酿酒酵母对萝卜泡菜发酵的影响

张文娟，陈安特，韩宇琴，潘亮，贾利蓉*

1(四川大学 轻纺与食品学院，四川 成都，610065) 2(四川江中源食品有限公司，四川 德阳，618000)

酿酒酵母对萝卜泡菜发酵的影响

张文娟1，陈安特1，韩宇琴1，潘亮2，贾利蓉1*

1(四川大学 轻纺与食品学院，四川 成都，610065) 2(四川江中源食品有限公司，四川 德阳，618000)

梯度接种酿酒酵母到萝卜泡菜中，研究发酵过程pH、总酸、乳酸菌总数及酵母菌总数的变化，采用顶空固相微萃取( headspace solid phase micro-extraction， HS-SPME)结合气相色谱-质谱( gas chromatograph-mass spectrometry， GC-MS)联用技术分析挥发性风味成分。试验结果表明：相对于单纯接种乳酸菌发酵组，添加酿酒酵母可以降低泡菜总酸含量，提高 pH，发酵后期乳酸菌和酵母菌总数下降；挥发性成分中酯类物质的种类和相对含量上升，乙醇的相对含量下降，泡菜风味更加醇厚且协调。

泡菜；酿酒酵母；乳酸菌；挥发性风味物质

四川泡菜的自然发酵是一个多菌种协同发酵的过程，主要包括乳酸菌(如肠膜明串珠菌、植物乳杆菌、短乳杆菌)，酵母菌(如膜璞毕赤酵母、酿酒酵母)和醋酸菌[1]。为了保持工业化生产中泡菜质量稳定，科学家对直投式乳酸菌发酵工艺进行了大量的研究。但是，由于单纯接种乳酸菌发酵的泡菜风味不及自然发酵醇厚[2]，直投式乳酸菌发酵难以在工业化生产中广泛应用。因此，科学家们开始着手研究多菌种协同发酵工艺。选择最适合与乳酸菌复配的酵母菌是未来研究的主要方向。酿酒酵母的发酵性能较优，可能是泡菜发酵过程中的有益酵母菌，有利于泡菜品质和风味的形成。另外，有研究发现发酵型酵母对泡菜的风味和成熟度有重要影响[6]。本研究通过梯度接种酿酒酵母到萝卜泡菜中，研究pH、总酸、乳酸菌总数和酵母菌总数的动态变化，分析挥发性风味物质的组成，并对泡菜进行感官评价。

1 材料与方法

1.1材料与试剂

红皮萝卜、泡菜盐、蔗糖:市购；酿酒酵母:美国Fleischmann公司；乳酸菌菌粉(包含植物乳杆菌、肠膜明串株菌、乳酸片球菌):美国The Raw Diet Health Shop；MRS琼脂、孟加拉红培养基:北京奥博星生物技术有限公司。

1.2仪器与设备

无菌操作台，苏净集团安泰公司；LDZX-50FB 立式压力蒸汽灭菌器:上海申安医疗器械厂；DH-420A 恒温培养箱，北京中兴伟业； GCMS-QP2010 Plus GC-MS联用仪，日本SHIMADZU；SPME装置( 65 μm DVB/PDMS萃取头)，美国Supelco公司。

1.3方法

1.3.1 泡菜的制作工艺及配方

红皮萝卜经清洗、沥干，切成大小为2 cm×2 cm×2 cm的块状，分别取700 g装入4个1.5 L的玻璃泡菜坛中，设置4个试验组，编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组。每组加入无菌水1 000 mL，泡菜盐60 g，蔗糖30 g，泡菜水质量分数2%的2×108CFU/mL乳酸菌培养液，再分别加入泡菜水质量分数2%的酿酒酵母培养液到Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组中，分别为0、9×106、5.4×107、9×107CFU/ mL。充分搅拌混匀，25 ℃分组密封发酵。

每隔48 h取卤水测定pH、总酸、乳酸菌和酵母菌总数。取第10天发酵成熟的泡菜进行感官评价和挥发性成分的分析。

1.3.2 pH和总酸的测定

pH的测定采用pH计法；总酸的测定参照 GB/T 12456—2008 食品中总酸的测定。

1.3.3 微生物分析

乳酸菌总数的测定参照 GB 4789.35—2010 食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验；酵母菌总数的测定参照GB 4789.15—2010食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母计数。

1.3.4 感官评价

10位经训练的评价员对泡菜的色泽、香气、滋味及脆度进行评价，采用5分制，4项总和为20分，取10人平均分为最终评分。

表1 泡萝卜感官指标评分标准

1.3.5 挥发性风味物质分析

SPME顶空固相萃取操作条件：取切碎后的泡萝卜5 g置于20 mL顶空进样瓶中密封，40 ℃条件下平衡30 min后，将萃取头插入进样瓶，吸附30 min后取出萃取头插入到气相色谱仪进样口，推出纤维头，250 ℃解吸5 min。

GC-MS操作条件：40 ℃保持8 min，以5 ℃/min升至80 ℃，保持2 min，以 8 ℃/min升至 110 ℃，再以10 ℃/min升至280 ℃，保持5 min；进样温度为250 ℃，进样模式为分流；质谱条件为电子轰击离子源(EI)，电子能量70 eV，离子源温度200 ℃，接口温度220 ℃，质量扫描范围m/z33～500。

挥发性风味物质的定性定量方法：检测的未知化合物与NIST.11 library相匹配，对匹配度大于800(最大值为1 000)的鉴定结果，结合文献予以定性，各挥发性成分的相对百分含量按峰面积归一化计算[7～9]。

2 结果与分析

2.1酿酒酵母接种量对pH和总酸的影响

由图1可知，发酵过程中4组泡菜的pH值在0～2 d迅速降低再趋于稳定，发酵后期Ⅲ、Ⅳ组泡菜液的pH值高于Ⅰ、Ⅱ组。Ⅰ、Ⅱ组泡菜的总酸含量在0～10 d内逐步上升分别至0.55 g/100 mL和0.50 g/100 mL；Ⅲ、Ⅳ组则分别在4、6天达到最高值，之后缓慢降为0.43、0.44 g/100 mL。Ⅰ组泡菜发酵结束时总酸含量显著高于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组(P<0.05)。

图1 发酵过程中pH和总酸的变化Fig.1 Changes in pH and total acid during the fermentation

在发酵初期，肠膜明串珠菌和部分乳杆菌等进行异型乳酸发酵，迅速消耗发酵环境中的氧气，产生乳酸和二氧化碳等代谢产物，使泡菜液的pH迅速降低，并积累一定量的乳酸；随着酸度降低，异型发酵乳酸菌生长受到抑制，戊糖片球菌、植物乳杆菌等同型发酵乳酸菌大量繁殖，乳酸得到大量的积累，乳酸含量迅速增加[10]。由图1可知，相对于单纯接种乳酸菌发酵组，添加酿酒酵母可以降低泡菜发酵后期总酸含量，提高 pH。刘春燕[11]将植物乳杆菌、短乳杆菌与酿酒酵母按不同复配比例接种到萝卜泡菜中进行复合发酵，也得到类似结果。因此，乳酸菌、酵母菌协同发酵为抑制泡菜发酵后期过度酸化提供了新思路。

2.2酿酒酵母接种量对泡菜中微生物的影响

2.2.1 发酵过程中乳酸菌总数的变化

由图2可知，各组泡菜中的乳酸菌总数在0～2天迅速上升，第2天时Ⅲ、Ⅳ组乳酸菌总数显著性大于Ⅰ、Ⅱ组(p<0.05)，说明发酵前期酿酒酵母的加入促进了乳酸菌的生长。 泡菜发酵初期肠膜明串珠菌和酵母菌等微生物较为活跃，它们分别进行异型乳酸发酵和酒精发酵，产生乳酸、半乳糖、乙醇和二氧化碳等代谢产物[12]；酿酒酵母则可利用蔗糖、半乳糖进行酒精发酵，产生的乙醇与乳酸发生酯化反应，从而减轻了乳酸大量积累对乳酸菌生长的抑制作用。在发酵后期，Ⅰ组乳酸菌总数显著大于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组(p<0.05)，酿酒酵母接种量越高，发酵结束时乳酸菌总数越低。泡菜发酵后期主要以耐酸性较强的酵母菌较为活跃，使发酵体系酒精浓度过高，抑制了乳酸菌生长代谢，甚至造成乳酸菌死亡[14]。

图2 发酵过程中乳酸菌总数的变化Fig.2 Changes in totallactic acid bacteria count during the fermentation

2.2.2 发酵过程中酵母菌总数的变化

由图3可知，相对于单纯接种乳酸菌发酵组，添加酿酒酵母可以减少泡菜发酵后期酵母菌的总数。其原因可能是在0～6 dⅡ、Ⅲ、Ⅳ组的酵母菌数量一直保持较高水平，发酵体系内糖类物质的消耗较大，在发酵后期，由于营养物质匮乏，酵母菌生长受到抑制，数量降低。

图3 发酵过程中酵母菌总数的变化Fig.3 Changes in totalyeast count during the fermentation

2.3感官评价

由表2可知，酿酒酵母接种量较低时，泡菜具有令人愉快的酯香味，但接种量较高时，泡菜产生酒糟味、质地变软、脆度降低。另外，酿酒酵母的接种量越高，泡菜颜色越鲜红，脆度越差。pH值对红皮萝卜色素的溶出率影响较大， pH值1 ～ 2 时溶出率最高；随着 pH增大 ，溶出率逐渐降低[15]。酿酒酵母的添加使发酵后期泡菜的pH升高，色素的溶出率较低，从而使泡菜色泽较红[4]。此外，添加酿酒酵母可以降低泡菜发酵后期总酸含量，原果胶酶的活性较高，细胞壁中原果胶水解，从而导致泡菜脆度变差[15]。

表2 感官评价

2.4萝卜泡菜挥发性风味物质分析

4组泡菜样品共检出化合物60种，以醇类、酯类、醛类和酸类为主，每类物质中的总相对含量和部分主要挥发性物质的相对含量如表3所示。酯类物质中相对含量较高的为异硫氰酸酯类，具有类似芥末的辛辣气味，这是十字花科类植物的重要风味物质。接种酿酒酵母的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组泡菜，其酯类物质的种类和相对含量明显多于单纯接种乳酸菌的Ⅰ组，以辛酸乙酯、癸酸乙酯和3-甲基乙酸丁酯等为主，主要是由酿酒酵母发酵产生的醇类物质和各类酸相互作用酯化生成的，使泡菜的香味更加醇厚[16～18]。另外，各组泡菜的乙醇相对含量分别为60.56%、32.08%、39.82%、33.40%，这是由于相对于单纯接种乳酸菌发酵，接种酿酒酵母能降低泡菜发酵后期酵母菌数量，减少乙醇的产生量。酸类物质中，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组泡菜中正辛酸和正癸酸相对含量较高，赋予泡菜辣味和酸味。

表3 萝卜泡菜的主要挥发性风味物质分析

3 结论

相对于单纯接种乳酸菌发酵组，接种酿酒酵母可以降低泡菜发酵后期总酸含量，提高 pH。酿酒酵母的加入在发酵前期促进了乳酸菌的生长；在发酵结束时乳酸菌和酵母菌的总数则较低。另外，酿酒酵母的加入也会增加泡菜中酯类物质的种类和相对含量，降低乙醇相对含量，正辛酸和正癸酸相对含量较多，使泡菜的风味更加醇厚且协调。感官评定结果表明，接种适量的酿酒酵母，会使泡菜具有令人愉快的酯香味，但接种量较多时，会使泡菜产生酒糟味且泡菜变软，脆度变差且接种量越高，泡菜颜色越鲜红，脆度越差。接种泡菜水质量2%的9×106CFU/mL酿酒酵母培养液时泡菜感官品质最佳。

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EffectsofSaccharomycescerevisiaeonthefermentationofradishpickle

ZHANG Wen-juan1,CHEN An-te1, HAN Yu-qin1,PAN Liang2,JIA Li-rong1*

1(College of Light Industry, Textile and Food Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China) 2(Sichuan Jiang Zhongyuan Food Limited Company, Deyang 618000, China)

The changes of pH, total acid, total amounts of lactic acid bacteria and yeast were researched and the volatile flavor components were analyzed by headspace solid phase micro-extraction (HS-SPME) combined with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) when theSaccharomycescerevisiaewas gradient inoculated into radish kimchi. The results showed that in contrast to fermentation with inoculation of lactic acid bacteria alone, the addition ofS．cerevisiaecould decrease the total acid contents of pickles and increase the pH value, as well as decreased the total amounts of lactic acid bacteria and yeast in the late fermentation period. Furthermore, the varieties and relative contents of esters in the volatile flavor compounds increased, the relative contents of ethanol decreased, and the pickle flavor was more mellow and coordinated.

pickle;Saccharomycescerevisiae; lactic acid bacteria; volatile flavor component

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.014464

硕士研究生(贾利蓉副教授为通讯作者,E-mail:jialirong@scu.edu.cn)。

2017-04-06，改回日期：2017-06-15