大头菜等蔬菜腌制工艺研究现状与展望
2018-01-30朱莉莉罗惠波黄治国卫春会
朱莉莉,罗惠波,黄治国,卫春会,邓 杰,谢 军*
(四川理工学院 生物工程学院 酿酒生物技术及应用四川省重点实验室,四川 自贡 643000)
大头菜属于根菜类,是十字花科芸苔属作物、芥菜的一个变种,营养丰富,与其他绿色蔬菜相比,蛋白质、氨基酸、维生素A(vitamin A,VA)、维生素C(vitamin C,VC)和胡萝卜素含量特别高[1]。丰富的营养成分使得大头菜具有较强的生理活性,参与机体氧化还原过程增加大脑含氧量,因而能够提神醒脑、缓解疲劳;另外,大头菜还具有很高的药用价值,具有清热解毒、抗菌消肿、生津开胃、下气消食、温脾暖胃、利尿除湿等功效[1]。何珺等[2]采用色谱法检测出大头菜种子中的萝卜硫素含量为17.4 μg/g,萝卜硫素不仅具有杀死癌细胞的功效,还具有抗菌、提高机体免疫力和抗氧化能力的效果。大头菜采收期主要集中在低温时节,新采收的大头菜辣味和苦味比较重,生食口感欠佳,加工成腌制品后味道更佳[3]。大头菜既可以腌制成咸菜,也可以通过调味腌制成酱菜,口味爽甜脆,十分诱人,使腌制大头菜成为了餐桌上不可或缺的一道美食。但是,传统腌制工艺周期太长,且多为高盐腌制,不能满足现代消费者对食品低盐、安全、健康的要求,并且腌制好的大头菜经过脱盐后包装,产品质量不稳定,容易受杂菌污染,另外还导致维生素、氨基酸、风味物质等营养成分的严重损失[4]。
大头菜的腌制工艺国内研究主要包括发酵菌和腐败菌的鉴定及其在发酵过程中的功能研究;乳酸菌剂的开发;腌制工艺的改进;保脆及储藏保鲜技术以及对腌制大头菜感官品质、亚硝酸盐、挥发性风味物质的影响等方面的研究。国外对腌制大头菜研究极少,大多是对新鲜大头菜的品质、硫代葡萄糖苷及其衍生形式异硫氰酸酯以及代谢特征等光学和分子生物学的研究[5-10]。本文从腌制工艺、腌制技术、腌制微生物和腌制大头菜品质等方面阐述腌制大头菜的研究现状,并从提高腌制大头菜产品品质、安全性、生产效率和标准化自动化水平等方面,对大头菜未来的研究方向进行展望,以期推动大头菜产业规划和发展。
1 腌制工艺
大头菜的传统自然发酵腌制工艺多为半固态发酵,利用原料附着、水和环境中含有的乳酸菌,在常温、高盐量的条件下进行发酵。传统腌制工艺发酵时间较长,产品质量可控性差。经过世世代代四川人的传承与发展,腌制工艺逐渐多样化使腌制蔬菜逐渐向着有利于人们身体健康的方向发展。
1.1 多轮增香发酵
普通榨菜加工是在新鲜蔬菜入池时加入微粉碎的天然香料和盐一起进行多次盐渍发酵渗香,制备出发酵半成品后进一步包装杀菌形成成品,而多轮增香发酵是在普通榨菜加工基础上,包装杀菌工序前加入特殊的调味工序进一步增加产品的香味而得名,该多轮增香发酵工艺应用到大头菜腌制过程中,可以大大提高腌制大头菜品质。陈功等[11]采用多轮增香对四川传统特色榨菜发酵工艺进行了改进,检测其风味成分,分别从普通榨菜和多轮增香发酵榨菜中识别出24种和30种化合物,两者共有的主要香气成分中,采用多轮增香发酵工艺制作的榨菜风味物质含量显著高于传统工艺,但多轮增香发酵工艺更为复杂,不利于生产效率的提高和生产工艺的标准化。
1.2 低盐发酵和二次接种发酵
通过接种乳酸菌可以大大提高蔬菜腌制效率和产品安全性。高世阳等[12]研究了一次接种和二次接种的情况下乳酸菌对低盐腌制榨菜理化性质及风味成分的影响。研究发现,随着接种次数的增加,发酵后期维持的乳酸菌含量越高,后期熟化阶段乳酸菌成为优势菌可以加快榨菜后熟的完成,二次接种保证了较高的乳酸菌含量,显著抑制了低盐腌制条件下腐败菌的生长,有利于缩短整个腌制过程,提高生产效率和提高产品品质,另外乳酸菌发酵产生大量乳酸,使榨菜维持在较低水平的pH值,可以抑制杂菌污染,保证后熟阶段的安全。
1.3 真空浸渍
以适当盐浓度的浸渍液为介质,真空状态下浸渍能够显著提高大头菜腌制速度。李慧等[13]对三腌之后的大头菜进行真空浸渍处理,研究真空盐渍对大头菜腌制过程中品质变化的影响,研究结果表明,腌制速度得到显著提高,但其总酸和氨基酸态氮含量较传统工艺低,亚硝酸盐含量在两种工艺下都相对较高,测得挥发性成分种类27种,比传统工艺大头菜少了4种,挥发性成分上也不尽相同,说明该真空浸渍条件下,高盐分阻碍了微生物代谢和相关的酶促反应,使得微生物发酵作用微弱,不利于大头菜品质的提高,需要改进工艺参数,给微生物发酵提供良好条件。
1.4 耐低温乳酸菌发酵
耐低温乳酸菌发酵能够使腌制体系中亚硝峰出现的时间推迟,同时也能够降低亚硝峰值。余文华等[14]在一次加盐一次接种的工艺条件下,研究耐低温乳酸菌在不同温度条件下(7±1℃、10±1℃、13±1℃)对发酵泡菜总酸、pH值和亚硝酸峰值的影响。发现发酵温度降低的过程中,亚硝酸出峰时间不仅往后推迟而且峰值也有所下降,原因是发酵温度越低越不利于乳酸菌的快速繁殖,乳酸菌产乳酸速度变慢,分泌亚硝酸盐还原酶往后推移,亚硝酸盐降解速度变慢使得亚硝酸峰出现的时间推迟,但由于发酵温度的降低乳酸菌之外的杂菌变少,总体上减少了亚硝酸盐的合成量,所以亚硝酸峰值也会降低,并且发酵最终样品亚硝酸盐含量在3种发酵温度条件下均<2 mg/kg,符合现有酱腌菜卫生指标要求(国标≤20 mg/kg)。该低温腌制工艺的含盐量约为8.3%~11.6%,如果进一步降低含盐量,将更有利于人体健康[15]。
2 腌制技术
大头菜在腌制过程中,发酵体系中腐败菌的生长和腌制速度与微生物的产酸速率直接相关。产酸越快,对腐败菌的抑制效果越强,发酵就会朝着更有利方向进行。另外,部分腐败菌能将腌菜中含有的硝酸盐转化成亚硝酸盐,而亚硝酸盐容易同腌制体系中游离氨基酸反应生成强致癌作用的亚硝胺。因此,抑制腌制过程中产生的有害微生物,对保证产品的安全十分重要,亦是降低亚硝酸盐含量的有效途径[12]。腌制大头菜的败坏主要由耐高温的芽孢杆菌(Bacillussp.)、球菌和耐盐耐酸较强的霉菌和酵母菌生长繁殖引起的[16]。这些有害微生物在腌制大头菜生产和储藏过程中应尽量避免。
2.1 保鲜杀菌技术
因大头菜腌制产品营养物质丰富,虽有乳酸菌作为优势菌群存在,但加工和储藏过程中容易受杂菌污染,有害微生物的繁殖是大头菜腐败变质的根本原因,一定的杀菌、抑菌等保鲜处理有利于保持大头菜产品品质和延长其货架期。目前,用于大头菜腌制产品的保鲜技术主要有巴氏杀菌、超高压杀菌、超声波杀菌和微波杀菌等杀菌技术;化学防腐剂和天然防腐剂等抑菌技术以及低温冷藏和真空包装能够部分抑制有害菌的污染和繁殖。
2.1.1 杀菌技术
大头菜产品杀菌主要是利用高温、微波热效应和非热效应、超高压等对有害菌的致死作用。尼海峰等[17]对低盐榨菜(含盐量为3.5%)采用85℃、15 min巴氏杀菌处理,冷却后将样品置于37℃、相对湿度80%的条件下保存并检测其感官质量和理化指标,发现巴氏杀菌能有效控制低盐榨菜的微生物增长速度,从而延长低盐榨菜的货架期,但该杀菌方式会对腌制品色泽、脆度等感官品质带来不利影响;邓晶晶等[18]采用超高压技术对腌制类蔬菜中珊瑚萝卜产品进行处理,当压力>350 MPa时,杀菌效果显著,菌落总数从680 CFU/g降低到2 CFU/g,低温条件下贮藏期可达到45 d以上,在产品颜色、硬度、咀嚼性方面,超高压处理与未处理的差异能够在5 d内迅速消失,超高压杀菌技术结合腌制蔬菜的低酸环境,使得杀菌效率大大提高,并且不会破坏腌蔬菜的营养成分,对感官品质也几乎没有任何不利影响,是大头菜等腌制类食品杀菌的最优选择;热效应主要是快速升温达到杀菌作用,而非热效应则是使食品中微生物体内蛋白质和生理活性物质发生变异,从而丧失活力或者死亡,微波杀菌的温度低于常规热处理方法,温度仅在70~90℃之间,时间在10 min以内,具有较好的杀菌效果[19];徐洲等[20]研究了巴氏杀菌、微波杀菌和超声波杀菌3种杀菌方式对低盐大头菜品质的影响,结果发现,巴氏杀菌和微波杀菌均未发生涨袋,但巴氏杀菌因高温效应的影响,感官品质和硬度最差,色泽更深,而超声波处理的大头菜涨袋率较高,但硬度最佳。三种杀菌方式中,微波杀菌效率仅次于巴氏杀菌,远高于超声波杀菌,且微波杀菌的亚硝酸盐峰值最低,保存到第90天时仅为1.70 mg/kg,这是因为微波杀菌杀死其他有害菌的同时,也杀死了亚硝酸盐还原菌等还原性细菌,阻碍了硝酸盐还原成亚硝酸盐的途径,从而降低了样品中亚硝酸盐的含量[21]。所以,低盐大头菜的最适杀菌方式为微波杀菌,最适杀菌功率和杀菌时间分别为800 W和70 s。
2.1.2 抑菌技术
腌制蔬菜中常用化学防腐剂主要有苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐等,但这些化学防腐剂抑菌效果并不理想[22],某些商家会通过加大添加量来增强抑菌效果,从而带来严重的食品安全隐患。王征征等[23]研究了苯甲酸钠、脱氢乙酸钠、山梨酸钾等多种化学防腐剂对大头菜中多种有害菌的抑制作用,发现苯甲酸钠、脱氢乙酸钠组合的复配防腐剂对实验中抗性较强的芽孢杆菌、球形赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus sphaericus)有良好的抑制效果,抑制率都在99%以上;石小琼等[24]研究了化学食品添加剂复合保鲜液对真空萝卜缨泡菜的感官品质的影响,最佳保鲜液配方为苯甲酸钠0.25 g、焦亚硫酸钠0.025 g、乙二胺四乙酸二钠(ethylene diamine tetraacetic acid-2Na,EDTA-2Na)0.065 g、冷开水200 g,产品在室温下保存180 d,未发生涨袋,且感官品质仍然保持在较好的状态,尽管如此,复合化学防腐剂仍不能实现对食品中所有致病菌产生抑制作用,从而不利于食品的长期保鲜。
天然防腐剂也称生物防腐剂,是指从植物、动物及微生物中分离提取出具有防腐作用的一类天然物质。主要包括乳酸链球菌素、纳他霉素、植物黄酮、聚赖氨酸、茶多酚、植酸、迷迭香提取物及一些植物精油等,天然防腐剂因具有水溶性好、抗菌性强、抑菌光谱、安全无毒等优点而优于化学防腐剂,是食品、生活用品等行业防腐剂开发的一个重要方向。刘芳等[25]研究了3种配伍中草药水煎液对腌制泡菜中腐败菌的抑菌效果,在当归、党参、黄芪的比值为5∶3∶2时,抑菌效果最佳,其最低抑菌浓度(minimal inhibitory concentration,MIC)达到0.4 g/mL,并且随着水煎液浓度的增大对泡菜的抑菌保鲜作用越长久;王向阳等[26]对不同的化学防腐剂和生物防腐剂对贮藏泡菜质地的影响进行了研究,很多防腐剂通过抑制泡菜中的果胶酶活性而有效防止泡菜品质下降,其中当山梨酸钾含量为24.69 mg/g和水溶性壳聚糖含量为0.33 mg/g时作用效果均很明显。
基于天然防腐剂多种优点,筛选产细菌素等天然防腐剂的功能乳酸菌,既能达到抗有害菌的作用,又能起到发酵蔬菜的作用。饶瑜等[27]从四川泡菜中筛选出8株功能乳酸菌,这8株菌均能产细菌素,抑制英诺克李斯特氏菌(Listeria innocua)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)的生长,其中Lactobacillus harbinensisB22、屎肠球菌(Enterococcus faecium)E6和植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)E11能产生抑制革兰氏阴性菌大肠杆菌(Escherichia coli)生长的细菌素类化合物,均为耐酸耐高盐,是泡菜等腌制类食品生物保鲜的优良乳酸菌,该项研究能够为直投式发酵乳酸菌剂(directed vat set,DVS)的开发开辟新的途径,也为腌制类食品工艺的改善提供新思路。多项研究结果表明,为达到同样改善泡菜品质的效果,生物防腐剂用量远远小于化学防腐剂的用量,使用生物防腐剂更加安全有效,消费者接受度更高。
2.2 保脆技术
大头菜在腌制过程中,随着蛋白质等物质的降解以及其他生理生化反应,其内部组织会逐渐软化,质地也会不断变化,并逐渐影响腌制菜的口感,为了保持其清脆可口的口感,一般会在腌制过程中加入具有保脆作用的物质,如氯化钙、乳酸钙、丙酸钙等。保脆剂中的Ca2+通过激活蔬菜中的果胶甲酯酶,使蔬菜中的果胶转化成甲氧基果胶,并进一步作用生成不溶性的果胶酸钙,进而改变了高分子聚合物的摩尔质量和线状或分支状聚合物的结构,并通过填充细胞间隙增强细胞间的衔接,产生凝胶作用使蔬菜变脆[28],腌制原料种类、食盐浓度、发酵温度和发酵时间等因素的不同,人工接种乳酸菌发酵试验对于其脆度的影响也会不同,适当的高盐预腌及加热前处理也会增加腌制蔬菜的脆度[22]。尹爽等[29]研究了氯化钙、乳酸钙、丙酸钙3种保脆剂在腌制食品的保脆效果,发现保脆剂使大头菜各类质地参数总体呈先上升后下降的趋势,且不同的保脆剂间各质地参数下降规律有所差异,但这些质地参数之间具有一定的相关性,该研究有助于深入研究腌制大头菜质构特性的变化机理;同时通过极差和方差分析研究了以上3种保脆剂组合保脆效果,发现在保持产品良好脆度和感官上,复合保脆剂优于单一保脆剂;吴祖芳等[30]研究了接种乳酸菌条件下低盐腌制榨菜的CaCl2浓度、盐浓度和腌制时间与腌制榨菜脆度之间的关系,发现在CaCl2含量、盐含量、腌制时间分别为0.25%、6.07%、11.5 d时,保脆效果最好,最佳脆度值达到155.6 g。
3 腌制微生物
3.1 微生物
以乳酸菌为主的微生物发酵在蔬菜腌制过程中发挥着十分重要的作用。乳酸菌尤其是肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)作为启动发酵的主要菌株,利用大头菜的糖分和蛋白质等营养物质逐渐繁殖代谢,先经过乳酸发酵,为发酵体系建立酸性的坏境,随着总酸的不断积累,能够有效抑制有害菌的生长,同时进一步促进其他乳酸菌(短乳杆菌和植物乳杆菌)的生长[31],直至植物乳杆菌大量繁殖成为发酵主导菌,乳酸量继续累积反馈抑制了植物乳杆菌的生长,此时,耐酸性强的发酵性酵母菌开始发酵利用研制体系中的小分子成分合成香味物质增香。
腌制大头菜的香味和滋味既有大头菜原料和加工辅料本身具有的,也有在腌制过程中通过微生物和酶的作用发生的一系列变化形成的。大头菜腌制过程中,微生物将碳水化合物、蛋白质分解成乳酸、乙醇、醋酸、CO2、氨基酸态氮等物质,并进一步生成酯类、酚类、烯类等赋予了大头菜特殊的香味和滋味,同时发酵过程中产生的有机酸与醇、醛、酮等物质相互作用形成了一些新的呈味物质[13];高世阳等[12]通过对比研究自然腌制、一次接种和二次接种腌制榨菜的风味成分,发现对丙烯基茴香醚、含硫化合物、异硫氰酸烯丙酯,十六酸、邻苯二甲酸丁基酯、十一烷基二酯、亚油酸乙酯和亚麻酸乙酯等物质在三种腌制工艺中含量均较高,是腌制榨菜的主要风味成分,该研究还发现二次接种腌制的榨菜氨基酸态氮含量略高于一次接种腌制组,这与二次接种腌制保持了较高的乳酸菌含量从而蛋白质得到更好地分解密切相关;同时,接种组挥发性成分中酚类、醛类和酸类要明显多于对照组,而酚类和醛类是腌制榨菜风味的主要影响物质,所以更多的乳酸菌协同作用,不仅能够提高氨基酸态氮的含量,还能更好的赋予腌制榨菜优良的发酵风味;与脱盐工艺和传统自然发酵工艺不同,低盐新工艺腌制大头菜从源头上降低了食盐含量,很多不耐盐的微生物能够生长代谢,产生丰富的酶类,从而催化了更多的风味物质生成,给大头菜腌制品带来更好的香味和滋味,因而低盐化发酵环境下制得的腌制产品品质更佳[32]。
3.2 微生物群落结构及其演替
腌制蔬菜发酵过程的后熟阶段以及特殊香气的形成是有益微生物(主要是乳酸菌,部分过程需要产香酵母的协同作用)作用的结果,腌制体系中微生物的变化可以直接反映腌菜腌制过程的好坏,研究体系中的微生物群落结构及其演替,有利于了解不同的发酵工艺阶段,有效控制工艺过程,同时可以通过优质腌制品的腌制过程中微生态与感官指标和理化指标的相关性研究,探索不同微生物在各发酵阶段起到的不同作用,可以为优良乳酸菌的选育以及发酵工艺节点的改进提供参考,并且能够指导优良乳酸菌剂接种到腌制体系中,从而主导腌制发酵过程,实现安全可控可持续的大头菜腌制工艺及其生产线。
目前研究微生物群落结构及其演替的主要研究手段包括传统的微生物分离培养方法、非培养的16S rDNA基因同源性分析、基于16S rDNA作为分子标记的变性梯度凝胶电泳(denaturing gel gradient electrophoresis,DGGE)、免培养的单链构象多态性(single strand conformation polymorphism,SSCP)技术、基于细菌16S rRNA基因及真菌rRNA基因间隔区(internal transcribed spacer,ITS)区域的高通量测序分析、以及最新的基于宏基因组和宏转录组的高通量测序分析。传统的微生物分离培养早已经不能满足现代微生物群落鉴定的需求,需要结合非培养的性现代研究技术共同进行鉴定分析[31]。目前用于腌制大头菜微生物群落研究的技术手段多以纯培养技术为主,但该技术在选择分离培养时存在一定的随意性,因而在微生物群落研究方面存在较大的片面性和局限性[16];越来越多的学者开始通过高通量测序分析技术研究腌制食品发酵微生物的群落结构和群落演替。张锐等[31]采用平板菌落计数法及聚合酶链反应—单链构象多态性分析方法(polymerase chain reactionsingle strand conformation polymorphism,PCR-SSCP),探明了高品质低盐腌制榨菜样品在优化工艺条件下不同发酵阶段的微生物结构和分布情况,从而证实了不同乳酸菌的作用,但是基于16S rDNA基因的鉴定技术由于细菌16S引物与真菌18S引物序列同源性较高,给分析结果带来一定的干扰;翁佩芳等[33]采用16S rDNA基因克隆文库及克隆子分析方法对榨菜低盐腌制中细菌群落多样性进行了分析,研究发现,榨菜在5%、7%、10%的盐含量下进行自然发酵后,发酵液的pH值和微生物菌群变化都存在较大的差异,这是由微生物生长的环境因素差异引起的,但不同低盐浓度下,发酵液中最后起主导作用的种群都是植物乳杆菌;郭壮等[34-35]通过高通量分析技术研究了襄阳大头菜腌制液膜醭细菌群落结构,探明了形成膜醭而导致襄阳大头菜产品品质下降的根源腐败菌,为解决大头菜产业化存在的问题提供理论依据,同时也为从事泡菜和葡萄酒等发酵食品研究的学者进行发酵过程中膜醭形成的研究提供参考;刘大群等[36]利用高通量测序分析了不同盐量榨菜坯料中细菌群落多样性,研究发现,低盐腌制更有利于丰富坯料中的细菌群落多样性,保存1个月多样性多于保存3个月的,变形菌门是坯料保存期的优势菌门,7%盐量的榨菜在保存过程中,乳酸菌含量并不高且成逐渐减少之势,而14%盐量中未检测出乳杆菌属,两种盐量坯料中的优势菌分别为Halomonas subglaciescola和Chromohalobacter japonicas,两菌均为中度嗜盐菌;朱琳等[37]采用高通量测序法研究了萝卜泡菜发酵液中亚硝酸盐浓度峰值期和回落期时细菌群落结构多样性,研究发现,峰值期的变形菌门细菌(相对丰度72.1%)为第一优势菌门,厚壁菌门为第二优势菌门,并分别鉴定出了各优势菌门的主要优势菌属,回落期发酵液样品中以厚壁菌门(84.0%)最为优势,表明萝卜发酵过程中亚硝酸盐浓度的变化也伴随着细菌群落结构的演替,这种演替直接影响着亚硝酸盐的形成和降解,有利于从反应机理方面了解蔬菜发酵规律,从而指导发酵工艺的改进。该方法同样适合研究大头菜腌制体系中微生态组成和菌相变化,将为腌制工艺的理论研究和改进工艺提供便利。
3.3 乳酸菌剂开发
乳酸菌剂是腌制食品生产工艺中具有决定作用的因素,是整个发酵的内在动力,乳酸菌剂接种到腌制体系中并且迅速占据优势地位,能够使腌制体系快速产酸,有效抑制杂菌污染,从而降低亚硝酸盐峰值,同时乳酸菌大量分泌亚硝酸盐还原酶,使亚硝酸盐降解,从而使亚硝酸峰出现的时间提前,部分氨基酸态氮作为合成挥发性成分的底物,提高了大头菜的营养品质和感官品质,同时具有丰富的挥发性成分。因此,从改变腌制工艺方法和工艺条件两种角度来扩大优质乳酸菌筛选范围,构建腌制大头菜复合乳酸菌剂,从而提高大头菜腌制品质和腌制效率,仍然是大头菜腌制工业研究重点。
腌制蔬菜中起主要作用的乳酸菌主要包括植物乳杆菌、肠膜明串珠菌、短乳杆菌(Lactobacillus brevis)、戊糖乳杆菌(Lactobacillus pentosus)、干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)等,众多学者已经探明不同菌属在发酵过程中起到的不同作用。新鲜大头菜中的辛辣味的主要来自于异硫氰酸烯丙酯与3-丁烯基异硫氰酸酯,李玉斌等[38]将自制的复合泡菜专用菌剂(1株戊糖乳杆菌和1株产香酵母菌组成)添加到甘蓝泡菜中,经过发酵后未检测到异硫氰酸烯丙酯和3-丁烯基异硫氰酸酯,表明乳酸菌剂能够有效降低新鲜青菜中的辛辣味成分,改善蔬菜食用品质,同时,该复合菌剂还具有较好的产酸和产香性能;杨晓辉等[39]从多种泡菜中分离出92株菌,并从这92株菌中筛选出低温下产酸较快、发酵风味较好的四株,分别为菌株Leu.1、Leu.2、Lact.1和Lact.2。经API系统鉴定菌株Leu.1和Leu.2为肠膜明串珠菌肠膜亚种(Leuconostocmesenteroidessubsp.mesenteroides),菌株Lact.1为干酪乳杆菌干酪亚种(Lactobacillus casei subsp.),菌株Lact.2为植物乳杆菌。用其进行接种发酵白菜(发酵温度10℃),产酸速度和风味明显优于自然发酵,其中菌株Leu.1、Leu.2发酵前期产酸速度较快,而Lact.1和Lact.2发酵后期产酸加快;曾承露[40]从独山自然发酵盐酸菜中筛选到一株降解胆固醇和亚硝酸盐的优良功能乳酸菌,鉴定为棉籽糖乳球菌(Lactococcus raffinolactis),经比色法测定该菌的胆固醇降解能力和亚硝酸盐清除能力分别为78.15%和75.17%。经耐受性实验,该菌在pH 2.5的酸性环境和0.3%胆盐环境中能够正常生长,氯化钠含量在5%以下的环境中不受抑制,作为接种剂为腌制食品发酵研究和作为直投式发酵菌剂进行工业化生产提供理论基础。
4 展望
大头菜在以乳酸菌主导的微生物及其酶系的复杂而又奇妙的发酵作用下,给大头菜腌制品带来了酸爽脆甜、色泽纯正、清香可口、营养少盐的品质。但是,大头菜腌制长期存在着行业标准滞后、生产工艺落后、精细化、机械化程度低等问题,造成了产品质量较差,且参差不齐等不良现象,不能满足消费者对健康饮食的需求。随着时代发展以及消费趋势的发展,低盐混合乳酸菌腌制已经成为腌制行业的热点问题,如何在低盐条件下发挥好微生物发酵作用成为了研究关键,未来大头菜腌制的研究主要包括以下几个关键方面:
(1)大头菜质构特性变化的机理研究,主要研究大头菜硬度、脆性等质构特性的变化与发酵温度、发酵时间、含盐量、以及其他添加成分的相互关系,优化腌制工艺,提高腌制大头菜感官品质;
(2)筛选适用于腌制大头菜发酵的耐较低温度的乳酸菌或保健功能菌,纯化后进行复配优化,接种发酵,扩大发酵微生物的优良菌源,提高发酵品质,从而提高大头菜腌制产品供给质量;并研究在发酵的不同时期接种不同的功能菌,从接种次数和接种不同功能菌株方面,丰富大头菜产品品质,提高大头菜腌制产品多样化供给,满足不同层次的消费需求;
(3)以感官品质、理化品质、特殊挥发性成分、或者发酵过程中某种关键物质成分(如氨基酸态氮)为导向,采用新技术(比如高通量测序技术)手段研究探明腌制大头菜中关键微生物或者微生物群落多样性与导向物质之间的演替规律,从而丰富相关理论基础,指导实践,改进工艺;
(4)大头菜等根系类农产品的腌制工艺不同于泡菜的腌制加工,因为泡菜的腌制体系是浸泡在发酵液中的,而大头菜的腌制是靠物质之间的渗透作用进行物质的传递。研究大头菜腌制过程中,微生物群落部位布局的变化规律及其与品质之间的关系,从而调整优化大头菜放置形状或者腌制容器,进行工艺创新和设备创新,从而提高发酵效率,改善产品品质;
(5)利用优质乳酸菌剂,结合低盐(整体加盐量不超过7%)和低温环境(发酵温度低于15℃),开创低温低盐腌制技术,实现核心参数精确化,并使其工艺标准化及生产自动化。改变以往作坊式生产方式,实现机械化自动化生产,节约人力,提高生产效率和生产稳定性,提高产品供给质量和数量,增加市场配额,使腌制蔬菜成为食品行业新的经济增长点。