四川泡菜乳酸菌多樣性及其功能特性*

陳功，張其圣，余文華，宋萍，劉竹，李恒，游敬剛

1(四川省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計(jì)院，四川成都，611130)2(四川省微生物資源平臺(tái)菌種保藏中心，四川 成都，611130)3(四川泡菜研究所，四川成都，611130)

世界泡菜看中國，中國泡菜看四川。四川泡菜傳承千年，堪稱“國粹”。2011年，四川泡菜產(chǎn)量達(dá)到180萬噸，產(chǎn)值150億元(其中銷售收入上億元的企業(yè)16家)，形成了“眉山東坡—成都新繁”泡菜產(chǎn)業(yè)集群，被授予“中國泡菜之鄉(xiāng)”的稱號(hào)［1］。四川泡菜產(chǎn)業(yè)已成為四川農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，也是四川乃至于我國的優(yōu)勢特色產(chǎn)業(yè)之一。

四川泡菜是以新鮮蔬菜或蔬菜咸坯為主要原料，添加或不添加香辛料等輔料，用食鹽或食鹽水泡漬發(fā)酵，經(jīng)調(diào)味(拌料)、包裝(或不包裝)、滅菌(或不滅菌)等加工而成的蔬菜制品，按照工藝可劃分為泡漬類、調(diào)味類和其他類。它是以優(yōu)勢微生物(益生菌)主導(dǎo)厭氧發(fā)酵而生產(chǎn)加工的傳統(tǒng)生物食品，四川泡菜風(fēng)味優(yōu)雅、營養(yǎng)豐富，既可滿足不同口味，又可增進(jìn)食欲、幫助消化、促進(jìn)健康，是人們一日三餐喜愛的蔬菜食品［1－2］。近年來，我國科研人員圍繞傳統(tǒng)泡漬泡菜微生物區(qū)系及其應(yīng)用進(jìn)行了大量而較為系統(tǒng)的研究工作，尤其是泡菜乳酸菌研究更多，如宋萍等從泡菜中分離出308株菌株，鑒定出乳酸菌231株，分別屬于乳桿菌屬、鏈球菌屬等［3］，鐘之絢等(1995)研究了酸白菜發(fā)酵過程中微生物的變化規(guī)律［11］，此外我國科研人員還在泡菜乳酸菌的應(yīng)用方面做了大量的研究工作，我國張建軍等(1986)以甘藍(lán)和萵筍為原料，用乳酸菌進(jìn)行純種發(fā)酵的研究，縮短了發(fā)酵周期［4］;陳惠音等(1994)研究了超低鹽多菌種快速發(fā)酵腌菜的技術(shù)，達(dá)到了滿意的結(jié)果［5］;賀稚非等(1994)對發(fā)酵泡菜變質(zhì)后的微生物進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，對其發(fā)酵機(jī)理及延長泡菜的保質(zhì)期進(jìn)行了十分有價(jià)值的探索［6］;陳功(2002)等研究了生鮮蔬菜純?nèi)樗峋N液體發(fā)酵制泡菜技術(shù)，3天內(nèi)產(chǎn)酸達(dá)0.65%以上，泡菜產(chǎn)品風(fēng)味純正等等［7］。盡管如此我國在泡菜的微生物多樣性，尤其是不同區(qū)域的泡菜微生物的多樣性研究甚少，而在復(fù)雜的微生物功能當(dāng)中，前期研究結(jié)果多數(shù)從快速發(fā)酵、保質(zhì)期等方面著手研究，本文基于前期的研究結(jié)果，對我國泡菜的優(yōu)勢菌群及我國四川地區(qū)不同區(qū)域的泡菜微生物多樣性進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，并針對泡菜微生物降解亞硝酸鹽、耐膽汁、發(fā)酵產(chǎn)酸、耐鹽性等特點(diǎn)進(jìn)行了初步研究，為下一步泡菜微生物功能拓展及應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

(1)四川泡菜(以素什錦泡菜為主)，取自各地泡菜廠和農(nóng)家及餐館;

(2)試劑，均為分析純，購于試劑公司。

1.1.2 主要試劑與儀器

土陶壇;SP-250A型生化培養(yǎng)箱;DS-1型高速組織搗拌機(jī)，上海標(biāo)本模型廠;752紫外可見分光光度計(jì)，上海;pH計(jì)，上海雷磁;PCR儀，杭州;HiCC-S全自動(dòng)菌落計(jì)數(shù)儀，杭州萬深檢測科技有限公司;FA2004N精密電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司;SW-CJ-CU潔凈工作臺(tái)，蘇凈集團(tuán)安泰公司制造;YXA-LS-SⅡ立式壓力蒸汽滅菌鍋，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;SBA-40C生物傳感分析儀，山東省科學(xué)院生物研究所。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 乳酸菌分離及篩選

采用MRS或SL培養(yǎng)基，平板劃線分離純化篩選。

1.2.2 乳酸菌鑒定

采用傳統(tǒng)鑒定和分子微生物學(xué)鑒定方法相結(jié)合。鑒定方法分別參考文獻(xiàn)［8］和［9］。

1.3 分析方法

1.3.1 pH值

用pH計(jì)測定。

1.3.2 酸度

采用酸堿滴定法測定，結(jié)果以乳酸計(jì)。

1.3.3 OD值

將培養(yǎng)液稀釋10倍后，利用紫外可見分光光度計(jì)在660 nm下測定其吸光度。

1.3.4 亞硝酸鹽

采用食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)“食品中亞硝酸鹽和硝酸鹽的測定”(GB5009.3－2010)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同區(qū)域四川泡菜乳酸菌多樣性

為了進(jìn)一步了解四川泡菜優(yōu)勢微生物乳酸菌群及分布情況，以成都地區(qū)為中心，輻射川東、川西、川南等不同海拔高度、不同生態(tài)條件地區(qū)，廣泛收集成熟泡菜資源，具體包括成都(新繁、溫江、彭州、大邑)、眉山、樂山、內(nèi)江、資中、簡陽、西昌、雅安、甘孜、阿壩等近20個(gè)采樣地，收集了泡菜資源品種數(shù)十余份，經(jīng)初篩復(fù)篩獲得100多株泡菜功能微生物。從不同區(qū)域分離篩選的菌種中選取部分形態(tài)學(xué)具有代表性的菌株進(jìn)行鑒定(分子鑒定)，結(jié)果如下表1所示。

表1 不同區(qū)域四川泡菜乳酸菌多樣性Table 1 Diversity of lactic acid bacteria in different areas

由于各地泡菜樣品的多樣性及乳酸菌系的復(fù)雜性，此初步的生態(tài)區(qū)域分布有待于進(jìn)一步研究確定，但從中可以看出:植物乳桿菌、腸膜明串珠菌、耐乙醇片球菌、短乳桿菌、戊糖片球菌等乳酸菌幾乎分布于四川的各個(gè)地區(qū)。

2.2 泡菜微生物功能特性

2.2.1 產(chǎn)酸性能

利用已篩選乳酸菌資源進(jìn)行產(chǎn)酸性能測試，結(jié)果如下表2。

產(chǎn)酸水平較高的菌種90余株，其中有34株產(chǎn)酸率達(dá)到1%以上。

2.2.2 降解亞硝酸鹽性能

對已篩選菌種進(jìn)行亞硝酸鹽降解效果測試，結(jié)果如表3。

表2 泡菜乳酸菌產(chǎn)酸性能(部分結(jié)果)Table 2 Acid production capacity of lactic acid bacteria in pickles

表3 泡菜乳酸菌株降亞硝酸鈉性能(部分結(jié)果)Table 3 Nitrite-reducing capacity of lactic acid bacteria in pickles

在降解亞硝酸鈉試驗(yàn)中，亞硝酸鈉降解水平較高的菌種50余株，其中40余株菌種在特定發(fā)酵條件下降解亞硝酸鈉可達(dá)到80 μg/mL以上。

2.2.3 耐酸耐膽鹽實(shí)驗(yàn)

對已篩選的菌種進(jìn)行耐酸耐膽鹽實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表4和表5所示。

表4 泡菜乳酸菌耐酸性能(部分結(jié)果)Table 4 Acid-tolerance ability of lacticacid bacteria in pickles

在乳酸菌菌株的耐酸試驗(yàn)中，50株泡菜菌種可以在pH值為1.5的發(fā)酵培養(yǎng)基中存活4 h，能夠達(dá)到耐強(qiáng)酸的效果(正常人體胃液pH 1.5～4.5)，其中有25株吸光度變化率大于90%以上。

表5 泡菜乳酸菌耐膽鹽性能(部分結(jié)果)Table 5 Bile-tolerance ability of lactic acid bacteria in pickles

在乳酸菌菌株的耐膽鹽試驗(yàn)中，29株泡菜菌種可以在0.3%膽酸鹽發(fā)酵培養(yǎng)基中存活4 h，能夠達(dá)到耐高膽汁濃度的效果(正常人體小腸終濃度為0.03% ～0.3%)，其中7株吸光度變化率(表4為3株)大于30%以上。

3 結(jié)論

四川泡菜是典型的“冷加工”發(fā)酵蔬菜制品，有益微生物發(fā)酵貫穿于泡菜泡漬過程的始終，主導(dǎo)泡菜發(fā)酵的微生物是乳酸菌群。四川泡菜富含纖維素、多種維生素、礦物質(zhì)和少量的碳水化合物等物質(zhì)，可以滿足人體需要的膳食營養(yǎng)均衡，是很好的低熱量食品。通過以上研究，我們可以初步確定:(1)四川泡菜優(yōu)勢微生物菌群和生態(tài)分布，乳酸菌多樣性表現(xiàn)于四川泡菜之中;(2)四川泡菜中的乳酸菌，主要包括植物乳桿菌、腸膜明串珠菌、短乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、清酒乳桿菌、戊糖片球菌、棒狀乳桿菌、布氏乳桿菌、干酪乳桿菌、耐乙醇片球菌、消化乳桿菌等等乳酸菌群;(3)泡菜乳酸菌具有快速產(chǎn)酸、降解亞硝酸鹽、耐酸、耐膽鹽等特性。此外已對泡菜乳酸菌降解肝臟脂肪等方面進(jìn)行了研究，已另文報(bào)道。

［1］ 陳功.中國泡菜加工技術(shù)［M］.北京:中國輕工業(yè)出版社，2010:1－12.

［2］ 陳功.中國泡菜的品質(zhì)評定與標(biāo)準(zhǔn)探討［J］.食品工業(yè)科技，2009，37(2):335 －338.

［3］ 宋萍，陳功，王柱.綠色功能菌群發(fā)酵制泡菜的中試研究［J］.四川食品與發(fā)酵，2004，40(3):16－21.

［4］ 張建軍，蔡同一，張?bào)?甘藍(lán)乳酸發(fā)酵及萵筍純接種乳酸發(fā)酵的研究［J］.中國調(diào)味品，1987，12(1):17 －21.

［5］ 陳惠音，楊汝德.超低鹽多菌種快速發(fā)酵腌菜技術(shù)［J］.食品科學(xué)，1994，15(5):18 －22.

［6］ 賀稚非，李洪軍.發(fā)酵酸菜變質(zhì)原因的微生物學(xué)探討［J］.食品工業(yè)科技，1994，16(1):39 －40.

［7］ 余文華，張其圣，陳功，等.直投式菌劑發(fā)酵泡菜的動(dòng)態(tài)研究［J］.食品與發(fā)酵科技，2010，160(6):13 －15.

［8］ 凌代文，東秀珠.乳酸細(xì)菌分類鑒定及實(shí)驗(yàn)方法［M］.北京:中國輕工業(yè)出版社，1999.

［9］ 緱敬軒，呂嘉櫪，張智維，等.泡菜中益生性乳酸菌的篩選和鑒定［J］.中國釀造，1999，188(11):22.

［10］ 張曉娟，宋萍，陳功，等.用于泡菜直投式發(fā)酵益生功能菌種資源的篩選［J］.食品與發(fā)酵科技，2012，48(3):1－5.

［11］ 鐘之絢，郭劍.酸白菜發(fā)酵中乳酸菌群的分析［J］.微生物學(xué)報(bào)，1995，35(1):74 －76.