泡菜品質(zhì)敗壞的研究進展

于麗洪，黃盛藍，杜木英*

（西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715）

泡菜是以蔬菜為原料，經(jīng)中低濃度食鹽水泡漬發(fā)酵，可輔以添加輔料、調(diào)味、包裝、滅菌等過程，生產(chǎn)加工而成的蔬菜制品[1]。泡菜的發(fā)酵主要是乳酸的發(fā)酵，乳酸菌利用原料中的可溶性物質(zhì)產(chǎn)生了大量的風(fēng)味和營養(yǎng)物質(zhì)（乳酸、氨基酸、維生素、酶等），而且對蔬菜本身的營養(yǎng)物質(zhì)破壞較小。微生物的污染是泡菜腐敗變質(zhì)的最主要的原因[2]，微生物可引起食品發(fā)生化學(xué)或物理性變化，使食品失去原有的營養(yǎng)價值、組織狀態(tài)及色香味，從而不符合食品衛(wèi)生要求。

發(fā)酵蔬菜品質(zhì)的敗壞主要由酵母菌、芽孢菌等引起，表現(xiàn)為發(fā)臭、發(fā)黃、軟腐、生花等，出現(xiàn)生物胺、微生物毒素含量過高[3]等現(xiàn)象，這些不僅危害消費者，同時嚴(yán)重制約了泡菜的工業(yè)化發(fā)展。本文就泡菜發(fā)臭、發(fā)黃、軟腐等品質(zhì)敗壞現(xiàn)象產(chǎn)生的機理、研究進展及相應(yīng)的措施進行綜述，以期為更高品質(zhì)的泡菜研發(fā)及其生產(chǎn)開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 泡菜發(fā)臭

1.1 泡菜發(fā)臭的機理

泡菜發(fā)臭可由生物敗壞、物理敗壞、化學(xué)敗壞引起。泡菜中的乳糖與糖在丁酸菌的發(fā)酵作用下生成丁酸及其他產(chǎn)物，導(dǎo)致強烈的不愉快氣味；腐敗菌會分解泡菜中的蛋白質(zhì)、氨基酸、糖、單寧、果膠、纖維素，使其產(chǎn)生惡臭味。植物中蛋白質(zhì)分子高度極化且為水溶性，在特定微生物作用下發(fā)生水解，首先分解成游離氨基酸，進一步脫氨基釋放出氨；變形桿菌可以從半胱氨酸中釋放出硫化氫，以及大腸桿菌可使其產(chǎn)生吲哚，這些都可使泡菜產(chǎn)生惡臭味[4-5]。另外光線和溫度也會產(chǎn)生一定的影響，通過引起揮發(fā)性物質(zhì)的分解，使泡菜產(chǎn)生不愉快的氣味。

1.2 泡菜發(fā)臭的研究進展

目前對泡菜發(fā)臭研究常用的提取方法有蒸餾、頂空法、吹掃捕集法以及多種萃取方法，同時主要用高效液相色譜儀、氣相色譜儀和氨基酸自動分析儀進行分析，也常將幾種方法聯(lián)用，如氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀等，可有效對泡菜腐敗中氣味物質(zhì)進行提取和研究。

引起泡菜后期異味的氣體成分目前尚不能全部確定，但是王向陽等[6]采用固相微萃取與氣質(zhì)聯(lián)用法（solid phase microextraction-gaschromatography/massspectrometry，SPMEGC/MS），測定分析泡菜貨架期氣味物質(zhì)的動態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)引起泡菜后期異味的可能主要是醛類、脂類、萘類和苯的衍生物等物質(zhì)。陳功等[7]對自然發(fā)酵泡菜、老鹽水發(fā)酵泡菜和直投式功能菌劑發(fā)酵泡菜三種發(fā)酵方式的泡菜風(fēng)味成分進行研究，結(jié)果顯示直投式功能菌劑發(fā)酵泡菜中，產(chǎn)生不愉快氣味物質(zhì)（乙偶姻）相對含量較其他泡菜要低。類似的結(jié)果在其他研究中也有報道[8]。

1.3 泡菜發(fā)臭的控制措施

泡菜發(fā)酵過程中的環(huán)境控制尤為重要，將pH控制在4.5以下可抑制有害微生物的繁殖，減少微生物對泡菜發(fā)臭產(chǎn)生的影響；存放環(huán)境的溫度和光照也會影響其香氣變化，陰涼避光環(huán)境更適宜保存[9-10]。香辛料如生姜和大蒜的添加同樣會降低泡菜中不愉快氣味物質(zhì)，而且增加了泡菜的香氣并起到一定的抑制泡菜腐敗的作用，實驗證明，茶多酚也有類似的效果[8，11]。另外，某些酵母菌所產(chǎn)生的苯乙醇，不僅具有愉快、柔和且持久的玫瑰香氣，而且可以較好地抑制某些細菌，如革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌和放線菌等[12]。從滅菌方面來看，超高壓技術(shù)作為一種新型的食品非熱力加工技術(shù)，具有較好的殺菌效果，而且對泡菜的色澤、營養(yǎng)和風(fēng)味有較好的保留[13]。將發(fā)酵成熟的泡菜熱燙1.5min后真空包裝，于550MPa超高壓條件下處理5 min，測定香氣成分后發(fā)現(xiàn)，高壓處理使泡菜中芳樟醇、α-松油醇等具有甜香和花香的風(fēng)味物質(zhì)及特征風(fēng)味物異硫氰酸酯類增加，而具有刺激性氣味的酸類，具有藥味的α-水芹烯和茨烯，具有大蒜氣味的二硫化合物及其他揮發(fā)性化合物減少[14]。

2 泡菜發(fā)黃

2.1 泡菜發(fā)黃的機理

發(fā)黃變褐現(xiàn)象在蘿卜泡菜制作過程中較為常見。其色變一般認(rèn)為可由非酶和酶促褐變、微生物的繁殖以及添加的輔料中的色素引起。蘿卜的組織遭到破壞后，經(jīng)過一系列的反應(yīng)形成色素物質(zhì)，具體過程如下[15-16]：

2.2 泡菜發(fā)黃的研究進展

有研究表明[17-18]，蘿卜腌制過程中的黃色素的形成與蘿卜中的芥子苷酶與硫苷的降解反應(yīng)有關(guān)，隨后日本學(xué)者[19-21]通過對蘿卜泡菜中黃色素及其前體的純化鑒定，認(rèn)為該黃色素是由蘿卜中主要硫苷-4-甲硫基-3-丁烯基硫代葡萄苷（4-methylthio-3-butenyl glucosinolate，4-MTBG）的降解產(chǎn)物與左旋色氨酸生成。泡菜黃變與硫苷和芥子苷酶及其相關(guān)反應(yīng)有重要關(guān)系。另外，將蘿卜腌制品低溫貯藏，可有效抑制黃變，常溫條件下儲藏，無法對黃色素形成的進行抑制[22]。

2.3 泡菜發(fā)黃的控制措施

李潔[23]在腌制過程中加入L-半胱氨酸（L-cysteine，L-Cys）研究蘿卜的黃變及相關(guān)指標(biāo)所產(chǎn)生的變化。以Na2S2O5為對照，L-Cys抑制黃色素生成的作用更強效果更好，但后期抑制作用喪失，蘿卜黃變加速，說明L-Cys的這種抑制作用有限。加大使用濃度或與配合其他抑制劑使用等可能會有所改進，這有待進一步研究；同時添加一定濃度的NaCl溶液也會影響4-甲硫基-3-丁稀基異硫氰酸酯（4-methylthio-3-butenyl isothiocyanate，4-MTBI），濃度以及蘿卜芥子苷酶活性。就泡菜發(fā)酵環(huán)境來看，研究發(fā)現(xiàn)，在pH值為7的條件下黃變速度更快，堿性條件下較慢；光照和溫度通過加速色素中間體（4-MTBI）的轉(zhuǎn)化同樣會促進褐變反應(yīng)的發(fā)生，遮光可起到有效的作用[24]。

3 泡菜軟腐

3.1 泡菜軟腐的機理

3.1.1 果膠物質(zhì)的分解

果膠是一種長鏈高分子化合物，分子質(zhì)量＞25000Da，由半乳糖醛酸酯及少量半乳糖醛酸通過α-1,4-糖苷鍵連接而成，每條鏈含200個以上的半乳糖醛酸殘基，即它是由聚半乳糖醛酸的羧基與甲醇進行甲酯化而成的，又名水溶性果膠，可溶于水而不溶于醇，存在于細胞液中；其一旦失去黏結(jié)作用，便會造成組織松弛。通常產(chǎn)生于蔬菜成熟階段，造成蔬菜脆性下降。果膠物質(zhì)的分解過程如下[25]：

3.1.2 細胞膨壓

細胞膨壓是指細胞質(zhì)內(nèi)液體所產(chǎn)生的對細胞壁的壓力。果蔬細胞汁液飽滿，細胞的膨壓比較大，脆性強；脫水后膨壓下降，脆性隨之減弱。

3.2 泡菜軟腐的研究進展

果膠物質(zhì)是蔬菜中的主要脆度物質(zhì)。綜合多數(shù)研究可知[25-26]，霉菌和酵母可以分解蔬菜中的果膠物質(zhì)產(chǎn)生糖類和酸類，引起泡菜質(zhì)地的失脆，造成軟腐。SONG H M等[27]對過度發(fā)酵導(dǎo)致軟化的泡菜進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)畢赤酵母（Pichia kudriavzevii）和粘質(zhì)紅酵母（Rhodotorula mucilaginosa）等酵母菌株導(dǎo)致產(chǎn)品變質(zhì)。通過對儲存泡菜的環(huán)境進行控制，如低溫存放、嚴(yán)格控制氧氣含量等措施，可有效減少有氧型酵母如畢赤酵母（P.kudriavzevii）的生長。汪立平等[28]利用不同植物乳桿菌純種發(fā)酵的蘿卜泡菜，研究了如何提高人工發(fā)酵蘿卜的脆度。將蘿卜原料經(jīng)過高質(zhì)量濃度食鹽預(yù)處理24 h后，在低食鹽質(zhì)量濃度條件下再接種植物乳桿菌，在降低接種泡菜的含鹽量同時可保留蘿卜的脆度，得到成品泡菜相對不經(jīng)過高鹽預(yù)處理組其脆度明顯提高。

泡菜發(fā)酵過程中有一種常見的腐敗現(xiàn)象——“生花”。導(dǎo)致該現(xiàn)象的微生物主要為芽孢桿菌和多種酵母菌如假絲酵母、釀酒酵母等，同時也有少量有害微生物存在?！吧ā敝饕F(xiàn)象是使泡菜表面長出一層白膜，導(dǎo)致品質(zhì)敗壞并產(chǎn)生不愉快的酸臭味[29]。

若“生花”維持時間較長，有害微生物大量繁殖，則最終會造成泡菜的腐敗變質(zhì)。饒瑜等[30]對四川泡菜“生花”的腐敗微生物進行研究，分離純化鑒定后發(fā)現(xiàn)主要腐敗菌為克魯維畢赤酵母和白地霉。后續(xù)發(fā)酵回接實驗也證明這兩種菌均能引起泡菜明顯的“生花”和腐敗。鐘小廷等[31]對泡菜生花酵母進行研究，經(jīng)測序比較后發(fā)現(xiàn)均為畢赤酵母屬。胡懷容等[32]對低鹽腌制大頭菜為原料，對貯藏、流通期間主要腐敗微生物進行分析，得到7株細菌菌株，2株酵母菌株。不難發(fā)現(xiàn)，引起多數(shù)泡菜“生花”現(xiàn)象的多為酵母菌和芽孢菌，每種菌在泡菜的腐敗變質(zhì)過程中所引起的變化是不同的，如某些芽孢菌可引起不潔氣味的產(chǎn)生，某些酵母菌主要引起泡菜軟爛，在不同的泡菜種類中，這些腐敗菌以不同的組合共同導(dǎo)致“生花”現(xiàn)象的發(fā)生。

對于生花現(xiàn)象的防治，首先可以根據(jù)腐敗菌的特性，適當(dāng)調(diào)節(jié)泡菜水的酸度和鹽度，既可以保留泡菜的品質(zhì)和風(fēng)味又可有效抑制生花現(xiàn)象。另外，采用有效的殺菌技術(shù)和抑菌手段，對泡菜產(chǎn)品進行熱處理或添加防腐劑等都可有效延長其貨架期[33-34]。對比傳統(tǒng)法發(fā)酵工藝，植物乳桿菌或乳酸乳球菌的外源添加，也能有效抑制泡菜發(fā)酵過程中“生花”現(xiàn)象的產(chǎn)生[35-36]。

3.3 泡菜軟腐的控制措施

3.3.1 提高果膠酸鹽的含量

目前較普遍的方法是利用果膠酸可以與鈣、鎂離子等結(jié)合形成不溶性的果膠酸鹽的原理，以保持泡菜脆度[37]。果膠甲酯酶可使泡菜中的果膠物質(zhì)在酶的作用下變成果膠酸，在鈣鹽存在的情況下生成果膠酸鈣，從而實現(xiàn)泡菜保脆。刁源等[38]對黃秋葵泡菜護綠保脆進行研究，結(jié)果表明，乳酸鋅0.06%、異抗壞血酸鈉0.2%、乳酸鈣0.08%的添加和短時間的高溫燙漂，可有效提高原料中果膠酸鹽的含量以維持黃秋葵嫩莢泡制過程中顏色和脆度。有學(xué)者[39]以腌制大頭菜坯為對象，探究其保脆工藝，采用脫鹽浸泡液中添加適當(dāng)CaCl2，對即食大頭菜（絲）保脆效果較好。

3.3.2 提高果膠甲酯酶含量

外源性添加果膠甲酯酶可以使果膠去甲酯化，將高氧甲基果膠轉(zhuǎn)化成低甲氧基果膠，進而與Ca2+等金屬離子反應(yīng)，生成果膠酸鹽，保持果蔬的脆性。樂毅等[40]對添加外源性果膠甲酯酶進行研究，結(jié)果表明，添加外源性果膠甲酯酶最佳作用條件是：50℃條件下，pH值為4.5，酶添加量為0.9 mL酶液/100 mL水，有較好的保脆效果。

4 小結(jié)

不同菌種及環(huán)境的共同作用導(dǎo)致泡菜發(fā)臭的機理有待研究，目前有效的改善泡菜的異味的方法有多種，從發(fā)酵方式來看，直投式發(fā)酵比自然發(fā)酵效果更理想；從發(fā)酵過程來看，調(diào)控發(fā)酵pH、添加香辛料和茶多酚都能有效防止異味的產(chǎn)生；從泡菜的后期保存來看，采取有效的殺菌手段同樣可以延長貨架期防止泡菜發(fā)臭。在腌制過程中泡蘿卜的黃色素的形成有較清晰的機理及控制措施的研究，缺少其他種類泡菜的相關(guān)數(shù)據(jù)。相對于其他的腐敗特征，泡菜顏色變化通常不易引起注意，但是由于褐變及微生物繁殖等原因造成的泡菜發(fā)黃意味著泡菜品質(zhì)的改變，需要進一步的重視和研究。

對于泡菜軟腐現(xiàn)象，機理研究較為成熟，主要是由于果膠物質(zhì)的分解造成原料的失脆，通過提高果膠酸鹽的含量、添加外源果膠甲酯酶以及低溫漂燙等方法可有效控制該現(xiàn)象的發(fā)生，對于不同的腌制蔬菜應(yīng)采用不同的方法處理或多種方法相結(jié)合，以達到最佳效果。

蔬菜表面天然附著的微生物除各種酵母菌和乳酸菌外，還有大腸桿菌（Escherichiacoli）、沙門氏菌（Salmonella）、志賀氏菌（Shigella castellani）等致病菌群，而在工廠化的制作過程中，由于條件的不可控性以及防腐劑對有益菌的抑制作用，以及對產(chǎn)品原料的控制不嚴(yán)，使泡菜的品質(zhì)一直達不到期望的水平。我國泡菜生產(chǎn)企業(yè)粗加工多，深加工、精加工少，未實現(xiàn)規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)，同時發(fā)酵過程中由于受到季節(jié)等影響，泡菜發(fā)酵過程中各個參數(shù)存在不確定性，導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)呈現(xiàn)較大差異，難以打開國際市場。所以研究引起泡菜品質(zhì)敗壞的原因，以此探究相應(yīng)的措施，使泡菜品質(zhì)均一化，實現(xiàn)泡菜大批量生產(chǎn)，對解決實際生產(chǎn)中泡菜品質(zhì)敗壞的問題有重要意義。

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