不同组合菌发酵辣椒酱的对比研究

徐清萍，张如霞，纵伟,2，赵光远,2

(1.郑州轻工业学院 食品与生物工程学院，郑州 450001； 2.食品生产与安全河南省协同创新中心，郑州 450001)

辣椒酱是以新鲜辣椒或干辣椒为主要原料，以蒜、姜、植物油、香辛料等为辅料，破碎后经发酵或非发酵等特定工艺加工而成的一种酱状调味品[1]。辣椒酱色泽鲜红，富含蛋白质、维生素和辣椒素等物质，具有健脾开胃、解腻助消化等作用[2]。

我国是辣椒酱生产和消费大国[3]，市场上辣椒酱种类繁多，辣味不一。传统方式生产辣椒酱，存在着发酵时间长、盐含量高、亚硝酸盐含量较高等问题，而采用乳酸菌等益生菌发酵法生产辣椒酱具有改善辣椒酱品质的潜力。乳酸菌能利用可发酵碳水化合物产生乳酸，在食品加工中使用乳酸菌具有增加风味、保鲜等作用，可以产生亚硝酸盐还原酶使亚硝酸盐降解，降低产品亚硝酸盐含量，提高食用安全性、稳定性[4]。采用乳酸菌发酵生产的蔬菜制品具有调节肠道菌群的功能[5]。

红茶菌则是一种酵母菌、乳酸菌和醋酸菌的共生物[6]。红茶菌发酵产品富含VC和VB等，具有调节人体生理机能，促进新陈代谢，帮助消化等作用。

本文主要对比乳酸菌的不同组合、红茶菌等对发酵辣椒酱品质的影响，以期明确不同组合菌发酵对辣椒酱中亚硝酸盐含量、乳酸含量、色价、风味等指标的影响，为发酵辣椒酱的生产及控制提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

辣椒、食盐、白砂糖、甜味剂：食品级，市售。

菌种1：保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌混合菌种，北京川秀科技有限公司。

菌种2：10种双歧杆菌(保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、双歧杆菌BB-12、乳酸乳球菌乳脂亚种、肠膜明串珠菌肠膜亚种、乳酸乳球菌双乙酰亚种、乳酸乳球菌乳酸亚种、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌)，北京川秀科技有限公司。

菌种3：双歧杆菌七菌(保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、双歧杆菌BB-12、乳酸乳球菌乳脂亚种、肠膜明串珠菌肠膜亚种、乳酸乳球菌双乙酰亚种、乳酸乳球菌乳酸亚种，北京川秀科技有限公司)。

菌种4：红茶菌，实验室保藏菌种。

1.2 仪器与设备

SHP-250智能生化培养箱 上海鸿都电子科技有限公司；LX-C35L灭菌锅 合肥华泰医疗设备有限公司；HHS电热恒温水浴锅 上海博讯实业有限公司医疗设备厂；SW-CJ-2FD洁净工作台 苏净集团苏州安泰空气技术有限公司；YP20001电子天平 上海光正医疗仪器有限公司；ME203E分析天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；UV-5500分光光度计 上海元析仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 乳酸菌培养基优化

按照正交设计表(见表1)分别称取相应质量的番茄、黄豆芽、洋姜于三角瓶中，加入200 mL水，小火煮沸30 min，用纱布过滤，补足失水，加入2%的葡萄糖。高压灭菌20 min，冷却。

表1 乳酸菌培养基优化正交设计表Table 1 Orthogonal test table of optimization of lactic acid bacteria culture medium g/L

不同乳酸菌先采用MRS培养基活化，按5%的接种量接入到番茄-豆芽-洋姜培养基。37 ℃培养24 h后，采用国标GB 4789.35—2010法测定活菌数。

1.3.2 辣椒酱制备

1.3.2.1 工艺流程

新鲜辣椒→清洗→晾干→打浆→加入辅料→混匀→接种→发酵(25 ℃)→成品。

1.3.2.2 辣椒酱的发酵

乳酸菌采用MRS液体培养基活化后转接到番茄-黄豆芽-洋姜培养基中进行适应性培养，培养24 h。红茶菌按5%的接种量接入到番茄-黄豆芽-洋姜培养基中，发酵培养48 h。

在接种量为10%、加糖量为1%、甜味剂量为0.02%、加盐量为2.5%的条件下研究不同组合菌对发酵辣椒酱品质的影响。

1.3.3 菌落计数

参考国标GB 4789.35—2010。

1.3.4 乳酸含量的测定

参考国标GB/T 12456—2008。

1.3.5 亚硝酸盐含量的测定

参考国标GB 5009.33—2016。

1.3.6 色价值的测定

参照高法暖的方法[7]。准确称取0.2 g辣椒酱于玻璃纸上，转入50 mL锥形瓶中，并用无水乙醇冲洗辣椒酱，搅拌均匀。采用滤纸过滤，将萃取液移入100 mL容量瓶中。反复用无水乙醇萃取锥形瓶中辣椒酱几次，至残留物红色褪尽或萃取剂溶液30 min不变色为止。将锥形瓶、玻璃棒、漏斗、滤纸上的色素用无水乙醇全部冲入容量瓶中，定容，摇匀。以无水乙醇作空白对照，测定萃取液在460 nm处的吸光度。使吸光度A值控制在0.3～0.7之间，此时n=1；若A>0.7，应将萃取液扩大2倍重新测定，此时n=2，按下式计算：

式中：E为辣椒酱色价值；n为溶液稀释倍数，本实验中为1或2；A为溶液吸光度；G为样品重量，单位为g。

1.3.7 感官评价

发酵结束后取适量发酵成熟的辣椒酱放在白色器皿中，观察其形态色泽，闻其气味，用温水漱口后品尝其口感，按感官评价标准对发酵辣椒酱进行评分。

按表2对辣椒酱的形态、色泽、口感和风味进行评价[8]，评价结果分为4个等级。

表2 辣椒酱感官评定标准Table 2 Sensory evaluation standards for chili sauce

2 结果讨论

2.1 乳酸菌培养基的优化

与其他细菌相比，乳酸菌生长对营养的要求更加严格和复杂。乳酸菌培养常用的培养基是MRS培养基，价格昂贵，不但提高了生产成本，而且生产过程中菌种的延滞期较长，不利于生产[9]。本文以番茄、黄豆芽、洋姜为原料，通过设计正交试验来研究不同比例的番茄、黄豆芽、洋姜对乳酸菌菌数的影响，确定适用于乳酸菌培养的培养基，以便筛选出一种适合乳酸菌生长且价格便宜、原料易得的乳酸菌天然培养基。

黄豆芽中富含维生素C、维生素B12、胡萝卜素、核黄素和烟酸，而且黄豆芽汁中游离氨基态氮含量较多，可为乳酸菌生长提供氮源[10]。洋姜块茎中含有丰富的菊粉和钾离子，是典型的高钾低钠食物，镁离子和钙离子的含量也较为丰富，同时含有丰富的Zn、Fe、Mn等40多种矿物元素，具备开发成微生物培养基的良好潜力[11]。番茄汁不仅能为乳酸菌生长提供碳源，而且还含有乳酸菌生长不可缺少的核苷酸和矿物质，同时还富含VA、VC、VD，烟酸等多种维生素。

将乳酸菌粉(菌种1)接入MRS培养基中培养，每2 h取样，测定乳酸菌活菌数，以其对数为纵坐标做生长曲线，见图1。

由图1可知，乳酸菌活菌数在6 h左右达到峰值，活菌数为1.2×108cfu/mL。将培养活化6 h左右的乳酸菌接入到不同比例的豆芽-番茄-洋姜培养基中，培养24 h后，涂布平板，进行活菌计数，结果见表3。

图1 乳酸菌生长曲线Fig.1 Growth curve of lactic acid bacteria

所在列因素A豆芽B番茄C洋姜D活菌数(cfu/mL)实验111114.1×107实验212227.8×107实验313339.2×107实验421239.5×107实验522311.13×108实验623128.5×107实验731321.28×108实验832131.49×108实验933211.68×108K17.03×1078.80×1079.17×1071.07×108K29.78×1071.13×1081.14×1089.70×107K31.48×1081.15×1081.11×1081.12×108R7.80×1072.70×1072.20×1071.50×107

由表3可知，最佳水平组合为A3B3C2，即以黄豆芽2%、番茄2%、洋姜1%为配比培养乳酸菌时发酵液中乳酸菌活菌数最多，达到1.68×108cfu/mL，表明番茄-黄豆芽-洋姜混合培养基可用于扩培乳酸菌。

乳酸菌发酵培养基优化方差分析表见表4。

表4 乳酸菌发酵培养基优化方差分析表Table 4 Variance analysis table of fermentation medium optimization of lactic acid bacteria

由表4可知，混合培养基中豆芽提取物含量对培养基中的乳酸菌活菌数具有显著性影响，而番茄含量和洋姜含量对培养基中活菌数没有显著性影响，说明豆芽成分有利于乳酸菌的增殖培养。

2.2 不同组合菌发酵对辣椒酱亚硝酸盐含量的影响

硝酸盐、亚硝酸盐是N-亚硝基化合物的前体物，具有致癌、致畸、致突变作用。我国国家标准明确规定酱腌菜中亚硝酸盐(以NaNO2计)含量不得超过20 mg/kg。而传统的蔬菜发酵亚硝酸盐高峰往往超过国标中规定的亚硝酸盐含量。

亚硝酸盐标准曲线见图2。

图2 亚硝酸盐标准曲线Fig.2 Standard curve of nitrite

参照国标GB 5009.33—2016测定亚硝酸盐含量，按标准曲线线性方程(A=0.0164C-0.001，R2=0.9999，其中C为亚硝酸钠质量(μg)，A为538 nm处的吸光度)计算不同时间辣椒酱中亚硝酸盐含量，见图3。

图3 发酵时间对不同菌种发酵的辣椒酱中 亚硝酸盐含量变化的影响Fig.3 Effect of fermentation time on nitrite content in chili sauce fermented by different strains

由图3可知，不同菌种发酵的辣椒酱中亚硝酸盐含量差别并不大，亚硝酸盐含量变化具有相同的变化趋势，在发酵第9天左右达到亚硝酸盐高峰，其中接种菌种4发酵的辣椒酱亚硝酸盐含量最高，为9.66 mg/kg，但不同组合菌发酵辣椒酱的亚硝酸盐含量均在国家标准规定的含量以内。此后随着发酵时间的延长，亚硝酸盐含量逐渐降低，发酵末期，辣椒酱中亚硝酸盐含量基本都在4 mg/kg以下。据报道，自然发酵辣椒酱亚硝酸盐高峰达到25.06 mg/kg[12]。与自然发酵相比，接种乳酸菌和红茶菌发酵能有效降低辣椒酱中的亚硝酸盐含量。接种发酵比传统的自然发酵具有更高的安全性。

2.3 不同组合菌发酵对辣椒酱乳酸含量的影响

乳酸菌通过同型或异型发酵，产生乳酸、醋酸、丙酸等有机酸，其中最主要的有机酸为乳酸。红茶菌发酵则产生葡萄糖酸、醋酸、乳酸等成分。不同组合菌发酵辣椒酱中乳酸含量随时间的变化曲线见图4。

图4 发酵时间对不同菌种发酵的辣椒酱中 乳酸含量变化的影响Fig.4 Effect of fermentation time on lactic acid content in chili sauce fermented by different strains

由图4可知，发酵初期，接种菌种3的辣椒酱乳酸含量较接种其他菌种的高，但随着发酵时间的延长，乳酸含量均趋于稳定，发酵第11天，乳酸含量达到最大，此后变化基本稳定。对比不同菌种发酵的辣椒酱，乳酸含量差别不大。菌群的不同主要影响发酵前期乳酸含量的变化，对最终产品的酸度影响较小。

2.4 不同组合菌发酵对辣椒酱色价的影响

辣椒酱色价表示辣椒酱中所含辣椒红色素的颜色强度。通过测定辣椒酱的色价可以确定辣椒酱的质量，选择制酱原料，以满足不同消费者对辣椒酱色价的要求。不同菌发酵辣椒酱对色价的影响见图5。

图5 发酵时间对不同菌种发酵的辣椒酱色价值变化的影响Fig.5 Effect of fermentation time on the color value of chili sauce fermented by different strains

由图5可知，与发酵初期辣椒酱色价相比，发酵结束后，辣椒酱的色价均有所降低。色价反映了辣椒红色素的颜色强度，色价的变化受到多方面因素的影响[13]。虽然在发酵后期不同菌种发酵的辣椒酱均较发酵初期的色价值低，但对比不同菌种发酵对辣椒酱色价变化的影响，各组之间色价变化相差不大。

表5 不同菌种发酵辣椒酱感官评价结果Table 5 Sensory evaluation results of chili sauce fermented by different strains

由表5可知，不同菌种对比发酵的辣椒酱在感官方面差别并不大，其中菌种1发酵的辣椒酱在形态、色泽、口感和风味上较其他3种菌发酵的辣椒酱略好。由于所采用的几组菌发酵产物口感以酸辣为主，而随着时间的延长，各组中总酸含量变化趋于一致，各组风味之间差异性不大。

3 结论

通过对多菌种混合发酵辣椒酱的研究，确定了适宜培养乳酸菌的天然培养基组成，即黄豆芽2%、番茄2%、洋姜1%、葡萄糖2%。通过对比不同组合菌发酵辣椒酱，表明采用乳酸菌、红茶菌进行发酵能有效降低亚硝酸盐含量。采用不同组合乳酸菌、红茶菌发酵辣椒酱，对产品中的主要指标乳酸含量、亚硝酸盐含量、色价、感官影响相差不大。