本科毕业论文乳酸发酵酸菜的应用研究
学院：食品科学与工程学院
专业：食品科学与工程专业
姓名：
学号：
指导教师：
职称：教授
日期：二Ο一一年六月
摘要
本论文以实验室提供的短乳杆菌S1-3和植物乳杆菌Sc6-3、Sc9-6三株乳杆菌为供试菌株，经测定其生长特性的基础上尝试发酵酸菜试验。结果显示，三株乳酸菌的最适生长温度均为30-35℃，能够耐受的最大盐浓度为7%。用不同菌种组合的发酵剂发酵白菜，筛选出的最佳菌种组合为：D1（S1-3:Sc9-6=1:1）；产品最佳发酵工艺参数为：接种量3%、盐浓度5%、发酵温度20℃、发酵时间3天。D1组混合菌种的生产酸菜过程中，在发酵的初期(ld-3d)产酸速率远远大于对照组，其产酸量比对照组高8.0倍，亚硝酸盐含量明显降低。
关键词：酸菜；乳酸菌；筛选
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Abstract
This paper provides a short laboratory S1-3 and Lactobacillus plantarum Sc6-3,
Sc9-6 for the three strains of Lactobacillus strains tested, the growth characteristics were determined based on the attempt to fermented vegetable trials. The results showed that three strains of lactic acid bacteria are the optimal growth temperature
30-35 ℃, can withstand the maximum concentration of 7%. With different combinations of starter strains fermented cabbage, the best strains selected combination of: D1 (S1-3: Sc9-6 = 1:1); product optimal fermentation parameters were: 3% inoculum, salt Concentration of 5%, fermentation temperature 20 ℃, the fermentation time of 3 days. D1 group of mixed bacteria during the production of sauerkraut, in the early stages of fermentation (ld-3d) acid production rate far greater than the control group, the acid production 8.0 times higher than the control group, significantly increase nitrite content decreased.
Key words : Fermented vegetable ; Lactic acid bacteria (LAB) ; Filter
目录
1 前言 (1)
1.1 概述 (1)
1.2 酸菜的发酵机理 (1)
1.3 乳酸发酵对蔬菜的意义 (2)
1.3.1 提高蔬菜制品的营养价值 (2)
1.3.2 改善蔬菜制品的风味 (3)
1.3.3 延长蔬菜制品保质期 (3)
1.3.4 增加蔬菜制品的保健作用 (3)
1.3.5 丰富蔬菜制品的花色品种 (3)
1.4 本研究的目的和意义 (4)
2材料与方法 (4)
2.1试验材料 (4)
2.2 仪器设备 (5)
2.3 试验方法 (5)
2.3.1供试菌液的制备 (5)
2.3.2 供试乳酸菌的温度生长特性 (5)
2.3.3 供试乳酸菌的耐盐试验 (5)
2.3.4 最佳发酵组合的筛选试验 (5)
2.3.5 发酵试验 (6)
2.3.6 感官品质评价: (7)
2.3.7 纯菌发酵对酸菜产品质量的影响 (7)
3 结果与分析 (8)
3.1最适生长温度试验结果 (8)
3.2 耐盐试验的结果 (10)
3.3最佳发酵菌种组合的筛选及发酵试验结果 (11)
3.3.1发酵菌株组合的筛选 (11)
3.3.2发酵试验结果 (13)
3.3.3 纯菌发酵对酸菜产品质量的影响 (15)
4结论 (17)
致谢 (18)
参考文献 (19)
作者简介 (20)
1 前言
1.1 概述
酸菜是一种独特且具有悠久历史的大众的乳酸发酵蔬菜制品。酸菜的起源最早可追溯到距今3100多年前的商朝，《商书.说明》记载有“欲作和羹，尔惟盐梅”，说明在商代，我国劳动人民就能用盐来演梅供烹饪用；《周礼.天官》记载：“下羹不致五味，铡羹加盐菜”，所谓羹是用肉或咸菜做成的汤。中国最早的诗集《诗经》记载：“中田有庐，疆场有瓜，是剥是菹，献之皇祖”，“庐”和“瓜”是蔬菜，“剥”和“菹”是腌渍加工的意思，据汉许慎《说文解字》解释“菹菜者，酸菜也”[1]。北魏著名的农学家贾思勰在《齐民要术》中较为系统和全面地介绍了酸菜的种类和制作方法。酸菜的制作过程是以乳酸发酵为主、兼有醋酸发酵、酒精发酵等的微生物发酵过程，它是一种冷加工方法，这对蔬菜的营养成分、色香味体的保持都极为有利。
到二十世纪初，酸菜制作一直沿袭传统的自然发酵工艺，而且几乎全是家庭作坊式生产，规模小，产量低，甚有相当一部分制作是采用非发酵型浸制工艺。后来人们逐渐将酸菜生产产业化，但都是小规模生产，在制作工艺方面，粗加工多，深加工、精加工少，产品质量不稳定。随着微生物学的发展，人们开始将人工接种发酵用于酸菜的生产。近年来，国内外许多研究者致力于酸菜中微生物及酸菜发醉种子和工艺的研究，并将其应用到生产中，使酸菜产业有了进一步的发展。
1.2 酸菜的发酵机理
二十世纪初，随着微生物的发展，人们才将酸菜的腌制与微生物的活动联系起来。近代研究发现，当乳酸浓度为1.5%—2.5%、pH值为3.6—3.8时，蔬菜即可长期保存。新鲜蔬菜在发酵过程中碳水化合物只有轻度分解，乳酸菌几乎不能分解纤维素和蛋白质，而且酸菜中的纤维素不会减少，维生素C则稍有减少。但乳酸发酵使产品的酸度增加，其它细菌，特别是一些起腐败作用的细菌不容易繁殖，所以能长期保存。由于酸的作用，改变了原有蔬菜的感观特性，组织结构变得更益于消化吸收。
我国蔬菜资源丰富，酸菜作为一种传统的乳酸发酵蔬菜制品，其汁中富含乳酸菌活菌，对其深入研究且开发利用，对提高人民健康水平、开发蔬菜加工品种、蔬菜原料的综合利用有着积极意义[2，3]。但乳酸菌的生长对营养的要求与其他细菌相比严格且复杂。所以乳酸菌制品工业化生产带来不便。
酸菜中微生物方面的研究Hennbeery首先在《细菌发酵手册》中提到了乳酸杆菌属和片球菌属的某些种类[4]。二十世纪六十年代，Pederson和Albuyr等[5]
研究了酸白菜、酸黄瓜等发酵过程中的菌系消长规律，发现在发酵早期明串珠菌很活跃，随后是啤酒片球菌、短乳杆菌和植物乳杆菌大量产酸，最后是植物乳杆菌完成发酵过程。新鲜蔬菜上占优势的微生物是革兰氏阴性好氧菌和酵母，而生产的初期，乳酸菌的数量较少[6，7]。但是，在缺氧、湿润的条件下，当盐浓度和温度适当时，乳酸菌的生长则处于优势，大多数蔬菜或蔬菜汁都要经历乳酸发酵阶段。在自然发酵时，最初为异型发酵或产气阶段，然后是同型发酵或不产气阶段[8]。发酵初期是肠膜明串珠菌的异型发酵阶段，此时它的数量最多，且生长繁殖速度快，这是因为肠膜明串珠菌比发酵液中的其他乳酸菌的世代周期要短[9]。但是，它对酸的敏感性较强，随着发醉的进一步进行就会很快死去。
在我国，蔬菜发酵微生物学开始于二十世纪四十年代，方心芳指出在泡菜的发酵过程中有多种酵母、细菌参与，其中主要的产酸菌是乳酸菌。赵学慧对泡菜发酵过程中的化学变化和微生物性状进行了较为深入的研究，认为在泡菜发醉中以正型乳酸发酵为好，可使发醉液中糖分转化为尽可能多的乳酸[10]。杨瑞鹏对几种蔬菜发酵过程中的主要乳酸菌进行了分离鉴定，并对其菌系变化进行了初步分析，并研究了典型菌株的发酵生理特性及其混合培养中环境因素的影响[11]，对自然发酵过程中乳酸菌系变化进行了验证。
乳酸发酵是发醉蔬菜生产过程中最主要的发酵作用，参与发酵的乳酸菌种类及其作用范围必然对产品品质产生重要影响。食盐浓度与发醉温度是影响蔬菜发酵过程中乳酸菌区系的两个重要因素。食盐对在一定浓度下，对乳酸菌区系中菌种构成、乳酸菌菌数与活动范围，以及发酵产酸量都能产生影响。有研究表明，随着食盐浓度上升，肠膜明串珠菌与小片球菌菌数显著下降[12]。同时，由于食盐的存在，小片球菌从区系中消失的时间明显提前。食盐对植物乳杆菌的最大菌量无显著影响，但它使植物乳杆菌大量繁殖的时间推迟，并很快进入衰降。在较低的发酵温度下，发酵前期，肠膜明串珠菌和小片球菌在乳酸菌区系中占有优势。随着温度升高，这种优势减弱直至消失。要获得高质量的发酵蔬菜产品，必须迅速控制植物组织内酶和有害微生物的活动，在发酵初期迅速降低pH值是必要的。然而食盐对乳酸菌发酸产酸有明显的抑制作用。因此，在蔬菜发酵初期，为了有利于肠膜明串珠菌等的大量生长和繁殖，适当降低盐浓度和发酵温度是非常必要的。肠膜明串珠菌、小片球菌和植物乳杆菌的生长温度范围分别为8-32℃、15-37℃,15-40℃[13]。
1.3 乳酸发酵对蔬菜的意义
1.3.1 提高蔬菜制品的营养价值
因为乳酸菌不具备分解纤维素和水解蛋白质的酸系统，所以它们在发酶蔬
菜的过程中既不会破坏植物细胞的组织，也不会降低蔬菜原料的营养价值；相反，乳酸菌利用原料的可溶性物质代谢产生的多种氨基酸、维生素和酶，还提高了发酵制品的营养价值。研究结果表明，乳酸菌每升培养基胞外维生素的产
量可高达V
B1 25μg—250μg、V
B2
10μg、V
B6
100μg、V
B12
0.6μg、烟酸400μg、叶酸
25μg[18]。
1.3.2 改善蔬菜制品的风味
乳酸菌通过同型或异型发酵，产生乳酸、醋酸、丙酸等有机酸，它们赋予发酵蔬菜制品柔和的酸味;同时乳酸菌发酵蔬菜过程中产生的2—庚酮、2—壬酮可赋予产品爽口、清香的口感。乳酸发酵蔬菜制品既有乳酸发酵的怡人香味，又不失蔬菜的原料鲜香脆嫩的自然风味，这两种风味浑然一体，赋予了蔬菜乳酸制品的独特风味[19，20]。
1.3.3 延长蔬菜制品保质期
乳酸菌在厌氧发酵和发酵过程中产酸造成的酸性环境可抑制一些腐败菌与病原菌的生长。乳酸菌细胞还能产生许多具有抗菌活性的物质，如：有机酸(乳酸、乙酸和丙酸)、乙醇、双乙酞、过氧化氢和细菌素等。近年来，国外食品行业热衷于把细菌素作为天然微生物防腐剂添加到食品中去，替代一些人工合成的食品防腐剂。有关实验表明，由甘蓝上分离得到的乳酸菌可产生抑制金黄色葡萄球菌的细菌素[21]。目前，乳酸链球菌素(Nisin)作为天然防腐剂己获得许多国家和地区允许[22，23]。它对革兰氏阳性菌具有广谱的抑制作用；可见无论乳酸菌菌体，还是其代谢产物，都可有效防止食品败坏。
1.3.4 增加蔬菜制品的保健作用
乳酸菌是参与调节人体肠道微生态平衡的主要菌系。食用乳酸菌发酵蔬菜制品，人体除吸收蔬菜营养的成分外，摄入的乳酸菌菌体及其代谢产生的有机酸，可促进胃肠道蠕动，帮助消化，防止便秘，同时刺激肠道免疫细胞产生抗体，防治疾病。此外还具有抑制肠道中腐败细菌的生长和减弱腐败菌在肠道的产毒，防止细胞老化，降低胆固醇，抗肿瘤以及调节人体生理机能等保健和医疗作用。
1.3.5 丰富蔬菜制品的花色品种
由于蔬菜乳酸发酵制品兼具乳酸发酵风味和蔬菜原料风味的特点，是一种食品再生产过程，其制品品种会大大增长。例如以黄瓜乳酸发酵盐坯为主所生