導菌。

        表3 兩株菌株的碳水化合物發(fā)酵試驗結果

        2.4 菌株生理性能研究

        ①菌株的生長曲線 由圖2可以看出,兩株菌的生長周期較短,起始生長速度快,培養(yǎng)4 h后就進入對數生長期,12~16 h后即進入穩(wěn)定期,以后生長趨于平緩。

        ②菌株生長的最適pH值 由圖3可以看出,菌株生長的最適pH值均為 5.0~6.0。相對來說,短乳桿菌有較強的耐酸性,在pH值3.0的環(huán)境中仍可生長良好,而植物乳桿菌生長很慢,兩株菌株對堿的耐受能力都較差,短乳桿菌在 pH值大于8.0時生長受到抑制,而植物乳桿菌耐堿能力較強,pH值大于9.0仍能一定程度存活。

        ③菌株的耐鹽性 圖4顯示,兩菌株對鹽均有較好的耐受能力,在含鹽量6%時仍能正常生長。隨著鹽濃度的升高,生長受到抑制,且植物乳桿菌較短乳桿菌耐鹽能力強,能在8%的鹽濃度中生長,而后者生長緩慢,但鹽濃度大于10%以后,兩株菌均基本不生長。

        表4 兩株菌株的生化試驗結果

        圖2 菌株的生長曲線

        圖3 不同pH值下菌株的生長情況

        圖4 鹽濃度對菌株生長的影響

        圖5 不同培養(yǎng)溫度下菌株的生長情況

        ④菌株生長的最適溫度 由圖5可知,兩菌株的生長溫度范圍(20~37℃)較寬,且生長良好,最適生長溫度均為30℃左右,它們在15℃時也能緩慢生長。

        3 結論

        ①從自然泡制藕帶水中分離篩選出兩株發(fā)酵藕帶產酸能力強、亞硝酸鹽含量低、風味好的乳酸菌菌株,生理生化鑒定為植物乳桿菌(Lactobacillus plan-tarum)和短乳桿菌(Lactobacillus brevis)。

        ②兩株菌株最適生長 pH 值范圍均在 5.0~6.0,短乳桿菌在pH值3.0時生長良好,pH值大于8.0時生長受到抑制,植物乳桿菌在pH值3.0時生長很慢,而pH值大于9.0時仍能一定程度存活;在鹽濃度低于6%時兩菌株均能正常生長,10%含鹽量抑制其生長,植物乳桿菌能耐8%的鹽濃度;兩株菌株生長溫度范圍較寬(20~37℃),最適生長溫度均為 30℃,在15℃時也能緩慢生長。在MRS液體培養(yǎng)基中,兩株菌株對初始濃度為100 μg/mL的亞硝酸鹽的降解率分別為 89.65%和 97.40%。

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