乳酸菌發酵劑在傳統泡菜制作中的應用研究

鄭巧雙　鄧小華　郭榮　余薇　潘篤杰　任濤

摘 要：本文研究了乳酸菌發酵劑在傳統泡菜制作中的應用。通過單因素試驗確定發酵劑的最佳添加比例0.1%、食鹽最佳濃度3%、發酵的最佳溫度30 ℃。與自然發酵相比，將乳酸菌發酵劑應用于傳統泡菜制作，能明顯縮短發酵周期，降低食鹽食用量，且使用純凈水或礦泉水都能實現正常發酵，使泡菜制作更加簡便快捷，泡菜更加綠色健康。

關鍵詞：發酵劑;泡菜;自然發酵

Abstract：This paper mainly studied the application of lactic acid bacteria starter in traditional pickle making. Through single factor experiment， the best proportion of starter 0.1%， salt concentration 3%， fermentation temperature

30 ℃. Compared with natural fermentation， the application of lactic acid bacteria starter in traditional pickle production can significantly shorten the fermentation period， reduce the consumption of salt， and the use of pure water or mineral water can achieve normal fermentation， making pickles easier and faster， and pickles are more green and healthy.

Key words：Starter; Pickle; Natural fermentation

中圖分類號：TS255.54

泡菜是以蔬菜為原料，利用食鹽水腌漬經乳酸菌發酵作用而成，具有脆嫩、美味、開胃等特點。目前國內制作泡菜多采用自然發酵工藝，其原理是在高濃度食鹽溶液中，利用食鹽的高滲透壓抑制有害微生物的生長，而附著在蔬菜表面的乳酸菌不斷增長成為主導菌發酵產酸獲得泡菜[1]。該工藝存在發酵周期長、質量不穩定不可控、亞硝酸鹽和食鹽含量高、易污染等多種弊端。采用人工接種發酵蔬菜能有效解決上述問題，且效率高，是發酵蔬菜產業的一種必然趨勢[2-3]。目前人工接種發酵工藝主要有兩種：一種是純菌種發酵模式，即接種前對蔬菜原料進行殺菌處理然后無菌接種;另一種是半人工半自然的模式，即接種前不經過殺菌處理，發酵原料中的自然微生物也參與發酵，而添加的菌種只是在發酵過程中起優勢主導作用[4]。

蔬菜的乳酸菌發酵劑發展大致經歷了傳統天然發酵劑、液體發酵劑和直投式發酵劑3個階段[5]。傳統天然發酵劑一般使用老泡菜水直接作為發酵劑使用，液體發酵劑是使用一種或幾種純菌種在液體培養基中擴大培養后接種發酵蔬菜;直投式發酵劑是指乳酸菌菌種經高密度培養后收集菌體并冷凍干燥成高活性凍干粉。本文旨在以本實驗室自主研制的直投式乳酸菌發酵劑為發酵菌種，采用半人工半自然的發酵模式，研究其發酵工藝條件，探索其發酵優勢，為乳酸菌發酵劑在泡菜產業中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 原料與儀器

乳酸菌發酵劑：實驗室自主研制，主要成分為植物乳桿菌、乳酸乳球菌和賦形劑組成，活菌數含量≥2×109 CFU·g-1;包菜：菜市場購買;泡菜壇：10 L玻璃壇。

1.2 泡菜制備流程

1.2.1 自然發酵（不添加乳酸菌發酵劑）

包菜洗凈晾干，切大塊;10 L泡菜壇洗凈晾干，每個壇子加入2 L涼開水，然后加入8%食鹽、2%蔗糖，攪拌溶解，蒜、姜、花椒、小紅椒適量，放入處理好的包菜（菜和水的質量比為1∶2），水一定要沒過菜。加蓋水封，放置在25 ℃進行發酵。操作要點：操作時不要帶入生水、手及用到的器具都不要沾油。

1.2.2 添加乳酸菌發酵劑發酵

步驟同1.2.1，僅在加入食鹽之前按一定比例加入乳酸菌發酵劑。

1.3 乳酸菌發酵劑添加量研究

按照1.2的泡菜制作流程，以不添加乳酸菌發酵劑為對照，分別加入不同量的發酵劑，使其加入后初始乳酸菌活菌數分別為105、106、107 CFU·mL-1和

108 CFU·mL-1。每12 h取一次樣分別檢測泡菜水的pH值和菜的總酸含量，比較發酵產酸情況，確定發酵劑的最適添加量。

1.4 食鹽濃度研究

自然發酵時需要食鹽含量較高，一般在5%～10%，否則有害微生物增長會導致發酵失敗。但食鹽含量高在發酵過程中會產生亞硝酸鹽，嚴重影響人類健康。為確定添加乳酸菌發酵劑發酵泡菜時食鹽的最適使用量，考察了0%、1%、2%、3%和4%不同食鹽濃度下發酵3 d后泡菜水的pH值、泡菜的總酸含量以及泡菜口感。

1.5 發酵溫度研究

發酵溫度對傳統發酵泡菜的影響很大，自然發酵時溫度高于25 ℃就很容易引起污染表面長“白花”。為了確定添加乳酸菌發酵劑發酵泡菜時的發酵溫度，考察了添加乳酸菌發酵劑時分別在20、25、30 ℃和35 ℃下的發酵情況。每12 h取一次樣分別檢測泡菜水的pH值和泡菜的總酸含量。

1.6 發酵用水研究

傳統制作泡菜時操作要點是使用涼開水，因此在制作時需要把水燒開然后晾涼，這個過程比較費時。為了研究其操作簡便性，以使用涼開水發酵為對照，考察了分別使用純凈水、礦泉水進行發酵的發酵情況。

1.7 分析方法

pH值測定：取泡菜汁，置于小燒杯中，用pH計測定。

泡菜總酸的測定：采用滴定法[6]。

2 結果與分析

2.1 自然發酵情況

按照1.2泡菜制作流程進行自然發酵，發酵情況見表1。從表1可以看出，自然發酵制作泡菜時，產酸速度非常慢，發酵前4 d，產酸量很少，發酵第8 d，泡菜的總酸含量才達到0.5%以上。由此可見，自然發酵的周期很長，不利于工業化生產。

2.2 乳酸菌發酵劑添加量的研究

以不添加乳酸菌發酵劑為對照，分別加入不同量的發酵劑，使其添加后的初始乳酸菌活菌數分別為105、106、107 CFU·mL-1和108 CFU·mL-1，發酵情況如圖1所示。

與自然發酵（表1）相比，添加了乳酸菌發酵劑后發酵速度明顯快于自然發酵，僅需2～3 d泡菜的總酸含量就達到了0.5%以上，而自然發酵達到同等水平則需要8 d，說明本發酵劑具有很強的發酵產酸能力。此外，發酵劑的添加量越高，產酸速度越快。但當添加后乳酸菌的初始濃度在106、107、108 CFU·mL-1時，發酵產酸情況相差并不大。從發酵劑的使用成本考慮，選擇106 CFU·mL-1為最適的乳酸菌初始濃度。本發酵劑成品的活菌數大約2×109 CFU·g-1，根據計算，其最佳的添加比例為0.1%，即每10 L的泡菜壇，裝2 L發酵液，添加1 g的發酵劑（2×109 CFU·g-1）

2.3 食鹽濃度的確定

根據2.2的實驗結果，按照0.1%的比例添加乳酸菌發酵劑，在食鹽濃度分別為0%、1%、2%、3%和4%下的發酵情況如表2所示。可以看出，即使不加食鹽（0%）也能實現正常發酵，且發酵3 d后總酸含量都能達到0.5%左右。說明食鹽濃度并不影響發酵周期和發酵狀態，只是影響泡菜的咸淡，為了達到人們飲食最適的不咸不淡的口感，選擇3%為食鹽的最佳使用量。眾所周知，自然發酵時食鹽濃度一般較高，否則雜菌增殖就會引起發酵失敗。由此說明將乳酸菌發酵劑應用于傳統泡菜制作，能彌補其含鹽量高易致癌的缺點，使得泡菜更加綠色健康。

2.4 發酵溫度研究

按照0.1%的比例添加乳酸菌發酵劑，3%食鹽濃度制作泡菜，分別在20、25、30 ℃和35 ℃不同溫度下的發酵情況如圖2所示。可以看出溫度越高，發酵產酸速度越快，發酵周期就越短，但當溫度達到35 ℃時，產酸速度并不高，說明最佳的發酵溫度是30 ℃。

圖2 不同培養溫度下的發酵情況圖

2.5 發酵用水研究

添加0.1%乳酸菌發酵劑，以冷開水發酵為對照，分別采用農夫山泉礦泉水和怡寶純凈水進行發酵。結果發現純凈水、礦泉水發酵的蔬菜口感與冷開水發酵的包菜口感差不多，且發酵后液體表面不長白花。說明將乳酸菌發酵劑應用于傳統泡菜制作時，可以用純凈水和礦泉水來代替冷開水，使得泡菜制作更加簡便快捷。

3 結論

本實驗室自主研制的乳酸菌發酵劑應用于傳統方法制作泡菜時，發酵劑的最佳添加比例是為0.1%，即添加后的初始活菌數濃度為106 CFU·mL-1;最佳的食鹽濃度是3%;最佳的發酵溫度是30 ℃。與自然發酵相比，添加乳酸菌發酵劑后能明顯縮短發酵周期，降低食鹽食用量，且使用純凈水或礦泉水都能實現正常發酵，使得泡菜制作更加簡便快捷，泡菜更加綠色健康。

參考文獻：

[1]熊 濤，彭 飛，李 嘯，等.傳統發酵泡菜優勢微生物及其代謝特性[J].食品科學，2015，36（3）：158-161.

[2]周 佳，龍思伊，仝靜雯，等.乳酸菌接種發酵泡菜工藝研究[J].中國果菜，2018，38（12）：1-6.

[3]劉繼業.直投式乳酸菌發酵劑制備技術的研究及其應用[D].泰安：山東農業大學，2017.

[4]張會生.直投式乳酸菌發酵泡菜技術研究[D].南昌：南昌大學，2019.

[5]劉小翠，石金波，趙思明.食品用微生物發酵劑研究進展[J].山西農業科學，2011，39（12）：1332-1333，1336.

[6]張水華.食品分析實驗[M].北京：化學工業出版社，2006.

作者簡介：鄭巧雙（1985—），女，碩士，工程師;研究方向為微生物、食品發酵。

通信作者：鄧小華（1986—），男，碩士，工程師;研究方向為微生物與發酵工程。