史梅莓,伍亞龍,呂鵬軍,汪冬冬,張其圣,*

1(四川省食品發(fā)酵工業(yè)研究設計院有限公司,四川 成都,611130)2(四川益動源生物科技有限公司, 四川 眉山,620000)3(四川東坡中國泡菜產(chǎn)業(yè)技術研究院,四川 眉山,620000)

泡菜是我國典型的傳統(tǒng)發(fā)酵食品,因其地區(qū)、原料、制作方式等的不同,形成了各具特色的產(chǎn)品,如四川洗澡泡菜、涪陵榨菜、東北酸菜、朝鮮族泡菜等,品種繁多,風味各異,深受消費者喜愛[1]。白菜是我國的第二大蔬菜作物,國內(nèi)市場消費鮮食占85%以上,加工產(chǎn)品多以泡白菜、東北酸菜、辣白菜為主[2],是泡菜主要原料之一。泡菜主要由乳酸菌發(fā)酵而成,乳桿菌屬、明串珠菌屬、魏斯氏菌屬被認為是其發(fā)酵過程中的優(yōu)勢菌群[3-6]。隨著工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大,人工接種發(fā)酵被認為是縮短發(fā)酵周期、穩(wěn)定發(fā)酵蔬菜產(chǎn)品品質(zhì)的有效手段[7-9]。

目前,國內(nèi)外在接種發(fā)酵泡菜方面也有較多研究,接種發(fā)酵會加快泡菜pH值的下降,提高糖利用率和酸產(chǎn)量,不同乳酸菌發(fā)酵劑發(fā)酵泡菜的代謝產(chǎn)物有明顯差異[10]。李鳳姿等[11]研究4種乳桿菌對酸菜的接種效果,其中植物乳桿菌更適宜酸菜體系中pH的下降和乳酸的快速積累;張夢梅等[12]研究發(fā)現(xiàn)低溫乳酸菌接種發(fā)酵泡白菜的有機酸和游離氨基酸含量更為豐富;LEE等[13]利用腸膜明串珠菌、清酒乳桿菌混合發(fā)酵辣白菜,結果發(fā)現(xiàn)高比例的腸膜明串珠菌進行發(fā)酵時表現(xiàn)出異型發(fā)酵特性,可產(chǎn)生甘露醇、乙酸、乳酸,乳酸菌類型和接種比例對泡菜發(fā)酵代謝產(chǎn)物的種類和濃度有較大影響。而在工業(yè)生產(chǎn)上,目前國內(nèi)大多數(shù)仍然采用自然發(fā)酵或不發(fā)酵來加工白菜,使得白菜發(fā)酵風味不足、品質(zhì)不穩(wěn)定、產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重等。因此,為適應工業(yè)化發(fā)展需求,需利用人工接種進行白菜發(fā)酵。白菜收獲季節(jié)多集中在秋冬季,因此本研究設定15 ℃為發(fā)酵溫度,植物乳桿菌、腸膜明串珠菌、檸檬明串珠菌、食竇魏斯氏菌、清酒乳桿菌、短乳桿菌等是泡菜中常見的不同發(fā)酵階段的優(yōu)勢菌,選擇上述菌作為發(fā)酵菌株,研究不同乳酸菌接種發(fā)酵對泡白菜風味品質(zhì)的影響,以期為后續(xù)白菜類泡菜發(fā)酵劑的開發(fā)奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白菜(Brassicarapavar.glabraRegel)、食鹽,購于成都當?shù)啬侈r(nóng)貿(mào)市場;植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum) PC295、腸膜明串珠菌(Leuconostocmesenteroides) PC137、檸檬明串珠菌(Leuconostoccitreum) PC222、食竇魏斯氏菌(Weissellacibaria) PC311、清酒乳桿菌(Lactobacillussakei) PC229、短乳桿菌(Lactobacillusbrevis)PC330,四川省食品發(fā)酵工業(yè)研究設計院有限公司菌種保藏實驗室;NaCl、NaOH、鄰苯二甲酸氫鉀,成都市科隆化學品有限公司;3,5-二硝基水楊酸、無水對氨基苯磺酸、亞鐵氰化鉀,成都市科龍化工試劑廠;N-1-萘乙二胺鹽酸鹽,天津市化學試劑研究所有限公司;有機酸(乳酸、乙酸、蘋果酸、檸檬酸)標準品、17種氨基酸標準品,美國Sigma公司;MRS肉湯培養(yǎng)基,廣東環(huán)凱微生物科技有限公司;結晶紫中性紅膽鹽瓊脂、孟加拉紅培養(yǎng)基,北京奧博星生物技術有限責任公司。

1.2 儀器與設備

GCMS-TQ8040氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀、LC-2030 高效液相色譜分析儀,日本島津儀器公司;VF-WAXms(60 m×0.25 mm,0.25 μm)色譜柱,美國安捷倫公司;ESJ200-4A電子天平,沈陽龍騰電子有限公司;XH-B旋渦混合器,江蘇天翎儀器有限公司;LDZF-75L-II立式壓力蒸汽滅菌器,上海申安醫(yī)療器械廠;BSP-150生化培養(yǎng)箱,上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠;SW-CJ-1FD潔凈工作臺,蘇州安泰空氣技術有限公司;PHSJ-3F型pH計,上海儀電科學儀器股份有限公司;LC-MS-M1磁力攪拌器,上海力辰邦西儀器科技有限公司;TG-16高速離心機,四川蜀科儀器有限公司;DW-86L338 J超低溫保存箱,青島海爾生物醫(yī)療股份有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 發(fā)酵劑制備

6株乳酸菌分別接種于MRS液體培養(yǎng)基,37 ℃靜置培養(yǎng)18 h(菌體濃度約為108～109CFU/mL),6 000 r/min離心5 min后棄去上清液,用同體積的無菌生理鹽水(8.5 g/L NaCl)洗滌2次后重懸備用。

1.3.2 泡菜的制作及取樣

泡白菜的制備:將洗凈的白菜瀝干,切成2 cm×2 cm小方塊,裝入2 L玻璃壇中;然后向壇中加入燒開后已冷卻的食鹽水,再分別加入重懸后的菌液,菜和水的質(zhì)量比為2∶1,食鹽添加量為菜和水總質(zhì)量的3.5%,接種量為2%。壇沿加水密封,置于15 ℃恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵。分別為LP組(植物乳桿菌PC295)、Leu.m組(腸膜明串珠菌PC137)、Leu.c組(檸檬明串珠菌PC222)、WC組(食竇魏斯氏菌PC311)、Ls組(清酒乳桿菌PC229)、Lb組(短乳桿菌PC330)共6個實驗組,以不加菌劑為對照組(CK),每組2壇。取發(fā)酵0、1、3、5、7、9、11 d的白菜樣品進行測定。

1.3.3 理化指標的測定

pH的測定按照GB 5009.237—2016《食品安全國家標準 食品pH值的測定》;總酸的測定按照GB 12456—2021《食品安全國家標準 食品中總酸的測定》中的pH計電位滴定法,pH值8.2為滴定終點,總酸含量以乳酸計;還原糖含量參考NY/T 2742—2015《水果及制品可溶性糖的測定3,5-二硝基水楊酸比色法》進行測定。

1.3.4 微生物計數(shù)

按照GB 4789.35—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗乳酸菌檢驗》進行乳酸菌數(shù)量的測定;按照GB 4789.15—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗霉菌和酵母計數(shù)》進行酵母菌數(shù)量的測定;按照GB 4789.3—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗大腸菌群計數(shù)》進行大腸菌群數(shù)量的測定。

1.3.5 有機酸的測定

稱取2 g攪碎后的樣品,加入2 mL超純水,30 min超聲波處理后經(jīng)10 000 r/min離心1 min,取上清液過0.22 μm水系濾膜后用于高效液相色譜分析。色譜條件:色譜柱Carbomix H-NP10:8%(10 μm,7.8 mm×300 mm),流動相A為10 mmol/L H2SO4,柱溫55 ℃,流速0.6 mL/min,進樣量10 μL,檢測器UV 210 nm。

1.3.6 游離氨基酸的測定

參考汪冬冬等[14]的方法,取100 μL氨基酸標準品或經(jīng)離心后的樣品上清液置于5 mL試管中,加入200 μL衍生試劑(1 600 μL乙腈、200 μL三乙胺和20 μL異硫氰酸苯酯),渦旋混合20 s后放置60 min;然后加入2 mL水和1 mL正己烷,渦旋混合1 min后除去上層溶液,再次加入1 mL正己烷后渦旋混合1 min,靜置10 min后取下層溶液過0.22 μm水系濾膜用于高效液相色譜分析。色譜柱:月旭Ultimate Amino Acid(5 μm,4.6 mm×250 mm),流動相A:V(0.1 mol/L醋酸鈉, pH 6.50)∶V(乙腈)=93∶7,流動相B:V(水)∶V(乙腈)=20∶80,柱溫40 ℃,流速1.0 mL/min,進樣量10 μL,檢測器UV 210 nm。

1.3.7 揮發(fā)性風味物質(zhì)分析

樣品處理和檢測條件[14]:取切碎后的泡白菜樣品2 g和5 μL內(nèi)標(4-甲基-2-戊醇甲醇溶液,質(zhì)量濃度為0.4 μg/mL)加入15 mL頂空進樣瓶中,混勻密封置于40 ℃恒溫槽中水浴加熱平衡30 min,將老化后的固相微萃取(solid-phase microextraction,SPME)萃取頭(規(guī)格為2 cm,50/30 μm)插入到頂空進樣瓶中吸附30 min,于250 ℃解析5 min,每個樣品獨立測定2次。GC條件:不分流進樣模式;進樣溫度40 ℃;進樣口溫度250 ℃;總流量50 mL/min;載氣He;載氣流量1.2 mL/min。柱溫:40 ℃(0 min),以16 ℃/min到75 ℃ (保持0 min),以2 ℃/min到94 ℃(保持1 min),以2 ℃/min到110 ℃(保持1 min),以3 ℃/min到122 ℃(保持1 min),以2 ℃ /min到130 ℃(保持1 min),以2 ℃/min到136 ℃(保持1 min),以2 ℃/min到143 ℃(保持1 min),以6 ℃/min到200 ℃(保持5 min)。MS條件:電子離子源(EI),電子能量70 eV,離子源溫度230 ℃;接口溫度250 ℃;檢測器電壓0.1 kV;Scan采集方式,掃描質(zhì)量范圍m/z35.00～350.00。

定性和定量分析:色譜峰對應的質(zhì)譜與NIST17、FFNSC1.3譜庫檢索對比,保留匹配度>80%的鑒定結果,得到各揮發(fā)性風味物質(zhì)。采用4-甲基-2-戊醇甲醇溶液為內(nèi)標進行半定量分析,響應值都設為1,計算出各組分的質(zhì)量濃度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,Origin 2018軟件進行繪制結果圖,SIMCA14.1軟件進行主成分分析(principal component analysis,PCA)。

2 結果與分析

2.1 pH與總酸的變化

如圖1所示,各組pH在0～3 d呈快速下降趨勢,然后緩慢下降逐漸趨于穩(wěn)定,總酸逐漸增加。到發(fā)酵結束時,各組pH和總酸差異較大,其中LP、Lb兩組pH值低于CK組,分別為3.30、3.61和0.44,且總酸最高(0.38 g/100 g);WC、Ls兩組總酸增加最為緩慢,分別為0.16、0.17 g/100 g。Leu.m組在第5天后總酸不再增加,出現(xiàn)略下降趨勢,這是由于乳酸的不斷積累,pH逐漸降低,第5天時pH值降至3.96,而該菌株對酸的耐受能力較差,生長受到抑制,也有研究報道乳酸菌等微生物因其抗逆性,在高酸環(huán)境下會消耗乳酸以克服乳酸脅迫[15],所以發(fā)酵后期總酸不再增加。泡菜類發(fā)酵蔬菜在自然發(fā)酵過程中,以明串珠菌屬為優(yōu)勢菌屬啟動發(fā)酵,隨著發(fā)酵的進行,乳桿菌屬、魏斯氏菌屬等逐漸在發(fā)酵中期占主導,乳酸不斷積累,微生物多樣性下降,發(fā)酵后期以耐酸性較強的乳桿菌屬為優(yōu)勢菌屬[3, 16]。由此可知,不同種類的乳酸菌,其發(fā)酵白菜的產(chǎn)酸量和發(fā)酵速度不同。

a-pH值;b-總酸圖1 發(fā)酵過程中泡白菜pH和總酸的變化Fig.1 Changes in pH and total acid of Chinese cabbage pickles during fermentation

2.2 還原糖含量分析

還原糖是微生物生長優(yōu)先消耗的碳源。如圖2所示,隨著發(fā)酵的進行,各組泡菜中的還原糖含量呈快速下降趨勢,第7天后逐漸趨于穩(wěn)定。發(fā)酵過程中多糖不斷溶出到發(fā)酵液并被水解為還原糖,乳酸菌消耗還原糖代謝產(chǎn)酸,發(fā)酵后期微生物受到酸脅迫生長代謝受到抑制,從而出現(xiàn)還原糖含量趨于穩(wěn)定[17]。到發(fā)酵結束時,各組還原糖含量高低為WC>Ls>Leu.m>Leu.c>LP>CK>Lb,其中,WC組還原糖含量降低了55.06%,Lb組還原糖含量降低了87.89%,表明不同菌株利用白菜中還原糖進行生長代謝的能力不同。

圖2 發(fā)酵過程中泡白菜還原糖含量的變化Fig.2 Changes in reducing sugar content of Chinese cabbage pickles during fermentation

2.3 微生物數(shù)量分析

微生物的種類、數(shù)量及其代謝類型對發(fā)酵蔬菜風味物質(zhì)的形成有重要影響。如圖3-a所示,各接菌組、對照組泡菜的初始乳酸菌數(shù)量分別為7～7.5 lg CFU/mL、4.02 lg CFU/mL。在發(fā)酵早期,泡菜處于弱酸性和較少厭氧條件下,除LP組外,其余組乳酸菌數(shù)量增加;第3天,CK組數(shù)量快速上升至7.54 lg CFU/mL,而Leu.m、WC兩組乳酸菌數(shù)量開始下降,可能與腸膜明串珠菌和食竇魏斯氏菌耐酸性較差有關。XIANG等[18]接種食竇魏斯氏菌發(fā)酵泡菜,2 d后泡菜中的乳酸菌數(shù)量開始下降,與該結果較為相似。第7天后,在酸性和嚴格的厭氧條件下,LP組乳酸菌數(shù)量快速增加,而Lb、CK兩組乳酸菌數(shù)量開始下降,可能是白菜中的糖類物質(zhì)被大量消耗,無法滿足乳酸菌生長需求,導致發(fā)酵后期乳酸菌數(shù)量下降;Leu.c、Ls兩組在發(fā)酵過程中乳酸菌數(shù)量總體增加。

由圖3-b可知,各組酵母菌數(shù)量總體呈先下降后緩慢上升趨勢。發(fā)酵結束時,對照組和Leu.c組酵母菌數(shù)量較高,分別為3.56 lg CFU/mL、3.15 lg CFU/mL,而其余組低于3.0 lg CFU/mL。酵母菌在發(fā)酵蔬菜中可代謝糖類、多種氨基酸,產(chǎn)生醇類、芳香化合物等,適量的酵母菌有利于增加發(fā)酵蔬菜的風味[19]。

大腸桿菌是食品污染程度的重要參數(shù)指標。由圖3-c可知,隨著發(fā)酵的進行,各接菌組大腸桿菌數(shù)量總體呈下降趨勢,而CK組在0～5 d大腸桿菌數(shù)量增加。LP、Lb兩組在第5天后未檢出大腸桿菌,WC組到發(fā)酵結束時大腸桿菌數(shù)量為3.64 lg CFU/mL。乳酸菌在代謝過程中會產(chǎn)生有機酸、細菌素、多糖等,這些物質(zhì)對致病菌、腐敗菌等具有一定的抑制和清除作用[20]。因此,可能接種植物乳桿菌和短乳桿菌的泡菜其較強的酸性環(huán)境有效地抑制了大腸桿菌的生長,而食竇魏斯氏菌在整個發(fā)酵過程中生長緩慢,代謝產(chǎn)物對抑制大腸桿菌的效果較差。

a-乳酸菌;b-酵母菌;c-大腸桿菌圖3 發(fā)酵過程中泡白菜乳酸菌、酵母菌以及大腸桿菌數(shù)量的變化Fig.3 Changes in the number of lactic acid bacteria, yeast, and Escherichia coli in Chinese cabbage pickles during fermentation

2.4 有機酸和乙醇分析

如圖4所示,泡菜發(fā)酵過程中有機酸主要以乳酸、乙酸、檸檬酸以及蘋果酸為主,隨著發(fā)酵的進行,檸檬酸和蘋果酸被微生物大量消耗利用,第3天后檸檬酸被消耗殆盡,第7天后各組蘋果酸逐漸被消耗完全,其中Leu.m組消耗蘋果酸最少,蘋果酸是生物體代謝三羧酸循環(huán)的中間體,隨著發(fā)酵的進行逐漸被分解為乳酸等物質(zhì)[21],可能是腸膜明串珠菌在發(fā)酵中后期數(shù)量持續(xù)降低,因此相較于其他組,Leu.m組蘋果酸消耗緩慢。各組在發(fā)酵過程中不斷積累大量乳酸和少量乙酸,乳酸可以賦予泡菜柔和的酸味,乙酸主要由乳酸菌的異型發(fā)酵產(chǎn)生,可以促進風味的形成[22]。發(fā)酵結束時,乳酸和乙酸含量高低分別為LP>Lb>CK>Ls>Leu.m>Leu.c>WC和Lb>CK>Leu.c>Leu.m>WC>Ls>LP。有研究表明泡菜中有機酸產(chǎn)生的越多,發(fā)酵速度越快[23],因此LP、Lb兩組的發(fā)酵速度優(yōu)于其他組。

在發(fā)酵蔬菜中,乙醇可以和酸類物質(zhì)結合生成酯類,增加發(fā)酵蔬菜的風味[24]。由圖4-e可知,除Lb 組外,其余組乙醇含量先呈增加趨勢,3 d后趨于穩(wěn)定,發(fā)酵前期異型發(fā)酵菌和蔬菜表面攜帶酵母菌迅速繁殖并代謝產(chǎn)生乙醇,使其含量增加,到發(fā)酵中后期耐酸性較差的菌株生長代謝受到抑制,使得乙醇含量趨于穩(wěn)定[25]。而Lb 組乙醇含量0～7 d處于上升趨勢,7 d后趨于穩(wěn)定,且其含量明顯高于其他組,可能是一部分來源于少量酵母菌產(chǎn)乙醇,而另外一部分來源于短乳桿菌的異型發(fā)酵,有研究表明短乳桿菌能夠通過磷酸酮醇酶途徑分解碳水化合物,產(chǎn)生一定量的乳酸、乙酸和乙醇[26],且該菌株具有一定的耐酸性,在0～7 d不斷的積累乙醇,而在7 d后其數(shù)量開始下降,使得其含量趨于穩(wěn)定。

a-乳酸;b-乙酸;c-檸檬酸;d-蘋果酸;e-乙醇圖4 發(fā)酵過程中泡白菜有機酸、乙醇的變化Fig.4 Changes in organic acids and ethanol of Chinese cabbage pickles during fermentation

2.5 游離氨基酸分析

游離氨基酸是食品中重要的滋味物質(zhì),分析中17種游離氨基酸可分為4類,即鮮味(Glu、Asp)、甜味(Gly、Ala、Ser、Thr)、苦味(Arg、His、Leu、Ile、Met、Phe、Val、Pre、Lys)、無味(Cys、Tyr)[27]。如圖5所示,隨著發(fā)酵的進行,各組氨基酸總量整體呈下降趨勢,到發(fā)酵結束時,接菌組的氨基酸含量低于對照組。氨基酸對于乳酸菌的生長代謝至關重要,說明接菌發(fā)酵消耗泡菜中的氨基酸更多,尤其是LP組。氨基酸也是風味物質(zhì)形成的前體物,在轉(zhuǎn)氨酶的作用下轉(zhuǎn)化為α-酮酸,α-酮酸是風味形成的中間體,再經(jīng)過特定的酶催化或化學反應,轉(zhuǎn)化為相應的醛、醇、羧酸等物質(zhì)[28]。

在4類氨基酸中,以苦味氨基酸含量最高,但其閾值較高,對泡菜滋味的形成貢獻較小。其中精氨酸、賴氨酸被大量消耗(圖5-b、圖5-c),相較于其他接菌組,WC、Lb兩組中的精氨酸含量降低最快。精氨酸是泡菜發(fā)酵中細菌生長的重要營養(yǎng)來源,可以通過參與精氨酸酶途徑和精氨酸脫亞胺酶途徑轉(zhuǎn)化為二氧化碳、氨、瓜氨酸、鳥氨酸等物質(zhì),對細菌在酸性條件下的生長和適應性有重要影響[29-30]。HWANG等[30]研究分離自泡菜的7種乳酸菌對精氨酸的分解代謝,結果表明短乳桿菌和融合魏斯氏菌培養(yǎng)基中的精氨酸含量顯著降低,這與不同菌代謝途徑中的精氨酸脫亞胺酶、鳥氨酸轉(zhuǎn)羧基酶、氨基甲酸激酶等有重要關系。此外,精氨酸、賴氨酸可能通過各種酶轉(zhuǎn)化為腐胺、尸胺等生物胺,生物胺在發(fā)酵蔬菜中可能存在安全隱患,但生物胺的形成與微生物的種類、代謝途徑中的酶的表達能力等多種因素有關[31]。甜味氨基酸在泡白菜中占有較高比例,均以丙氨酸、絲氨酸為主。由圖5-d、圖5-e可知,到發(fā)酵結束時,LP組丙氨酸和絲氨酸含量最低。丙氨酸可以在丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶作用下生成丙酮酸,然后進入三羧酸循環(huán)被徹底氧化分解或用于合成脂肪酸、氨基酸等[29]。谷氨酸、天冬氨酸對泡菜的鮮味有重要的影響[32],到發(fā)酵結束時,Lb組谷氨酸消耗最少(圖5-f)。無味氨基酸則只在發(fā)酵初期含量較高。綜上所述,6組接菌組中,植物乳桿菌接種發(fā)酵泡菜會大量消耗精氨酸、丙氨酸、絲氨酸、谷氨酸等;清酒乳桿菌和短乳桿菌接種發(fā)酵泡菜分別是甜味和鮮味氨基酸略高于其他組?？梢?乳酸菌種類的不同,導致了泡菜中不同氨基酸的分解代謝存在較大差異。

a-氨基酸含量;b-精氨酸含量;c-賴氨酸含量;d-丙氨酸含量;e-絲氨酸含量;f-谷氨酸含量圖5 發(fā)酵過程中泡白菜游離氨基酸的變化Fig.5 Changes of free amino acids in Chinese cabbage pickles during fermentation

2.6 揮發(fā)性風味物質(zhì)分析

通過頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用分析乳酸菌發(fā)酵泡白菜過程中的揮發(fā)性風味物質(zhì),如圖6所示,接菌組和對照組共檢測到揮發(fā)性風味物質(zhì)56種,包括醇類23種,醛類16種,酸類1種,酯類3種,酮類3種,烴類5種,其他化合物5種,各組之間揮發(fā)性風味成分差異較大。

醇類物質(zhì)是發(fā)酵蔬菜中重要的香氣成分,可以賦予發(fā)酵蔬菜愉快的香氣[24]。所有組泡菜風味成分以醇類為主,在發(fā)酵中后期,其相對含量均高于50%,主要包括乙醇、1-辛烯-3-醇、順-2-戊烯-1-醇、葉醇、1-戊烯-3-醇等多種醇類,尤其是乙醇在發(fā)酵過程中相對含量逐漸升高,可能是乳酸菌的異型發(fā)酵不斷積累和酵母菌代謝產(chǎn)生,其中以Lb組的醇類物質(zhì)相對含量最高。醛類化合物的閾值一般較低,對發(fā)酵蔬菜的風味有較大影響,隨著發(fā)酵的進行,其相對含量增加;相較于其他組,Ls、Leu.m兩組的醛類物質(zhì)相對含量更高,發(fā)酵產(chǎn)生了更多的2-己烯醛、反,反-2,4-庚二烯醛、己醛等物質(zhì),賦予泡菜果香、脂香以及蔬菜香等多種香氣。酸類是以乙酸為主,其中以Lb組的乙酸相對含量最高,其次是CK組,LP、WC、Ls三組僅產(chǎn)生少量乙酸,適量的乙酸可以增加泡菜的酸味。各組泡菜中的酯類相對含量均呈逐漸降低趨勢,酯類主要包括乙酸異戊酯、硫氰酸甲酯和3-丁烯基異硫氰酸酯3種,具有果香和強烈的辛辣風味,硫氰酸甲酯和3-丁烯基異硫氰酸酯是十字花科植物中芥子苷的水解產(chǎn)物,發(fā)酵過程中泡菜pH不斷降低,逐漸被水解成其他化合物[33]。發(fā)酵結束時,各組酮類物質(zhì)相對含量較低,但甲基庚烯酮、香葉基丙酮等可以賦予泡菜一定的果香味。烴類物質(zhì)在發(fā)酵過程中相對含量減少,這類物質(zhì)的香氣閾值較高,對發(fā)酵泡菜的風味貢獻不大。

圖6 發(fā)酵過程中泡白菜揮發(fā)性風味物質(zhì)的變化Fig.6 Changes in volatile flavor compounds of Chinese cabbage pickles during fermentation

為反應發(fā)酵結束時各組泡菜揮發(fā)性風味成分的差異,采用無監(jiān)督的PCA進行分析,如圖7所示,共得到2個主成分,累積方差貢獻率達到69.7%,同一95%置信區(qū)間內(nèi)顯示6組接菌組和對照組發(fā)酵的泡菜差異明顯,表明不同乳酸菌發(fā)酵白菜其揮發(fā)性風味成分差異較大。3組乳桿菌屬主要在X軸下方,其中LP組泡菜離自然發(fā)酵的CK組最遠,表明風味差異最大;Leu.m、Leu.c兩組距離接近,說明腸膜明串珠菌PC137、檸檬明串珠菌PC222兩株菌發(fā)酵的泡菜揮發(fā)性風味相似。說明乳酸菌在種水平上的風味代謝差異較小,屬水平上的差異較大。

圖7 發(fā)酵結束時各組泡白菜揮發(fā)性風味成分PCA結果Fig.7 PCA results of volatile flavor components of Chinese cabbage pickles for each group at the end of fermentation

3 結論

本研究對6種乳酸菌發(fā)酵泡白菜的理化特征和風味成分進行了分析,結果表明不同乳酸菌對泡白菜的代謝產(chǎn)物有較大的影響,尤其在屬水平上差異較大。植物乳桿菌PC295和短乳桿菌PC330發(fā)酵泡白菜時,糖和氨基酸利用率較高,發(fā)酵速度快,產(chǎn)酸量較高,抑制大腸桿菌效果好。耐酸性較差菌株食竇魏斯氏菌PC311發(fā)酵的泡白菜不僅生長緩慢,其風味代謝也弱。泡白菜的揮發(fā)性風味物質(zhì)均以醇類為主,主要包括乙醇、1-辛烯-3-醇、順-2-戊烯-1-醇、葉醇、1-戊烯-3-醇等多種醇類;清酒乳桿菌組和短乳桿菌組分別在醛類和酸類物質(zhì)的相對含量高于其他組;PCA結果顯示,發(fā)酵結束時腸膜明串珠菌組和檸檬明串珠菌組泡菜的揮發(fā)性風味相似。綜上所述,接種不同乳酸菌發(fā)酵泡白菜時,其產(chǎn)酸、利用糖和氨基酸等方面各不相同,表現(xiàn)出菌株差異性。本文探究了單菌發(fā)酵泡白菜的特性,下一步可深入研究多菌協(xié)同發(fā)酵對泡白菜風味品質(zhì)的影響。研究結果可為進一步開發(fā)白菜類泡菜發(fā)酵劑奠定基礎。