大头菜发酵工艺及其品质变化研究

摘要

大头菜又名根用芥菜，十字花科芸薹属，以其膨大的肉质根为产品器官，多用来进行腌制发酵食用。发酵大头菜在我国历史悠久，随着人们饮食习惯的改变，带动了与快餐食品配菜的“咸大头菜”、“五香大头菜”等系列产品的消费，为了改善及稳定大头菜品质，添加发酵剂的接种发酵技术将会得到更广泛的应用。
　　本实验通过对乳酸菌发酵特性研究，筛选最优发酵剂，优化大头菜接种发酵工艺条件，并对发酵大头菜的感官、理化、微生物、挥发性风味物质及产品贮藏稳定性进行深入研究。研究结果如下：
　　1.对乳酸菌发酵剂菌株鼠李糖乳杆菌（6001）、肠膜明串珠菌（6055）和短乳杆菌（6239）分别进行发酵特性研究，通过对各菌株的生长情况、产酸性能、耐盐性、耐温性、对不同pH值适应性及菌株间的拮抗试验，得出肠膜明串珠菌、鼠李糖乳杆菌和短乳杆菌均可作为大头菜接种发酵的发酵菌株。
　　2.以自然发酵（未接种）大头菜为对照，对接种发酵大头菜的优势菌群进行构建，结果表明，三种乳酸菌组合发酵的大头菜总酸含量和感官评分均为最高。在发酵大头菜混合菌株配比优化试验中，鼠李糖乳杆菌：肠膜明串珠菌：短乳杆菌=3:2:3的发酵效果最佳，为接种发酵大头菜的最优发酵剂。
　　3.对食盐浓度、乳酸菌接种量、发酵温度和发酵时间四种影响发酵大头菜的因素进行单因素和正交试验，以感官评分和总酸为指标，确定了大头菜发酵的最佳工艺参数为：食盐浓度8％，接种量2%，发酵温度27℃，发酵时间90d。在此条件下，发酵大头菜的滋味更加鲜美，香气更加纯正浓郁。
　　4.通过添加乳酸菌发酵大头菜，以自然发酵大头菜为对照，研究乳酸菌对大头菜感官、理化和微生物指标的影响，并探讨接种发酵大头菜的硬度与果胶变化的相关性。通过SPSS（Version19）对接种发酵和自然发酵大头菜出坛后（即接种发酵90 d和自然发酵120d）的产品进行感官指标和理化指标分析，并结合接种发酵和自然发酵大头菜发酵过程中各指标的动态变化，发现乳酸菌发酵对大头菜产品的品质具有重要的影响，主要表现为：出坛后，添加乳酸菌对产品的感官性质具有显著的影响（P<0.05），与自然发酵相比，接种发酵的香气和滋味有明显提高；添加乳酸菌对出坛后产品的总酸、亚硝酸盐、咀嚼性、粘性、还原糖、氨基酸态氮、VC、硬度和果胶含量都有显著的影响（P<0.05），而对出坛后产品的蛋白质、色泽、弹性和内聚性影响不大（P>0.05）。添加乳酸菌对微生物指标影响较大，与自然发酵相比，接种发酵可明显加快乳酸菌生长速度，有效降低大肠菌群含量。通过添加乳酸菌，发酵大头菜90 d即达到出坛标准（即发酵成熟），感官评分达到94.0分，亚硝酸盐和大肠菌群含量分别为1.43mg/kg和<30 MPN/100g，可以明显缩短产品的生产周期，提高产品品质及安全性。乳酸菌接种发酵大头菜过程中硬度与原果胶呈显著正相关，与水溶性果胶呈负相关，但相关性不显著，说明其质构特性的变化机理更加多样和复杂。
　　5.采用同时蒸馏萃取方法（SDE）与气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）对不同阶段（新鲜原料、出坛后、发酵180d后）的大头菜进行挥发性成分分析，结果发现乳酸菌是影响发酵大头菜香气形成的重要因素，且不同发酵阶段大头菜的挥发性物质差异较大。新鲜大头菜原料中检测到5种挥发性物质，其中异硫氰酸苯乙酯（52.68%）和异硫氰酸烯丙酯（37.55%）的相对含量最高；在出坛后和发酵180d后两个阶段，接种发酵组和自然发酵组的挥发性风味物质分别为47、42种和35、47种，两组在出坛后和发酵180d后两个阶段检测到的相同组分为34和30种，说明出坛后接种发酵大头菜的挥发性物质种类更多，在发酵180d后其挥发性物质种类不如自然发酵。发酵过程中，两组的挥发性物质主要集中在酯类、醇类、酸类、腈类、酮类、醛类、硫化物和杂环化合物，异硫氰酸烯丙酯、异硫氰酸苯乙酯、苯乙醛、二甲基三硫、二甲基四硫醚、糠醛和2-甲基-1-丁醇在接种发酵和自然发酵大头菜中相对含量均较高。除此之外，棕榈酸乙酯和棕榈酸分别在接种发酵大头菜和自然发酵大头菜中相对含量较高。
　　6.对不同杀菌方式处理后的接种发酵大头菜在贮藏过程中的品质变化规律进行分析，结果表明，在贮藏90d内，微波杀菌700W-6min、微波杀菌800W-5min和巴氏杀菌90℃-15min三种处理组的产品均为合格产品，不同杀菌方式对大头菜产品的品质具有不同程度的影响，主要表现为：在整个贮藏过程中，巴氏杀菌组的产品总酸和色度变化最小，微波杀菌700W-6min组的氨基酸态氮含量上升最快，微波杀菌800W-5min组的产品软变率最低（37.97%），其色泽、香气、滋味和脆性的变化均优于其他组，感官评分较高；在贮藏90d时，微波杀菌800W-5min组的硬度、亚硝酸盐和菌落总数含量分别为19.77N、1.11mg/kg和62cfu/g，与其他两组杀菌方式相比，其对产品的硬度、亚硝酸盐和菌落总数含量的影响显著（P<0.05）。因此，微波杀菌800W-5min组可更好地抑制微生物生长、降低亚硝酸盐含量、减少产品软变和保持产品感官品质。

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第1章 文献综述

1. 1 大头菜概述

1. 2 发酵大头菜生产现状和面临的主要问题

1. 3 大头菜的国内外研究状况

1. 4 发酵蔬菜中的乳酸菌

1. 5 发酵蔬菜的风味

1. 6 发酵蔬菜的防腐杀菌方法及研究进展

1. 7 立体依据及研究目的意义

1. 8 研究内容

1. 9 课题来源

第2章 大头菜发酵菌株筛选及发酵剂优化

2. 1 材料和方法

2. 2 结果与分析

2. 3 本章小结

第3章 大头菜接种发酵工艺优化

3. 1 材料和方法

3. 2 结果与分析

3. 3 本章小结

第4章 接种发酵对大头菜品质影响研究

4. 1 材料和方法

4. 2 结果与分析

4. 3 本章小结

第5章 不同杀菌方法对发酵大头菜品质影响研究

5. 1 材料和方法

5. 2 结果与分析

5. 3 本章小结

第6章 结论与展望

6. 1 结论

6. 2 展望

参考文献

致谢

硕士期间发表论文