纯种与传统发酵工艺对天津冬菜质量的影响

李贞景，马博雅，王首忠，石磊，武慧佳，韩昕男，王昌禄 *

(1.天津科技大学 食品工程与生物技术学院，食品营养与安全教育部重点实验室，天津 300457；2.廊坊出入境检验检疫局，河北 廊坊 065000)

纯种与传统发酵工艺对天津冬菜质量的影响

李贞景1，马博雅2，王首忠2，石磊1，武慧佳1，韩昕男1，王昌禄1 *

(1.天津科技大学 食品工程与生物技术学院，食品营养与安全教育部重点实验室，天津 300457；2.廊坊出入境检验检疫局，河北 廊坊 065000)

天津冬菜是一种以大白菜、大蒜为主要原料加工而成的传统腌渍菜。利用高效液相色谱及氨基酸自动分析仪对传统发酵和纯种发酵的天津冬菜品质进行了对比，结果表明：二者氨基酸、有机酸组成及理化指标无明显差异，但纯种发酵可缩短发酵时间，同时降低了含盐量。

天津冬菜；纯种发酵；游离氨基酸；有机酸

天津冬菜是一种独特的地方半干态腌渍蔬菜，清朝《中馈录》中已有冬菜制法的详细记载。天津冬菜以大白菜为原料，经晾晒脱水后混入精盐，入坛缓慢发酵4～6个月即可食用。目前，天津冬菜仍延用传统的作坊式生产，加工过程粗放，生产周期长，产品质量不稳定。近年来，学者们对与天津冬菜类似的传统腌渍蔬菜进行了乳酸菌分离及人工纯种发酵技术的研究[1]，发现纯种发酵可以降低产品的含盐量[2，3]，缩短生产周期，提高风味[4，5]。因此，以乳酸菌为发酵剂，在较短时间内，利用纯种发酵技术生产出与传统冬菜风味相似的产品具有可行性和良好的市场前景。本文在使用人工控制发酵技术的基础上，运用现代分析手段对比了传统与现代发酵技术所生产的天津冬菜理化、有机酸和氨基酸指标，为实现天津冬菜纯种发酵生产奠定了基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

原料：大白菜、大蒜、食用加碘盐 市售；传统天津冬菜 天津市静海县三强食品公司；纯种发酵冬菜 实验室自制。

菌种：DC 3-2 (Lactobacillusplantarum)，本实验室保存，由传统冬菜菜坯中分离得到。

培养基：MRS培养基[6]、白菜汁培养基[7]。

1.2 主要仪器设备

Agilent Zorbax Eclips AAA，氨基酸分析系统，色谱数据处理工作站；Supelco 57330-U固相微萃取头；GC-MS-4000气相色谱-质谱联用仪 美国Varian公司；Lab Alliance高效液相色谱仪；冷冻离心机 德国Heraeus公司；电热鼓风干燥箱 上海市实验仪器厂； SP-2102UV紫外可见分光光度计 上海光谱仪器有限公司；MP220型pH计 梅特勒-托利多(上海)有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 纯种发酵冬菜工艺及操作要点

纯种发酵冬菜工艺及操作要点工艺路线见图 1。

图1 纯种发酵冬菜工艺Fig.1 Pure fermentation process of Tianjin Dongcai

1.3.1.1 白菜预处理

当年11月上市的新鲜大白菜，弃去外面2～4层老叶，洗净，切成3 cm×3 cm方块。加入约8%的食用盐，静置4 h，弃去浸出汁，流动水清洗3 min，60 ℃鼓风干燥箱中脱水至白菜鲜重的10%。

1.3.1.2 混料

按脱水后白菜重量的12%加入粒径约2 mm的大蒜碎粒，加入食用盐，混合均匀。

1.3.1.3 微生物培养

菌种于MRS液体培养基中37 ℃下培养24 h，4 ℃，4000 r/min离心，将离心得到的菌体以蔬菜汁培养基重新悬浮。无菌条件下接种，混合均匀。

1.3.1.4 发酵

接种后的菜坯(约500 g)加入洗净的瓷坛中，压实，封口，25 ℃发酵。

1.3.2 产品理化指标的测定

参考SB/T 10213-1994《酱腌菜理化检验方法》。

1.3.3 有机酸的测定

采用高效液相色谱(HPLC)法。

1.3.3.1 样品制备

称取10 g样品，加入50 mL重蒸水，匀浆，75 ℃水浴加热30 min，冷却至室温，过滤，定容至100 mL，0.45 μm膜过滤。

1.3.3.2 色谱条件

色谱柱：Hypersil ODS2 C18(5 μm, 250 mm×4.6 mm)；流动相：0.5% (NH4)2HPO4的H3PO4溶液(pH 2.5)；紫外检测波长：210 nm；进样量：20 μL；柱温：25 ℃；流速：1.0 mL/min。

1.3.4 游离氨基酸的测定

采用Agilent Zorbax Eclips AAA、氨基酸分析系统进行测定。

1.3.4.1 样品制备

称取5 g样品，分别加入15 mL重蒸水及15 mL 4%磺基水杨酸溶液，振荡提取1 h。5000 r/min离心5 min，取上清液，调节pH 至2.0，重蒸水定容至50 mL，0.45 μm膜过滤。

1.3.4.2 氨基酸柱前衍生

取适量按1.3.4.1处理后的样品(相当于组氨酸0.05 mmol)，置于50 mL棕色容量瓶中，加入5.0 mL衍生缓冲液，摇匀，加入5.0 mL衍生剂溶液，摇匀，置于60 ℃水浴60 min，放置至室温，缓冲液定容并摇匀，静置15 min后进行色谱检测。

1.3.4.3 色谱条件

色谱柱：Agilent Zorbax Eclips AAA，Analytical 4.6 mm×150 mm 5-Micron；流动相：A，乙腈∶水为1∶1；B，8.2 g醋酸钠溶于800 mL重蒸水中(醋酸调pH至6.4)；流速：1.0 mL/min；检测波长：360 nm；进样量：20 μL；柱温:33 ℃。梯度洗脱程序见表1。

表1 氨基酸分析系统二元梯度程序
Table 1 Duality gradient procedure of amino acid analysis system

序号时间(min)流动相A流动相B10168420.18168432.40307044.20346657.204357613.305545715.005545820.40982.0921.3016841030.001684

2 结果与讨论

2.1 理化指标的比较

纯种发酵结束后测定产品理化指标，传统发酵和纯种发酵冬菜产品检测结果见表2。

表2 传统发酵与纯种发酵冬菜的理化指标
Table 2 Physical and chemical indexes of Tianjin Dongcai samples with and without starter

指标传统腌渍冬菜纯种发酵冬菜含水量(%)60.23±8.3161.01±10.12pH4.90±0.094.86±0.11总酸含量(%)0.794±0.020.990±0.01含盐量(%)12.03±0.7210.17±0.55氨基态氮含量(%)0.180±0.050.190±0.05还原糖含量(%)0.495±0.440.513±0.32亚硝酸盐含量(%)--

注：“-”为未检出。

由表2可知，纯种发酵冬菜产品的含水量、pH、氨基态氮等指标均与传统冬菜接近，其含盐量较传统冬菜降低了约13%。传统发酵与纯种发酵冬菜产品中的亚硝酸盐含量均在检测限以下，可保证食用安全。

2.2 有机酸的比较

经高效液相色谱分析与标准样品比较，根据保留时间定性，根据其峰面积定量，得到各样品中的有机酸组成和含量，见表3。

表3 传统发酵与纯种发酵冬菜的有机酸含量
Table 3 Organic acids content of Tianjin Dongcai samples with or without starter

有机酸含量(mg/100g)传统冬菜纯种发酵酸味特征草酸554.826485.813酒石酸--稍有涩感,酸味强烈苹果酸69.81525.502爽快的酸味,略有苦味乳酸130.629349.658稍有涩感,尖利乙酸46.58517.631刺激性

续 表

注：“-”为未检出。

有机酸的种类和含量对天津冬菜的风味和营养有重要影响。检测结果表明：纯种发酵产品的总酸含量高于传统发酵冬菜产品，除乳酸外，其他各有机酸含量均低于传统发酵产品。两种产品中酒石酸含量均低于检测限，无法检出。

草酸可以和人体摄入食物中的钙螯合，从而影响人体对钙的吸收。实验结果表明：相对于传统发酵，纯种发酵冬菜中草酸含量降低了12%。乳酸的酸味虽然尖锐，但能显著提高食品的爽口性，纯种发酵的天津冬菜中乳酸含量较高，约为传统发酵冬菜的2.7倍。琥珀酸是鲜味有机酸，其钠盐含量达到0.114%时，鲜味明显，新鲜白菜中的琥珀酸经发酵后，以其钠盐形式存在，使冬菜的风味更佳鲜美[8]，琥珀酸在纯种和传统发酵的冬菜中含量无显著差异。

2.3 游离氨基酸比较

利用氨基酸自动分析仪对传统发酵和纯种发酵冬菜产品游离氨基酸的检测结果见表4。

表4 传统发酵与纯种发酵冬菜的游离氨基酸含量
Table 4 Free amino acids content of Tianjin Dongcai samples with or without starter

氨基酸种类含量(mg/100g)传统发酵纯种发酵阈值(mg/mL)风味特征天冬氨酸75.51978.8943鲜酸、微甜谷氨酸17.0235161.6815鲜甜酸丝氨酸0.751111.935150甜甘氨酸-17.938110甜鲜精氨酸22.39294.74510甜略苦苏氨酸*117.87726.806260甜鲜脯氨酸35.864105.762300甜略苦丙氨酸34.556119.86760甜鲜赖氨酸*187.285-50苦略甜缬氨酸*--150甜兼苦甲硫氨酸*34.55957.69730苦略甜半胱氨酸--苦异亮氨酸*36.094-50苦亮氨酸*-29.188380苦苯丙氨酸30.49135.685150苦组氨酸23.49322.85420苦略甜酪氨酸19.41331.334苦总量795.289794.384

注：“*”为人体必需氨基酸；“-”为未测出。

由表4可知，传统发酵冬菜与纯种发酵冬菜均含有13种可检的氨基酸，其中纯种发酵冬菜中游离氨基酸总量略低于传统发酵产品。

每种氨基酸都具有特殊的风味，丙氨酸具有令人愉快的香气，天冬氨酸和谷氨酸具有鲜味，甘氨酸、脯氨酸、丝氨酸和色氨酸具有甜味[9]。目前，在蔬菜腌制品中发现的氨基酸已达30 多种。天冬氨酸和谷氨酸具有鲜味，纯种发酵的冬菜中天冬氨酸含量明显高于传统发酵，但谷氨酸含量略低于传统发酵。其中，发酵产生的天冬氨酸和谷氨酸与食盐中的Na+结合成天冬氨酸盐和谷氨酸盐，这两种氨基酸盐均具有较强的鲜味，对天津冬菜鲜味影响显著。此外，丙氨酸和甘氨酸的甜味可以在一定程度上缓和酸、咸和辛辣味[10]。纯种发酵中甘氨酸和丙氨酸含量均明显高于传统发酵，可与酸味尖锐的乳酸结合，从而使冬菜的口感更佳。

3 结论

与传统发酵产品相比，采用现代纯种发酵技术生产天津冬菜，含盐量下降了约15%，其他理化指标无显著性差异。有机酸分析表明：传统发酵与纯种发酵法生产的天津冬菜中有机酸组成基本一致，但纯种发酵冬菜中不利于钙吸收的草酸含量降低了12%，可增加食品独特酸味的乳酸含量约为传统工艺的2.7倍。在氨基酸分析中，纯种发酵冬菜中游离氨基酸总量略低于传统发酵产品，但纯种发酵产品中丙氨酸与甘氨酸的含量均高于传统发酵冬菜，两种氨基酸可缓和天津冬菜产品中较尖利的酸味。

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Effect of Pure Fermentation and Traditional Fermentation on the Quality of Tianjin Dongcai

LI Zhen-jing1,MA Bo-ya2,WANG Shou-zhong2,SHI Lei1,WU Hui-jia1,HAN Xin-nan1,WANG Chang-lu1*

(1.Key Laboratory of Food Nutrition and Safety, Ministry of Education, College of Food Engineering and Biotechnology, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China; 2.Langfang Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Langfang 065000, China)

Tianjin Dongcai is a traditional fermented vegetable produced with cabbage and garlic. Its quality is compared between natural and inoculated Tianjin Dongcai, the result indicates that there's no significant difference of physical and chemical indexes, free amino acids and organic acids between natural and inoculated Tianjin Dongcai; however, inoculated fermentation can shorten the fermentati on period and lower the salt content.

Tianjin Dongcai; inoculated fermentation; free amino acids; organic acids

2016-06-25 *通讯作者

天津市科技支撑计划重点项目(05ZHGCNC00300)

李贞景(1980-)，男，河南南阳人，助理研究员，研究方向：发酵食品。

TS255.54

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2016.12.002

1000-9973(2016)12-0007-04