純種與傳統(tǒng)發(fā)酵工藝對(duì)天津冬菜質(zhì)量的影響

李貞景，馬博雅，王首忠，石磊，武慧佳，韓昕男，王昌祿 *

(1.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；2.廊坊出入境檢驗(yàn)檢疫局，河北 廊坊 065000)

純種與傳統(tǒng)發(fā)酵工藝對(duì)天津冬菜質(zhì)量的影響

李貞景1，馬博雅2，王首忠2，石磊1，武慧佳1，韓昕男1，王昌祿1 *

(1.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；2.廊坊出入境檢驗(yàn)檢疫局，河北 廊坊 065000)

天津冬菜是一種以大白菜、大蒜為主要原料加工而成的傳統(tǒng)腌漬菜。利用高效液相色譜及氨基酸自動(dòng)分析儀對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵和純種發(fā)酵的天津冬菜品質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明：二者氨基酸、有機(jī)酸組成及理化指標(biāo)無明顯差異，但純種發(fā)酵可縮短發(fā)酵時(shí)間，同時(shí)降低了含鹽量。

天津冬菜；純種發(fā)酵；游離氨基酸；有機(jī)酸

天津冬菜是一種獨(dú)特的地方半干態(tài)腌漬蔬菜，清朝《中饋錄》中已有冬菜制法的詳細(xì)記載。天津冬菜以大白菜為原料，經(jīng)晾曬脫水后混入精鹽，入壇緩慢發(fā)酵4～6個(gè)月即可食用。目前，天津冬菜仍延用傳統(tǒng)的作坊式生產(chǎn)，加工過程粗放，生產(chǎn)周期長，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。近年來，學(xué)者們對(duì)與天津冬菜類似的傳統(tǒng)腌漬蔬菜進(jìn)行了乳酸菌分離及人工純種發(fā)酵技術(shù)的研究[1]，發(fā)現(xiàn)純種發(fā)酵可以降低產(chǎn)品的含鹽量[2，3]，縮短生產(chǎn)周期，提高風(fēng)味[4，5]。因此，以乳酸菌為發(fā)酵劑，在較短時(shí)間內(nèi)，利用純種發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)出與傳統(tǒng)冬菜風(fēng)味相似的產(chǎn)品具有可行性和良好的市場(chǎng)前景。本文在使用人工控制發(fā)酵技術(shù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用現(xiàn)代分析手段對(duì)比了傳統(tǒng)與現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)所生產(chǎn)的天津冬菜理化、有機(jī)酸和氨基酸指標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)天津冬菜純種發(fā)酵生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

原料：大白菜、大蒜、食用加碘鹽 市售；傳統(tǒng)天津冬菜 天津市靜?？h三強(qiáng)食品公司；純種發(fā)酵冬菜 實(shí)驗(yàn)室自制。

菌種：DC 3-2 (Lactobacillusplantarum)，本實(shí)驗(yàn)室保存，由傳統(tǒng)冬菜菜坯中分離得到。

培養(yǎng)基：MRS培養(yǎng)基[6]、白菜汁培養(yǎng)基[7]。

1.2 主要儀器設(shè)備

Agilent Zorbax Eclips AAA，氨基酸分析系統(tǒng)，色譜數(shù)據(jù)處理工作站；Supelco 57330-U固相微萃取頭；GC-MS-4000氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Varian公司；Lab Alliance高效液相色譜儀；冷凍離心機(jī) 德國Heraeus公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海市實(shí)驗(yàn)儀器廠； SP-2102UV紫外可見分光光度計(jì) 上海光譜儀器有限公司；MP220型pH計(jì) 梅特勒-托利多(上海)有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 純種發(fā)酵冬菜工藝及操作要點(diǎn)

純種發(fā)酵冬菜工藝及操作要點(diǎn)工藝路線見圖 1。

圖1 純種發(fā)酵冬菜工藝Fig.1 Pure fermentation process of Tianjin Dongcai

1.3.1.1 白菜預(yù)處理

當(dāng)年11月上市的新鮮大白菜，棄去外面2～4層老葉，洗凈，切成3 cm×3 cm方塊。加入約8%的食用鹽，靜置4 h，棄去浸出汁，流動(dòng)水清洗3 min，60 ℃鼓風(fēng)干燥箱中脫水至白菜鮮重的10%。

1.3.1.2 混料

按脫水后白菜重量的12%加入粒徑約2 mm的大蒜碎粒，加入食用鹽，混合均勻。

1.3.1.3 微生物培養(yǎng)

菌種于MRS液體培養(yǎng)基中37 ℃下培養(yǎng)24 h，4 ℃，4000 r/min離心，將離心得到的菌體以蔬菜汁培養(yǎng)基重新懸浮。無菌條件下接種，混合均勻。

1.3.1.4 發(fā)酵

接種后的菜坯(約500 g)加入洗凈的瓷壇中，壓實(shí)，封口，25 ℃發(fā)酵。

1.3.2 產(chǎn)品理化指標(biāo)的測(cè)定

參考SB/T 10213-1994《醬腌菜理化檢驗(yàn)方法》。

1.3.3 有機(jī)酸的測(cè)定

采用高效液相色譜(HPLC)法。

1.3.3.1 樣品制備

稱取10 g樣品，加入50 mL重蒸水，勻漿，75 ℃水浴加熱30 min，冷卻至室溫，過濾，定容至100 mL，0.45 μm膜過濾。

1.3.3.2 色譜條件

色譜柱：Hypersil ODS2 C18(5 μm, 250 mm×4.6 mm)；流動(dòng)相：0.5% (NH4)2HPO4的H3PO4溶液(pH 2.5)；紫外檢測(cè)波長：210 nm；進(jìn)樣量：20 μL；柱溫：25 ℃；流速：1.0 mL/min。

1.3.4 游離氨基酸的測(cè)定

采用Agilent Zorbax Eclips AAA、氨基酸分析系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定。

1.3.4.1 樣品制備

稱取5 g樣品，分別加入15 mL重蒸水及15 mL 4%磺基水楊酸溶液，振蕩提取1 h。5000 r/min離心5 min，取上清液，調(diào)節(jié)pH 至2.0，重蒸水定容至50 mL，0.45 μm膜過濾。

1.3.4.2 氨基酸柱前衍生

取適量按1.3.4.1處理后的樣品(相當(dāng)于組氨酸0.05 mmol)，置于50 mL棕色容量瓶中，加入5.0 mL衍生緩沖液，搖勻，加入5.0 mL衍生劑溶液，搖勻，置于60 ℃水浴60 min，放置至室溫，緩沖液定容并搖勻，靜置15 min后進(jìn)行色譜檢測(cè)。

1.3.4.3 色譜條件

色譜柱：Agilent Zorbax Eclips AAA，Analytical 4.6 mm×150 mm 5-Micron；流動(dòng)相：A，乙腈∶水為1∶1；B，8.2 g醋酸鈉溶于800 mL重蒸水中(醋酸調(diào)pH至6.4)；流速：1.0 mL/min；檢測(cè)波長：360 nm；進(jìn)樣量：20 μL；柱溫:33 ℃。梯度洗脫程序見表1。

表1 氨基酸分析系統(tǒng)二元梯度程序
Table 1 Duality gradient procedure of amino acid analysis system

序號(hào)時(shí)間(min)流動(dòng)相A流動(dòng)相B10168420.18168432.40307044.20346657.204357613.305545715.005545820.40982.0921.3016841030.001684

2 結(jié)果與討論

2.1 理化指標(biāo)的比較

純種發(fā)酵結(jié)束后測(cè)定產(chǎn)品理化指標(biāo)，傳統(tǒng)發(fā)酵和純種發(fā)酵冬菜產(chǎn)品檢測(cè)結(jié)果見表2。

表2 傳統(tǒng)發(fā)酵與純種發(fā)酵冬菜的理化指標(biāo)
Table 2 Physical and chemical indexes of Tianjin Dongcai samples with and without starter

指標(biāo)傳統(tǒng)腌漬冬菜純種發(fā)酵冬菜含水量(%)60.23±8.3161.01±10.12pH4.90±0.094.86±0.11總酸含量(%)0.794±0.020.990±0.01含鹽量(%)12.03±0.7210.17±0.55氨基態(tài)氮含量(%)0.180±0.050.190±0.05還原糖含量(%)0.495±0.440.513±0.32亞硝酸鹽含量(%)--

注：“-”為未檢出。

由表2可知，純種發(fā)酵冬菜產(chǎn)品的含水量、pH、氨基態(tài)氮等指標(biāo)均與傳統(tǒng)冬菜接近，其含鹽量較傳統(tǒng)冬菜降低了約13%。傳統(tǒng)發(fā)酵與純種發(fā)酵冬菜產(chǎn)品中的亞硝酸鹽含量均在檢測(cè)限以下，可保證食用安全。

2.2 有機(jī)酸的比較

經(jīng)高效液相色譜分析與標(biāo)準(zhǔn)樣品比較，根據(jù)保留時(shí)間定性，根據(jù)其峰面積定量，得到各樣品中的有機(jī)酸組成和含量，見表3。

表3 傳統(tǒng)發(fā)酵與純種發(fā)酵冬菜的有機(jī)酸含量
Table 3 Organic acids content of Tianjin Dongcai samples with or without starter

有機(jī)酸含量(mg/100g)傳統(tǒng)冬菜純種發(fā)酵酸味特征草酸554.826485.813酒石酸--稍有澀感,酸味強(qiáng)烈蘋果酸69.81525.502爽快的酸味,略有苦味乳酸130.629349.658稍有澀感,尖利乙酸46.58517.631刺激性

續(xù) 表

注：“-”為未檢出。

有機(jī)酸的種類和含量對(duì)天津冬菜的風(fēng)味和營養(yǎng)有重要影響。檢測(cè)結(jié)果表明：純種發(fā)酵產(chǎn)品的總酸含量高于傳統(tǒng)發(fā)酵冬菜產(chǎn)品，除乳酸外，其他各有機(jī)酸含量均低于傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品。兩種產(chǎn)品中酒石酸含量均低于檢測(cè)限，無法檢出。

草酸可以和人體攝入食物中的鈣螯合，從而影響人體對(duì)鈣的吸收。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：相對(duì)于傳統(tǒng)發(fā)酵，純種發(fā)酵冬菜中草酸含量降低了12%。乳酸的酸味雖然尖銳，但能顯著提高食品的爽口性，純種發(fā)酵的天津冬菜中乳酸含量較高，約為傳統(tǒng)發(fā)酵冬菜的2.7倍。琥珀酸是鮮味有機(jī)酸，其鈉鹽含量達(dá)到0.114%時(shí)，鮮味明顯，新鮮白菜中的琥珀酸經(jīng)發(fā)酵后，以其鈉鹽形式存在，使冬菜的風(fēng)味更佳鮮美[8]，琥珀酸在純種和傳統(tǒng)發(fā)酵的冬菜中含量無顯著差異。

2.3 游離氨基酸比較

利用氨基酸自動(dòng)分析儀對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵和純種發(fā)酵冬菜產(chǎn)品游離氨基酸的檢測(cè)結(jié)果見表4。

表4 傳統(tǒng)發(fā)酵與純種發(fā)酵冬菜的游離氨基酸含量
Table 4 Free amino acids content of Tianjin Dongcai samples with or without starter

氨基酸種類含量(mg/100g)傳統(tǒng)發(fā)酵純種發(fā)酵閾值(mg/mL)風(fēng)味特征天冬氨酸75.51978.8943鮮酸、微甜谷氨酸17.0235161.6815鮮甜酸絲氨酸0.751111.935150甜甘氨酸-17.938110甜鮮精氨酸22.39294.74510甜略苦蘇氨酸*117.87726.806260甜鮮脯氨酸35.864105.762300甜略苦丙氨酸34.556119.86760甜鮮賴氨酸*187.285-50苦略甜纈氨酸*--150甜兼苦甲硫氨酸*34.55957.69730苦略甜半胱氨酸--苦異亮氨酸*36.094-50苦亮氨酸*-29.188380苦苯丙氨酸30.49135.685150苦組氨酸23.49322.85420苦略甜酪氨酸19.41331.334苦總量795.289794.384

注：“*”為人體必需氨基酸；“-”為未測(cè)出。

由表4可知，傳統(tǒng)發(fā)酵冬菜與純種發(fā)酵冬菜均含有13種可檢的氨基酸，其中純種發(fā)酵冬菜中游離氨基酸總量略低于傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品。

每種氨基酸都具有特殊的風(fēng)味，丙氨酸具有令人愉快的香氣，天冬氨酸和谷氨酸具有鮮味，甘氨酸、脯氨酸、絲氨酸和色氨酸具有甜味[9]。目前，在蔬菜腌制品中發(fā)現(xiàn)的氨基酸已達(dá)30 多種。天冬氨酸和谷氨酸具有鮮味，純種發(fā)酵的冬菜中天冬氨酸含量明顯高于傳統(tǒng)發(fā)酵，但谷氨酸含量略低于傳統(tǒng)發(fā)酵。其中，發(fā)酵產(chǎn)生的天冬氨酸和谷氨酸與食鹽中的Na+結(jié)合成天冬氨酸鹽和谷氨酸鹽，這兩種氨基酸鹽均具有較強(qiáng)的鮮味，對(duì)天津冬菜鮮味影響顯著。此外，丙氨酸和甘氨酸的甜味可以在一定程度上緩和酸、咸和辛辣味[10]。純種發(fā)酵中甘氨酸和丙氨酸含量均明顯高于傳統(tǒng)發(fā)酵，可與酸味尖銳的乳酸結(jié)合，從而使冬菜的口感更佳。

3 結(jié)論

與傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品相比，采用現(xiàn)代純種發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)天津冬菜，含鹽量下降了約15%，其他理化指標(biāo)無顯著性差異。有機(jī)酸分析表明：傳統(tǒng)發(fā)酵與純種發(fā)酵法生產(chǎn)的天津冬菜中有機(jī)酸組成基本一致，但純種發(fā)酵冬菜中不利于鈣吸收的草酸含量降低了12%，可增加食品獨(dú)特酸味的乳酸含量約為傳統(tǒng)工藝的2.7倍。在氨基酸分析中，純種發(fā)酵冬菜中游離氨基酸總量略低于傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品，但純種發(fā)酵產(chǎn)品中丙氨酸與甘氨酸的含量均高于傳統(tǒng)發(fā)酵冬菜，兩種氨基酸可緩和天津冬菜產(chǎn)品中較尖利的酸味。

[1]巨曉英，韓燁，周志江.自然發(fā)酵泡菜中乳酸菌的分離鑒定[J].食品與機(jī)械，2008，24(5)：29-31.

[2]Wiander B, Ryh nen E L.Laboratory and large-scale fermentation of white cabbage into sauerkraut and sauerkraut juice by using starters in combination with mineral salt with a low NaCl content[J].European Food Research and Technology, 2005, 220(2): 191-195.

[3]Britta V.Impact of low salt concentration on natural large-scale sauerkraut fermentation[J].Food Microbiology, 2003(20): 391-395.

[4]周相玲.自然發(fā)酵泡卷心菜風(fēng)味物質(zhì)的研究[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2005，26(2)：72-74.

[5]張菊華，單楊，李高陽.乳酸菌發(fā)酵蔬菜汁的呈味作用[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004(1)：67-70.

[6]張剛.乳酸菌——基礎(chǔ)、技術(shù)和應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007：78-95.

[7]Nancy J, Tony S, Claude P.Selection and characterization of mixed starter cultures for lactic acid fermentation of carrot, cabbage, beet and onion vegetable mixtures[J].International Journal of Food Microbiology, 2001, 64:261-275.

[8]王斌.發(fā)酵型腌制蔬菜生花病害微生物研究及控制[D].南寧：廣西大學(xué)，2012.

[9]陳聰，董英，程新，等.乳酸菌直投制備金針菇泡菜的風(fēng)味物質(zhì)分析[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2015，41(2)：221-226.

[10]周秀琴.氨基酸的調(diào)味功能[J].發(fā)酵科技通訊，1999，28(2)：40-41.

Effect of Pure Fermentation and Traditional Fermentation on the Quality of Tianjin Dongcai

LI Zhen-jing1,MA Bo-ya2,WANG Shou-zhong2,SHI Lei1,WU Hui-jia1,HAN Xin-nan1,WANG Chang-lu1*

(1.Key Laboratory of Food Nutrition and Safety, Ministry of Education, College of Food Engineering and Biotechnology, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China; 2.Langfang Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Langfang 065000, China)

Tianjin Dongcai is a traditional fermented vegetable produced with cabbage and garlic. Its quality is compared between natural and inoculated Tianjin Dongcai, the result indicates that there's no significant difference of physical and chemical indexes, free amino acids and organic acids between natural and inoculated Tianjin Dongcai; however, inoculated fermentation can shorten the fermentati on period and lower the salt content.

Tianjin Dongcai; inoculated fermentation; free amino acids; organic acids

2016-06-25 *通訊作者

天津市科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(05ZHGCNC00300)

李貞景(1980-)，男，河南南陽人，助理研究員，研究方向：發(fā)酵食品。

TS255.54

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2016.12.002

1000-9973(2016)12-0007-04