乳酸菌在泡菜加工中的应用与研究进展(张馨月)

乳酸菌在泡菜加工中的应用及研究进展

摘要：本文论述了乳酸菌在泡菜加工中的作用和泡菜加工中存在的问题及研究前景。指出

了乳酸菌在泡菜的发酵、防腐保鲜、亚硝酸盐控制等方面发挥的重要作用，并提出了这几

个方面有关乳酸菌的研究方向。

关键词：乳酸菌；泡菜；发酵；前景；

The roles and research status of the lactic acid bacteria in the Abstract：The roles of the lactic acid bacteria, problems and prospects in the processing of pickle were discussed in this article. At the same time, it pointed out the importance of the lactic acid bacteria in the fermentation of pickle, preservation, and the control of nitrite.

Key words: the lactic acid bacteria; pickle; fermentation; prospect;

泡菜是我国传统发酵食品的典型代表之一，历史悠久，制作工艺可以追溯到2000多年前[1]。泡菜是新鲜蔬菜经过适当处理后，将其浸入5%~10%的盐水中，通过蔬菜中天然存在的乳酸菌、醋酸菌和酵母菌等有益微生物的大量繁殖和发酵而产生的一类发酵食品[2]。其酸鲜纯正、嫩脆芳香、清爽可口，且具有开胃、助消化、抗肿瘤、抗病毒、抗衰老、预防心脑血管疾病等保健和医疗功能[3]。“世界泡菜看中国，中国泡菜看四川”，四川泡菜产量销量居全国第一，每年以15%的速度增长。2009年，全四川省的泡菜产量120万吨，产值90亿[4]。虽然改革开放后，泡菜行业迅猛发展，但是目前，泡菜的加工工艺和产品质量控制等方面仍以传统加工工艺为主，泡菜在发酵过程中仍存在一些问题，如半成品变色、蔬菜营养成分流失、亚硝酸盐含量超标、保质期不能满足市场需求等。

乳酸菌是以糖类为原料，发酵能产生大量乳酸的一类细菌的统称[5]，具有重要的生物学特性和生理学作用。并且乳酸菌是发酵工业常用的菌种，可利用原料中的可溶性成分，不仅可产生大量乳酸，也可以合成叶酸等B族维生素，产生有机酸提高钙、磷、铁的利用率，促进铁和VD的吸收[6],即有防腐作用，又可改善泡菜风味。因此，将乳酸菌技术用于传统泡菜工业化生产具有重大意义，这对实现农业可持续发展也有现实意义。

1、泡菜加工中乳酸菌的作用机理

1.1泡菜加工的基本原理

传统泡菜的泡制原理是利用盐水的高渗透作用、多种有益的微生物的发酵作用和其它复杂的生物化学综合作用生产出酸甜适口的发酵食品[7]。泡制过程中主要发生乳酸发酵，乳酸菌利用蔬菜汁中的糖类，代谢产生大量乳酸，降低了pH值，抑制了其它腐败菌和致病菌的生长，对泡菜的保藏起到了积极作用。。乳酸发酵是一种冷加工过程,对蔬菜的营养成分、色、香、味、形的保存极为有利[8]此外，乳酸对泡菜的品质和风味也有重要作用。但是乳酸过多会使泡菜过酸，以致消费者不能接受，所以应该严格控制乳酸发酵，即使杀菌，阻止发酵。

1.2乳酸菌在发酵过程中的代谢特性

乳酸菌是一种兼性厌氧型细菌，不耐高温，耐酸，其对营养要求比较严格，培养过程中除了需要适量的水、碳源、氮源和无机盐外，还要加入维生素（极个别品种除外）、多种氨基酸和肽等[9]。自然发酵过程中的乳酸菌主要是肠膜明串珠菌、植物乳杆菌和短乳杆菌，此外还有粪链球菌、啤酒片球菌和弯曲乳杆菌[10]。乳酸发酵过程分为三个阶段，泡制初期，以肠膜明串珠菌等异型乳酸发酵为主，产生乳酸、乙醇以及少量丙酸、丁酸、琥珀酸、丙醇等有利于泡菜风味形成的物质。中期以乳杆菌的同型乳酸发酵为主积累大量乳酸，pH降低，抑制了腐败微生物的生长。后期泡菜的风味形成并最终由于乳酸的大量积累造成对乳酸菌的反馈抑制而导致发酵结束。乳酸菌不具备分解纤维素的酶系统,也不具备水解蛋白质的酶系统,因此, 它们既不破坏蔬菜的细胞组织,也不会使结构性蛋白质和氨基酸分解[11],相反乳酸菌可利用蔬菜汁的可溶性成分，分解产生多种维生素、氨基酸和各种酶类，通告了泡菜的营养价值和保健功能。

2、泡菜加工过程中存在问题

2.1传统泡菜生产工艺

鲜蔬菜挑选洗净，切分 5%左右盐水预泡制入坛（缸或池）检测出坛（缸或池）调味包装灭菌冷却

贴签成品

泡菜的原辅料存在色泽、滋味、香味、成熟度等质量不稳定问题，半成品存在盐渍度、发酵程度不一致，颜色变化、腐败等问题，成品常出现变色、胀袋、霉变、亚硝酸盐、防腐剂和抗氧化剂超标等问题[12]。可以从生产工艺优化和质量管理两方面进行改进。

2.2泡菜生产中存在的问题

2.2.1泡菜原辅材料质量不稳定

泡菜的原辅料种类繁多，来源广泛，目前原辅料主要通过“公司+基地+农户”订单式种植的方式来解决[13]。农户供应过于零散，蔬菜质量不容易控制，存在虫咬、空花、脆度、大小等方面的差异。同时散户种植时，化肥和农药的种类及用量难以统一控制和管理，致使很多原辅料农药超标，影响了泡菜的品质和安全性。因为原辅材料质量控制是泡菜行业，乃至整个食品行业的一个值得重视的问题，目前根据我国仍处于社会主义初级阶段的国情和经济发展状况，想要对原辅料从选种、种植、化肥农药使用到收割、储藏、运输等进行统一化管理是不现实的。对于生产厂家只能通过进货时抽检原辅材料各项指标是否符合国家标准，查看供货商产品证明书和第三方的检验报告来控制原辅料的质量。

2.2.2优良商业发酵剂的使用和不同乳酸菌之间的配比问题

目前，在泡制期间，我国泡菜生产企业多采用自然发酵法和陈泡菜水法，这种方法操作简便，价格低廉，且泡菜的风味较好，采用纯种乳酸菌发酵剂的厂家很少。但是这两种发酵方法制出的泡菜颜色、脆度、滋味等方面不稳定，是泡菜工业化生产的一大阻碍。已经有很多有关发酵剂菌种种类和配比的研究：Pederson和Albury[14]在1961年首先将纯菌接种发酵技术应用于泡菜的研究。随后，Caldwell 在1998年获得了复合菌种接种发酵蔬菜的专利，蒋和体[15]认为生产泡菜的发酵剂应是植物乳杆菌、发酵乳杆菌和肠膜明串珠菌这3种菌3∶1∶1比例混合最佳。而罗云波[16]却认为这3种菌的混合比例应为5∶3∶2最佳等。泡菜发酵过程中，除了这三种菌起作用外，还有粪链球菌、啤酒片球菌、弯曲乳杆菌、短乳杆菌等，这四种菌对泡菜的风味也有重要作用。因而要想获得风味和品质优良的泡菜，还需要同型和异型发酵的乳酸菌以及少量其它菌搭配，在种类和配比方面仍然值得研究。

2.2.3防腐保鲜技术存在的问题

目前，国内主要采用热力杀菌对泡菜发酵进行发酵终止和灭菌[17]，再调加防腐剂。但是泡菜经80℃左右的热力杀菌，乳酸菌被杀死，降低了乳酸菌的保健功能；蛋白质变性，影响了泡菜的风味和营养价值；果胶结构被破坏，泡菜脆度下降；VC含量降低；颜色发生褐变。所以非热力杀菌和安全高效的泡菜防腐剂备受研究者关注。姜绍通[18]等从腐败的腌制蔬菜中分理处6株腐败菌，都为革兰氏阳性菌。实验证明：Nisin、脱氢醋酸钠、尼泊金复合酯钠对腐败菌有明显的抑制作用（Nisin是一类新型的生物防腐剂，

其抑菌谱窄，只能有效抑制革兰氏阳性菌及其芽孢），并得出复合防腐剂最佳配方为：Nisin 0.4g/L、脱氢醋酸钠0.3g/L、尼泊金复合酯钠0.2g/L，抑菌率在96%以上。而潘丽军[19]等将Nisin和植酸配合，Nisin 1mg/ mL,植酸115mg/mL时对革兰氏阴性菌有良好的抑菌效果。可见天然生物防腐剂的制备、杀菌效果研究及与其它食品防腐剂复合使用等方面的理论与技术尚不成熟，存在争议，仍有很大研究空间。

2.2.4泡菜中亚硝酸盐含量的控制问题

蔬菜中含有硝酸盐，在一些细菌硝酸盐还原酶的作用下转变为亚硝酸盐，进入血液后使低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，失去携氧能力，造成组织缺氧，引发一系列急性中毒症状。并且亚硝酸盐也是致癌物N-亚硝酰胺的合成前体物质，其中，吡咯烷亚硝胺为强致癌物[20]。泡制过程中,开始时发酵液中氧气充足、pH约中性，腐败菌为优势菌大量生长，一些细菌将蔬菜中的硝酸盐还原为亚硝酸盐，因而在这个过程中亚硝酸盐的含量逐渐增加；之后随着乳酸菌的生长，发酵液pH降低，抑制了其它腐败菌的生长，硝酸盐被进一步还原和分解，含量缓慢降低。大量蔬菜中亚硝酸盐控制研究表明[21-23]，食盐浓度、发酵温度、酸度、糖含量以及VC、杂菌污染情况影响了蔬菜泡制过程中亚硝酸盐的含量。有很多方法可以控制泡制过程中泡菜中亚希酸盐的含量，作者认为值得一提的是乳酸菌降解亚硝酸盐的作用，韩梅等[24]人从水体中分理出3中降解亚硝酸盐的乳酸菌，分别为发酵乳杆菌、嗜酸乳杆菌和植物乳杆菌，植物乳杆菌在添加了血红素的MRS液体培养基中降解率高达87.0%；类似的，四川农业大学的周光燕等[25]棒状乳杆菌棒状亚种、短乳杆菌、布氏乳杆菌、干酪乳杆菌干酪亚种、植物乳杆菌5种菌分别接种于泡菜进行发酵，并与传统发酵对比。实验表明，人工接种发酵亚硝峰明显低于传统自然发酵，并且这几种乳酸菌不仅可以乳酸发酵令泡菜具有特有的风味，而且降低发酵液pH值，抑制了其它腐败菌，同时加快了亚硝酸盐的还原。其中植物乳杆菌的亚硝峰最小，为28.0μg/g，而传统发酵的亚硝峰为110μg/g。可见乳酸菌在泡菜发酵中有很多重要作用，开发一种既能发酵蔬菜，又能降解硝酸盐和抑制腐败菌乳酸菌发酵剂对于传统食品——泡菜的工业化生产具有重大意义。

3、乳酸菌在泡菜加工中应用的必要性

泡菜泡制过程中,乳酸发酵为主,明串珠菌属和短乳杆菌的异型发酵为泡菜提供了主要的风味物质；同型发酵产生了大量乳酸，降低了发酵液的pH值，有效抑制了其它腐败菌的繁殖；乳酸菌还可以显著降低泡菜发酵过程中的亚硝酸盐含量，缩短发酵时间，这对工业化生产具有重大意义。

4、研究前景

4.1泡菜防腐保鲜方面

目前，泡菜的保藏技术尚存在缺陷，热力杀菌杀死了乳酸菌消除了乳酸菌的保健功能，并且影响泡菜的脆度、颜色等品质；真空包装常有胀袋现象；化学合成防腐剂具有毒性，使用受到限制。微生态保鲜、乳酸链球菌素生物保鲜剂、包装方式等方面都有研究空间。

4.2泡菜乳酸菌发酵剂的工业化生产

如前所述，目前商业发酵剂在泡菜行业还没有普遍使用，导致产品质量的不稳定性，限制了泡菜工业化的发展。因而优良乳酸菌的分离鉴定、育种以及多种菌的配方问题受到很多学者关注。

4.3利用乳酸菌控制亚硝酸盐含量

目前，有很多报道说明乳酸菌有降解亚硝酸盐功能，但是有关乳酸菌降解亚硝酸盐的机理研究极少，这方面还几乎是空白。因而全面研究降解亚硝酸盐的乳酸菌的生理特性、分离纯化方法、DNA片段改性以及亚硝酸盐还原酶的提取和制备方面仍需大量研究。只有掌握基础原理才能更好地利用乳酸菌提高泡菜的安全性和生产效率。

参考文献

[1]齐海萍,胡文忠,姜爱丽,等.白菜泡菜发酵过程中的主要成分变化[J].食品研究与开发，2010,31(8):4-7

[2]陈福生.食品发酵设备与工艺[M].北京:化学工业出版社,2011:327-344

[3]黎婕,刘冬梅,冯细漫.几种泡菜中乳酸两种手性对映体和亚硝酸盐的测定[J].食品研究与开发,2010,31(12):129-132

[4]陈功.试论中国泡菜历史与发展[J].食品与发酵科技,2010,46(3):1-5

[5]杨汝德,陈琼,陈惠音.乳酸菌发酵制品研究的现在与发展[J].广州食品工业科技,2003(19):79-83

[6][9]代永刚,田志刚,南喜平.乳酸菌及其生理功能研究的进展[J].农产品加工学刊,2009(7):24-26

[7] 李学贵,严晓燕.低盐化榨菜生产原理及其应用初探[J].中国酿造,2004( 5) : 4~ 6

[8] [10] 张静,张锦丽,杨娟侠.乳酸菌群对乳酸发酵作用的探讨[J].天津农业科学,2002, 8( 2) : 18~ 20

[11] 杨洁彬,郭兴华,张篪,等.乳酸菌-生物学基础及应用[M].北京:中国轻工业出版社,1999

[12][13]胡太健,李国斌,韦万文,等.四川泡菜存在问题及解决措施[J].食品发酵与科技,2010,46(5):11-13 [14] Pederson CS, Albury MN. The effect of pure- culture inoculation on fermentation of cucumbers. Food Technology,1961,15:351- 354

[15]蒋和体.四川泡菜袋装发酵技术[J].食品工业科技,1994(4):32- 34

[16]罗云波.园艺产品贮藏加工学[M].北京:中国农业大学出版社,2001

[17]李书华,陈封政.泡菜的研究进展及生产中存在的问题[J].食品科技,2007(3) :8-11

[18]姜绍通,孙磊,罗水忠,等.复合防腐剂对腌制蔬菜中腐败细菌的抑制效果研究[J].食品科学,2010,31(9):54-58

[19]潘丽军,刘兰花,曾敏.Nisin和植酸复合抑制腌制蔬菜中G- 腐败菌的效果研究[J].食品添加

剂,2008,29(2):263-266

[20]何计国,甄润英.食品卫生学[J].北京:中国农业大学出版社,2003

[21]徐海斌,徐海风.腌制大头菜亚硝酸盐含量及降低措施研究[J].西南农业学报,2011,24(4):1519-1521

[22]蒲朝文,夏传福,谢朝怀,等.酱腌菜腌制过程中亚硝酸盐含量动态变化及消除措施的研究[ J].卫生研究, 2001,30( 6):352- 354

[23] 唐发书,贾仁勇,彭顺清,等.葡萄糖和维生素C(Vit C)对香肠中亚硝酸盐残留量的影响[ J]．四川畜牧兽医学院学报,2000,14(3):36～38

[24]韩梅,王衍强,彭帅,等.降解亚硝酸盐乳酸菌的分离与鉴定[J].沈阳农业大学学报,2011,4(42):216-219

[25] 周光燕,张小平,钟凯,等.乳酸菌对泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量变化及泡菜品质的影响研究[J].西南农业学报,2006,19(2):290-293