利用野生乳酸菌菌株优化泡菜配方

孙志惠，石晶红，雍雅萍

(河套学院 农学系，内蒙古 巴彦淖尔 015000)

利用野生乳酸菌菌株优化泡菜配方

孙志惠，石晶红*，雍雅萍

(河套学院 农学系，内蒙古 巴彦淖尔 015000)

利用野生乳酸菌作为生产菌种，在单因素试验的基础上，采用四因素三水平的响应面分析法，对巴彦淖尔地区的泡菜配方进行优化。结果表明：食盐添加量为4.81%，乳酸菌添加量为0.05%，食糖添加量为3.57%，Vc添加量为0.19%。所生产的泡菜口感脆嫩，组织状态均匀，风味浓郁，色泽良好，营养丰富，且泡菜中亚硝酸盐含量低于国家标准，优于自然发酵。

野生乳酸菌；响应面法；泡菜配方

泡菜是一种历史悠久、风味独特的传统发酵型腌制品，它制作简单、风味浓郁、营养丰富，深受广大百姓的喜爱。中国的第一部诗集《诗经》中就保存有蔬菜腌制的记录[1]。蔬菜腌制的过程中较大程度保留了原料的营养成分和色、香、味等品质，加工简便且营养美味。由于腌制品的感官品质得到保持和改进，操作方法又容易实现，加工成本低，条件低，原料丰富多样，取食容易，而且腌制品具有一定的营养价值，酸爽脆嫩，能够促进人体消化和吸收，解腻消食，刺激食欲，在国内外广受百姓欢迎和喜爱。经常食用泡菜也成为一种饮食文化，世世相传，沿袭至今[2]。

蔬菜易富集硝酸盐，当过量施用氮肥后，不能被蔬菜全部吸收利用，多余的部分就以硝酸盐的形式储存在蔬菜中，导致蔬菜富集硝酸盐。加之我国传统泡菜加工工艺简单，发酵速度、品质等方面受自然条件的影响大，品质极不稳定，受污染后会产生更多危害人体健康的亚硝酸盐。泡菜的风味好坏、亚硝酸盐的含量高低与腌制的配方有着密不可分的关系。用科学合理的配方进行腌制，不仅能够降低亚硝酸盐的含量，优化后的产品还能够使泡菜的风味和口感更适合人们的喜好和味觉，使腌制品既营养又健康[3，4]。

1 材料与方法

1.1 试验材料

新鲜甘蓝，市购；白砂糖、食盐、白酒、料酒、味精、八角、花椒、桂皮、茴香、仔姜、蒜、胡萝卜、辣椒等辅料，市购。

1.2 仪器设备

电热恒温鼓风干燥箱 浙江托普仪器有限公司；722型可见分光光度计 上海仪器分析厂；酸度计 方舟科技有限公司；多头磁力加热搅拌器，HH-2数显恒温水浴锅 常州博远实验分析仪器厂；电子万用炉 北京市永光明医疗仪器厂；电子分析天平 天津天马衡基仪器有限公司；全自动立式电热压力蒸汽灭菌锅，蜗旋混合器 上海博迅实业有限公司医疗设备厂。

1.3 主要试剂

甲醛溶液、硫酸、乙酸锌、盐酸萘乙二胺、硼酸钠、亚硝酸钠(均为分析纯) 成都市科龙化工试剂厂；亚铁氰化钾、氢氧化钠、对氨基苯磺酸(均为分析纯) 天津市鼎盛鑫化工有限公司。

1.4 试验菌株

选取分离自巴彦淖尔地区自然发酵泡菜中具有降解亚硝酸盐能力的野生植物乳杆菌作为生产菌株。

1.5 试验方法

1.5.1 单因素试验

1.5.1.1 乳酸菌最适温度试验

将接种量为1%的乳酸菌接种在MRS液体培养基中，分别在不同的温度条件下培养24 h(15，20，25， 30，37 ℃)，没有接菌的MRS液体培养基作为对照，在600 nm处测其OD值。

1.5.1.2 耐盐试验

将接种量为1%的乳酸菌分别接种在NaCl浓度为0，5%，10%的MRS液体培养基中，在37 ℃下培养24 h后，在600 nm处测其OD值。比较它们的生长情况，以没有接菌的MRS液体培养基作为对照。

1.5.1.3 不同乳酸菌接种量对发酵泡菜品质的影响

在泡菜中分别接种0，0.02%，0.03%，0.04%，0.05%，0.06%(质量百分数)的乳酸菌，测定发酵过程中泡菜汤液pH值的变化，并对泡菜品质进行评价，确定乳酸菌的添加范围[5]。

1.5.2 泡菜的品质评价方法

当泡菜酸度pH值达到3.2～3.6时，泡菜品质发酵成熟，对发酵好的泡菜从质地、滋味、色泽、香气四个方面进行评价打分[6]。

1.5.3 响应面法优化泡菜配方

在乳酸菌添加量单因素试验的基础上，采用Design-Expert软件[7，8]，以食盐、食糖、乳酸菌、Vc的添加量作为试验因素，进行四因素三水平试验设计，优化泡菜配方。食盐添加范围为4%～6%，食糖添加范围为2%～4%，Vc添加范围为0.1%～0.3%[9]。

1.5.4 泡菜中亚硝酸盐含量的测定

根据国标，参照GB/T 5009.33-2010《食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》方法进行测定[10]。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

乳酸菌温度及耐盐试验情况见表1。

表1 乳酸菌温度及耐盐试验情况表
Table 1 Lactobacillus temperature and salt resistance testing table

因素温度(℃)耐盐(%)15202530370510△OD值0.810.750.930.960.980.960.880.36

2.1.1 乳酸菌最适温度试验结果

由表1可知，随着温度的升高，乳酸菌OD值增量逐渐增大，可见温度对乳酸菌的生长有一定影响，但影响不大。

2.1.2 乳酸菌耐盐试验结果

由表1可知，随着食盐浓度的升高，乳酸菌OD值增量逐渐减小，可见盐浓度对乳酸菌的生长有一定影响。

2.1.3 不同乳酸菌接种量对乳酸菌发酵泡菜品质的结果

图1 不同乳酸菌接种量泡菜汤液pH值与发酵时间的关系Fig.1 The relationship of pH and fermentation time of kimchi soup with different lactic acid bacteria inoculation quantity

由图1可知，不论是否接种乳酸菌，泡菜汤液pH值变化的趋势基本一致，呈逐渐降低趋势。随着乳酸菌接种量越大，其pH值降低越明显，当泡菜发酵6～7天后，泡菜汤液的pH值几乎趋于稳定。虽然乳酸菌的接种量越高，发酵速度越快，发酵周期越短，但会影响泡菜风味物质的形成，进而影响泡菜的风味与口感，所以，结合表2的感官评分确定乳酸菌接种范围为0.03%～0.05%[11]。

表2 不同乳酸菌接种量泡菜品质综合评分表(均分)
Table 2 The comprehensive scoring of kimchi quality with different lactic acid bacteria inoculation quantity (split)

乳酸菌制剂用量(%)指标色泽香气滋味脆度总均分017221815720.0217231916750.0318241817790.0417252219830.0517131918770.061612181773

2.1.4 响应面试验结果

利用Design-Expert软件对表3中试验数据进行多元回归拟合[12]，获得泡菜的感官品质对编码自变量因素食盐添加量、食糖添加量、乳酸菌接种量、Vc添加量的二次多项式回归方程[13]：

Y=86.20-1.50X1+5.75X2+3.58X3-0.17X4-0.75X1X2+0.25X1X3+1.25X2X3-0.75X2X4-0.25 X3X4-5.22 X12-3.85X22-4.10 X32-4.48 X42。

表3 响应面设计及结果
Table 3 The response surface design and results

试验号X1X2X3X4感官评分1-1+10083.5020+10+179.0030-1-1069.004+10+1080.005+1+10080.00600-1+175.0070+10-182.008+10-1070.009-100+176.6010-100-177.0011000087.0012-10-1074.00130-1+1079.001400-1-172.0015000086.00160-10-175.00

续 表

表4 回归方程方差分析
Table 4 Analysis of variance for regression equation

变异源平方和自由度均方F值P值模型920.311465.7437.74<0.0001失拟项21.58102.163.080.1446纯误差2.8040.7总和944.6928

由表4可知，泡菜感官评分的二次方模型的F=37.74，P<0.001,表明方程极显著[14]。表3中拟合的回归方程各项系数的可靠性，可由回归方程系数的方差分析评定，见表5。

表5 回归方程系数显著性检验
Table 5 The significance test for regression equation coefficient

模拟项回归系数自由度标准误差F值P值常数项86.2010.5937.74<0.0001X1-1.5010.3815.500.0015X25.7510.38227.80<0.0001X33.5810.3888.47<0.0001X4-0.1710.380.190.6684X1X2-0.7510.661.290.2748X1X30.2510.660.140.7105X1X4010.660.001.0000X2X31.2510.663.590.0790X2X4-0.7510.661.290.2748X3X4-0.2510.660.140.7105X12-5.2310.52101.68<0.0001X22-3.8510.5255.20<0.0001X32-4.1010.5262.61<0.0001X42-4.4810.5274.58<0.0001

注：R2=0.9742;RAdj2=0.9484;RPred2=0.8638;Adeq Precision=19.667。

由表5可知，响应值感官评分的二次模型方程中一次项及二次项X2，X3，X12，X22，X32，X42的P值均小于0.01，表明其对感官评分的影响高度显著，模型的校正决定系数RAdj2=0.9484，说明该模型能解释94.8%的响应值的变化，仅有5.2%不能用此模型来解释，复相关系数为0.9742，说明该二次模型拟合效果良好[15]，最优配方为食盐4.81%，乳酸菌0.05%，食糖3.57%，Vc 0.19%。

2.2 泡菜生产配方的响应面分析及优化

图2 不同因素对泡菜感官评分影响的响应面图Fig.2 The response surface figure for the effect of different factors on sensory scoring of kimchi

注：a表示乳酸菌与食盐的交互作用；b表示食糖与食盐的交互作用；c表示Vc与食盐的交互作用；d表示乳酸菌与食糖的交互作用；e表示乳酸菌与Vc的交互作用；f表示食糖与Vc的交互作用。

2.3 验证试验

为检验Box-Behnken试验设计所得结果的可靠性，采用优化后的配方进行验证试验，平均感官评定得分达到89.84，与理论预测值相比，其相对误差约为0.23%，说明该模型可信度较高，响应面分析法优化的配方参数准确可靠，具有实用价值[16]。

2.4 配方优化后泡菜中亚硝酸盐含量的测定结果

图3 优化配方泡菜的亚硝酸盐含量Fig.3 The nitrite content of optimized kimchi

由图3可知，泡菜在自然发酵腌制第2天，亚硝酸盐含量出现一个高峰，达2.021 mg/kg，之后下降。优化配方的泡菜，亚硝酸峰不明显，最高值也仅为0.2 mg/kg。表明泡菜配方优化后，人工接种乳酸菌有利于抑制亚硝酸盐的生成，减少亚硝酸含量的积累。我国食品安全法规定了腌制品中亚硝酸盐含量小于30 mg/kg，配方优化后泡菜中亚硝酸盐含量低于国家标准，优于自然发酵。

3 结论

采用单因素试验和响应曲面设计试验，得到泡菜生产的最优配方为食盐4.81%，乳酸菌0.05%，食糖3.57%，Vc 0.19%。所生产的泡菜口感脆嫩、组织状态均匀、风味浓郁、色泽良好、营养丰富，感官评分为89.84；且泡菜中亚硝酸盐含量低于国家标准，优于自然发酵。

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Optimization of Pickles' Formula Using Wild Lactobacillus Strains

SUN Zhi-hui, SHI Jing-hong*, YONG Ya-ping

(Department of Agronomy, Hetao College, Bayannur 015000, China)

Using wild lactobacillus as the production strains, optimize the pickles' formula in Bayannur region by response surface analysis method with four factors and three levels on the basis of single factor experiment. The results show that salt is 4.81%, lactic acid bacteria is 0.05%, sugar is 3.57%, Vc is 0.19%. The produced pickles have crisp taste, uniform texture, strong flavor, good color, rich nutrition and the nitrite content is lower than that of national standard and better than that of natural fermentation.

lactic acid bacteria; response surface methodology; pickles' formula

2016-06-15 *通讯作者

河套学院自然科学青年项目(HTXYZQ13006)

孙志惠(1981-)，女(满族)，内蒙古巴彦淖尔人，讲师，硕士，研究方向：食品安全与加工。

TS255.54

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2016.12.008

1000-9973(2016)12-0033-05