乳清液對發酵沙芥理化指標及微生物變化的影響

楊帆 劉學勤

摘要?[目的]研究乳清液對沙芥腌制過程中主要理化指標及微生物的影響。[方法]比較乳清液發酵和自然發酵2種發酵方式下產品pH、總酸含量、亞硝酸鹽含量、乳酸菌數和菌落總數變化趨勢。[結果]添加乳清液發酵較自然發酵有明顯優勢。在相同的發酵時間，乳清發酵組的pH低于自然發酵組，總酸含量高于自然發酵組，乳清添加組發酵沙芥成熟周期少于自然發酵組3～4 d;2種發酵方式微生物變化、亞硝酸鹽變化趨勢一致，但乳清添加組亞硝酸鹽含量的峰值早且低于自然發酵組，更具食用安全性;添加乳清發酵液可使乳酸菌快速成為優勢菌群，抑制其他雜菌生長，有助于穩定產品質量。[結論]該研究為乳清液應用到發酵蔬菜中提供了一定的參考。

關鍵詞?乳清液;沙芥;發酵;理化指標;微生物特性

中圖分類號?TS201.3文獻標識碼?A文章編號?0517-6611（2018）35-0159-03

沙芥，又名沙蓋，是我國荒漠化地帶特有的野生蔬菜之一，有特殊的清新味道和芥子味，含有多種維生素、微量元素，以及含量較高的粗纖維。我國沙芥主要生長在渾善達克、科爾沁、鄂爾多斯的庫布齊沙丘上，生長季節性較強，多集中在夏秋季[1-2]。沙芥的食用方法多為腌制和燉制，且以自然發酵腌制菜肴為主，目前未能達到規?；a。而腌制過程中發酵沙芥品質變化的研究鮮有報道。筆者以沙芥為原料，添加乳制品制作的副產品乳清腌制沙芥，研究自然發酵組與添加乳清發酵組在腌制過程中主要理化指標和微生物指標的變化，旨在為鄂爾多斯地區特色農產品沙芥的腌制工藝研究與產業化應用提供理論基礎和實踐指導。

1?材料與方法

1.1?材料與試劑

材料：野生沙芥，在鄂爾多斯庫布齊沙漠采摘;乳清液，由鄂爾多斯鄂托克前旗蒙德民族食品加工廠提供;腌制食鹽，中鹽集團生產。

主要試劑：葡萄糖酸鋅、硫酸銅、氫氧化鈉、硼砂、亞鐵氰化鉀、乙酸鋅、對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、乳酸細菌（MRS）培養基、營養瓊脂（PCA）培養基、硝酸銀、鉻酸鉀、冰乙酸、濃鹽酸等，以上試劑均為分析純。

1.2?主要儀器

PHS-3C數字式酸度計（上海精密科學儀器有限公司）;UV-2800型紫外可見分光光度計（上海舜宇恒平科學儀器有限公司）;XSW-100L生物培養箱（金壇經濟開發區祥博儀器廠）;HH-W6數顯恒溫水浴鍋（金壇經濟開發區祥博儀器廠）;SW-CJ-2D型雙人單面凈化工作臺（蘇州凈化設備有限公司）;FB124自動內校電子分析天平（上海舜宇恒平科學儀器有限公司）;JA11002電子天平（上海菁海儀器有限公司）;TUS1-30UV2/UF-C超純水機（濟南太平瑪環保設備有限公司）;Icount30D/F全自動菌落計數儀（杭州訊數科技有限公司）;YXQ-LS-75S全自動數顯立式高壓蒸汽滅菌器（上海博迅實業有限公司醫療生物儀器有限公司）。

1.3?方法

1.3.1?沙芥的腌制。選取新鮮沙芥，除去爛葉、老葉、內芯及不良部分;摘菜時，分離葉與莖，盡量保持葉的完整性;用清水漂洗干凈，去凈泥沙、雜質。將清洗好的沙芥放入加有護綠劑（硫酸銅700 mg/kg、葡萄糖酸鋅500 mg/kg，以水重計）的熱水（75～80 ℃）中漂燙2 mim，將漂燙后的沙芥迅速放入自來水中沖洗降溫至20 ℃左右后裝壇，添加35%乳清與65%自來水，調整腌制液食鹽濃度7%，采用水封法在（22±2）℃溫度下進行腌制，并作對照。每隔3 d取樣測定腌制沙芥的各項指標。

1.3.2?分析方法。

1.3.2.1?pH的測定。使用pH計直接測定。

1.3.2.2?總酸含量的測定。酚酞指示劑法，GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》[3]。

1.3.2.3?亞硝酸鹽含量的測定。分光光度法，GB 5009.33—2016《食品安全國家標準 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》[4]。

1.3.2.4?菌落總數的測定。GB 4789.35—2016《食品微生物檢驗 菌落總數檢驗》[5]。

1.3.2.5?乳酸菌數的測定。GB 4789.35—2016《食品微生物檢驗 乳酸菌檢驗》[6]。

2?結果與分析

2.1?不同發酵方式對腌制過程中pH的影響

腌制液的pH會影響到發酵蔬菜的品質、風味與口感[7]，當腌制液pH為3.5～3.8，即認為腌制蔬菜成熟[8]。隨著發酵時間的延長，2組腌制液的pH均呈現下降趨勢，相同發酵時間，乳清添加組的pH均低于自然發酵組。由于乳清液是益生菌發酵乳制品時產生的一種天然副產品，呈酸性，故乳清添加組初始pH偏低，為4.81，低于自然發酵組;發酵初期，乳清組中雖乳酸菌數目較多，但大部分處于生長繁殖階段，相應菌種的產酸能力較弱，pH下降幅度不大;從發酵第6天開始，由于乳酸菌產酸力提高，乳酸快速積累[9]，出現pH急速下降;發酵第9天，pH已降低至3.83，已達到成熟泡菜pH 3～4[10]的要求;而自然發酵組初期菌落數較少，產酸較慢，在發酵第3天后pH開始迅速下降;發酵第12天，pH降低至3.86，基本達到成熟。結合腌制沙芥的感官品質和亞硝酸鹽含量的變化，發酵10 d左右的產品，蔬菜口感較硬，芥子味較重，且亞硝酸鹽處于峰值左右，故實際生產中，應適當延長腌制時間，發酵第15天后，乳清添加組pH基本趨于穩定，在3.20左右變化，而自然發酵組的pH基本在3.40左右變化，此時的產品口感較軟且有嚼勁，芥子味明顯減少，感官可接受程度大大提升，發酵第23天后，有部分沙芥出現爛葉現象，不宜食用。

2.2?不同發酵方式對腌制過程中總酸含量的影響

沙芥的總酸含量是重要的質量指標參數，且酸含量的變化規律與pH的變化相一致。在發酵前期與中期，2組發酵總酸含量隨著發酵時間的延長逐漸增多，且發酵前期產酸速率大于后期;發酵后期（18 d后），菌相生長趨于穩定，發酵產酸變化趨于穩定;相同發酵時間下，乳清發酵組的總酸含量高于自然發酵組;發酵結束時，乳清組與自然發酵組最終的總酸含量分別為18.90、16.14 g/kg。

2.3?不同發酵方式對腌制過程中亞硝酸鹽含量的影響

蔬菜進行腌制時受到具有還原硝酸作用的微生物污染，會產生亞硝酸鹽[11]。亞硝酸鹽在人體中與次級胺反應生成具有致癌作用的亞硝胺，帶來食品安全問題，嚴重影響人體健康[12-13]。因此，亞硝酸鹽含量測定是腌制食品安全檢測的一個必須指標。試驗采用國標中分光光度計法檢測腌制沙芥的亞硝酸鹽含量，以亞硝酸鈉為標準品繪制標準曲線，所得線性回歸方程為y=0.765 9x+0.001 6（R2=0.990 2），根據標準曲線可計算樣品中亞硝酸鹽含量。腌制過程中亞硝酸鹽含量的變化。在整個腌制過程中，亞硝酸鹽含量變化呈先增加后降低的趨勢。沙芥初始亞硝酸鹽含量為0.41 mg/kg，自然發酵組隨著發酵初期雜菌硝酸鹽還原酶作用，蔬菜中大量硝酸鹽被轉化為亞硝酸鹽，使亞硝酸鹽含量急劇增加[14]，第12天達到峰值2.18 mg/kg;而乳清組在整個發酵過程中，由于其含有數目較穩定的乳酸菌，有效抑制了硝酸還原菌的生長[15]，使得亞硝酸鹽含量變化較緩，在第9天達到最大值0.94 mg/kg。綜上所述，乳清組亞硝酸鹽含量的峰值早且低于自然發酵組。發酵24 d，乳清組與自然發酵組最后的亞硝酸鹽含量為0.32、0.39 mg/kg，均低于我國對醬腌菜亞硝酸鹽含量的限量20 mg/kg，表明腌制生產的沙芥均相對安全。由于乳清組的亞硝酸鹽含量更低，且發酵初期乳酸菌的快速繁殖可有效抑制原料菜自身攜帶的部分有害菌的代謝，因此添加乳清發酵的沙芥具有更高的安全性。

2.4?不同發酵方式對腌制過程中菌落總數的影響

菌落總數可直觀地反映泡菜的雜菌數量，是判斷其食用安全性的重要指標。同一發酵時期，自然發酵組的菌落總數低于乳清發酵組。2組啟動發酵時由于乳清發酵組大量引入乳酸菌，使得細菌總數遠遠高于自然發酵組，而自然發酵組在發酵前6 d，天然附著在沙芥表面的細菌大量地進行生長繁殖，細菌總數由原始的3.55 lgCFU/mL上升至7.34 lgCFU/mL，菌落總數開始下降;而乳清發酵組在發酵前期，細菌總數變化幅度不大，可能由于乳清發酵組前期發酵液中較低的pH抑制了許多微生物的生長繁殖，發酵第9天開始，菌落總數開始減少，直至乳清組發酵第15天，自然發酵組在發酵第21天后，菌落總數減少的幅度大大減小，基本處于平衡。

2.5?不同發酵方式對腌制過程中乳酸菌數的影響

腌制液中微生物的種類和數量將直接影響發酵的進程和腌制成品的口感，其中主要的有益微生物是乳酸菌和酵母菌。添加乳清可大大增加乳酸菌含量，啟動發酵時，乳清添加組乳酸菌數在7.50 lgCFU/mL左右，乳酸菌為發酵體系中的優勢菌種，可有效抑制其他雜菌。發酵前3 d，乳酸菌數有所上升，有可能是腌制液中植物乳桿菌和短乳桿菌上升所致[16]，從發酵第3天后，乳酸菌數目不斷下降，且下降速度先慢后快，可能是由于隨著發酵的進行，泡菜液的pH逐漸下降，而戊糖片球菌不耐酸，從而導致菌體死亡，在較低的pH下，植物乳桿菌和短乳桿菌雖然能夠生長，但由于營養物質的消耗及代謝產物的積累，其數量也在緩慢減少，發酵結束時，腌制液乳酸菌的數目為5.43 lgCFU/mL。自然發酵組，隨著發酵天數的增加，腌制液中的乳酸菌數呈現先上升后下降的趨勢，發酵第12天乳酸菌數由啟動發酵時的3.20 lgCFU/mL上升至6.11 lgCFU/mL，之后乳酸菌的活動受到抑制，數目開始呈下降趨勢，發酵結束時，腌制液乳酸菌的數目為4.51 lgCFU/mL。

3?結論

通過考察不同發酵方式對腌制沙芥在發酵過程中主要理化指標與微生物變化的影響，發現添加乳清液發酵方式工業化生產具有更大的優勢，主要體現在發酵周期縮短，亞硝酸鹽含量更低，食用安全性更高。研究發現，乳清添加組發酵沙芥成熟周期少于自然發酵組3～4 d，生產周期縮短，可大幅提高工業化生產效率;同時，加入的乳清液中含有可競爭性抑制蔬菜表面微生物分泌硝酸還原酶的有益微生物，可有效降解亞硝酸鹽，提升產品食用安全性。自然發酵方式腌制沙芥，由于原料表面天然附著的微生物數量及種類不穩定，若發酵條件控制不佳，大腸桿菌、沙門氏菌等病原菌會給食品帶來較大的安全風險，而添加乳清發酵液可使乳酸菌快速成為優勢菌群，抑制其他雜菌生長，有助于穩定產品質量。

參考文獻

[1] 趙一之.沙芥屬的分類校正及其區系分析[J].內蒙古大學學報（自然科學版），1999，30（2）：197-199.

[2] 馬毓泉.內蒙古植物志[M].呼和浩特：內蒙古人民出版社，1985.

[3] 中國食品發酵工業研究院.GB/T 12456—2008食品中總酸的測定[S].北京：中國標準出版社，2008.

[4] 國家衛生和計劃生育委員會，國家食品藥品監督管理總局.食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定：GB 5009.33—2016[S].北京：中國標準出版社，2017.

[5] 國家衛生和計劃生育委員會，國家食品藥品監督管理總局.食品微生物學檢驗 菌落總數檢驗：GB 4789.2—2016[S].北京：中國標準出版社，2017.

[6] 國家衛生和計劃生育委員會，國家食品藥品監督管理總局.食品微生物學檢驗 乳酸菌檢驗：GB 4789.35—2016[S].北京：中國標準出版社，2017.

[7] KIM S D.Effect of pH adjuster on the fermentation of kimchi[J].Journal of the Korean society of food and nutrition，1985，14（3）：259-264.

[8] 李文斌，宋敏麗，唐中偉，等.自然發酵泡菜微生物群落變化的研究[J].中國食物與營養，2008（11）：22-24.

[9] NCHE P F，NOUT M J R，ROMBOUTS F M.The effect of cowpea supplementation on the quality of kenkey，a traditional ghanaian fermented maize food [J].Journal of cereal science，1994，19（2）：191-197.

[10] 鐘先鋒，黃偉志，溫玉輝，等.不同發酵方式對黃秋葵泡菜的影響[J].食品工業，2018，39（1）：96-100.

[11] 洪駿，夏黎明.產堿性脂肪酶菌株的篩選和培養[J].過程工程學報，2003，3（5）：428-432.

[12] 張慶芳，遲乃玉，薛景珍，等.亞硝酸鹽影響Lactobacillus brevis 4903發酵的研究[J].微生物學雜志，2005，25（3）：25-27.

[13] 劉小寧，王文光.泡菜中亞硝酸鹽的危害及預防措施[J].陜西農業科學，2010（4）：109-110.

[14] 張云波，劉其友，賈惠平.一株脂肪酶的篩選和產酶條件及其酶性質的研究[J].廣西大學學報（自然科學版），2007，32（3）：270-273，277.

[15] 卜斐.金花菜深加工工藝技術研究與控制[D].南京：南京財經大學，2012.

[16] 侯曉燕.接種不同乳酸菌發酵對泡蘿卜品質的影響[D].雅安：四川農業大學，2015.