賀蓓蓓，彭曉順，楊逸飛，許 振，羅浩宇，劉婷婷，李 巖，李天蕊，宋園亮

(1.湖北醫(yī)藥學(xué)院 藥學(xué)院, 湖北 十堰 442000；2.湖北醫(yī)藥學(xué)院 第四臨床學(xué)院, 湖北 十堰 442000；3.湖北醫(yī)藥學(xué)院 第二臨床學(xué)院, 湖北 十堰 442000；4.湖北醫(yī)藥學(xué)院 藥護學(xué)院 第五臨床學(xué)院, 湖北 十堰 442000；5.湖北醫(yī)藥學(xué)院，湖北 十堰 442000)

1 引言

酸菜歷史悠久，在日常飲食中可以是開胃小菜、下飯菜，也可以作為調(diào)味料來制作菜肴。酸菜是由青菜和白菜經(jīng)過乳酸菌等微生物混合發(fā)酵而成，不同的地理環(huán)境、氣候條件和水質(zhì)，以及不同的原料、配料、工藝等，都會影響酸菜的口味風(fēng)格，從而形成不同的品種。按地區(qū)來分，有東北酸菜、四川酸菜、貴州酸菜、云南富源酸菜等。本文對發(fā)酵酸菜中乳酸菌多樣性，酸菜生產(chǎn)工藝，酸菜營養(yǎng)價值及功能特性的相關(guān)研究進行綜述, 為今后直投式酸菜乳酸菌發(fā)酵劑的篩選和研制、發(fā)酵酸菜的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

2 酸菜中乳酸菌多樣性的研究

“酸菜”的制作，最早可以追溯到兩千多年前的西周時期。據(jù)《周禮》記載，“饋食之豆，其實葵菹”，“菹”即為酸菜。隨著人們對酸菜營養(yǎng)價值的重視，微生物領(lǐng)域的專家學(xué)者開始系統(tǒng)地研究發(fā)酵酸菜中乳酸菌的多樣性、生產(chǎn)工藝以及營養(yǎng)價值。目前已經(jīng)確定的乳酸菌至少分為23個屬56個種，在蔬菜的發(fā)酵中，植物乳桿菌、腸膜明串珠菌和短乳桿菌經(jīng)常被使用到。同時研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌在我國酸菜中廣泛存在，具有絕對優(yōu)勢，主要分布在乳桿菌屬、片球菌屬、乳球菌屬、明串珠菌屬和魏斯氏菌屬這5個屬中。

在中國酸菜之中尤其以東北和內(nèi)蒙古酸菜最負盛名，研究也相對更多。武俊瑞等[1]發(fā)現(xiàn)東北傳統(tǒng)酸菜的發(fā)酵液中微生物幾乎涵蓋了細菌和真菌的各個門目的種屬，細菌以乳桿菌目屬種占優(yōu)勢。于美玲[2]通過研究發(fā)現(xiàn)清酒乳桿菌和植物乳桿菌是遼寧省沈陽市自然發(fā)酵酸菜中的優(yōu)勢菌群，發(fā)酵乳桿菌和植物乳桿菌是內(nèi)蒙古烏蘭浩特市自然發(fā)酵酸菜中的優(yōu)勢菌種。趙巖[3]聚焦內(nèi)蒙古的赤峰地區(qū)，從家常的酸菜汁中分離出3株腸膜明串珠菌葡聚糖亞種，3株植物乳桿菌，3株短乳桿菌和1株乳酸片球菌。云月英等[4]發(fā)現(xiàn)內(nèi)蒙古包頭市的酸菜汁中有6株乳酸菌，其中植物乳桿菌1株、彎曲乳桿菌1株、干酪乳桿菌1株、屎鏈球菌2株、鳥腸球菌1株。趙偉[5]以哈爾濱市呼蘭區(qū)自然發(fā)酵的酸菜汁為實驗樣品，發(fā)現(xiàn)分離出的247株乳酸菌分布于4個屬，分別為乳球菌屬、腸球菌屬、乳桿菌屬和片球菌屬，這使得人們對東北自然發(fā)酵酸菜的認識變得更多樣化。

奎夢漪等[6]研究云南自然發(fā)酵酸菜液，從中分離篩選出4株性狀優(yōu)良的乳酸菌，經(jīng)鑒定2個為植物乳桿菌，腸膜明串珠菌和短乳桿菌各1個。張璐璐等[7]分析了從廣西、貴州和四川采集的多個酸菜樣品，發(fā)現(xiàn)乳酸菌中片球菌屬主要集中在貴州和四川，魏斯氏菌屬及乳球菌屬主要集中在四川酸菜中。同時，不同的發(fā)酵時間段有著較為不同的優(yōu)勢菌群。叢敏等[8]發(fā)現(xiàn)，在酸菜發(fā)酵的40 d時，細菌種群多樣性最高，乳酸乳球菌和戊糖乳桿菌在發(fā)酵前期占據(jù)優(yōu)勢，但在發(fā)酵中后期植物乳桿菌更優(yōu)。不同原料與工藝的發(fā)酵蔬菜中存在著較為不同的乳桿菌群。所有發(fā)酵酸菜中都含有植物乳桿菌，酸菜優(yōu)勢菌群為消化乳桿菌和短乳桿菌，泡菜的優(yōu)勢菌群為短乳桿菌和彎曲乳桿菌，醬菜中的優(yōu)勢菌群為食用糖乳桿菌[9]。

3 酸菜生產(chǎn)工藝的研究進展

3.1 酸菜的發(fā)酵工藝

酸菜的發(fā)酵工藝包括自然發(fā)酵和加菌發(fā)酵。酸菜的總酸量與發(fā)酵時間呈正相關(guān)，相比于傳統(tǒng)自然發(fā)酵，加菌發(fā)酵的產(chǎn)酸速度更快，總酸含量更高，酸菜產(chǎn)物感官品質(zhì)更優(yōu)，發(fā)酵周期更短，安全性更高，更有利于建立乳酸菌優(yōu)勢地位，抑制非功能菌群的生長。加菌發(fā)酵會使酸菜中氨基酸的種類和數(shù)量增加，但也會使揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類和數(shù)量有所降低。甘氨酸、脯氨酸、谷氨酸和門冬氨酸是酸菜形成良好風(fēng)味的重要物質(zhì)，均在加菌發(fā)酵的酸菜中含量較高。加菌發(fā)酵的酸菜口味更加鮮美，這是因為具有很強鮮味的谷氨酸只存在于加菌發(fā)酵的酸菜中。加菌發(fā)酵技術(shù)有純種乳酸菌發(fā)酵技術(shù)和直投式乳酸菌發(fā)酵技術(shù)。與自然發(fā)酵技術(shù)相比，直投式乳酸菌發(fā)酵技術(shù)可以通過控制發(fā)酵菌株和發(fā)酵條件，提升酸菜的食用安全性，直投式乳酸菌發(fā)酵劑具有活力高，接種量少，可直接應(yīng)用于生產(chǎn)等特點，是當(dāng)前酸菜發(fā)酵工業(yè)的研究熱點。

乳酸菌發(fā)酵劑的制備方法常使用真空冷凍干燥。在凍干過程中，利用凍干保護劑可減輕或防止冷凍干燥時對菌體細胞理化損傷或復(fù)水時對細胞的損害[10]，保持原有的多種生物活性和各種理化特性，從而提高菌體存活率。李甜甜[11]發(fā)現(xiàn)3%的菜葉粉做保護劑最佳。邵夢秋等[12]發(fā)現(xiàn)將谷氨酸鈉20 g/L、甘油30 mL/L和Vc20 g/L，這3種保護劑同時溶解于MRS中配制成的復(fù)合保護劑為最佳凍干保護劑,凍干保護劑：菌泥為3∶1。欒天奇[13]對乳酸菌發(fā)酵保護劑進行優(yōu)化，確定最佳保護劑配方為：脫脂乳10%、海藻糖1.6%、甘油0.6%、山梨醇2%、麥芽糊精1%。

在東北地區(qū)，發(fā)酵酸菜所采用的大白菜一般在10月份以后才可采收，而環(huán)境溫度已經(jīng)降到了15 ℃以下，不適宜大多數(shù)發(fā)酵酸菜所用的乳酸菌生長，一般發(fā)酵酸菜需要人工升溫到18～25 ℃以供乳酸菌快速發(fā)酵。所以對于將乳酸菌投入到酸菜生產(chǎn)的企業(yè)來說，耐低溫乳酸菌可以降低能耗和生產(chǎn)成本、增強市場競爭力。張曉黎等[14]在10 ℃低溫狀態(tài)篩選出2株產(chǎn)酸速度快、耐酸強、降解亞硝酸鹽能力強、乳酸菌素產(chǎn)量高的耐低溫乳酸菌菌株。盧海強等[15]從傳統(tǒng)自然發(fā)酵的酸菜中獲得了一株產(chǎn)亞硝酸鹽還原酶的低溫乳酸菌，為酸菜的低溫發(fā)酵生產(chǎn)提供了優(yōu)良的菌株。

3.2 乳酸菌最佳菌種發(fā)酵組合

崔敬愛[16]通過研究自然發(fā)酵酸菜汁確定了最佳發(fā)酵菌種組合為腸膜明串珠菌∶短乳桿菌∶植物乳酸桿菌=1∶1∶2，這3株菌具有較高的產(chǎn)酸能力，同時確定了最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為：溫度25 ℃，時間6 d，接種量3%，鹽濃度2%。韓德權(quán)等[17]發(fā)現(xiàn)菌種比例為副干酪乳桿菌∶布氏乳桿菌∶凝結(jié)芽孢桿菌=1∶2.12∶2.87時發(fā)酵的酸菜在色澤、香氣等感官質(zhì)量方面比自然發(fā)酵所得產(chǎn)品更好，營養(yǎng)品質(zhì)更高，安全品質(zhì)更好。畢金峰等[18]將其成功分離出的乳酸球菌，與已應(yīng)用于發(fā)酵酸白菜中的賴氏乳桿菌、 植物乳桿菌組成不同配比的發(fā)酵劑，發(fā)現(xiàn)乳酸球菌∶賴氏乳桿菌=1∶2，乳酸球菌∶植物乳桿菌= 1∶2，乳酸球菌∶賴氏乳桿菌∶植物乳桿菌=1∶2∶1三種發(fā)酵劑接種發(fā)酵效果較好，pH 值下降快，感官指標(biāo)較好。栗永樂[19]篩選出的最佳菌種組合為短乳桿菌:植物乳桿菌=1:1。最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為：發(fā)酵溫度20 ℃，發(fā)酵時間3 d，接種量3%，鹽濃度5%。趙金海等[20]發(fā)現(xiàn)酸菜在發(fā)酵劑添加量為3%，腸膜明串珠菌與植物乳桿菌比例為1∶2，溫度為20 ℃，時間為16 d的時候酸菜的感官質(zhì)量如顏色、氣味、口味等方面都較好。桑建等[21]用從東北傳統(tǒng)發(fā)酵酸菜中獲得的5株性能良好的植物乳桿菌直投發(fā)酵劑，按白菜重量的0.2%添加，在20～25 ℃發(fā)酵20d可得到與傳統(tǒng)酸菜具有一樣風(fēng)味和品質(zhì)的成品。

3.3 乳酸菌培養(yǎng)基選擇

趙福龍等[22]將從殼聚糖中制備所得的殼寡糖應(yīng)用于酸菜發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)這樣不僅可以更加顯著地抑制大腸菌群，促進乳酸菌和酵母菌的生長，而且對霉菌的生長也具有抑制作用。同時發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)方法相比，添加殼寡糖腌制的酸菜感官品質(zhì)更優(yōu)。邵夢秋等[12]確定了培養(yǎng)基營養(yǎng)因子及其添加量的最佳組合為:1.5%蛋白胨水，4%芥菜汁，2%土豆汁，4%麥芽汁(均為體積比)。葛宗昌等[23]聚焦西北地區(qū)的酸菜發(fā)酵工藝，篩選出的東方醋酸桿菌、干酪乳桿菌和東方伊薩酵母可用于制備適合該地區(qū)的發(fā)酵劑，同時確定培養(yǎng)基的組成為馬鈴薯汁、番茄汁、葡萄糖、蛋白胨、磷酸鹽，并得出最適培養(yǎng)基配方。豆粨水解液可以為微生物生長提供豐富的氮源及各種生長因子和微量元素。韓德權(quán)等[17]通過單因素實驗和正交實驗確定培養(yǎng)基的最佳組合為：玉米糖化液2.5%、豆粨水解液1.5%、玉米漿0.5%、K2HPO42 g/L、MgSO40.5 g/L、MnSO420 mg/L，優(yōu)化后發(fā)酵培養(yǎng)的活菌數(shù)量顯著增高。田慧敏等[24]發(fā)現(xiàn)與其余培養(yǎng)基配方相比，用6%麥麩溶液和酸菜湯加0.7%糖的配方培養(yǎng)出的乳酸菌數(shù)目明顯增加，且不會對產(chǎn)品的品質(zhì)產(chǎn)生影響，同時價格較低，可用于工業(yè)生產(chǎn)中，提高企業(yè)的競爭力。

4 酸菜營養(yǎng)價值和功能特性的研究進展

4.1 乳酸菌與酸菜的風(fēng)味品質(zhì)的研究

酸菜自然發(fā)酵時會出現(xiàn)大量的乳酸菌，包括類腸球菌、乳酸球菌、腸膜明串珠菌、植物乳桿菌、干酪乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌。這6種乳酸菌出現(xiàn)在酸菜發(fā)酵的不同階段，并控制酸菜的發(fā)酵，使酸菜具有獨特的風(fēng)味和質(zhì)地。酸菜的風(fēng)味由菌群生長代謝所產(chǎn)生的酯類、烷類、萜類、苯及衍生物類和醇類物質(zhì)決定的。乳酸菌可通過反應(yīng)小分子糖類得到酸類物質(zhì)，使酸菜具有溫和的酸味。同時一些糖類也可被反應(yīng)生成醇類物質(zhì)，酸類和醇類代謝產(chǎn)物通過酯化反應(yīng)生成酯類物質(zhì)，可使酸菜具有醇香和酯香[25]。

酸菜的理化性質(zhì)包括酸度、氨基酸、亞硝酸鹽含量等，它們與酸菜的感官質(zhì)量密切相關(guān)。感官質(zhì)量好的酸菜，其酸度和氨基酸含量高，亞硝酸鹽含量低，乳酸菌的數(shù)目和種類多[26]。腐敗菌在酸性條件下難以生存，所以當(dāng)乳酸菌的產(chǎn)酸增加時，腐敗菌的數(shù)量會有所減少，在pH值低于4.0后，大部分亞硝酸鹽被酸降解，均會使酸菜的品質(zhì)變得更好。酸菜中含有較多的草酸、琥珀酸、檸檬酸、乳酸、醋酸 。檸檬酸的酸性柔和，會賦予酸菜新鮮感；乳酸的酸性較強，含量過多時酸菜口感偏澀；醋酸和草酸為刺激性成分；而琥珀酸賦予酸菜鮮味[21]。同時，酸菜中存在的大量氨基酸是乳酸菌利用蛋白水解系統(tǒng)使可溶性蛋白分解所得，從而使酸菜具有獨特的鮮味。杜書[27]從酸菜自然發(fā)酵過程中檢測出17種游離氨基酸，發(fā)現(xiàn)谷氨酸和天門冬氨酸主要形成酸菜的鮮味，并確定了構(gòu)成酸菜特征風(fēng)味的5種成分，即二甲基二硫、二甲基三確、(E,Z)-2,6-壬二烯醛、乙醛和2-戊基呋喃。另外，乳酸菌在發(fā)酵酸菜過程中會生成可進入到發(fā)酵液中具有可溶性的乳酸菌胞外多糖[28]，它可以作為天然的食品添加劑，賦予產(chǎn)品良好的質(zhì)地、口感和風(fēng)味。

緯度和溫度也會對酸菜的風(fēng)味品質(zhì)產(chǎn)生影響。趙國忠等[26]研究發(fā)現(xiàn)，緯度越低，酸菜品質(zhì)越好。這是因為高緯度地區(qū)較低的冬季氣溫使微生物的活性下降，影響了發(fā)酵系統(tǒng)中有益菌株的數(shù)量，導(dǎo)致各種腐敗菌增加，不易產(chǎn)生有機酸及其他風(fēng)味物質(zhì)。趙媛媛[29]發(fā)現(xiàn)30 ℃發(fā)酵酸菜的品質(zhì)比37 ℃的更高、風(fēng)味成分更豐富。

4.2 乳酸菌與酸菜營養(yǎng)功能研究

在酸菜發(fā)酵的過程中，乳酸菌會生成多種具有功能性的物質(zhì)，如乳酸菌胞外多糖，L-乳酸，共軛亞油酸，乳酸菌素等。研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌發(fā)酵所產(chǎn)生的乳酸菌胞外多糖具有很強的生物活性，可以調(diào)節(jié)胃腸道菌群組成，預(yù)防和治療各種腹瀉，能夠調(diào)節(jié)人體免疫力，并具有抗癌、抗腫瘤的功能[28]。植物乳桿菌、鼠李糖乳桿菌和布氏乳桿菌均能進一步分解蔬菜中的碳水化合物和蛋白質(zhì)生成便于人體吸收的物質(zhì)。鼠李糖乳桿菌LGG[30]只會生成能被人體吸收利用的L-乳酸，可以調(diào)節(jié)腸道的微生態(tài)平衡，增強免疫能力，抑制腸道中有害菌群的滋生，在食品發(fā)酵中具有特別重要的安全意義。共軛亞油酸作為必須從食物中攝取且人和動物必要的脂肪酸之一，它具有抗腫瘤、抗氧化、提高免疫力等多種重要生理功能，劉海霞等[31]發(fā)現(xiàn)棒狀乳桿菌產(chǎn)生的共軛亞油酸的含量較多，共軛亞油酸轉(zhuǎn)化率較高。魯志彬等[32]以酸奶、酸菜和泡菜等富含乳酸菌的食品為原材料，發(fā)現(xiàn)乳桿菌屬、鏈球菌屬、片球菌屬和明串珠菌屬等多個屬的乳酸菌株具有能夠較好抑制病原菌生長并能提升食品口感的乳酸菌素。

研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌也具有較強的疏水性，體外降膽固醇作用以及促進有機磷農(nóng)藥的降解作用。武昕媛等[33]通過對東北發(fā)酵食物中分離培養(yǎng)乳桿菌的研究，發(fā)現(xiàn)疏水性較強的乳桿菌。通常情況下，細菌的疏水性越強，那么與黏膜細胞的作用就越強。乳桿菌可利用疏水作用在生物體內(nèi)形成穩(wěn)定的屏障，可以抑制病原菌的入侵和增殖。乳桿菌的疏水性由強到弱依次為鼠李糖乳桿菌、米酒乳桿菌、短乳桿菌和植物乳桿菌。李常營等[34]對酸菜來源植物乳桿菌S4-5的體外降膽固醇作用進行研究。發(fā)現(xiàn)其在體外表現(xiàn)出良好的降膽固醇能力，且酸性環(huán)境有利于膽固醇的降低。遲濤等[35]通過實驗發(fā)現(xiàn)植物乳酸桿菌和天然菌株都具有促進有機磷農(nóng)藥的降解作用。

5 結(jié)論與展望

隨著人們經(jīng)濟收入的提升，酸菜的市場需求和市場規(guī)模變得愈發(fā)龐大，人們對酸菜產(chǎn)品的要求也變得更加嚴(yán)格。這使得企業(yè)不僅要控制酸菜的質(zhì)量和口感，還要縮短發(fā)酵的時間，優(yōu)化生產(chǎn)工藝。近年來，國內(nèi)外食品微生物研究者相繼對酸菜中的乳酸菌區(qū)系、選育優(yōu)良菌種、發(fā)酵條件、最佳培養(yǎng)基等進行系統(tǒng)研究，已取得了顯著成果。與傳統(tǒng)自然發(fā)酵相比，加菌發(fā)酵的產(chǎn)酸速度更快，總酸含量更高，酸菜產(chǎn)物感官品質(zhì)更優(yōu)，發(fā)酵周期更短，安全性更高，更有利于建立乳酸菌優(yōu)勢地位，抑制非功能菌群的生長。目前從自然發(fā)酵酸菜中分離得到的植物乳桿菌，腸膜明串珠菌，短乳桿菌等菌株逐漸開始以不同的菌種組合作為發(fā)酵劑來指導(dǎo)發(fā)酵酸菜的生產(chǎn)，以提高發(fā)酵性產(chǎn)品的最終質(zhì)量。對于現(xiàn)在仍采用自然發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)酸菜的企業(yè)來說，與以往添加防腐劑相比，采用加菌發(fā)酵技術(shù)改進生產(chǎn)工藝，可降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量。同時在工業(yè)生產(chǎn)中，采用價格更低的6%麥麩溶液和酸菜湯加0.7%糖培養(yǎng)可使乳酸菌數(shù)目明顯增加，且不會對產(chǎn)品的品質(zhì)產(chǎn)生影響，還可以提高企業(yè)的競爭力。我們相信，采用直投式乳酸菌發(fā)酵劑發(fā)酵的酸菜一定會得到越來越多企業(yè)和顧客的青睞，在每個科研人員的努力下，酸菜的品質(zhì)將會更加優(yōu)良，產(chǎn)品的種類會更加豐富，酸菜的加工將會更加規(guī)范。