接種發酵和自然發酵對黃瓜品質的影響

戚晨晨，陳國輝*（新疆中亞食品研發中心（有限公司），新疆 烏魯木齊 830026）

接種發酵和自然發酵對黃瓜品質的影響

戚晨晨，陳國輝*
（新疆中亞食品研發中心（有限公司），新疆 烏魯木齊 830026）

以加工型黃瓜為主要原料進行自然發酵和接種發酵，試驗結果表明，接種發酵和自然發酵的還原糖消耗總體呈現遞減趨勢，但接種發酵過程中前30 d，還原糖含量呈現上升趨勢，發酵至120 d時，還原糖含量分別降至2.5 g/100 g、3.0 g/100 g；總酸測定試驗結果表明，接種發酵黃瓜樣品中產酸速度明顯高于自然發酵黃瓜樣品，當發酵至90 d時，自然發酵樣品中總酸含量為4.14 g/kg，接種發酵樣品中總酸含量為5.75 g/kg。采用固相微萃取結合氣相色譜-質譜聯用技術采集并分析發酵黃瓜中揮發性成分，共檢出52種揮發性成分，其中接種發酵與自然發酵共有的揮發性成分30種，與自然發酵相比，接種發酵黃瓜樣品中新增揮發性成分共15種。

接種發酵；自然發酵；還原糖；總酸；揮發性成分

蔬菜是人們攝入各種營養成分的主要來源之一。除可直接鮮食外，還可以將蔬菜進行腌制、速凍、罐藏等［1］。蔬菜的加工利用可滿足消費者對蔬菜種類日益增長的需求，還可以大幅度的延長蔬菜的貯藏期，調節淡旺季需求平衡，提高附加值［2-3］。

蔬菜發酵過程以乳酸菌發酵活動為主，同時伴隨著輕度的酒精發酵和醋酸發酵過程［4］。近年來，研究者認為采用直投式菌劑對果蔬進行發酵有利于提高發酵果蔬的品質及食用安全性。酸黃瓜酸爽可口、質地脆嫩、酸度適宜、開胃解膩，越來越受到消費者的喜愛［5-7］。酸黃瓜內含有豐富的維生素及鉀、鈣、磷、鎂等礦物質元素，特別是細纖維素含量豐富，可降低血液中的膽固醇及甘油三脂的含量，加速廢物排泄，改善人體新陳代謝。

自然發酵加工方法是在完全自然的條件下進行的。所以生產過程中不可避免地會受到許多制約因素的影響（如衛生條件的限制、蔬菜生產季節的限制等［8］）。采用自然發酵方法還存在著亞硝酸鹽含量高、發酵周期長，產品品質不穩定以及不利于工廠化、規模化及標準化生產等問題［9-12］。本實驗通過乳酸菌接種發酵黃瓜和自然發酵黃瓜品質的比較研究，以期進一步了解定向發酵黃瓜的品質，為接種發酵黃瓜生理品質研究提供科學依據，對提高產品質量、感官品質及縮短發酵周期具有一定的參考價值。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

新鮮加工型黃瓜：新疆中亞食品研發中心（有限公司）加工型黃瓜種植基地；嗜酸乳桿菌：中國普通微生物菌種和保藏管理中心；鄰苯二甲酸氫鉀（分析純）：上海金穗生物科技有限公司；氫氧化鈉（分析純）：重慶川東化工（集團）有限公司。

1.2儀器與設備

QP2010氣相色譜-質譜聯用儀（gas chromatographymassspectrometer，GC-MS）：杭州瑞析科技有限公司；pH-3C智能酸度計：成都世紀方舟科技有限公司。

1.3方法

1.3.1接種發酵黃瓜制作流程

1.3.2還原糖和總酸測定方法

還原糖的測定參照GB/T 5009.7—2008《食品中還原糖的測定》；總酸測定參照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》。

1.3.3接種發酵、自然發酵揮發性性成分分析

稱取發酵黃瓜約15 g，切碎后研磨成漿，準確稱取8.000 0 g于40 mL萃取瓶中，55℃水浴鍋加熱20 min，利用固相微萃取進行揮發性成分的收集工作，解吸5 min。

氣相色譜條件：色譜柱Rtx-5MS（30.0 m×0.25 mm，0.25 μm），進樣口溫度220℃，起始溫度35℃，10℃/min升至110℃保持6 min，5℃/min升至150℃保持2 min，7℃/min升至230℃保持2 min。

采用計算機譜庫來分析質譜結果，確認各揮發性成分及含量。

2　結果及分析

2.1黃瓜發酵過程中還原糖及總酸的變化

圖1　兩種發酵方式對發酵黃瓜中還原糖含量（A）及總酸含量（B）的影響Fig.1 Effect of two fermentation methods on reducing sugar content （A）and reducing acid content（B）in fermented cucumbers

由圖1A可以看出，黃瓜樣品中還原糖含量在自然發酵和接種發酵中總體呈現遞減趨勢，但在接種發酵過程中在發酵前30 d內還原糖含量由4.7 g/100 g增長至5.25 g/100 g，洪兵等［13］的研究結果表明，接種微生物將發酵底物中的多糖和蔗糖轉化為還原糖，經轉化的還原糖量大于乳酸菌所消耗的量，所以發酵初期還原糖含量呈現上升趨勢，當發酵至120 d時，還原糖含量分別降至2.5 g/100 g、3.0 g/100 g。

由圖1B可以看出，接種發酵與自然發酵兩種發酵方式對發酵黃瓜中的總酸含量影響變化趨勢一致，但與自然發酵相比，接種發酵黃瓜中總酸含量上升速度快。當發酵至90 d時，自然發酵樣品中總酸含量為4.14 g/kg，未達到出壇標準（總酸含量≥5.00 g/kg）。接種發酵樣品中總酸含量為5.75 g/kg，已達到出壇標準。

2.2發酵黃瓜揮發性成分分析

分別對自然發酵黃瓜120 d和接種發酵黃瓜90 d進行GC-MS分析，GC-MS分析總離子流色譜圖見圖2，各揮發性成分鑒定結果見表1。

圖2　自然發酵黃瓜（A）以及接種發酵黃瓜（B）GC-MS分析總離子流色譜圖Fig.2 Total ion current chromatogram of volatiles in cucumbers of natural fermentation（A）and inoculated fermentation（B）

由表1可知，發酵黃瓜樣品中共檢測出揮發性成分52種，其中自然發酵黃瓜和接種發酵黃瓜中共有的揮發性成分30種，與自然發酵相比，接種發酵黃瓜樣品中新增揮發性成分共15種，主要物質為澳白檀醇、1-（3-甲氧基-2，4，6-三甲基）乙烯酮、1，3，3-三甲基-2-（2-甲基環丙基）-1-環己烯、9-十八碳烯酸乙酯。研究表明，經低級的脂肪醇與大分子質量的不飽和脂肪酸生成的酯類，一般均會具有令人愉悅的果蔬香氣［14-15］，對發酵黃瓜的清鮮香氣貢獻較大。

表1　GC-MS分離鑒定出的自然發酵黃瓜、接種發酵黃瓜中揮發性成分Table 1 Volatile compounds of cucumbers by inoculated fermentation and natural fermentation

續表

兩種不同方式發酵黃瓜中揮發性成分化合物的種類及數量見圖3。

圖3　兩種不同方式發酵黃瓜中揮發性成分化合物的種類及數量Fig.3 Volatile types and quantity in cucumbers of inoculated fermentation and natural fermentation

由圖3可知，在自然發酵的黃瓜樣品中，共檢測出38種揮發性物質，其中酸類3種、醇類4種、酯類5種、酮和醛類5種、萜類21種。從相對含量上來看，自然發酵黃瓜揮發性成分主要有4，6，8-大柱三烯、1，7-二甲基萘、6-甲基-4，8，9-三羥基-3，4-二氫-蒽-1-酮。在接種發酵的黃瓜樣品中，共檢測出45種揮發性物質，其中酯類8種、醇類4種、酮和醛類8種、酸類5種、萜烯類揮發性成分20種。從相對含量上來看，接種發酵黃瓜樣品中檢出的揮發性成分主要有丁香酚、1-甲基-1-萘、茶香螺烷、4，6，8-大柱三烯、1-（3，3-二甲基-1-丁炔）-2，2，3，3-四甲基環丙基烷羧酸、2，6-二叔丁基對苯二醌。

3　結論

以加工型黃瓜為發酵實驗原料，其中還原糖測定實驗結果表明接種發酵和自然發酵消耗還原糖速率較一致，但接種發酵過程中前30 d，還原糖含量呈現上升趨勢。總酸測定實驗結果表明，接種發酵黃瓜樣品中產酸速度明顯高于自然發酵黃瓜樣品。當發酵90 d，接種發酵黃瓜樣品中總酸含量為5.75 g/kg達到出壇標準，自然發酵黃瓜樣品中總酸含量為4.14 g/kg，未達到出壇標準。

發酵黃瓜樣品中經GC-MS測定分析，共檢出52種揮發性成分，其中接種發酵與自然發酵共有的揮發性成分30種，與自然發酵相比，接種發酵黃瓜樣品中新增揮發性成分共15種，主要物質為澳白檀醇、1-（3-甲氧基-2，4，6-三甲基）乙烯酮、1，3，3-三甲基-2-（2-甲基環丙基）-1-環己烯、9-十八碳烯酸乙酯。兩種發酵黃瓜樣品中揮發性成分種類主要為酯類、醛酮類、醇類及萜烯類等，與自然發酵相比，接種發酵黃瓜樣品中揮發性物質種類較多。上述差異性表明接種發酵對酸黃瓜產品中香氣的形成具有重要的貢獻作用。

［1］王衛東，陳安徽，楊萬根，等.人工發酵蔬菜的研究進展［J］.食品科學，2010（3）：17-20.

［2］黃麗慧，張雁.發酵蔬菜中亞硝酸鹽消長規律及調控技術的研究進展［J］.食品科學，2013（8）：24-28.

［3］陳炫，張雁.發酵蔬菜風味形成機制及其分析技術的研究進展［J］.中國食品學報，2014（2）：27-32.

［4］龔鋼明，管世敏.接種乳酸菌發酵泡菜的研究［J］.食品科技，2010，35 （6）：12-15.

［5］范麗平，任國平，張學兵，等.接菌發酵泡菜品質分析［J］.食品與機械，2012，28（5）：55-58.

［6］劉青梅，楊性民.腌漬蔬菜亞硝酸鹽含量及降低措施研究［J］.食品科學，2008，29（2）：257-260.

［7］朱海霞，王金菊，李超，等.乳酸菌發酵辣椒泡菜工藝的研究［J］.中國釀造，2013，32（8）：10-14.

［8］李靜鵬，鄧力，陳爍，等.蔬菜快速無水發酵工藝研究［J］.中國釀造，2015，34（6）：33-38.

［9］孫玉河，李文琴，馬德華.我國黃瓜生產的現狀、問題和發展趨勢［J］.天津農業科學，2003，9（3）：54-56.

［10］MOON S K，RYU H S.Changes in the contents of dietary fibers and pectic substance during fermentation of baik-kimchi［J］.J Korean Soc Food Sci Nutr，1997，26（6）:1006-1012.

［11］余文華，陳功，丁文軍，等.直投式功能菌劑發酵蔬菜技術研究［J］.食品與發酵科技，2009，45（4）：25-27.

［12］賀稚非，向瑞璽，李洪軍，等.泡菜活性直投式乳酸菌發酵劑的研究［J］.食品科學，2006，27（8）：191-197.

［13］洪冰，曾許珍，蔣和體.接種發酵和自然發酵大頭菜揮發性成分比較［J］.食品工業科技，2015，36（14）：75-80.

［14］吳海波，張蘭威，黃艷玲.不同地域發酵蔬菜分離的乳酸菌抑菌效果及降亞硝酸鹽能力的研究［J］.食品工業科技，2009，30（2）：80-83.

［15］KIM I K，KIM S H，KIM S D.Effect of initia1 temperature of sa1t so1ution duringsa1tingon the fermentation ofkimchi［J］.J Korean Soc Food Sci Nutr，1996，25（5）:747-753.

Effect of inocu1ated fermentation and natura1 fermentation on the qua1ity of cucumbers

QI Chenchen，CHEN Guohui* （Centra1 Asia Food Research and Deve1opment Center Co.，Ltd.，Urumqi 830026，China）

Natura1 fermentation and inocu1ated fermentation was performed on main raw materia1s of cucumber.The experimenta1 resu1ts showed that the reducing sugar in natura1 and inocu1ated fermentation cucumber both showed a deceasing trend，but the reducing sugar content by inocu1ated fermentation increased at the first 30 d and then deceased to 2.5 g/100 g and 3.0 g/100 g at 120 d，respective1y.Tota1 acid test resu1ts showed that the acid production rate in inocu1ated fermentation cucumber samp1es were significant1y higher than natura11y fermented cucumber samp1es，and the tota1 acid content was 4.14 g/kg and 5.75 g/kg at 90 d，respective1y.52 kinds of vo1ati1e components were detected in fermented cucumbers by SPME-GC/MS，wherein 30 kinds of vo1ati1e components were contained both in natura1 fermentation and inocu1ated fermentation.Compared with natura1 fermentation，15 kinds of new vo1ati1e compounds were detected in the inocu1ated fermentative cucumber samp1es.

inocu1ated fermentation；natura1 fermentation；reducing sugar；tota1 acid；vo1ati1e components

TS255.5

A

0254-5071（2015）12-0145-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.12.032

2015-10-29

新疆維吾爾自治區國際科技合作項目（20156011）

戚晨晨（1978-），女，高級工程師，碩士，研究方向為食品加工技術。

陳國輝（1986-），男，工程師，碩士，研究方向為農產品精深加工。