泡菜品质败坏的研究进展

于丽洪，黄盛蓝，杜木英*

（西南大学 食品科学学院，重庆 400715）

泡菜是以蔬菜为原料，经中低浓度食盐水泡渍发酵，可辅以添加辅料、调味、包装、灭菌等过程，生产加工而成的蔬菜制品[1]。泡菜的发酵主要是乳酸的发酵，乳酸菌利用原料中的可溶性物质产生了大量的风味和营养物质（乳酸、氨基酸、维生素、酶等），而且对蔬菜本身的营养物质破坏较小。微生物的污染是泡菜腐败变质的最主要的原因[2]，微生物可引起食品发生化学或物理性变化，使食品失去原有的营养价值、组织状态及色香味，从而不符合食品卫生要求。

发酵蔬菜品质的败坏主要由酵母菌、芽孢菌等引起，表现为发臭、发黄、软腐、生花等，出现生物胺、微生物毒素含量过高[3]等现象，这些不仅危害消费者，同时严重制约了泡菜的工业化发展。本文就泡菜发臭、发黄、软腐等品质败坏现象产生的机理、研究进展及相应的措施进行综述，以期为更高品质的泡菜研发及其生产开发提供理论依据。

1 泡菜发臭

1.1 泡菜发臭的机理

泡菜发臭可由生物败坏、物理败坏、化学败坏引起。泡菜中的乳糖与糖在丁酸菌的发酵作用下生成丁酸及其他产物，导致强烈的不愉快气味；腐败菌会分解泡菜中的蛋白质、氨基酸、糖、单宁、果胶、纤维素，使其产生恶臭味。植物中蛋白质分子高度极化且为水溶性，在特定微生物作用下发生水解，首先分解成游离氨基酸，进一步脱氨基释放出氨；变形杆菌可以从半胱氨酸中释放出硫化氢，以及大肠杆菌可使其产生吲哚，这些都可使泡菜产生恶臭味[4-5]。另外光线和温度也会产生一定的影响，通过引起挥发性物质的分解，使泡菜产生不愉快的气味。

1.2 泡菜发臭的研究进展

目前对泡菜发臭研究常用的提取方法有蒸馏、顶空法、吹扫捕集法以及多种萃取方法，同时主要用高效液相色谱仪、气相色谱仪和氨基酸自动分析仪进行分析，也常将几种方法联用，如气相色谱-质谱联用仪、液相色谱-质谱联用仪等，可有效对泡菜腐败中气味物质进行提取和研究。

引起泡菜后期异味的气体成分目前尚不能全部确定，但是王向阳等[6]采用固相微萃取与气质联用法（solid phase microextraction-gaschromatography/massspectrometry，SPMEGC/MS），测定分析泡菜货架期气味物质的动态变化，发现引起泡菜后期异味的可能主要是醛类、脂类、萘类和苯的衍生物等物质。陈功等[7]对自然发酵泡菜、老盐水发酵泡菜和直投式功能菌剂发酵泡菜三种发酵方式的泡菜风味成分进行研究，结果显示直投式功能菌剂发酵泡菜中，产生不愉快气味物质（乙偶姻）相对含量较其他泡菜要低。类似的结果在其他研究中也有报道[8]。

1.3 泡菜发臭的控制措施

泡菜发酵过程中的环境控制尤为重要，将pH控制在4.5以下可抑制有害微生物的繁殖，减少微生物对泡菜发臭产生的影响；存放环境的温度和光照也会影响其香气变化，阴凉避光环境更适宜保存[9-10]。香辛料如生姜和大蒜的添加同样会降低泡菜中不愉快气味物质，而且增加了泡菜的香气并起到一定的抑制泡菜腐败的作用，实验证明，茶多酚也有类似的效果[8，11]。另外，某些酵母菌所产生的苯乙醇，不仅具有愉快、柔和且持久的玫瑰香气，而且可以较好地抑制某些细菌，如革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和放线菌等[12]。从灭菌方面来看，超高压技术作为一种新型的食品非热力加工技术，具有较好的杀菌效果，而且对泡菜的色泽、营养和风味有较好的保留[13]。将发酵成熟的泡菜热烫1.5min后真空包装，于550MPa超高压条件下处理5 min，测定香气成分后发现，高压处理使泡菜中芳樟醇、α-松油醇等具有甜香和花香的风味物质及特征风味物异硫氰酸酯类增加，而具有刺激性气味的酸类，具有药味的α-水芹烯和茨烯，具有大蒜气味的二硫化合物及其他挥发性化合物减少[14]。

2 泡菜发黄

2.1 泡菜发黄的机理

发黄变褐现象在萝卜泡菜制作过程中较为常见。其色变一般认为可由非酶和酶促褐变、微生物的繁殖以及添加的辅料中的色素引起。萝卜的组织遭到破坏后，经过一系列的反应形成色素物质，具体过程如下[15-16]：

2.2 泡菜发黄的研究进展

有研究表明[17-18]，萝卜腌制过程中的黄色素的形成与萝卜中的芥子苷酶与硫苷的降解反应有关，随后日本学者[19-21]通过对萝卜泡菜中黄色素及其前体的纯化鉴定，认为该黄色素是由萝卜中主要硫苷-4-甲硫基-3-丁烯基硫代葡萄苷（4-methylthio-3-butenyl glucosinolate，4-MTBG）的降解产物与左旋色氨酸生成。泡菜黄变与硫苷和芥子苷酶及其相关反应有重要关系。另外，将萝卜腌制品低温贮藏，可有效抑制黄变，常温条件下储藏，无法对黄色素形成的进行抑制[22]。

2.3 泡菜发黄的控制措施

李洁[23]在腌制过程中加入L-半胱氨酸（L-cysteine，L-Cys）研究萝卜的黄变及相关指标所产生的变化。以Na2S2O5为对照，L-Cys抑制黄色素生成的作用更强效果更好，但后期抑制作用丧失，萝卜黄变加速，说明L-Cys的这种抑制作用有限。加大使用浓度或与配合其他抑制剂使用等可能会有所改进，这有待进一步研究；同时添加一定浓度的NaCl溶液也会影响4-甲硫基-3-丁稀基异硫氰酸酯（4-methylthio-3-butenyl isothiocyanate，4-MTBI），浓度以及萝卜芥子苷酶活性。就泡菜发酵环境来看，研究发现，在pH值为7的条件下黄变速度更快，碱性条件下较慢；光照和温度通过加速色素中间体（4-MTBI）的转化同样会促进褐变反应的发生，遮光可起到有效的作用[24]。

3 泡菜软腐

3.1 泡菜软腐的机理

3.1.1 果胶物质的分解

果胶是一种长链高分子化合物，分子质量＞25000Da，由半乳糖醛酸酯及少量半乳糖醛酸通过α-1,4-糖苷键连接而成，每条链含200个以上的半乳糖醛酸残基，即它是由聚半乳糖醛酸的羧基与甲醇进行甲酯化而成的，又名水溶性果胶，可溶于水而不溶于醇，存在于细胞液中；其一旦失去黏结作用，便会造成组织松弛。通常产生于蔬菜成熟阶段，造成蔬菜脆性下降。果胶物质的分解过程如下[25]：

3.1.2 细胞膨压

细胞膨压是指细胞质内液体所产生的对细胞壁的压力。果蔬细胞汁液饱满，细胞的膨压比较大，脆性强；脱水后膨压下降，脆性随之减弱。

3.2 泡菜软腐的研究进展

果胶物质是蔬菜中的主要脆度物质。综合多数研究可知[25-26]，霉菌和酵母可以分解蔬菜中的果胶物质产生糖类和酸类，引起泡菜质地的失脆，造成软腐。SONG H M等[27]对过度发酵导致软化的泡菜进行研究，结果发现毕赤酵母（Pichia kudriavzevii）和粘质红酵母（Rhodotorula mucilaginosa）等酵母菌株导致产品变质。通过对储存泡菜的环境进行控制，如低温存放、严格控制氧气含量等措施，可有效减少有氧型酵母如毕赤酵母（P.kudriavzevii）的生长。汪立平等[28]利用不同植物乳杆菌纯种发酵的萝卜泡菜，研究了如何提高人工发酵萝卜的脆度。将萝卜原料经过高质量浓度食盐预处理24 h后，在低食盐质量浓度条件下再接种植物乳杆菌，在降低接种泡菜的含盐量同时可保留萝卜的脆度，得到成品泡菜相对不经过高盐预处理组其脆度明显提高。

泡菜发酵过程中有一种常见的腐败现象——“生花”。导致该现象的微生物主要为芽孢杆菌和多种酵母菌如假丝酵母、酿酒酵母等，同时也有少量有害微生物存在。“生花”主要现象是使泡菜表面长出一层白膜，导致品质败坏并产生不愉快的酸臭味[29]。

若“生花”维持时间较长，有害微生物大量繁殖，则最终会造成泡菜的腐败变质。饶瑜等[30]对四川泡菜“生花”的腐败微生物进行研究，分离纯化鉴定后发现主要腐败菌为克鲁维毕赤酵母和白地霉。后续发酵回接实验也证明这两种菌均能引起泡菜明显的“生花”和腐败。钟小廷等[31]对泡菜生花酵母进行研究，经测序比较后发现均为毕赤酵母属。胡怀容等[32]对低盐腌制大头菜为原料，对贮藏、流通期间主要腐败微生物进行分析，得到7株细菌菌株，2株酵母菌株。不难发现，引起多数泡菜“生花”现象的多为酵母菌和芽孢菌，每种菌在泡菜的腐败变质过程中所引起的变化是不同的，如某些芽孢菌可引起不洁气味的产生，某些酵母菌主要引起泡菜软烂，在不同的泡菜种类中，这些腐败菌以不同的组合共同导致“生花”现象的发生。

对于生花现象的防治，首先可以根据腐败菌的特性，适当调节泡菜水的酸度和盐度，既可以保留泡菜的品质和风味又可有效抑制生花现象。另外，采用有效的杀菌技术和抑菌手段，对泡菜产品进行热处理或添加防腐剂等都可有效延长其货架期[33-34]。对比传统法发酵工艺，植物乳杆菌或乳酸乳球菌的外源添加，也能有效抑制泡菜发酵过程中“生花”现象的产生[35-36]。

3.3 泡菜软腐的控制措施

3.3.1 提高果胶酸盐的含量

目前较普遍的方法是利用果胶酸可以与钙、镁离子等结合形成不溶性的果胶酸盐的原理，以保持泡菜脆度[37]。果胶甲酯酶可使泡菜中的果胶物质在酶的作用下变成果胶酸，在钙盐存在的情况下生成果胶酸钙，从而实现泡菜保脆。刁源等[38]对黄秋葵泡菜护绿保脆进行研究，结果表明，乳酸锌0.06%、异抗坏血酸钠0.2%、乳酸钙0.08%的添加和短时间的高温烫漂，可有效提高原料中果胶酸盐的含量以维持黄秋葵嫩荚泡制过程中颜色和脆度。有学者[39]以腌制大头菜坯为对象，探究其保脆工艺，采用脱盐浸泡液中添加适当CaCl2，对即食大头菜（丝）保脆效果较好。

3.3.2 提高果胶甲酯酶含量

外源性添加果胶甲酯酶可以使果胶去甲酯化，将高氧甲基果胶转化成低甲氧基果胶，进而与Ca2+等金属离子反应，生成果胶酸盐，保持果蔬的脆性。乐毅等[40]对添加外源性果胶甲酯酶进行研究，结果表明，添加外源性果胶甲酯酶最佳作用条件是：50℃条件下，pH值为4.5，酶添加量为0.9 mL酶液/100 mL水，有较好的保脆效果。

4 小结

不同菌种及环境的共同作用导致泡菜发臭的机理有待研究，目前有效的改善泡菜的异味的方法有多种，从发酵方式来看，直投式发酵比自然发酵效果更理想；从发酵过程来看，调控发酵pH、添加香辛料和茶多酚都能有效防止异味的产生；从泡菜的后期保存来看，采取有效的杀菌手段同样可以延长货架期防止泡菜发臭。在腌制过程中泡萝卜的黄色素的形成有较清晰的机理及控制措施的研究，缺少其他种类泡菜的相关数据。相对于其他的腐败特征，泡菜颜色变化通常不易引起注意，但是由于褐变及微生物繁殖等原因造成的泡菜发黄意味着泡菜品质的改变，需要进一步的重视和研究。

对于泡菜软腐现象，机理研究较为成熟，主要是由于果胶物质的分解造成原料的失脆，通过提高果胶酸盐的含量、添加外源果胶甲酯酶以及低温漂烫等方法可有效控制该现象的发生，对于不同的腌制蔬菜应采用不同的方法处理或多种方法相结合，以达到最佳效果。

蔬菜表面天然附着的微生物除各种酵母菌和乳酸菌外，还有大肠杆菌（Escherichiacoli）、沙门氏菌（Salmonella）、志贺氏菌（Shigella castellani）等致病菌群，而在工厂化的制作过程中，由于条件的不可控性以及防腐剂对有益菌的抑制作用，以及对产品原料的控制不严，使泡菜的品质一直达不到期望的水平。我国泡菜生产企业粗加工多，深加工、精加工少，未实现规模化、标准化的生产，同时发酵过程中由于受到季节等影响，泡菜发酵过程中各个参数存在不确定性，导致产品品质呈现较大差异，难以打开国际市场。所以研究引起泡菜品质败坏的原因，以此探究相应的措施，使泡菜品质均一化，实现泡菜大批量生产，对解决实际生产中泡菜品质败坏的问题有重要意义。

参考文献：

[1]刘宗敏，周红丽，谭兴和.泡菜中乳酸菌的研究进展[J].中国酿造，2016，35（10）：18-21.

[2]陈 岑.泡菜中腐败微生物的分离、鉴定及其对泡菜品质的影响[D].雅安：四川农业大学，2015.

[3]霍 娇，陈锦瑶，张立实.生物胺与泡菜的食用安全性[J].预防医学情报杂志，2014，30（2）：156-160.

[4]徐丹萍，蒲 彪，陈安均，等.传统四川泡菜中挥发性成分分析[J].食品与发酵工业，2014，40（11）：227-232.

[5]蔡 炯，迟原龙，汪冬冬，等.腐败四川泡菜菌相构成及主要腐败菌特性分析[J].食品科技，2017，42（1）：279-283.

[6]王向阳，董欢欢，俞兴伟.茶多酚对货架期泡菜气味成分的影响[J].中国调味品，2016，41（2）：36-38.

[7]陈 功，张其圣，余文华，等.四川泡菜挥发性成分及主体风味物质的研究（二）[J].中国酿造，2010，29（12）：19-23.

[8]熊 涛.四川泡菜发酵过程中微生物菌群与风味物质之间的关联性分析[C]//第十二届益生菌与健康国际研讨会摘要集.北京：中国食品科学技术学会，2017：1-6.

[9]刘玉平，杨俊凯，黄明泉，等.霉苋菜梗同时蒸馏萃取液中挥发性香味成分分析[J].中国食品学报，2011，11（1）：226-232.

[10]JIY J,LEE SH,KIM JM,et al.Metagenomic analysis of Kimchi,a traditional Korean fermented food[J].Appl Environ Microb,2011,77(7)：2264-2274.

[11]JUNGJY,LEESH,JINHM,etal.Metatranscriptomic analysisof lactic acid bacterial geneexpressionduringkimchifermentation[J].Int J Food Microbiol,2013,163(2-3)：171-179.

[12]王立霞.花椒对3种泡菜自然发酵过程中亚硝酸盐含量的影响研究[J].包装与食品机械，2016，34（4）：10-14.

[13]BERMUDEZ-AGUIRRE D,BARBOSA-CANOVAS G V.An update on high hydrostatic pressure,from the laboratory to industrial applications[J].Food Eng Rev,2011,3(1)：44-61.

[14]樊爱萍，董 鹏，苏 宇，等.热烫对超高压杀菌泡菜风味成分的影响[J].中国食品学报，2015，15（11）：227-233.

[15]李 洁，王清章，周 绮，等.萝卜中芥子苷酶的特性研究[J].食品科学，2008，29（11）：451-455.

[16]肖东海.白萝汁饮料的制备及渣纤维的利用[D].无锡：江南大学，2013.

[17]汪 欣，汪立平，吴正钧，等.前处理方式对预腌萝卜果胶酶活性和脆度的影响[J].食品工业科技，2012，33（20）：219-222.

[18]董炎炎，程朝辉，何 艳，等.胡萝卜脆片护色技术研究[J].中国酿造，2014，33（4）：120-123.

[19]OZAWA Y,KAWAKISHIS,UDA Y,et al.Isolation and identification of anovelβ-carbolinederivativein salted radish roots,Raphanussativus L.(food&nutrition)[J].Agr Biol Chem,1990,54(5)：1241-1245.

[20]PARK J,KIM S,MOON B.Changesin carotenoids,ascorbic acids,and quality characteristics by thepickling of paprika(Capsicum annuum L.)cultivated in Korea[J].J Food Sci,2011,76(7)：C1075-C1080.

[21]MATSUOKA H,TAKAHASHIA,OZAWA Y,et al.2-[3-(2-thioxopyrrolidin-3-ylidene)methyl]-trptophan,a novel yellow pigment in salted radish roots[J].Biosci Biotech Biochem,2002,66(7)：1450-1454.

[22]闫 凯.泡菜发酵工艺及保藏性的研究[D].武汉：华中农业大学，2013.

[23]李 洁.4-MTBI与腌制萝卜黄变的关系与机制[D].武汉：华中农业大学，2008.

[24]柳建华，鲍长俊，常惟丹，等.不同发酵方式下泡凉薯的营养成分分析及其风味物质的主成分分析[J].食品与发酵工业，2016，42（11）：212-218.

[25]程雅韵.不同肠膜明串珠菌菌株发酵对四川泡菜D-/L-乳酸含量及品质的影响[D].延吉：延边大学，2017.

[26]梅明鑫，刘 卫，宋 颖，等.不同包装低盐腌制白萝卜贮藏货架期预测模型[J].食品与发酵工业，2017，43（4）：69-77.

[27]SONG H M,MI C,KIM H Y,et al.Pichia kudriavzevii is the major yeast involved in film-formation,off-odor production,and texture-softening in over-ripened Kimchi[J].Food Sci Biotechnol,2014,23(2)：489-497.

[28]汪立平，汪 欣，艾连中，等.纯种植物乳杆菌发酵低盐萝卜泡菜的研究[J].食品科学，2013，34（17）：182-186.

[29]敖晓琳，蒲 彪，蔡义民，等.能抑制引起泡菜“生花”腐败菌的乳酸菌的筛选[J].食品工业科技，2014，35（14）：234-236，249.

[30]饶 瑜，常 伟，龚 丽，等.四川泡菜生花酵母的分离与鉴定[J].食品与发酵科技，2013，49（3）：19-22.

[31]钟小廷，樊 君，罗红刚，等.泡菜生花酵母的鉴定及生理特性研究分析[J].食品与发酵科技，2014，50（5）：19-22.

[32]胡怀容，张 庆，鲜欣言，等.低盐腌制大头菜腐败菌的分离与初步鉴定[J].食品工业科技，2014，35（20）：248-251.

[33]张 爽.酱腌菜防腐保鲜技术研究进展[J].安徽农业科学，2011，9（11）：6538-6539.

[34]熊 涛，关倩倩，谢明勇.直投式与传统发酵泡菜工艺中病原菌的变化规律[J].食品科学，2012，33（13）：140-143.

[35]JANG JY,MOE L,LEE H W,et al.Extending theshelf life of kimchi with Lactococcuslactis,strain asastarter culture[J].Food Sci Biotechnol,2015,24(3)：1049-1053.

[36]PARK JM,SHIN JH,BAK D J,et al.Effect of a Leuconostoc mesenteroides strain as astarter culture isolated from thekimchi[J].Food Sci Biotechnol,2013,22(6)：1729-1733.

[37]魏晓明，黄菲武，祁勇刚，等.风味黄秋葵泡菜的研制[J].中国酿造，2016，35（6）：182-186.

[38]刁 源，高伦江，尹旭敏，等.黄秋葵泡菜护绿保脆方案和调味配方研究[J].西南农业学报，2014，27（6）：2611-2616.

[39]尹 爽，王修俊，田 多，等.保脆剂对腌制大头菜盾构特性的影响研究[J].中国酿造，2016，35（6）：118-121.

[40]乐 毅，刘学文.白萝卜泡菜的保脆工艺研究[J].食品与发酵科技，2011，47（2）：79-81.