孫志惠，石晶紅，雍雅萍

(河套學(xué)院 農(nóng)學(xué)系，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000)

利用野生乳酸菌菌株優(yōu)化泡菜配方

孫志惠，石晶紅*，雍雅萍

(河套學(xué)院 農(nóng)學(xué)系，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000)

利用野生乳酸菌作為生產(chǎn)菌種，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用四因素三水平的響應(yīng)面分析法，對(duì)巴彥淖爾地區(qū)的泡菜配方進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明：食鹽添加量為4.81%，乳酸菌添加量為0.05%，食糖添加量為3.57%，Vc添加量為0.19%。所生產(chǎn)的泡菜口感脆嫩，組織狀態(tài)均勻，風(fēng)味濃郁，色澤良好，營(yíng)養(yǎng)豐富，且泡菜中亞硝酸鹽含量低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)于自然發(fā)酵。

野生乳酸菌；響應(yīng)面法；泡菜配方

泡菜是一種歷史悠久、風(fēng)味獨(dú)特的傳統(tǒng)發(fā)酵型腌制品，它制作簡(jiǎn)單、風(fēng)味濃郁、營(yíng)養(yǎng)豐富，深受廣大百姓的喜愛(ài)。中國(guó)的第一部詩(shī)集《詩(shī)經(jīng)》中就保存有蔬菜腌制的記錄[1]。蔬菜腌制的過(guò)程中較大程度保留了原料的營(yíng)養(yǎng)成分和色、香、味等品質(zhì)，加工簡(jiǎn)便且營(yíng)養(yǎng)美味。由于腌制品的感官品質(zhì)得到保持和改進(jìn)，操作方法又容易實(shí)現(xiàn)，加工成本低，條件低，原料豐富多樣，取食容易，而且腌制品具有一定的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，酸爽脆嫩，能夠促進(jìn)人體消化和吸收，解膩消食，刺激食欲，在國(guó)內(nèi)外廣受百姓歡迎和喜愛(ài)。經(jīng)常食用泡菜也成為一種飲食文化，世世相傳，沿襲至今[2]。

蔬菜易富集硝酸鹽，當(dāng)過(guò)量施用氮肥后，不能被蔬菜全部吸收利用，多余的部分就以硝酸鹽的形式儲(chǔ)存在蔬菜中，導(dǎo)致蔬菜富集硝酸鹽。加之我國(guó)傳統(tǒng)泡菜加工工藝簡(jiǎn)單，發(fā)酵速度、品質(zhì)等方面受自然條件的影響大，品質(zhì)極不穩(wěn)定，受污染后會(huì)產(chǎn)生更多危害人體健康的亞硝酸鹽。泡菜的風(fēng)味好壞、亞硝酸鹽的含量高低與腌制的配方有著密不可分的關(guān)系。用科學(xué)合理的配方進(jìn)行腌制，不僅能夠降低亞硝酸鹽的含量，優(yōu)化后的產(chǎn)品還能夠使泡菜的風(fēng)味和口感更適合人們的喜好和味覺(jué)，使腌制品既營(yíng)養(yǎng)又健康[3，4]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

新鮮甘藍(lán)，市購(gòu)；白砂糖、食鹽、白酒、料酒、味精、八角、花椒、桂皮、茴香、仔姜、蒜、胡蘿卜、辣椒等輔料，市購(gòu)。

1.2 儀器設(shè)備

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 浙江托普儀器有限公司；722型可見(jiàn)分光光度計(jì) 上海儀器分析廠；酸度計(jì) 方舟科技有限公司；多頭磁力加熱攪拌器，HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州博遠(yuǎn)實(shí)驗(yàn)分析儀器廠；電子萬(wàn)用爐 北京市永光明醫(yī)療儀器廠；電子分析天平 天津天馬衡基儀器有限公司；全自動(dòng)立式電熱壓力蒸汽滅菌鍋，蝸旋混合器 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.3 主要試劑

甲醛溶液、硫酸、乙酸鋅、鹽酸萘乙二胺、硼酸鈉、亞硝酸鈉(均為分析純) 成都市科龍化工試劑廠；亞鐵氰化鉀、氫氧化鈉、對(duì)氨基苯磺酸(均為分析純) 天津市鼎盛鑫化工有限公司。

1.4 試驗(yàn)菌株

選取分離自巴彥淖爾地區(qū)自然發(fā)酵泡菜中具有降解亞硝酸鹽能力的野生植物乳桿菌作為生產(chǎn)菌株。

1.5 試驗(yàn)方法

1.5.1 單因素試驗(yàn)

1.5.1.1 乳酸菌最適溫度試驗(yàn)

將接種量為1%的乳酸菌接種在MRS液體培養(yǎng)基中，分別在不同的溫度條件下培養(yǎng)24 h(15，20，25， 30，37 ℃)，沒(méi)有接菌的MRS液體培養(yǎng)基作為對(duì)照，在600 nm處測(cè)其OD值。

1.5.1.2 耐鹽試驗(yàn)

將接種量為1%的乳酸菌分別接種在NaCl濃度為0，5%，10%的MRS液體培養(yǎng)基中，在37 ℃下培養(yǎng)24 h后，在600 nm處測(cè)其OD值。比較它們的生長(zhǎng)情況，以沒(méi)有接菌的MRS液體培養(yǎng)基作為對(duì)照。

1.5.1.3 不同乳酸菌接種量對(duì)發(fā)酵泡菜品質(zhì)的影響

在泡菜中分別接種0，0.02%，0.03%，0.04%，0.05%，0.06%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))的乳酸菌，測(cè)定發(fā)酵過(guò)程中泡菜湯液pH值的變化，并對(duì)泡菜品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定乳酸菌的添加范圍[5]。

1.5.2 泡菜的品質(zhì)評(píng)價(jià)方法

當(dāng)泡菜酸度pH值達(dá)到3.2～3.6時(shí)，泡菜品質(zhì)發(fā)酵成熟，對(duì)發(fā)酵好的泡菜從質(zhì)地、滋味、色澤、香氣四個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)打分[6]。

1.5.3 響應(yīng)面法優(yōu)化泡菜配方

在乳酸菌添加量單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用Design-Expert軟件[7，8]，以食鹽、食糖、乳酸菌、Vc的添加量作為試驗(yàn)因素，進(jìn)行四因素三水平試驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化泡菜配方。食鹽添加范圍為4%～6%，食糖添加范圍為2%～4%，Vc添加范圍為0.1%～0.3%[9]。

1.5.4 泡菜中亞硝酸鹽含量的測(cè)定

根據(jù)國(guó)標(biāo)，參照GB/T 5009.33-2010《食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測(cè)定》方法進(jìn)行測(cè)定[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

乳酸菌溫度及耐鹽試驗(yàn)情況見(jiàn)表1。

表1 乳酸菌溫度及耐鹽試驗(yàn)情況表
Table 1 Lactobacillus temperature and salt resistance testing table

因素溫度(℃)耐鹽(%)15202530370510△OD值0.810.750.930.960.980.960.880.36

2.1.1 乳酸菌最適溫度試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，隨著溫度的升高，乳酸菌OD值增量逐漸增大，可見(jiàn)溫度對(duì)乳酸菌的生長(zhǎng)有一定影響，但影響不大。

2.1.2 乳酸菌耐鹽試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，隨著食鹽濃度的升高，乳酸菌OD值增量逐漸減小，可見(jiàn)鹽濃度對(duì)乳酸菌的生長(zhǎng)有一定影響。

2.1.3 不同乳酸菌接種量對(duì)乳酸菌發(fā)酵泡菜品質(zhì)的結(jié)果

圖1 不同乳酸菌接種量泡菜湯液pH值與發(fā)酵時(shí)間的關(guān)系Fig.1 The relationship of pH and fermentation time of kimchi soup with different lactic acid bacteria inoculation quantity

由圖1可知，不論是否接種乳酸菌，泡菜湯液pH值變化的趨勢(shì)基本一致，呈逐漸降低趨勢(shì)。隨著乳酸菌接種量越大，其pH值降低越明顯，當(dāng)泡菜發(fā)酵6～7天后，泡菜湯液的pH值幾乎趨于穩(wěn)定。雖然乳酸菌的接種量越高，發(fā)酵速度越快，發(fā)酵周期越短，但會(huì)影響泡菜風(fēng)味物質(zhì)的形成，進(jìn)而影響泡菜的風(fēng)味與口感，所以，結(jié)合表2的感官評(píng)分確定乳酸菌接種范圍為0.03%～0.05%[11]。

表2 不同乳酸菌接種量泡菜品質(zhì)綜合評(píng)分表(均分)
Table 2 The comprehensive scoring of kimchi quality with different lactic acid bacteria inoculation quantity (split)

乳酸菌制劑用量(%)指標(biāo)色澤香氣滋味脆度總均分017221815720.0217231916750.0318241817790.0417252219830.0517131918770.061612181773

2.1.4 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

利用Design-Expert軟件對(duì)表3中試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合[12]，獲得泡菜的感官品質(zhì)對(duì)編碼自變量因素食鹽添加量、食糖添加量、乳酸菌接種量、Vc添加量的二次多項(xiàng)式回歸方程[13]：

Y=86.20-1.50X1+5.75X2+3.58X3-0.17X4-0.75X1X2+0.25X1X3+1.25X2X3-0.75X2X4-0.25 X3X4-5.22 X12-3.85X22-4.10 X32-4.48 X42。

表3 響應(yīng)面設(shè)計(jì)及結(jié)果
Table 3 The response surface design and results

試驗(yàn)號(hào)X1X2X3X4感官評(píng)分1-1+10083.5020+10+179.0030-1-1069.004+10+1080.005+1+10080.00600-1+175.0070+10-182.008+10-1070.009-100+176.6010-100-177.0011000087.0012-10-1074.00130-1+1079.001400-1-172.0015000086.00160-10-175.00

續(xù) 表

表4 回歸方程方差分析
Table 4 Analysis of variance for regression equation

變異源平方和自由度均方F值P值模型920.311465.7437.74<0.0001失擬項(xiàng)21.58102.163.080.1446純誤差2.8040.7總和944.6928

由表4可知，泡菜感官評(píng)分的二次方模型的F=37.74，P<0.001,表明方程極顯著[14]。表3中擬合的回歸方程各項(xiàng)系數(shù)的可靠性，可由回歸方程系數(shù)的方差分析評(píng)定，見(jiàn)表5。

表5 回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)
Table 5 The significance test for regression equation coefficient

模擬項(xiàng)回歸系數(shù)自由度標(biāo)準(zhǔn)誤差F值P值常數(shù)項(xiàng)86.2010.5937.74<0.0001X1-1.5010.3815.500.0015X25.7510.38227.80<0.0001X33.5810.3888.47<0.0001X4-0.1710.380.190.6684X1X2-0.7510.661.290.2748X1X30.2510.660.140.7105X1X4010.660.001.0000X2X31.2510.663.590.0790X2X4-0.7510.661.290.2748X3X4-0.2510.660.140.7105X12-5.2310.52101.68<0.0001X22-3.8510.5255.20<0.0001X32-4.1010.5262.61<0.0001X42-4.4810.5274.58<0.0001

注：R2=0.9742;RAdj2=0.9484;RPred2=0.8638;Adeq Precision=19.667。

由表5可知，響應(yīng)值感官評(píng)分的二次模型方程中一次項(xiàng)及二次項(xiàng)X2，X3，X12，X22，X32，X42的P值均小于0.01，表明其對(duì)感官評(píng)分的影響高度顯著，模型的校正決定系數(shù)RAdj2=0.9484，說(shuō)明該模型能解釋94.8%的響應(yīng)值的變化，僅有5.2%不能用此模型來(lái)解釋?zhuān)瑥?fù)相關(guān)系數(shù)為0.9742，說(shuō)明該二次模型擬合效果良好[15]，最優(yōu)配方為食鹽4.81%，乳酸菌0.05%，食糖3.57%，Vc 0.19%。

2.2 泡菜生產(chǎn)配方的響應(yīng)面分析及優(yōu)化

圖2 不同因素對(duì)泡菜感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖Fig.2 The response surface figure for the effect of different factors on sensory scoring of kimchi

注：a表示乳酸菌與食鹽的交互作用；b表示食糖與食鹽的交互作用；c表示Vc與食鹽的交互作用；d表示乳酸菌與食糖的交互作用；e表示乳酸菌與Vc的交互作用；f表示食糖與Vc的交互作用。

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

為檢驗(yàn)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)所得結(jié)果的可靠性，采用優(yōu)化后的配方進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，平均感官評(píng)定得分達(dá)到89.84，與理論預(yù)測(cè)值相比，其相對(duì)誤差約為0.23%，說(shuō)明該模型可信度較高，響應(yīng)面分析法優(yōu)化的配方參數(shù)準(zhǔn)確可靠，具有實(shí)用價(jià)值[16]。

2.4 配方優(yōu)化后泡菜中亞硝酸鹽含量的測(cè)定結(jié)果

圖3 優(yōu)化配方泡菜的亞硝酸鹽含量Fig.3 The nitrite content of optimized kimchi

由圖3可知，泡菜在自然發(fā)酵腌制第2天，亞硝酸鹽含量出現(xiàn)一個(gè)高峰，達(dá)2.021 mg/kg，之后下降。優(yōu)化配方的泡菜，亞硝酸峰不明顯，最高值也僅為0.2 mg/kg。表明泡菜配方優(yōu)化后，人工接種乳酸菌有利于抑制亞硝酸鹽的生成，減少亞硝酸含量的積累。我國(guó)食品安全法規(guī)定了腌制品中亞硝酸鹽含量小于30 mg/kg，配方優(yōu)化后泡菜中亞硝酸鹽含量低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)于自然發(fā)酵。

3 結(jié)論

采用單因素試驗(yàn)和響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)試驗(yàn)，得到泡菜生產(chǎn)的最優(yōu)配方為食鹽4.81%，乳酸菌0.05%，食糖3.57%，Vc 0.19%。所生產(chǎn)的泡菜口感脆嫩、組織狀態(tài)均勻、風(fēng)味濃郁、色澤良好、營(yíng)養(yǎng)豐富，感官評(píng)分為89.84；且泡菜中亞硝酸鹽含量低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)于自然發(fā)酵。

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Optimization of Pickles' Formula Using Wild Lactobacillus Strains

SUN Zhi-hui, SHI Jing-hong*, YONG Ya-ping

(Department of Agronomy, Hetao College, Bayannur 015000, China)

Using wild lactobacillus as the production strains, optimize the pickles' formula in Bayannur region by response surface analysis method with four factors and three levels on the basis of single factor experiment. The results show that salt is 4.81%, lactic acid bacteria is 0.05%, sugar is 3.57%, Vc is 0.19%. The produced pickles have crisp taste, uniform texture, strong flavor, good color, rich nutrition and the nitrite content is lower than that of national standard and better than that of natural fermentation.

lactic acid bacteria; response surface methodology; pickles' formula

2016-06-15 *通訊作者

河套學(xué)院自然科學(xué)青年項(xiàng)目(HTXYZQ13006)

孫志惠(1981-)，女(滿(mǎn)族)，內(nèi)蒙古巴彥淖爾人，講師，碩士，研究方向：食品安全與加工。

TS255.54

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2016.12.008

1000-9973(2016)12-0033-05