不同盐度的工业化盐渍萝卜多菌协同发酵过程中菌相变化与风味品质变化研究

摘要

泡菜工业作为我国蔬菜加工的一大产业，绝大多数泡菜企业为了提高盐渍蔬菜保藏期，采用高浓度食盐盐渍方式。随着泡菜行业的快速发展，目前泡菜生产带来的高盐废水排放问题已不能满足日益被重视的环境保护要求，为了满足行业可持续发展要求和市场需求，低盐化人工接种发酵蔬菜将逐渐成为绝大多数泡菜企业的发展趋势。本文通过对7株优良乳酸菌的生产性能测定和菌株间拮抗试验，优选出4株菌，优化其组合配比，然后按其最优配比接种于不同盐度的工业化盐渍萝卜中进行多菌协同发酵，并以自然发酵为对照，对其发酵过程中的菌相和品质（包括风味）变化进行分析。其主要研究结果如下:
　　1.通过对7株供试乳酸菌的耐盐、产酸及降亚硝酸盐能力的测定，并采用加权法对结果进行生产性能综合评定，同时考虑添加菌种的丰富性，最终确定植物乳杆菌N2和3m-1、食窦魏斯氏菌SJ14、肠膜明串珠菌8m-9作为后续试验菌株，并通过拮抗试验表明，这4株菌两两之间无拮抗作用，可进行多菌协同发酵。
　　2.20℃条件下，以白萝卜为原料，将菌株N2、3m-1、SJ14、8m-9单独、两两混合、三菌混合、四菌混合分别添加于6％盐度的小坛盐渍萝卜中模拟工业化发酵，以感官评价和产酸情况为指标，得到组合16（3m-1∶N2∶SJ14∶8m-9=2∶1∶1∶1）为菌株最优配比组合，并对自然、单菌、多菌（四菌）发酵成熟的盐渍萝卜样品的挥发性风味物质进行分析，结果表明多菌协同发酵盐渍萝卜挥发性风味物质种类丰富、含量均匀，进一步验证了组合16为菌株的最优配比组合。
　　3.采用传统培养计数方法结合PCR-DGGE技术，以自然发酵12％盐度的工业化盐渍萝卜为对照，通过对多菌协同发酵不同盐度(8％、10％、12％)工业化盐渍萝卜过程中(188d)菌相变化分析，结果显示，四种发酵方式盐渍水中菌落总数均维持在105～108cfu/mL左右，呈现先上升后下降最后缓慢上升至平稳的变化趋势;乳酸菌受盐度影响较大，其数量随着盐度升高而降低，自然发酵盐渍萝卜比多菌协同发酵萝卜乳酸菌数低;酵母菌因其耐盐性较强受盐度影响较小，但受温度影响较大，随着温度的升高，其数量不断增加，且四种发酵方式之间酵母菌数无明显差异;发酵前期有大肠菌群检出，发酵58d后，均未检测到霉菌和大肠菌群。四种方式盐渍萝卜中的细菌种类及真菌种类相似，优势细菌包括Weissella cibaria、Lactobacillus curvatus、Leuconostoc mesenteroides、 Lactobacillus graminis、Lactobacillus alimentarius、Lactobacillus plantarum、Pediococcus ethanolidurans、Halomonas taeanensis等，其中乳酸菌占绝大多数，优势真菌包括Kodamaea ohmeri、Debaryomyces sp.、Candida sp.、Kazachstania siamensis等，酵母菌为主要菌群。各个时期优势菌株的数量存在差异。
　　自然发酵与多菌协同发酵盐渍萝卜在发酵前中期两者中的优势细菌种类以及数量并无明显差异，发酵至88d后，自然发酵中的优势细菌种类略高于多菌协同发酵，但自然发酵中并未检测到Leuconostoc mesenteroides的存在或极少量存在。对比不同盐度多菌协同发酵盐渍萝卜之间，盐度的增加明显抑制了部分细菌的生长，使细菌种类及数量明显降低。自然发酵与多菌协同发酵相比，其真菌种类在发酵过程中无明显差异，但酵母菌数量前者多于后者;在多菌协同发酵前期，不同盐浓度的酵母菌并无明显差异，发酵28d二次加盐后由于不同的盐环境使得酵母菌的种类及数量产生了差异，盐度的增加在一定程度上抑制了部分酵母菌的生长。
　　4.通过对多菌协同发酵不同盐度工业化盐渍萝卜过程中(188d)感官、理化指标分析，结果发现与自然发酵相比，多菌协同发酵盐渍萝卜乳酸积累速度较快，还原糖消耗速度随之较快，有效的缩短了发酵周期，且多菌协同发酵盐渍萝卜在口感、气味、色泽上具有明显优势。不同盐度之间相比较，盐度较高的多菌协同发酵盐渍萝卜在发酵产酸上明显滞后。在整个发酵过程中，食盐缓慢向萝卜中渗透至平衡，四个处理组盐渍萝卜中的亚硝酸盐含量一致处于较低水平，最高值仅为2.2mg/kg。通过对多菌协同发酵不同盐度工业化盐渍萝卜过程中风味物质分析，结果表明，多菌协同发酵与自然发酵相比，酒石酸、乳酸含量较高，发酵前88d挥发性物质种类较为丰富，游离氨基酸含量较高，不同盐度萝卜比较，10％盐度的盐渍萝卜在发酵过程中有机酸含量、挥发性风味物质种类、游离氨基酸种类及含量相对丰富，在188d的发酵过程中还能保持较好的风味。
　　论文在前期大量筛菌和一些实验接种发酵的研究基础上，转至应用于工业化盐渍萝卜发酵中进行系统的研究，为建立发酵过程中风味物质变化与菌相变化之间的关联性提供数据参考;在保证产品产量和品质的前提下，降低了发酵萝卜盐渍过程中的盐浓度，一定程度上缓解了实际生产中由盐度过高引起的产品品质、安全以及水体污染等问题。

目录

声明

摘要

缩略词表

1 前言

1．1 立题背景

1．2 泡菜产业的生产概况

1．2．1 国外泡菜产业概况

1．2．2 国内泡菜产业概况

1．3 泡菜微生物与风味品质研究进展

1．3．1 泡菜微生物研究概况

1．3．2 泡菜风味物质研究概况

1．3．3 泡菜微生物与风味品质相关性分析

1．4 泡菜产业与研究存在的关键性问题

1．5 研究的目的和意义

1．6 研究内容和技术路线

1．6．1 研究内容

1．6．2 技术路线

2 材料与方法

2．1 原材料

2．2 培养基

2．3 主要药品试剂

2．3．1 培养基所用试剂

2．3．2 理化指标测定所用试剂

2．3．3 有机酸测定所用试剂

2．2．4 微生物多样性分析所用试剂

2．4 供试菌株

2．5 仪器设备

2．6 方法

2．6．1 菌株的生产性能测定

2．6．2 菌株之间的拮抗试验

2．6．3 菌株组合优化试验

2．6．4 工业化盐渍萝卜发酵试验

2．6．5 数据处理

3 结果与分析

3．1 供试菌株的生产性能

3．1．1 产酸能力

3．1．2 耐盐能力

3．1．3 降亚硝酸盐能力

3．1．4 生产性能综合评定结果

3．2 菌株间拮抗情况

3．3 优化的组合配比情况

3．4 工业化盐渍萝卜发酵过程中菌相变化情况

3．4．1 传统培养方法检测微生物菌相

3．4．2 PCR-DGGE技术分析菌相变化

3．5 工业化盐渍萝卜发酵过程中感官、理化、风味物质的变化

3．5．1 感官评价结果

3．5．2 理化指标变化

3．5．3 风味物质变化

4 讨论

4．1 菌株的综合生产性能研究

4．2 菌株的组合配比优化研究

4．3 工业化盐渍萝卜多菌协同发酵研究

4．3．1 工业化盐渍萝卜多菌协同发酵过程中菌相变化

4．3．2 工业化盐渍萝卜多菌协同发酵过程中感官、理化指标变化情况

4．3．3 工业化盐渍萝卜多菌协同发酵过程中风昧品质变化情况

4．4 盐渍萝卜中微生物菌相与风味品质相关性研究

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文

附录