楊加懷,康然,李慧,王艷萍
(天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院,食品營養(yǎng)與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津300457)
乳酸菌發(fā)酵牛蒡泡菜的工藝研究
楊加懷,康然,李慧,王艷萍*
(天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院,食品營養(yǎng)與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津300457)
以牛蒡?yàn)樵?,利用乳酸菌?duì)其發(fā)酵制作泡菜,通過單因素和正交試驗(yàn)確定了最佳發(fā)酵工藝條件為:蔗糖添加量5%(g/mL),食鹽添加量3%(g/mL),植物乳桿菌299:乳酸菌723比例為2∶1,接種量5%(Ml/mL),氯化鈣添加量0.4 %(g/mL),在20℃~25℃發(fā)酵7 d。并對(duì)亞硝酸鹽含量進(jìn)行檢測,亞硝酸鹽含量為4.05mg/kg,遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn),用此工藝發(fā)酵的牛蒡酸爽可口,香氣純正,為工業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
牛蒡;乳酸菌;發(fā)酵條件;亞硝酸鹽
乳酸菌發(fā)酵泡菜是一種歷史悠久而又獨(dú)特的大眾化發(fā)酵蔬菜制品,其主要由營養(yǎng)豐富的各種蔬菜經(jīng)乳酸菌發(fā)酵而成。泡菜中含有豐富維生素、鈣、磷、鐵、氨基酸等多種營養(yǎng)成分[1]。乳酸菌發(fā)酵泡菜味美而嫩脆,不僅能增進(jìn)食欲,而且能幫助消化,具有一定的醫(yī)療功效,同時(shí)泡菜具有抗菌[2]、抗突變活性[3-4]、抗動(dòng)脈硬化、抗肥胖及抗衰老[5]等多種功能,是有多種調(diào)節(jié)作用的保健食品。
牛蒡?qū)倬湛贫晟荼局参?,高纖維食物,因形似牛尾而得名還享有“蔬菜之王”、“白肌人參”的美譽(yù)。牛蒡富含菊糖、氨基酸以及Ca、Fe、Mn等人體必需的宏量元素和微量元素[6]。牛蒡同時(shí)還具有較高的醫(yī)療價(jià)值,國內(nèi)外研究均發(fā)現(xiàn)其具有較好的抗衰老、抗氧化、抗腫瘤、抑菌等活性[7]。目前,牛蒡已經(jīng)開發(fā)成多種深加工產(chǎn)品,如牛蒡飲料、牛蒡罐頭、牛蒡膠囊等等,這些開發(fā)的深加工產(chǎn)品在獲得廣大消費(fèi)者喜愛的同時(shí)也拓寬了牛蒡的銷售市場。但以牛蒡?yàn)樵习l(fā)酵成泡菜在市場上還較稀少。因此,本實(shí)驗(yàn)探究用牛蒡作為原料,利用乳酸菌對(duì)其進(jìn)行發(fā)酵,制備泡菜,通過比較不同蔗糖添加量、接種量、食鹽添加量,考察牛蒡泡菜總酸度、感官等變化,優(yōu)化發(fā)酵牛蒡的工藝,為牛蒡泡菜的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)提供依據(jù)。
1.1 材料
牛蒡購于徐州科宇食品科技有限公司,食鹽、白糖等購于當(dāng)?shù)厥袌觥?/p>
1.2 主要儀器與試劑
市售泡菜壇;HFsafe 900型超凈工作臺(tái);LRH-250生化培養(yǎng)箱;DELTA-320 pH計(jì)。
MRS培養(yǎng)基:牛肉膏10.0 g,蛋白胨10.0 g,酵母膏5.0g,葡萄糖20.0g,乙酸鈉5.0g,檸檬酸氫二銨2.0g,磷酸氫二鉀2.0 g,硫酸鎂0.2 g,硫酸錳0.05 g,吐溫801.0 g,蒸餾水定容至1L,pH6.2~6.4,121℃高壓滅菌20min。
1.3 方法
1.3.1 泡菜的制作工藝
新鮮牛蒡→清洗→切片→護(hù)色→切絲→裝壇→添加輔料及接種→水封→發(fā)酵
1.3.2 發(fā)酵牛蒡單因素試驗(yàn)
分別選取5個(gè)不同的因素,在上述工藝下發(fā)酵,每個(gè)因素以總酸和感官評(píng)分為考察標(biāo)準(zhǔn),考察不同因素對(duì)乳酸菌發(fā)酵牛蒡的品質(zhì)的影響。因素水平表見表1,每組試驗(yàn)3組平行,結(jié)果為3組平行的平均值。
表1 發(fā)酵牛蒡單因素水平因素Table1 Factorsand levelsof the single factor experiment
1.3.3 正交試驗(yàn)分析
根據(jù)1.3.2的試驗(yàn)結(jié)果,分別選取蔗糖添加量、接種量、食鹽添加量三個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)分析,每組試驗(yàn)3個(gè)平行,試驗(yàn)結(jié)果為3組平行的平均值,以感官評(píng)分作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),以得出最優(yōu)發(fā)酵條件。
1.3.4 檢測指標(biāo)
1.3.4.1 感官評(píng)分
每次評(píng)分人數(shù)為9人,實(shí)驗(yàn)前不接觸或避免使用有刺激性氣味的物品,避免感受器官受強(qiáng)烈刺激,于實(shí)驗(yàn)區(qū)對(duì)發(fā)酵牛蒡作出評(píng)價(jià)。記錄數(shù)據(jù)分析,判斷處理間差異顯著性。感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。
表2 感官指標(biāo)要求及感官評(píng)分權(quán)重Table 2 Indicators requirements and evaluation criteria of the sensory
1.3.4.2 pH及總酸的檢測
取泡菜汁用DELTA-320 pH計(jì)測定。
總酸的測定根據(jù)GB/T12456-2008《食品中總酸的測定》中的規(guī)定,采用滴定法,以乳酸計(jì)。
2.1 發(fā)酵牛蒡單因素試驗(yàn)
2.1.1 不同蔗糖添加量對(duì)發(fā)酵牛蒡的影響
分別選取0%、2%、4%、6%(g/mL)4個(gè)濃度的蔗糖進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn),其他實(shí)驗(yàn)因素為食鹽濃度6%(g/mL),接種量5%(mL/mL),氯化鈣濃度0.4%(g/mL)在20℃~25℃下發(fā)酵8 d,進(jìn)行pH,總酸度及評(píng)分測評(píng)。
圖1 蔗糖添加量對(duì)總酸、pH及感官評(píng)分的影響Fig.1 Effectof sucrose concentration on totalacidity,pH valuesand sensory evaluation
由圖1a所示,蔗糖的添加能提高泡菜的總酸量,隨著蔗糖的增加,總酸量也隨之增大,當(dāng)蔗糖添加量達(dá)到4%時(shí),蔗糖對(duì)總酸的影響開始變緩,趨于平穩(wěn)。感官結(jié)果如圖1b所示,當(dāng)蔗糖添加量到達(dá)6%時(shí),過多的糖分降低了泡菜的酸爽感,同時(shí)相應(yīng)增加成本,所以綜合感官評(píng)分及產(chǎn)酸量,選取蔗糖添加量為4%。
2.1.2 不同食鹽添加量對(duì)發(fā)酵牛蒡的影響
選取蔗糖添加量為4%(g/mL),食鹽添加量為2%、3%、4%、5%、6%(g/mL)5個(gè)濃度,其他因素為接種量5%(mL/mL),氯化鈣濃度0.4%(g/mL)在20℃~25℃下發(fā)酵8 d,進(jìn)行pH、總酸度及評(píng)分測評(píng)。
如圖2a所示,食鹽的添加對(duì)總酸的影響較大,當(dāng)食鹽添加量達(dá)到6%時(shí),可以明顯發(fā)現(xiàn)泡菜產(chǎn)酸量較低,這可能是過高的鹽濃度對(duì)乳酸菌的生長產(chǎn)生一定的抑制。如圖2b所示,通過感官評(píng)定認(rèn)為,2%的食鹽濃度口味偏淡,酸味偏重,評(píng)分值較3%低,不太容易被接受,所以選取食鹽添加量為3%。
2.1.3 不同菌株比例對(duì)發(fā)酵牛蒡的影響
選取實(shí)驗(yàn)室保藏性能較好的植物乳桿菌299和乳酸菌723,其比例為3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3,5種不同菌種比例進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn),蔗糖添加量為4%(g/mL),食鹽添加量為3%(g/mL),接種量5%(mL/mL),氯化鈣濃度0.4%(g/mL)在20℃~25℃下發(fā)酵8 d,進(jìn)行pH,總酸度及評(píng)分測評(píng)。
圖2 食鹽添加量對(duì)總酸、pH及感官評(píng)分的影響Fig.2 Effectsof NaClconcentration on totalacidity,pH valueand sensory evaluation
圖3 不同菌種比例對(duì)總酸、pH及感官評(píng)分的影響Fig.3 Effectsof strainsproportion on totalacidity,pH valuesand sensory evaluation
由圖3a所示,299對(duì)泡菜酸度的影響較大,當(dāng)299占比例較大時(shí),泡菜總酸偏大,當(dāng)299比例較少時(shí),產(chǎn)酸較少。乳酸菌723的加入可以改善299單株菌所造成的過酸及口味單一,但是723占比例較高時(shí),后期酸度過低。綜合感官評(píng)分和產(chǎn)酸量的結(jié)果選取299和723的比例為2∶1為發(fā)酵比例。
2.1.4 不同接種量對(duì)發(fā)酵牛蒡的影響
選取接種量為3%、5%、7%、9%(體積分?jǐn)?shù))4個(gè)水平,菌種比例為植物乳桿菌299∶乳酸菌723為2∶1,蔗糖添加量為4%(W/V),食鹽添加量為3%(W/V),氯化鈣濃度0.4%(W/V)在20℃~25℃下發(fā)酵8 d,進(jìn)行pH,總酸度及評(píng)分測評(píng)。
圖4 不同接種量對(duì)總酸、pH及感官評(píng)分的影響Fig.4 Effectof inocu luMon totalacidity,pH valuesand sensory evaluation
如圖4a所示,接種量對(duì)發(fā)酵速度有較大的影響。接種量大時(shí),產(chǎn)酸較快,雖然可以加快發(fā)酵酸度,抑制其他雜菌的生長,但由于短時(shí)間內(nèi)發(fā)生酸化,會(huì)使發(fā)酵牛蒡質(zhì)地發(fā)生軟化,影響質(zhì)地;但接種量較小時(shí),由于菌株的生長緩慢,會(huì)使腐敗菌滋生,致使發(fā)酵失敗。綜合感官評(píng)分及產(chǎn)酸速度選取接種量為5%。
2.1.5 不同時(shí)間對(duì)發(fā)酵牛蒡的影響
發(fā)酵時(shí)間分別選取5、6、7、8、9 d 5個(gè)水平,植物乳桿菌299∶乳酸菌723為2∶1,接種量為5%(mL/mL),蔗糖添加量為4%(g/mL),食鹽添加量為3%(g/mL),氯化鈣濃度0.4%(g/mL)在20℃~25℃下發(fā)酵,進(jìn)行pH,總酸度及評(píng)分測評(píng)。
圖5 不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)總酸和pH的影響Fig.5 Effectof fermentation tiMeon totalacidity and pH values
如圖5a可以看出,隨著時(shí)間的增加,泡菜酸度慢慢增加,第7天起酸度增加緩慢,說明發(fā)酵成熟。由圖5b可以看出,當(dāng)7天時(shí),口感較好,而第6天時(shí)其酸度偏低,所以選擇第7天作為發(fā)酵時(shí)間結(jié)束點(diǎn)。
2.2 正交試驗(yàn)分析確定發(fā)酵牛蒡的最佳工藝
根據(jù)上述單因素試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)發(fā)酵牛蒡品質(zhì)有影響的蔗糖添加量、接種量、食鹽添加量3個(gè)因素進(jìn)行L9(33)正交試驗(yàn)優(yōu)化,正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表3。
表3 優(yōu)化發(fā)酵工藝正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table3 Resultsand analysisof orthogonal tests for optiMal ferMentation
表4 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table4 Varianceanalysisof resultsof orthogonalexperiment
由表3及表4可以看出,影響牛蒡泡菜因素的主次順序?yàn)檎崽翘砑恿浚臼雏}添加量>接種量,即3個(gè)因素中蔗糖添加量對(duì)牛蒡泡菜的影響最大,食鹽添加量對(duì)牛蒡泡菜的影響次之。正交試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果顯示,牛蒡泡菜最佳發(fā)酵工藝為A3B2C2,最佳發(fā)酵條件為蔗糖添加量為5%(g/mL),接種量為5%(mL/mL),食鹽添加量3%(g/mL),氯化鈣濃度0.4%(g/mL)在20℃~25℃下發(fā)酵7 d。
2.3 牛蒡泡菜理化指標(biāo)的測定
以上述最優(yōu)工藝進(jìn)行牛蒡泡菜發(fā)酵,對(duì)樣品分別進(jìn)行固形物、水分、食鹽、總酸、亞硝酸含量測定。結(jié)果如表5所示。
表5 牛蒡泡菜理化指標(biāo)測定結(jié)果Table5 Resultsof cheMical index for burdock kiMchi
如表5所示,5個(gè)指標(biāo)均在參考范圍之內(nèi)。其中總酸為1.03%,此時(shí)牛蒡酸度適中,配方中蔗糖的添加,使得泡菜酸爽可口,容易被大眾消費(fèi)者接受。亞硝酸鹽含量為4.05mg/kg,發(fā)酵泡菜中亞硝酸鹽含量較低主要由于在較低pH下,乳酸菌可以產(chǎn)生亞硝酸鹽還原酶進(jìn)行酶降解有關(guān)[8]。我國的國家標(biāo)準(zhǔn)GB5009.33-2010《食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽測定》中規(guī)定,泡菜的亞硝酸鹽含量不應(yīng)該超過20mg/kg,而牛蒡泡菜中亞硝酸鹽含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國標(biāo),符合國家生產(chǎn)要求。
綜上所述,經(jīng)過優(yōu)化得出的牛蒡泡菜最佳發(fā)酵條件為蔗糖添加量為5%(w/v),接種量為5%(體積分?jǐn)?shù)),食鹽添加量為3%(w/v),氯化鈣濃度0.4%(w/v)在20℃~25℃發(fā)酵7 d。以最優(yōu)條件發(fā)酵泡菜可以快速降低體系中的pH,提高產(chǎn)酸速率,縮短發(fā)酵周期,同時(shí)亞硝酸鹽的含量遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)發(fā)酵后,牛蒡泡菜的風(fēng)味酸爽可口,豐富了牛蒡產(chǎn)品的形式,為牛蒡泡菜的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)提供依據(jù)。
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Fermentation Process of Burdock KiMchiby Lactobacillus
YANG Jia-huai,KANGRan,LIHui,WANGYan-ping*
(Key Laboratoryof Food Nutrition and Safety(Tianjin University of Science&Technology),Ministry of Education,Tianjin 300457)
Thisexperimenton the burdock as rawmaterial,adding lactobacillus fermentation burdock kimchi. The best fermentation conditionswere determined by single factor test and orthogonal experiment as follows:sucrose concentration 5%(g/mL),saltconcentration 3%(g/mL),and thestrainsproportion of299 to723was2∶1,inoculums 5%(ml/mL).Then the burdock kimchiwas fermented 7 d at20℃-25℃.According to the above method,the fermented burdock kimchi showed a good characteristic of texture and acidity.Furthermore,the concentration ofnitritewas lower than national food safety standard.Thus,the fermented processofpepperpickle hasprospectofindustrialization.
burdock;lactic acid bacteria;fermentation conditions;nitrite
10.3969/j.issn.1005-6521.2014.18.013
2014-09-15
“十二五”科技部高技術(shù)發(fā)展研究計(jì)劃‘863計(jì)劃’(2011AA100904)
楊加懷(1990—),男(漢),在讀碩士,研究方向:食品生物技術(shù)。
*通信作者:王艷萍(1962—),女(漢),教授,博士,研究方向:食品生物技術(shù)。