泡菜生產的微生物區系分析

張宗舟，王玉潔*，石寶珍

（1.天水師范學院生命科學與化學學院，甘肅天水741001；2.甘肅天水岐黃藥業有限責任公司，甘肅天水741018；3.甘肅瑞霖醫藥生物有限責任公司，甘肅天水741020）

泡菜生產的微生物區系分析

張宗舟1，王玉潔2*，石寶珍3

（1.天水師范學院生命科學與化學學院，甘肅天水741001；2.甘肅天水岐黃藥業有限責任公司，甘肅天水741018；3.甘肅瑞霖醫藥生物有限責任公司，甘肅天水741020）

通過對泡菜水的微生物區系分析，證明了泡菜發酵是一種特殊的混菌共酵。發酵初期，各類微生物相互競爭，大量繁殖，數量增加較快，漸而乳酸菌、醋酸菌成為優勢菌群，泡菜液的pH值開始明顯下降，其他微生物受到抑制。在發酵2～3d，微生物數量達到高峰，之后所有微生物數量開始下降，并逐漸平穩。整個泡菜發酵周期確定為7d，在泡菜發酵第7天，乳酸菌群數量245.0×105～404.6× 105CFU/mL；醋酸菌群數量13.1×104～14.0×104CFU/mL；丁酸菌群數量2.5×103～3.2×103CFU/mL；酵母菌群數量4.0×102～5.1×102CFU/mL。微生物的數量變化說明了泡菜的發酵過程，在生產中注意把握微生物的變化動態，有利于控制產品質量。

泡菜；微生物；區系；發酵；乳酸菌群

泡菜，古稱葅，1400年以前已有記載。泡菜是以甘藍、胡蘿卜等為原料，經洗滌、切分處理后放入泡菜壇內，加入一定濃度的食鹽溶液，再經乳酸發酵等制成的一種腌制蔬菜制品[1]。泡菜味道宜人，組織脆嫩，盛產于四川，流行于全國。凡含纖維豐富的蔬菜、水果，都可以用來腌制泡菜。泡菜含有豐富的維生素和鈣、磷等無機物，既能為人體提供充足的營養，又能預防動脈硬化等疾病[2]。有人認為泡菜是乳酸發酵，乳酸菌越純，泡菜質量越好，越具有吸引力。實際上泡菜發酵和乳酸發酵從發酵機理到發酵工藝都有很大的差異[3-4]。從生物化學角度來講，泡菜是釀造而不是發酵，只是人們習慣稱泡菜發酵。泡菜在發酵過程中參與的微生物比較復雜，其是多種微生物共同發酵的結果[5-6]。發酵初期，多種微生物對環境因素以及營養物質進行競爭，形成一種動態平衡。發酵穩定后，泡菜成熟，營養物質比較恒定，泡菜內部條件基本不變，蔬菜得以較長時間保存[7-10]。微生物決定著泡菜的風味、質量，直接影響著泡菜的發酵進程和泡菜的保存期。發酵過程中微生物的種類與數量的變化可以解釋泡菜的發酵原理，泡菜的發酵工藝[11-12]。本研究采用4種常用泡菜原料—蘋果、白蘿卜、黃蘿卜、大白菜，分別在同一種工藝、同一種泡菜母液、同樣的發酵條件、同樣的發酵時間下，定期測定主要微生物數量[13-14]。因乳酸菌群、醋酸菌群、丁酸菌群和酵母菌群是主體菌群，所以只測這4類菌群，測定結果供有關科技工作人員參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 原料

蘋果、白蘿卜、黃蘿卜和大白菜均為天水當地生產。食鹽：天水市鹽業公司，滿足國標GB5461—2000《食用鹽》中二級標準。花椒、白酒由隴南市生產。

1.1.2 培養基[15-16]

醋酸菌培養基：葡萄糖10g、酵母膏10g、CaCO310g、瓊脂20g、蒸餾水1 000mL，pH 6.8；

乳酸菌培養基：牛肉膏10g、蛋白胨10g、酵母膏10g、葡萄糖10g、吐溫80 0.1mL、K2HPO42g、MgSO4·7H2O 0.6g、MnSO4·4H2O 0.3g、瓊脂20g、蒸餾水1 000mL；

丁酸細菌用牛肉膏蛋白胨培養基：牛肉膏10g、蛋白胨10g、酵母膏10g、葡萄糖10g、吐溫80 0.1mL、K2HPO42g、MgSO4·7H2O 0.6g、MnSO4·4H2O 0.3g、瓊脂20g、蒸餾水1 000mL；

酵母菌用麥芽汁瓊脂培養基：干麥芽與水比例為1∶4，在65℃水浴中糖化3～4h，糖化程度可用碘滴定至不變色，說明全部糖化。加水約20mL，過濾。將濾液稀釋到糖度5～6°Bé，pH值約6.4，加入2%瓊脂。

1.2 儀器與設備

DZKW-4型電子恒溫水浴鍋：黃驊市渤海電器廠；722型分光光度計：上海欣茂儀器有限公司；PHS-2C型精密酸度計：上海虹益儀器儀表有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 泡菜發酵工藝

操作說明：將4種原料蘋果、白蘿卜、黃蘿卜、大白菜分別稱2kg，洗凈，切片。都用3 000mL 6%食鹽水為發酵液，加入母液50mL、花椒20g和52度白酒30mL，入泡菜壇，用雙層保鮮膜封口，置25℃發酵。

1.3.2 試驗設計

發酵時間從封口開始設為1d、2d、3d、4d、5d、6d、7d。每隔1d取樣，每次取樣20mL。測pH值，并稀釋、涂布，在25℃條件下培養3d。測定泡菜發酵液中微生物數量（CFU/mL）[17-19]。微生物數量用稀釋平板法測定，接種時細菌用103、104、105稀釋倍數計數；酵母菌用101、102、103稀釋倍數計數。計數時取3個稀釋度中菌落數較接近的平皿進行統計，重復測定3次取平均值。

2 結果與分析

2.1 泡菜發酵液中乳酸菌群數量變化[20-21]

如圖1所示，乳酸菌群的數量大約在16.2×105～440.8×105CFU/mL。乳酸菌在前2d數量較低，第2～3天數量增長迅速，在第3天達到高峰，產生的乳酸相對較多，乳酸菌屬于廣譜抗菌物，在達到一定量時，其他微生物被乳酸菌產生的乳酸抑制，泡菜微生物形成一種平衡。3～4d乳酸菌數量緩慢下降，5d后趨于穩定。各種原料發酵液的乳酸菌數量差異不太大，達到一種平衡。

圖1 發酵時間對發酵液中乳酸菌群數量的影響Fig.1 Effect of fermentation time on lactic acid bacteria amount in fermented liquid

2.2 泡菜發酵液中醋酸菌群數量變化

圖2 發酵時間對發酵液中醋酸菌群數量的影響Fig.2 Effect of fermentation time on acetic acid bacteria amount in fermented liquid

如圖2所示，醋酸菌群的數量9.0×104～15.8×104CFU/mL，各種原料的發酵液中，醋酸菌變化趨勢相同，都是在第1天數量較低，在2～3d達到高峰，4d后基本穩定。醋酸菌群在4種發酵液中的數量差異很小，且全部低于乳酸菌。泡菜產品的特色就是乳酸中有醋酸，醋酸中有乳酸，使得成品口感清爽宜人。

2.3 泡菜發酵液中丁酸菌群數量變化

圖3 發酵時間對發酵液中丁酸菌群數量的影響Fig.3 Effect of fermentation time on butyric acid bacteria amount in fermented liquid

如圖3所示，丁酸細菌群的數量2.0×103～8.6×103CFU/mL，各種原料發酵液中的丁酸菌群數量變化趨勢相同，都是在第2天達到高峰，以后逐漸下降，一直到第7天丁酸菌群數仍呈下降趨勢，且數量均小于乳酸菌和醋酸菌群，說明丁酸菌的代謝可能受到乳酸菌和醋酸菌的抑制。丁酸菌群代謝產物是丁酸，丁酸的味道沉悶，如果丁酸多了，會給泡菜帶來不愉悅的氣味，如果泡菜中沒有丁酸，會讓人感到味淡薄，特色不明顯。

2.4 泡菜發酵液中酵母菌群數量變化

圖4 發酵時間對發酵液中酵母菌數量的影響Fig.4 Effect of fermentation time on yeast amount in fermented liquid

如圖4所示，泡菜中酵母菌群數量為3.5×102～36.4×102CFU/mL。各種原料發酵液中酵母菌都在第2天達到高峰，以后逐漸下降，但下降速度有差異，5d后數量基本穩定。酵母菌的作用是將葡萄糖在缺氧的條件下轉化為乙醇，乙醇的存在使泡菜更香，醇酸酯化，酯類物質含量會增加，但酵母菌增加（特別是野生耐鹽酵母）會使發酵液中出現白花，影響泡菜的質量，縮短泡菜的保存期。

2.5 泡菜發酵過程中發酵液的pH值變化

圖5 發酵時間對發酵液pH的影響Fig.5 pH changes of pickle in different raw material at different time

4種泡菜發酵過程中的發酵液pH值變化如圖5所示，在發酵的前3d，pH值迅速下降，第3天后下降速度緩慢，4d之后pH值穩定，pH值約為3。由于在發酵48～72h，微生物數量達到高峰，乳酸菌、醋酸菌為優勢菌群，其發酵產生的乳酸和醋酸使泡菜液的pH值開始明顯下降，其他微生物受到抑制。之后隨著代謝產物積累，所有微生物數量開始下降，并漸漸衡定，pH值也基本達到穩定，使泡菜能夠較長期保存。

2.6 泡菜中微生物的平衡關系

從以上微生物數量分析中，還能看到泡菜的發酵是一種動態平衡。剛加入原料和發酵母液、鹽水時，各種微生物得到營養，且條件適宜于各種微生物生長。母液中、環境帶來的、原料表面的各種微生物大量繁殖，數量大增，24h數量是原來的5～20倍。工藝的特色帶來產品風格的特色，不同原料，營養成分不同，營養物質的可給性不一樣，各種微生物的數量高峰出現的時間和增加的倍數也不一樣。在生長繁殖過程中，隨著代謝產物的積累，有些微生物被抑制，有些微生物死亡，使得微生物數量降低；平衡期時，泡菜味道已初步形成，pH和菌種數量也基本達到穩定，漸而進入穩定狀態。

3 結論

泡菜發酵是一種特殊的混菌共酵，其中乳酸菌、醋酸菌起主要作用，丁酸菌、酵母菌起輔助作用。發酵的第1天，各類微生物大量繁殖，數量增加很快，是一個競爭過程。漸而乳酸菌、醋酸菌成為優勢菌群，發酵產生的乳酸和醋酸使泡菜液的pH值開始明顯下降，其他微生物受到抑制，pH值在第4天基本穩定。在發酵2～3d，微生物數量達到高峰，之后所有微生物數量開始下降，并漸漸恒定。整個泡菜發酵周期確定為7d，在第7天，4種原料發酵液中乳酸菌群245.0×105～404.6×105CFU/mL；醋酸菌群13.1×104～14.0×104CFU/mL；丁酸菌群2.5×103～3.2×103CFU/mL；酵母菌群4.0×102～5.1×102CFU/mL。說明在泡菜發酵中乳酸菌、醋酸菌起主要作用，這2種菌也是泡菜口感豐厚，酸而不浮的原因。酵母菌群也會因為帶來的酒精發酵而使泡菜的香味更濃。這種微生物的數量變化反映了泡菜的發酵過程，在生產中注意把握微生物的變化動態，有利于控制產品質量。

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Microbial flora analysis in pickle production

ZHANG Zongzhou1,WANG Yujie2*,SHI Baozhen3
(1.College of Life Science and Chemistry,Tianshui Normal University,Tianshui 741001,China;2.Gansu Tianshui Qihuang Pharmaceutical Co.,Ltd.,Tianshui 741018,China;3.Gansu Reiseng Pharmaceutical Biotechnology Co.,Ltd.,Tianshui 741020,China)

It was proved that pickle fermentation was a special process with mixed strains through the microbial flora analysis of pickle water.At the beginning of the fermentation,microorganism increased sharply and they competed with each other.Gradually the lactic acid bacteria and acetic acid bacteria became the advantage bacterium group,other microorganisms were suppressed and pH value of the pickle water decreased.The total number of microorganisms reached a peak at the 2～3 d of fermentation,and then all the number of microorganisms began to decline and gradually became stable.The period of pickle fermentation was 7 d,the lactic acid bacteria amount was 245.0×105～404.6×105CFU/ml,acetic acid bacteria amount was 13.1×104～14.0×104CFU/ml,butyric acid bacteria amount was 2.5×103～3.2×103CFU/ml,and the yeast amount was 4.0×102～5.1×102CFU/ml in the 7d. The change of microorganisms illustrated the process of fermentation,which showed that paying attention to the dynamic changes of microorganism was helpful to control the product quality.

pickle;microorganism;flora;fermentation;lactic acid bacteria

TS254.4

A

0254-5071（2014）03-0024-04

10.3969/j.issn.0254-5071.2014.03.007

2014-01-23

甘肅省自然基金（1010RJZE029）

張宗舟（1957-），男，教授，博士，研究方向為應用微生物學。

*通訊作者：王玉潔（1964-），女，工程師，本科，研究方向為藥物制劑學。