乳清液对发酵沙芥理化指标及微生物变化的影响

杨帆 刘学勤

摘要 [目的]研究乳清液对沙芥腌制过程中主要理化指标及微生物的影响。[方法]比较乳清液发酵和自然发酵2种发酵方式下产品pH、总酸含量、亚硝酸盐含量、乳酸菌数和菌落总数变化趋势。[结果]添加乳清液发酵较自然发酵有明显优势。在相同的发酵时间，乳清发酵组的pH低于自然发酵组，总酸含量高于自然发酵组，乳清添加组发酵沙芥成熟周期少于自然发酵组3～4 d;2种发酵方式微生物变化、亚硝酸盐变化趋势一致，但乳清添加组亚硝酸盐含量的峰值早且低于自然发酵组，更具食用安全性;添加乳清发酵液可使乳酸菌快速成为优势菌群，抑制其他杂菌生长，有助于稳定产品质量。[结论]该研究为乳清液应用到发酵蔬菜中提供了一定的参考。

关键词 乳清液;沙芥;发酵;理化指标;微生物特性

中图分类号 TS201.3文献标识码 A文章编号 0517-6611（2018）35-0159-03

沙芥，又名沙盖，是我国荒漠化地带特有的野生蔬菜之一，有特殊的清新味道和芥子味，含有多种维生素、微量元素，以及含量较高的粗纤维。我国沙芥主要生长在浑善达克、科尔沁、鄂尔多斯的库布齐沙丘上，生长季节性较强，多集中在夏秋季[1-2]。沙芥的食用方法多为腌制和炖制，且以自然发酵腌制菜肴为主，目前未能达到规模化生产。而腌制过程中发酵沙芥品质变化的研究鲜有报道。笔者以沙芥为原料，添加乳制品制作的副产品乳清腌制沙芥，研究自然发酵组与添加乳清發酵组在腌制过程中主要理化指标和微生物指标的变化，旨在为鄂尔多斯地区特色农产品沙芥的腌制工艺研究与产业化应用提供理论基础和实践指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

材料：野生沙芥，在鄂尔多斯库布齐沙漠采摘;乳清液，由鄂尔多斯鄂托克前旗蒙德民族食品加工厂提供;腌制食盐，中盐集团生产。

主要试剂：葡萄糖酸锌、硫酸铜、氢氧化钠、硼砂、亚铁氰化钾、乙酸锌、对氨基苯磺酸、盐酸萘乙二胺、乳酸细菌（MRS）培养基、营养琼脂（PCA）培养基、硝酸银、铬酸钾、冰乙酸、浓盐酸等，以上试剂均为分析纯。

1.2 主要仪器

PHS-3C数字式酸度计（上海精密科学仪器有限公司）;UV-2800型紫外可见分光光度计（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）;XSW-100L生物培养箱（金坛经济开发区祥博仪器厂）;HH-W6数显恒温水浴锅（金坛经济开发区祥博仪器厂）;SW-CJ-2D型双人单面净化工作台（苏州净化设备有限公司）;FB124自动内校电子分析天平（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）;JA11002电子天平（上海菁海仪器有限公司）;TUS1-30UV2/UF-C超纯水机（济南太平玛环保设备有限公司）;Icount30D/F全自动菌落计数仪（杭州讯数科技有限公司）;YXQ-LS-75S全自动数显立式高压蒸汽灭菌器（上海博迅实业有限公司医疗生物仪器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 沙芥的腌制。选取新鲜沙芥，除去烂叶、老叶、内芯及不良部分;摘菜时，分离叶与茎，尽量保持叶的完整性;用清水漂洗干净，去净泥沙、杂质。将清洗好的沙芥放入加有护绿剂（硫酸铜700 mg/kg、葡萄糖酸锌500 mg/kg，以水重计）的热水（75～80 ℃）中漂烫2 mim，将漂烫后的沙芥迅速放入自来水中冲洗降温至20 ℃左右后装坛，添加35%乳清与65%自来水，调整腌制液食盐浓度7%，采用水封法在（22±2）℃温度下进行腌制，并作对照。每隔3 d取样测定腌制沙芥的各项指标。

1.3.2 分析方法。

1.3.2.1 pH的测定。使用pH计直接测定。

1.3.2.2 总酸含量的测定。酚酞指示剂法，GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》[3]。

1.3.2.3 亚硝酸盐含量的测定。分光光度法，GB 5009.33—2016《食品安全国家标准 食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》[4]。

1.3.2.4 菌落总数的测定。GB 4789.35—2016《食品微生物检验 菌落总数检验》[5]。

1.3.2.5 乳酸菌数的测定。GB 4789.35—2016《食品微生物检验 乳酸菌检验》[6]。

2 结果与分析

2.1 不同发酵方式对腌制过程中pH的影响

腌制液的pH会影响到发酵蔬菜的品质、风味与口感[7]，当腌制液pH为3.5～3.8，即认为腌制蔬菜成熟[8]。随着发酵时间的延长，2组腌制液的pH均呈现下降趋势，相同发酵时间，乳清添加组的pH均低于自然发酵组。由于乳清液是益生菌发酵乳制品时产生的一种天然副产品，呈酸性，故乳清添加组初始pH偏低，为4.81，低于自然发酵组;发酵初期，乳清组中虽乳酸菌数目较多，但大部分处于生长繁殖阶段，相应菌种的产酸能力较弱，pH下降幅度不大;从发酵第6天开始，由于乳酸菌产酸力提高，乳酸快速积累[9]，出现pH急速下降;发酵第9天，pH已降低至3.83，已达到成熟泡菜pH 3～4[10]的要求;而自然发酵组初期菌落数较少，产酸较慢，在发酵第3天后pH开始迅速下降;发酵第12天，pH降低至3.86，基本达到成熟。结合腌制沙芥的感官品质和亚硝酸盐含量的变化，发酵10 d左右的产品，蔬菜口感较硬，芥子味较重，且亚硝酸盐处于峰值左右，故实际生产中，应适当延长腌制时间，发酵第15天后，乳清添加组pH基本趋于稳定，在3.20左右变化，而自然发酵组的pH基本在3.40左右变化，此时的产品口感较软且有嚼劲，芥子味明显减少，感官可接受程度大大提升，发酵第23天后，有部分沙芥出现烂叶现象，不宜食用。

2.2 不同发酵方式对腌制过程中总酸含量的影响

沙芥的总酸含量是重要的质量指标参数，且酸含量的变化规律与pH的变化相一致。在发酵前期与中期，2组发酵总酸含量随着发酵时间的延长逐渐增多，且发酵前期产酸速率大于后期;发酵后期（18 d后），菌相生长趋于稳定，发酵产酸变化趋于稳定;相同发酵时间下，乳清发酵组的总酸含量高于自然发酵组;发酵结束时，乳清组与自然发酵组最终的总酸含量分别为18.90、16.14 g/kg。

2.3 不同发酵方式对腌制过程中亚硝酸盐含量的影响

蔬菜进行腌制时受到具有还原硝酸作用的微生物污染，会产生亚硝酸盐[11]。亚硝酸盐在人体中与次级胺反应生成具有致癌作用的亚硝胺，带来食品安全问题，严重影响人体健康[12-13]。因此，亚硝酸盐含量测定是腌制食品安全检测的一个必须指标。试验采用国标中分光光度计法检测腌制沙芥的亚硝酸盐含量，以亚硝酸钠为标准品绘制标准曲线，所得线性回归方程为y=0.765 9x+0.001 6（R2=0.990 2），根据标准曲线可计算样品中亚硝酸盐含量。腌制过程中亚硝酸盐含量的变化。在整个腌制过程中，亚硝酸盐含量变化呈先增加后降低的趋势。沙芥初始亚硝酸盐含量为0.41 mg/kg，自然发酵组随着发酵初期杂菌硝酸盐还原酶作用，蔬菜中大量硝酸盐被转化为亚硝酸盐，使亚硝酸盐含量急剧增加[14]，第12天达到峰值2.18 mg/kg;而乳清组在整个发酵过程中，由于其含有数目较稳定的乳酸菌，有效抑制了硝酸还原菌的生长[15]，使得亚硝酸盐含量变化较缓，在第9天达到最大值0.94 mg/kg。综上所述，乳清组亚硝酸盐含量的峰值早且低于自然发酵组。发酵24 d，乳清组与自然发酵组最后的亚硝酸盐含量为0.32、0.39 mg/kg，均低于我国对酱腌菜亚硝酸盐含量的限量20 mg/kg，表明腌制生产的沙芥均相对安全。由于乳清组的亚硝酸盐含量更低，且发酵初期乳酸菌的快速繁殖可有效抑制原料菜自身携带的部分有害菌的代谢，因此添加乳清发酵的沙芥具有更高的安全性。

2.4 不同发酵方式对腌制过程中菌落总数的影响

菌落总数可直观地反映泡菜的杂菌数量，是判断其食用安全性的重要指标。同一发酵时期，自然发酵组的菌落总数低于乳清发酵组。2组启动发酵时由于乳清发酵组大量引入乳酸菌，使得细菌总数远远高于自然发酵组，而自然发酵组在发酵前6 d，天然附着在沙芥表面的细菌大量地进行生长繁殖，细菌总数由原始的3.55 lgCFU/mL上升至7.34 lgCFU/mL，菌落总数开始下降;而乳清发酵组在发酵前期，细菌总数变化幅度不大，可能由于乳清发酵组前期发酵液中较低的pH抑制了许多微生物的生长繁殖，发酵第9天开始，菌落总数开始减少，直至乳清组发酵第15天，自然发酵组在发酵第21天后，菌落总数减少的幅度大大减小，基本处于平衡。

2.5 不同发酵方式对腌制过程中乳酸菌数的影响

腌制液中微生物的种类和数量将直接影响发酵的进程和腌制成品的口感，其中主要的有益微生物是乳酸菌和酵母菌。添加乳清可大大增加乳酸菌含量，启动发酵时，乳清添加组乳酸菌数在7.50 lgCFU/mL左右，乳酸菌为发酵体系中的优势菌种，可有效抑制其他杂菌。发酵前3 d，乳酸菌数有所上升，有可能是腌制液中植物乳杆菌和短乳杆菌上升所致[16]，從发酵第3天后，乳酸菌数目不断下降，且下降速度先慢后快，可能是由于随着发酵的进行，泡菜液的pH逐渐下降，而戊糖片球菌不耐酸，从而导致菌体死亡，在较低的pH下，植物乳杆菌和短乳杆菌虽然能够生长，但由于营养物质的消耗及代谢产物的积累，其数量也在缓慢减少，发酵结束时，腌制液乳酸菌的数目为5.43 lgCFU/mL。自然发酵组，随着发酵天数的增加，腌制液中的乳酸菌数呈现先上升后下降的趋势，发酵第12天乳酸菌数由启动发酵时的3.20 lgCFU/mL上升至6.11 lgCFU/mL，之后乳酸菌的活动受到抑制，数目开始呈下降趋势，发酵结束时，腌制液乳酸菌的数目为4.51 lgCFU/mL。

3 结论

通过考察不同发酵方式对腌制沙芥在发酵过程中主要理化指标与微生物变化的影响，发现添加乳清液发酵方式工业化生产具有更大的优势，主要体现在发酵周期缩短，亚硝酸盐含量更低，食用安全性更高。研究发现，乳清添加组发酵沙芥成熟周期少于自然发酵组3～4 d，生产周期缩短，可大幅提高工业化生产效率;同时，加入的乳清液中含有可竞争性抑制蔬菜表面微生物分泌硝酸还原酶的有益微生物，可有效降解亚硝酸盐，提升产品食用安全性。自然发酵方式腌制沙芥，由于原料表面天然附着的微生物数量及种类不稳定，若发酵条件控制不佳，大肠杆菌、沙门氏菌等病原菌会给食品带来较大的安全风险，而添加乳清发酵液可使乳酸菌快速成为优势菌群，抑制其他杂菌生长，有助于稳定产品质量。

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