酸菜发酵工艺与贮藏特性的研究进展

宋春璐,胡文忠,陈　晨,李晓博

(大连民族大学生命科学学院,辽宁大连 116600)



酸菜发酵工艺与贮藏特性的研究进展

宋春璐,胡文忠*,陈晨,李晓博

(大连民族大学生命科学学院,辽宁大连 116600)

酸菜作为我国传统的发酵蔬菜制品,在国内尤其是在东北地区深受人们喜爱,有着悠久的历史文化。经发酵后酸菜不仅保留蔬菜原有的营养成分,而且具有清新爽口,开胃促消化等优点。本文主要对酸菜的发展现状、发酵工艺以及护色、防腐等贮藏特性进行了总结归纳,剖析了我国酸菜产业当前存在的主要问题,并对酸菜产业的发展前景作出展望,以期为我国酸菜产业更快速更稳定的发展提供理论支撑参考。

酸菜,发酵工艺,护色,防腐

酸菜主要是以大白菜、甘蓝为主要原料,通过微生物发酵作用而成的一种发酵食品。作为我国蔬菜加工产品中产量较多的一种,酸菜在我国有着千年的悠久历史,最早可追溯到我国的周朝时期,但真正的发展是在建国之后,尤其是近20年来,我国的酸菜工业产业化进程得到长足发展。自然发酵的酸菜贮藏时间可达半年左右[1],早年间在我国东北和华北各地,特别是东北地区,由于冬季时间较长,新鲜蔬菜较少且不宜贮藏而广泛采用这种方法。酸菜味道咸酸,口感脆嫩,不但能够使人增进食欲、助于消化,还可以促进人体对铁元素的吸收。此外,酸菜不仅保留了蔬菜原有的营养成分如维生素C、氨基酸以及膳食纤维等营养物质,而且还含有乳酸菌等功能性微生物[2]。近年来,国内外研究学者主要对酸菜的发酵工艺,发酵过程中细菌动态,发酵优良菌株的筛选,风味质地的变化以及护色贮藏等进行研究[3-5]。本文主要对我国酸菜的发酵工艺以及其贮藏特性进行了总结归纳,并综合论述了目前酸菜工业化生产过程中存在的问题。

1　酸菜的发展概况

从古至今,酸菜便一直深受人们的喜爱,人们利用发酵方法制作酸菜的历史可追溯至周朝。北魏贾思勰在《齐民要术》中详细介绍了用白菜等腌渍酸菜的方法;东汉时期许慎在《说文解字》中提到“菹菜者,酸菜也”,菹即是酸泡菜[6]。此后随着文化等方面的交流,传统酸菜的制作工艺也流传到了其他国家和地区[7]。唐代高僧鉴真东渡日本,将我国酸菜制作之法传入日本;1300年前,腌制酸菜传入韩国的韩朝半岛并与当地民族的饮食文化结合而发展形成了著名的韩国泡菜;欧洲腌渍蔬菜的历史可追溯到公元1世纪,当时Plinius首次描述了用白菜、小黄瓜制成酸泡菜腌制品的方法[8]。由此可以看出我国酸菜对整个世界的饮食文化起到一定的影响作用。随着历史的变迁,酸菜在制作工艺、品种、以及配料上均取得了很大的发展,从而在国内出现了许多具有地方特色的发酵蔬菜制品。常见的酸菜品种有东北酸菜、涪陵榨菜、浙江榨菜、四川泡菜、扬州酱菜、北京酱菜、河南酸菜、山西酸菜等。

我国酸菜的发展主要经历了3个阶段:第一阶段是家庭坛装自然发酵酸菜,即将原料进行晾晒、去帮、热烫处理后,利用其天然的微生物群在无氧、低温的自然环境下发酵而成;第二阶段为作坊式自然发酵酸菜,即将原料进行去帮处理,加入食盐后自然发酵,为防止酸菜腐败变质而添加防腐剂并用巴氏杀菌处理的酸菜;第三阶段已发展到高新技术的引进——益生菌乳酸菌制剂快速发酵的新型冷链型酸菜[9],即在作坊式基础上提高发酵设备水平并采用人工接种发酵剂进行发酵的酸菜。现如今随着生物技术和自动化技术的不断提升,我国酸菜产业也随之迅速地发展。其中酸菜产业发展较为突出的地区为我国东北地区。据统计全国酸菜市场的前十名中,东北酸菜企业就占了一半,其中黑龙江翠花蔬菜集团有限公司以竞争力指数36822.16位居第一名,与第二名浙江斜桥榨菜食品有限公司16101.43相比,产品竞争力指数达到2.4倍,以竞争力指数为准,前十名中东北酸菜占到近64%之多[10]。

2　酸菜的发酵工艺

2.1自然发酵

菌科细菌及假单胞菌属细菌等[11],经研究发现自然发酵过程中乳酸菌起着最主要和决定性的作用[12-13],且参与发酵的菌种种类繁多[14]。除了菌种,温度,厌氧等重要发酵条件之外,食盐在酸菜发酵过程中同样起着十分重要的作用,不同浓度的盐溶液具有不同的渗透压力,不仅可以抑制有害微生物的生长还可以促进发酵,所以严格控制食盐的添加量是保证酸菜质量的重要环节[15]。随着经济和人们生活节奏的飞速发展,人们对酸菜需求量越来越大,质量要求也越来越高,家庭坛装自然发酵的酸菜已经无法满足人们的需求,为了扩大酸菜的生产规模,目前我国绝大多数酸菜加工企业采用工业发酵池进行自然发酵。

近年来,人们对酸菜自然发酵过程中微生物多样性及其动态、产品风味和质地变化等做了较多研究。杨洪岩和邹慧芳[16-17]等人研究发现,在平均发酵温度为16 ℃的条件下,自然发酵酸菜的pH在8 d内下降到最低值并达到稳定;可溶性糖的消耗主要发生在发酵的前18 d;亚硝酸盐浓度在发酵的第6 d达到最高;发酵的主要有机酸为乳酸,且乳酸菌是发酵的主体细菌,发酵前期以异型发酵乳酸菌Leuc.mesenteroides为主,发酵中后期,Lact.curvatus占据主导优势。岳喜庆[18]等人研究结果表明,随着发酵时间的延长,酸菜的硬度、脆度、回复性、凝聚性、咀嚼性在整体上都呈现下降的趋势,且在发酵第40～60 d时出现质构特性的临界阶段,酸菜在发酵40～60 d时食用品质最佳。

自然发酵的酸菜因晾晒、热烫等传统的加工工艺加上天然的发酵条件使其具有口感酸爽、质地脆嫩的独特的风味。但因自然发酵需依赖自然环境,所以自然发酵酸菜同时存在发酵周期较长、质量不稳定、无法批量生产、工业化等缺点。

2.2工业发酵

工业发酵与自然发酵工艺相比,最显著的区别就是发酵菌种的来源和接种方式。采用人工接种的方式发酵酸菜,具有发酵进程快,发酵周期短、受季节影响小品质易于控制等优点。我国酸菜工业发酵采用的方法主要为纯种乳酸菌接种发酵和直投式发酵两种。纯种乳酸菌接种发酵工艺是指在接种前杀死部分或全部附着在蔬菜表面上的自然源微生物,随后接种纯种乳酸菌进行发酵;而直投式乳酸菌发酵技术是在纯种乳酸菌发酵技术基础上,将发酵乳酸菌菌种制成粉末状(如菌的冻干粉),直接喷洒或散布于蔬菜表面进行发酵[19]。

目前,国内外对于采用工业发酵的研究主要集中在发酵剂的配比和发酵工艺参数选择上。相关研究发现[22-21],人工接种发酵接入的菌种主要有Lactobacillusplantarum、Lactobacillusmesenteroides、Lactobacilluscasei或Lactobacillusplantarum与Lactobacillusacidophlus组成的混合菌群等。赵金海[22]等人研究表示人工接种发酵酸菜在发酵剂添加量为3%、菌种比例L03∶L10=1∶2、发酵温度为20 ℃、发酵时间16 d,所生产的酸菜色泽、质地和口感均达到最佳。肖然[23]针对直投式发酵方法在不同发酵条件下的酸菜品质进行了研究,结果表明,温度在37 ℃、食盐添加量为2%、发酵剂接种量为1%的条件下发酵7 d,产品品质、营养含量以及降解亚硝酸盐均达到最佳状态。此外,Chongde Wu[24]等人利用植物乳杆菌和鲁氏酵母混合接种发酵酸菜,并将其发酵的酸菜鱼自然发酵酸菜进行对比,结果表明:混合接种发酵的酸菜其亚硝酸盐含量与自然发酵过程相比显著降低,而且混合发酵能够使酸菜减少生物胺的形成。

工业发酵摆脱了自然发酵依赖自然环境的缺陷,能够控制酸菜的发酵条件、加快发酵进程、缩短发酵周期;此外,采用人工接种方式发酵还可以减少其他微生物对酸菜品质的影响,保证了产品的稳定性。但目前我国采用工业发酵的酸菜产品在风味和口感上依然达不到传统自然发酵的酸菜。此外,部分酸菜产品仍然存在涨袋、褐变等贮藏问题,这些问题仍然需要我们进行深入的探究。

3　酸菜的贮藏特性

3.1酸菜护色的研究

色泽是消费者对于食品感官评定的第一步,所以食品的色泽是消费者选择产品时主要考量因素之一。色泽鲜艳健康的食品能够带给消费者愉快的感觉,还可增加食欲,提升消费者的购买意愿。因此,如何保持酸菜天然色泽是生产过程中特别需要注意的问题。褐变是食品在加工过程中一种比较普遍的变色现象,一般是指食品尤其是果蔬原料在贮藏、加工过程中受到机械损伤后所引起的颜色变化。褐变主要分为由酶催化引起的褐变(酶促褐变)和非酶催化引起的褐变(非酶促褐变)[25]。相关研究发现[26],果蔬组织中多酚氧化酶和酚类化合物的浓度、氧含量、pH和温度等因素均对果蔬褐变有一定影响,而人们通常釆用热处理、调节pH、隔绝氧气及硫处理等方法对酶促褐变进行抑制。

在护色剂的选择方面,夏琪娜[27]等人对市场上常见的D-异抗坏血酸钠、焦亚硫酸钠两种护色剂进行实验,得到的最佳添加量分别为0.1%、0.004%,实验表明两种护色剂均能够有效的抑制发酵酸菜的褐变。刘春丽[28]等人研究了袋装酸菜末在贮藏过程中褐变和霉变的原因及防治方法,实验结果证明,采用护色剂0.05%柠檬酸、0.03%焦亚硫酸钠、与酸菜末以1∶1比例浸泡0.5 h后采用真空包装,各种护色剂添加量均按GB2760-2011《食品添加剂使用卫生标准》规定的使用限量添加,在90～95 ℃下杀菌3 min或者在微波炉中火力100杀菌10 s处理,室温下保藏两个月后产品未发生褐变和霉变现象,同时样品的理化指标及口感也均未发生明显变化。目前国内针对发酵酸菜如何护色的相关研究较少,所以,如何在既不影响酸菜的风味和口感的前提下保证其品质仍然是我们需要努力的方向。

3.2酸菜的防腐研究

近年来,频繁发生的食品中毒事件和食源性疾病让人们越加关注食品的质量问题。因此,如何防止食品腐败变质以及怎样延长食品的保质期是食品企业最为关注的问题。酸菜产品易发生腐败变质主要是由酸菜中存在的微生物菌群所导致的。酸菜贮藏过程中防止其腐败变质的方法主要有调节酸菜的pH、酸度值、盐度值,控制酸菜的贮藏温度,加热杀菌,采用真空包装以及在产品中加入防腐剂等。励慧敏[29]研究探讨了不同盐度、酸度、杀菌条件及包装材质对酸菜保存期品质的影响,结果表明高盐度和高酸度有利于酸菜的贮藏,当酸菜在酸度(总酸)为1%、盐度为7%、铝箔膜真空包装、85 ℃下灭菌15 min的条件下保存6周,产品保持良好的风味和品质。吴锦铸[30]等人研究表明,酸菜在真空包装以及低温(0～4 ℃)条件下贮藏品质较佳,且加热杀菌对酸菜的质地、风味和色泽会造成不同程度的影响,所以发酵酸菜不适合做加热杀菌处理。在利用防腐剂防腐方面,陈兵[31]等人利用紫外分光光度计、Urea-SDS-PAGE凝胶电泳法对酸菜发酵液开展研究,结果发现,酸菜发酵液中的小分子肽类具有良好的抑菌防腐效果,属于抑菌防腐物质。此外,曹秋阁[32-33]等人选取了脱氢乙酸钠、双乙酸钠、苯甲酸钠、山梨酸钾、壳聚糖、焦亚硫酸钠6种防腐剂对包装前的酸菜进行喷淋,各种防腐剂添加量均按GB2760-2011《食品添加剂使用卫生标准》规定的使用限量添加,包装贮藏后在7、14 d时分别测定菌落总数,结果表明,6种防腐剂中脱氢乙酸钠、双乙酸钠和山梨酸钾及苯甲酸钠对酸菜中的微生物抑制效果较好,且双乙酸钠、苯甲酸钠及山梨酸钾三种样品中菌落总数出现降低。随后将优化选取的脱氢乙酸钠、双乙酸钠和山梨酸钾用响应面法确定了发酵酸菜的最佳防腐配方为:脱氢乙酸钠0.016%、双乙酸钠0.266%和山梨酸钾0.032%。

4　酸菜产业存在的主要问题

酸菜作为我国传统的发酵食品,历史悠久,具有独特的风味及口感,能够起到增进食欲、促进消化等作用。近年来,随着市场需求的不断扩大,酸菜的产量也随之增加,使得我国酸菜产业不论从设备、原料、加工、销售、废料处理以及产品质量控制等方面均出现诸多问题[34-35]。

4.1原料缺乏且处理过程简单

近年来,随着酸菜销量的不断增加,原料的需求也随之增大,出现原料供应不足的问题。为了满足市场需求量,各地酸菜加工厂从全国各地大量购进原料,但由于农民白菜生产品种的不断变化,不同品种间微生物群有所不同,容易导致酸菜在发酵过程中出现杂菌污染等问题。

4.2发酵设施简陋且不规范

目前,国内大多数酸菜加工厂采用为水泥发酵池、树脂罐、泥窖等的发酵设施,这些设施虽然具有成本低、产量大、发酵时间长等优点,但是由于设施体积过大而不易清洗,混入杂菌对酸菜发酵造成一定影响,导致酸菜质量不稳定。

4.3部分产品仍然存在涨袋、褐变情况

由于发酵工艺不完善,导致目前部分酸菜产品仍出现涨袋、褐变等贮藏问题。因此,如何提高酸菜的品质,延长酸菜货架期依然是我们努力的方向。

4.4综合利用程度低,发酵液后处理差

在工厂化生产中,切分原料留下的白菜帮、叶及酸菜梗等只有少部分被利用,绝大部分以垃圾形式扔掉,造成资源浪费和环境污染。

5　展望

酸菜作为我国传统的发酵蔬菜食品,应该具有更好的发展前景。未来,我国酸菜产业的发展应朝着从原料、发酵、加工再到运输、销售的“一站式”方向发展。建立自己的原料基地,严格控制原料的品种,确保原料的质量过关。采用L-乳酸菌或益生菌代替其他菌发酵,完善、优化发酵设施;准确掌握酸菜的发酵条件,确保产品的质量稳定[36]。采用全程冷链运输模式,确保产品在运输过程中的质量安全。此外,在国内外现有的技术和资源基础之上,对产品生产的全过程实施监控,加强新型产品的研发[37],为酸菜产业更快更稳的发展做出更大的努力。

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Research of fermentation and storage characteristics in Chinese sauerkraut

SONG Chun-lu,HU Wen-zhong*,CHEN Chen,LI Xiao-bo

(College of Life Science,Dalian Nationalities University,Dalian 116600,China)

Sauerkraut as a Chinese traditional fermented vegetable products,in China especially loved by the people in the northeast of China,and it also has a long history and culture.Fermented sauerkraut not only retain the original nutrients,but also has the advantages of appetizing and refreshing,promoting digestion.Its development situation,fermentation and storage characteristics has been summarized in this paper.We also referred its problems about its processing.It will make a reference for the more rapid and more stable development of sauerkraut in china.

sauerkraut;fermentation;color protection;preservative

2015-11-24

宋春璐(1991-)，女，硕士在读，研究方向：食品加工与质量安全控制，E-mail:scl1862@163.com。

胡文忠(1959-)，男，博士，教授，研究方向：采后生物学与技术，E-mail:hwz@dlnu.edu.cn。

TS255.1

A

1002-0306(2016)09-0376-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.09.066