双糖与混合发酵剂对工厂化陶罐四川泡菜发酵过程的影响研究

【字体: 时间:2025年05月19日 来源:Food Research International 7.0

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  为解决工业生产中四川泡菜发酵周期长、品质不稳定等问题,研究人员以 4 株植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)为混合发酵剂,探究双糖对陶罐发酵泡菜的影响。发现混合发酵剂可加速降 pH、增乳酸,双糖进一步优化风味,为工业化生产提供新方案。

  
泡菜作为中国传统发酵食品的代表,四川泡菜以其独特的风味和工艺闻名遐迩。传统四川泡菜采用陶罐发酵,依赖原料自带微生物的自然发酵,这一过程存在发酵周期长、品质受环境影响大、亚硝酸盐控制难等问题。随着工业化生产的推进,如何在保留传统风味的同时缩短发酵时间、提升产品稳定性成为行业难题。在此背景下,探究高效发酵剂与辅料添加对泡菜工业化生产的优化路径,对推动传统食品产业升级具有重要现实意义。

为攻克上述难题,四川省相关研究机构的科研团队开展了一项针对工厂化陶罐四川泡菜的发酵工艺优化研究。该研究以从四川泡菜中分离出的 4 株特性各异的植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)M4、SLT、SS 和 WT 为混合发酵剂,通过设置添加与不添加双糖(麦芽糖或蔗糖)的实验组,与自然发酵组对比,系统分析发酵过程中理化性质、微生物群落组成及代谢物谱的变化。研究成果发表在《Food Research International》,为四川泡菜的工业化生产提供了关键技术参考。

研究主要采用了以下技术方法:

  • 高通量测序:用于解析发酵过程中微生物群落结构的动态变化,明确优势菌属的演替规律。
  • 顶空固相微萃取 - 气相色谱 - 质谱联用(HS-SPME-GC–MS):检测挥发性风味物质,分析不同处理组的风味差异。
  • 常规理化检测:包括 pH 值、总酸(TA)、乳酸含量、亚硝酸盐含量测定,以及感官评分,综合评估泡菜品质。

pH 值、总酸(TA)值和亚硝酸盐含量


发酵初期,添加混合发酵剂的 CB 组(无蔗糖)和 CS 组(有蔗糖)pH 下降速度与总酸上升速度均显著快于自然发酵的 CK 组。发酵第 7 天,CB 组 pH 降至 3.6±0.1,而 CS 组在双糖作用下 pH 进一步降至 3.2±0.1,总酸和乳酸含量分别达 3.64±0.17 mg/mL,显示双糖可显著加速产酸进程。亚硝酸盐含量方面,混合发酵剂组始终低于自然发酵组,表明其在抑制亚硝酸盐积累方面效果显著。

微生物群落组成


高通量测序结果显示,自然发酵组中优势菌属为片球菌属(Pediococcus),而混合发酵剂组中乳杆菌属(Lactiplantibacillus)占绝对优势(相对丰度>80%),且其丰度与乳酸产量呈强正相关(R=0.85)。这表明混合发酵剂通过定向富集产酸优势菌,有效调控了发酵体系的微生物生态。

代谢物与风味物质


挥发性风味分析显示,混合发酵剂组尤其是添加双糖的 CS 组,芳樟醇含量显著升高(P=0.001,VIP=1.14),而二烯丙基二硫醚等刺激性硫化物含量降低(P=0.04,VIP=1.26),表明混合发酵剂与双糖协同改善了泡菜的风味品质,减少了辛辣异味。

结论与讨论


本研究证实,以 4 株植物乳杆菌组成的混合发酵剂可显著加速四川泡菜的工业化发酵进程,具体表现为 pH 快速下降、乳酸积累加快、亚硝酸盐水平降低,且双糖的添加进一步优化了风味物质组成,促进了泡菜色泽的形成。微生物群落分析揭示了乳杆菌属在产酸和风味调控中的核心作用,为发酵剂的定向筛选提供了理论依据。

该研究的重要意义在于突破了传统自然发酵的局限性,通过工业化适配的混合发酵剂与辅料优化,实现了泡菜生产周期的缩短(从传统工艺的 28 天可缩短至关键品质指标达标的更短时间)和品质稳定性的提升,同时保留了传统风味。研究结果为四川泡菜的规模化生产提供了可复制的技术方案,有望推动传统发酵食品产业向标准化、现代化转型,对其他发酵蔬菜的工业化研究亦具有借鉴价值。

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