辣椒素对辣椒发酵中乳酸菌的影响

刘 嘉，蒋芳芳，范 琳，蒋立文,3,*，夏延斌

(1.湖南农业大学食品科学技术学院，湖南 长沙 410128；2.食品科学与生物技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410128；3.湖南省发酵食品工程技术研究中心，湖南 长沙 410128)

辣椒素对辣椒发酵中乳酸菌的影响

刘 嘉1,2，蒋芳芳1,2，范 琳1，蒋立文1,3,*，夏延斌1

(1.湖南农业大学食品科学技术学院，湖南 长沙 410128；2.食品科学与生物技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410128；3.湖南省发酵食品工程技术研究中心，湖南 长沙 410128)

针对辣椒乳酸发酵中的技术问题，采用植物乳杆菌、短乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、瑞士乳杆菌、鼠李糖乳杆菌这5种乳酸菌为研究对象，探讨辣椒中主要成分辣椒素和发酵过程中食盐质量浓度对乳酸菌纯培养物生长的影响，同时结合电镜实验讨论辣椒素对乳酸菌的作用效果。结果表明：辣椒素对乳酸菌的生长均有一定的延迟作用，辣椒素对乳酸菌抑制的最低质量浓度为0.133mg/mL，使其对数生长期延后2h，并且随着其质量浓度的增大，这种延迟效果更加明显。同时还降低了培养液中达到稳定期的OD600nm值，降低了0.2左右。通过电镜实验发现，一定质量浓度的辣椒素对乳酸菌细胞具有一定的伤害作用，会破坏其细胞形态及结构，但不会严重影响发酵效果。

辣椒素；食盐；发酵；乳酸菌

辣椒为茄科辣椒属，原产于中拉丁美洲热带地区，原产国是墨西哥，一年生或多年生草本植物。作为辛辣味的主要调味品，是食品烹饪加工中不可少的调味佳品[1]。乳酸发酵辣椒是辣椒加工方式之一。辣椒乳酸发酵后的产品是碎鲜辣椒发酵制品，俗称剁辣椒[2]。剁辣椒是直接将新鲜辣椒清洁处理、斩拌后接入或不接入乳酸菌发酵而成的产品，在我国湖南、四川、贵州等地有着广泛的加工基础和产业优势，但发酵辣椒产业存在质量不稳定、质构易软化、亚硝酸盐含量高的安全隐患及风味不稳定等问题。随着辣椒保健作用的研究深入，辣椒制品的消费市场和开发潜力越来越大。

辣椒素(capsaicinoid)是从辣椒中提炼出来的，是一种极度辛辣的香草酰氨类生物碱，分子式为C18H27NO3[3]。辣椒素有多方面的保健作用，国内外许多研究表明辣椒素具有抗癌[4-10]、镇痛[11-12]、抗疲劳[13]、保护胃黏膜[14]、减肥[15]等功效。辣椒素具有很好的抗菌效果，研究结果已经表明[16]，辣椒碱对细菌有较强抑制活性，但对霉菌的抑制作用弱。在辣椒的乳酸发酵加工过程中，辣椒素是否对乳酸菌有影响，研究的还较少。本研究采用几种常见的乳酸菌作为研究对象，探究辣椒素对乳酸菌生长的影响，同时结合发酵辣椒的工艺，研究食盐与辣椒素对乳酸菌相关性研究，以期为不同辣度的辣椒乳酸发酵提供较好的理论。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

天然辣椒素(纯度99.77%)，主要组成为辣椒碱和二氢辣椒碱，由成都曼思特生物科技有限公司提供。

7200可见分光光度计 尤尼科(上海)仪器有限公司；SW-CJ系列净化工作台 上海新苗医疗器械制造有限公司；立式灭菌器 山东新华医疗器械股份有限公司；SEM-6380LV扫描电镜 日本电子株式会社。

1.2 菌种与培养基

植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、短乳杆菌(Lactobacillus brevis)、瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)、罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)均由湖南农业大学食品科学技术学院提供。

MRS培养基：牛肉膏10g、蛋白胨10g、酵母膏5g、柠檬酸氢二铵2g、葡萄糖20g、吐温-80 1mL、乙酸钠5g、磷酸二氢钾2g、硫酸镁0.58g、硫酸锰0.25g、水1L，调pH6.2～6.4。

1.3 方法

1.3.1 辣椒素样品的制备

称取纯度为99.77%的辣椒素粉末20mg，用36%乙醇溶解后，定容至100mL。所制备的辣椒素溶液为0.2mg/mL。

1.3.2 菌种的活化

将保存在4℃冰箱中培养于MRS培养基斜面上的植物乳杆菌、短乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、瑞士乳杆菌、鼠李糖乳杆菌取出，在无菌条件下取一环接种于MRS液体培养基中，然后置于37℃培养箱中培养24h，之后镜检正常后置于冷藏室备用。

1.3.3 辣椒素对乳酸菌发酵作用的影响

将活化好的5种乳酸菌摇匀后，取3mL于150mL的MRS液体培养基中，并且分别加入辣椒素样液0、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0、2.4、2.8、3.2、3.6mg/mL。置于37℃培养箱中培养，在波长600nm处，每2h测一次OD600nm值，测24h，每个OD值重复3次。

1.3.4 食盐对乳酸菌发酵作用的影响

将活化后的植物乳杆菌和短乳杆菌摇匀后，取3mL于150mL的MRS液体培养基中，并在培养基中分别加入0、4.2、4.4、4.6、4.8、5.0g/100mL食盐。将活化后的瑞士乳杆菌、罗伊氏乳杆菌和鼠李糖乳杆菌摇匀后，取3mL于150mL的MRS液体培养基中，并在培养基中分别加入0、4.5、5、5.5、6、6.5、7g/100mL的食盐置于37℃培养箱中培养，测其18h的OD600nm值，每个OD值重复3次。

1.3.5 辣椒素与食盐共同作用对乳酸菌发酵影响

将活化好的5种植物乳杆菌摇匀后，取3mL于150mL的MRS液体培养基中，植物乳杆菌与短乳杆菌加入4.8g/100mL食盐，瑞士乳杆菌加入6g/100mL食盐，罗伊氏乳杆菌和鼠李糖乳杆菌加入5.5g/100mL食盐。在接完种的培养基中分别加入辣椒素溶液10mL，此时培养液中辣椒素质量浓度为0.133mg/mL。置于37℃培养箱中培养，每2h测一次OD600nm值，测24h，每个OD值重复3次。

1.3.6 电镜观察

先将薄膜放入接好乳酸菌的MRS培养基中，培养24h后，将薄膜取出，用戊二醛对其固定，然后进行乙醇脱水，临界点干燥。最后用扫描电镜进行观察。通过电镜观察，可以更直观地观察辣椒素对乳酸菌生长可能产生的影响。

2 结果与分析

2.1 辣椒素对乳酸菌发酵作用影响的结果

2.1.1 对植物乳杆菌发酵的影响

从表1可以看出，对植物乳杆菌来讲，随着培养液辣椒素质量浓度的增加，在0～1.6mg/mL质量浓度范围内影响不大，质量浓度2.0mg/mL的辣椒素开始使植物乳杆菌的对数生长期滞后。2.0mg/mL辣椒素吸取10mL加入到150mL的培养基中，由此得出，影响植物乳杆菌对数生长期滞后的发酵体系中辣椒素最高质量浓度为0.133mg/mL。植物乳杆菌能耐受的辣椒素的最高质量浓度为0.133mg/mL。随着辣椒素质量浓度的增大，植物乳杆菌到达对数生长期的时间延迟越大，最后达到稳定期的值相应有所减小。

2.1.2 0.133mg/mL辣椒素对乳酸菌生长的影响

表1 不同质量浓度辣椒素对植物乳杆菌发酵作用的影响Table 1 Effect of capsaicinoid concentration on the growth of Lactobacillus plantarum

图1 辣椒素对乳酸菌发酵作用的影响Fig.1 Effect of capsaicinoid on the growth of Lactobacillus plantarum

由图1可知，在辣椒素质量浓度为0.133mg/mL时，随着时发酵间的延长乳酸菌对数生长期开始延后2h。达到稳定期的乳酸菌数量也有所减少，OD值减小0.2左右。采用0.133mg/mL质量浓度的辣椒素对其他几种乳酸菌的发酵影响均有类似的效果。

2.2 不同质量浓度食盐对乳酸菌发酵的影响

图2 不同质量浓度食盐对乳酸菌发酵作用的影响Fig.2 Effect of NaCl concentration on the growth of Lactobacillus plantarum

从图2可以看出，植物乳杆菌与短乳杆菌耐受食盐的最高质量浓度为4.8g/100mL，瑞士乳杆菌与罗伊氏乳杆菌耐受食盐的最高质量浓度为5.5g/100mL，鼠李糖乳杆菌耐受食盐的最高质量浓度为6g/100mL；上述加入食盐且经过乳酸菌发酵18h的OD600nm值与前面未加食盐且经过乳酸菌发酵18h的OD600nm值相比较，发现未加食盐发酵18h的OD600nm值可以达到2.0以上，加了食盐后的最高值仅为1.1左右，说明食盐对乳酸菌的发酵具有抑制作用。

2.3 辣椒素与食盐共同作用对乳酸菌发酵的影响

图3 辣椒素与食盐共同作用于乳酸菌发酵作用的影响Fig.3 Effect of capsaicinoid and NaCl on the growth of Lactobacillus plantarum

从图3可以看出，辣椒素与食盐共同作用下，对植物乳杆菌和短乳杆菌的发酵作用影响较小，特别是短乳杆菌，在24h内可以达到对数生长期及稳定期。但对其余3种菌的影响较大。并且可以看出，辣椒素与食盐共同作用于乳酸菌时，18h时的OD600nm值明显高于食盐作为单因子时18h的OD600nm值，说明在辣椒素与食盐共同作用时，对乳酸菌的生长影响是辣椒素处于主导地位，食盐是辅助作用。

2.4 电镜观察

图4 未加辣椒素组和加辣椒素组乳酸菌的形态(×20000)Fig.4 Morphology of Lactobacillus plantarum cultured in the absence and presence of capsaicinoid (×20000)

从图4可以看出，一定质量浓度的辣椒素对乳酸菌有明显的“伤害”作用，乳酸菌的菌体呈现破洞、扭曲等形态。结合辣椒素对乳酸菌的生长情况影响可以看出，乳酸菌对具有一定辣椒素的体系中可能存在一定的应激反应机制使得其适应环境。

3 结 论

本研究着重于在剁辣椒自然发酵的条件下，乳酸菌的生长环境变化对乳酸菌生长情况的探讨。结果发现，乳酸菌能够耐受的辣椒素的最高质量浓度为0.133mg/mL，每种乳酸菌耐盐的最高质量浓度不一样，植物乳杆菌和短乳杆菌为4.8g/100mL，瑞士乳杆菌和罗伊氏杆菌为5.5g/100mL，鼠李糖乳杆菌为6g/100mL。在乳酸菌能耐受的辣椒素和食盐的最高质量浓度共同作用下，对乳酸菌的抑制作用会增强。从电镜照片可以看出，辣椒素对乳酸菌存在明显的抑制作用。

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Effect of Capsaicinoid on the Growth of Lactic Acid Bacteria during Fermentation of Chili Pepper

LIU Jia1,2，JIANG Fang-fang1,2，FAN Lin1，JIANG Li-wen1,3,*，XIA Yan-bin1
(1. College of Food Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China；2. Hunan Province Key Laboratory of Food Science and Biotechnology, Changsha 410128, China；3. Hunan Provincial Engineering and Technology Research Center for Fermented Food, Changsha 410128, China)

In this study, the effects of capsaicinoid and salt concentration on the pure culture growth of lactic acid bacteria during the fermentation of chili pepper. The results showed the growth of Lactobacillus was inhibited by capsaicinoid. The minimum concentration of capsaicinoid for Lactobacillus was 0.133 mg/mL. At the concentration, the logarithmic phase of Lactobacillus was delayed 2 h, which increased with increasing capsaicinoid concentration. The number of Lactobacillus in culture medium was decreased by capsaicinoid. Meanwhile, the OD600nmdecreased by 0.2 at the stationary phase. Moreover, capsaicinoid at a certain concentration could damage the cell structure of Lactobacillus as observed under transmission electron microscope.

capsaicinoid；sodium chloride；fermentation；Lactobacillus

TS201.3

A

1002-6630(2012)03-0190-04

2011-03-23

国家科技部农业科技成果转化资金项目(2011GB2D00003)

刘嘉(1987—)，女，硕士研究生，研究方向为食品生物技术。E-mail：kuailebuzai@126.com

*通信作者：蒋立文(1968—)，男，教授，博士，研究方向为食品生物技术。E-mail：jlw_2002cn@yahoo.com.cn