一株副干酪乳桿菌發(fā)酵生產(chǎn)特色香菇酸辣醬調(diào)味品的研究

劉婉琳，曹建蘭，羅小葉*

(1.貴州大學(xué) 釀酒與食品工程學(xué)院，貴陽 550025；2.貴州省發(fā)酵工程與生物制藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴陽 550025；3.遵義醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校，貴州 遵義 563006)

香菇(Lentinusedodes)屬于真菌界擔(dān)子菌，又名花蕈、香信、厚菇等。香菇起源于我國，我國也是香菇的出口大國。香菇肉質(zhì)肥厚細(xì)嫩，味道鮮美，香氣獨(dú)特，具有很高的食用價(jià)值和保健價(jià)值。香菇中含有的大量氨基酸和呈味核苷酸，使其具有濃郁的香氣和鮮味[1]。香菇營養(yǎng)物質(zhì)豐富且功能多樣，香菇多糖有抗腫瘤、抗衰老、抗病毒及調(diào)節(jié)免疫力等多種作用；香菇嘌呤具有保肝、治療心血管疾病、防止脫發(fā)等生物活性[2]。香菇中還含有經(jīng)紫外線照射便可轉(zhuǎn)化為維生素D2的麥角甾醇，能降血脂并促進(jìn)兒童生長發(fā)育[3]。 香菇中的雙鏈核糖核酸具有促進(jìn)人體產(chǎn)生干擾素，提高免疫力，抗衰老，抗艾滋等功效[4]。

市場上有許多滯留的鮮香菇，造成這一現(xiàn)象的原因是每年香菇的加速生產(chǎn)，而人均消費(fèi)鮮香菇總額不變。為解決這一難題，最有效的方法是開發(fā)出更多的香菇深加工產(chǎn)品；另一方面，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長和人民生活水平的提高，人們對(duì)食物營養(yǎng)的要求隨之提高，對(duì)調(diào)味品的認(rèn)識(shí)也隨之提高，需求加大；目前香菇加工產(chǎn)品總體還處于比較粗放的水平，主要有香菇保鮮、香菇干制品、香菇罐頭、香菇醬、香菇保健品等[5]。發(fā)酵的香菇酸辣醬在市面上鮮有報(bào)道，本文利用從貴州傳統(tǒng)特色酸湯中分離出的功能性微生物副干酪乳桿菌進(jìn)行試驗(yàn)。副干酪乳桿菌(Lactobacillusparacasei)是兼性厭氧同型發(fā)酵乳酸菌、革蘭氏陽性細(xì)菌[6]；可抑制腸道致病菌生長繁殖，降膽固醇，抗高血壓，預(yù)防糖尿病，改善肥胖等[7]；不僅能增進(jìn)發(fā)酵食品的營養(yǎng)價(jià)值，改善口感和風(fēng)味，還能產(chǎn)生抗菌物質(zhì)，延長發(fā)酵食品的保存時(shí)間，目前在發(fā)酵酸奶、豆乳制品、干酪制品、面食制品及發(fā)酵果蔬等食品中應(yīng)用廣闊[8]。發(fā)酵生產(chǎn)的香菇酸辣醬調(diào)味品不但富含香菇的鮮味和多糖及可溶性蛋白，且綜合與辣椒的辛辣味和維生素，符合消費(fèi)者對(duì)食品味美及營養(yǎng)價(jià)值高的要求。利用微生物縮短發(fā)酵周期，對(duì)增加香菇深加工產(chǎn)品種類，解決香菇滯銷問題及增加傳統(tǒng)發(fā)酵食品功能微生物應(yīng)用領(lǐng)域具有一定價(jià)值。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮香菇：由貴州安慶菌農(nóng)業(yè)科技有限公司提供；副干酪乳桿菌：從貴州凱里白酸湯中篩選出的一種乳酸菌，目前在中國典型培養(yǎng)物保藏中心保藏，編號(hào)為CCTCC M2020156；白砂糖、食鹽、生酸辣面、番茄、生姜、大蒜：購于貴州省貴陽市花溪區(qū)農(nóng)貿(mào)市場。

1.2 主要儀器與設(shè)備

JE1002型電子天平 上海浦春計(jì)量儀器有限公司；HYC-940型醫(yī)用冷藏箱 青島海爾特種電器有限公司；BOXUN型全自動(dòng)高壓滅菌鍋、SW-CJ-1F型恒溫培養(yǎng)箱 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；BCD-309WMCO型冰箱 海爾智家股份有限公司；SH220型消化爐、SOX406型脂肪測定儀 濟(jì)南海能儀器科技有限公司；K1100型全自動(dòng)凱氏定氮儀 山東海能科學(xué)儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

活化菌株→擴(kuò)培菌株→原材料清洗→打汁→混勻→灌裝→滅菌→接菌→發(fā)酵→滅菌→成品。

1.3.2 操作要點(diǎn)

活化、擴(kuò)培菌株：副干酪乳桿菌屬于兼性厭氧菌，采取有氧與無氧兩種條件下，生長溫度為37 ℃，發(fā)酵時(shí)間為48 h，監(jiān)測pH的變化，用接種環(huán)挑取副干酪乳桿菌放入100 m3麥汁發(fā)酵液0 h時(shí)pH為5.38，發(fā)酵48 h后，有氧的發(fā)酵液pH為3.77，無氧的發(fā)酵液pH為3.47；副干酪乳桿菌可將糖代謝生成酸類物質(zhì)，所以選擇無氧下生長的菌株作為發(fā)酵劑生產(chǎn)香菇酸辣醬。

清洗、打汁：選擇無霉變和無蟲蛀的鮮香菇、番茄、生姜、大蒜并清洗及打成汁，選擇顆粒均勻、無霉變、無異味的生酸辣面。

混勻、灌裝：將打汁后的鮮香菇、番茄、生姜、大蒜、生酸辣面、白砂糖、食鹽充分混勻后灌裝至250 mL玻璃瓶中。

滅菌：為保證產(chǎn)品的可食用性及防止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)流失，兩次滅菌都采用巴氏滅菌(80 ℃，15 s)。

接菌、發(fā)酵：灌裝好的香菇酸辣醬高溫瞬時(shí)滅菌后，放在超凈工作臺(tái)冷卻至室溫，接入副干酪乳桿菌，放入恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵。此過程一定要確保無菌操作，避免其他微生物影響發(fā)酵。

1.3.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

選擇影響香菇酸辣醬的5個(gè)主要因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，發(fā)酵溫度(20,25,30,35 ℃)、發(fā)酵時(shí)間(1,2,3,4,5,6,7 d)、接種量(1%、1.5%、2%、2.5%、3%)、白砂糖添加量(1%、3%、5%、7%)、食鹽添加量(1%、1.5%、2%、2.5%、3%)，探究以上因素對(duì)香菇酸辣醬風(fēng)味的影響[9]。

1.3.4 響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

根據(jù)5個(gè)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取發(fā)酵溫度(A)、接種量(B)、白砂糖添加量(C)3個(gè)影響較大的因素作為響應(yīng)面研究因素，以香菇酸辣醬感官評(píng)分Y為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)17組響應(yīng)面試驗(yàn)。因素水平及編碼設(shè)計(jì)見表1。

表1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)因素水平及編碼表

1.3.5 香菇酸辣醬感官評(píng)定方法

組織10位有感官評(píng)價(jià)基礎(chǔ)的同學(xué)組成感官評(píng)定小組，從色澤、氣味、形態(tài)、口感4個(gè)方面對(duì)香菇酸辣醬進(jìn)行感官評(píng)定打分。參照徐樹來等的《食品感官分析與實(shí)驗(yàn)》[10]，結(jié)合本試驗(yàn)中香菇酸辣醬調(diào)味品的特征，制定出香菇酸辣醬調(diào)味品的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，見表2。

表2 香菇酸辣醬調(diào)味品的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 發(fā)酵時(shí)間對(duì)香菇酸辣醬風(fēng)味的影響

將100 g鮮香菇和50 g番茄打汁，加入3.2 g食鹽、8 g白砂糖、10 g生酸辣面混勻，接種2%發(fā)酵劑，放入25 ℃恒溫箱中發(fā)酵。每間隔24 h取出1 g發(fā)酵品檢測微生物數(shù)量。發(fā)酵7 d時(shí)動(dòng)態(tài)追蹤微生物數(shù)量變化及感官評(píng)價(jià)結(jié)果，見圖1。通過檢測發(fā)酵過程中的微生物數(shù)量變化來判定微生物的生長與發(fā)酵，當(dāng)副干酪乳桿菌量變化大時(shí)，處于生長狀態(tài)；當(dāng)副干酪乳桿菌量變化小時(shí)，進(jìn)入發(fā)酵狀態(tài)產(chǎn)生代謝物[11]。

圖1 發(fā)酵時(shí)間對(duì)香菇酸辣醬風(fēng)味的影響

由圖1可知，前3 d微生物增長迅速，第5天后微生物量趨于平穩(wěn)；感官評(píng)分先遞增再下降，在發(fā)酵第5天時(shí)感官評(píng)分最高，此時(shí)光澤透亮，色澤紅潤，香氣濃郁且無異味，產(chǎn)品酸辣可口；相反，發(fā)酵時(shí)間過短，發(fā)酵不充分，光澤度不夠，辛辣味嚴(yán)重；發(fā)酵時(shí)間長，色澤變暗，氣味老化，有異味產(chǎn)生。因此，本試驗(yàn)得出最佳發(fā)酵時(shí)間為5 d。

2.1.2 發(fā)酵溫度對(duì)香菇酸辣醬風(fēng)味的影響

將1200 g鮮香菇和600 g番茄打汁，加入38.4 g食鹽、96 g白砂糖、120 g生酸辣面混勻，接種2%發(fā)酵劑，分裝至12個(gè)250 mL的發(fā)酵瓶中，發(fā)酵5 d。本試驗(yàn)設(shè)計(jì)了20，25，30，35 ℃這4個(gè)溫度梯度，每個(gè)溫度做3個(gè)平行，終止發(fā)酵時(shí)觀察不同溫度下產(chǎn)品的pH值及感官評(píng)分的差異，結(jié)果見圖2。

圖2 發(fā)酵溫度對(duì)香菇酸辣醬風(fēng)味的影響

副干酪乳桿菌是一株以產(chǎn)酸為主的微生物。由圖2可知，在不同溫度下發(fā)酵香菇酸辣醬的pH值不同，pH值越低說明產(chǎn)酸越多，而溫度過高或過低都會(huì)抑制酶活性，從而影響產(chǎn)酸能力。張慶峰等在乳酸菌的產(chǎn)酶活性中發(fā)現(xiàn)溫度過高或過低都會(huì)抑制酶活性，從而影響發(fā)酵品的質(zhì)量[12]。由圖2可知，該香菇酸辣醬發(fā)酵溫度為25 ℃時(shí)，pH值最低，感官評(píng)分最高，說明25 ℃為最佳發(fā)酵溫度。

2.1.3 白砂糖添加量對(duì)香菇酸辣醬風(fēng)味的影響

在發(fā)酵前添加適量的白砂糖可為微生物生長提供碳源和改善產(chǎn)品的風(fēng)味及色澤[13]。將1200 g鮮香菇和600 g番茄打汁，加入38.4 g食鹽、120 g生酸辣面混勻，接種2%發(fā)酵劑，分裝至12個(gè)250 mL的發(fā)酵瓶中，放入25 ℃恒溫箱中發(fā)酵5 d。設(shè)置不同的白砂糖添加量添加到未發(fā)酵的香菇酸辣醬中，本試驗(yàn)設(shè)計(jì)了1%、3%、5%、7% 4個(gè)白砂糖添加量梯度，每一梯度做3個(gè)平行，結(jié)果見圖3。

圖3 白砂糖添加量對(duì)香菇酸辣醬風(fēng)味的影響

由圖3可知，白砂糖添加量為5%時(shí)，pH值最低，同時(shí)觀察比較色澤、氣味、形態(tài)、口感，此時(shí)感官評(píng)分最高，所以優(yōu)選白砂糖添加量為5%。

2.1.4 食鹽添加量對(duì)香菇酸辣醬風(fēng)味的影響

鹽在食品發(fā)酵中起著重要的作用，適量的鹽濃度不但可以抑制腐敗微生物的生長，還可改變食品中溶液的滲透壓來維持益生菌的活性，并且適量的鹽濃度可以改善食品的風(fēng)味[14]。

由圖4可知，pH值隨著食鹽添加量的增加而升高，說明高濃度食鹽會(huì)抑制乳酸菌的生長；而感官評(píng)分先升高后降低，在2%時(shí)達(dá)到最高，所以食鹽的最優(yōu)添加量為2%。

圖4 食鹽添加量對(duì)香菇酸辣醬風(fēng)味的影響

2.1.5 接種量對(duì)香菇酸辣醬風(fēng)味的影響

乳酸菌可分解蛋白質(zhì)及核酸，分解產(chǎn)物氨基酸和核苷酸，是重要的呈味物質(zhì)，乳酸菌還可產(chǎn)生抗菌物質(zhì)，延長產(chǎn)品的保質(zhì)期[15]。將1500 g鮮香菇和750 g番茄打汁，加入46 g食鹽、120 g白砂糖、150 g生酸辣面混勻分裝至15個(gè)250 mL的發(fā)酵瓶中，放入25 ℃恒溫箱中發(fā)酵5 d。設(shè)計(jì)1%、1.5%、2%、2.5%、3% 5個(gè)梯度的接種量，每個(gè)接種量做3個(gè)平行，結(jié)果見圖5。

圖5 接種量對(duì)香菇酸辣醬風(fēng)味的影響

由圖5可知，當(dāng)接種量增大時(shí)，感官評(píng)分先增大后減小，pH先降低后升高；當(dāng)接種量太低時(shí)，發(fā)酵緩慢，容易感染雜菌；當(dāng)接種量超過2%之后，感官評(píng)分逐漸降低，主要是由于接種量過高會(huì)導(dǎo)致基質(zhì)中有限的碳源、氮源等營養(yǎng)物質(zhì)不能充分滿足細(xì)胞的繁殖代謝，以及營養(yǎng)物質(zhì)被用于乳酸菌自身的生長繁殖，導(dǎo)致感官評(píng)分下降[16]。不同接種量的pH值及感官評(píng)分均有差異，當(dāng)接種量為2%時(shí)，pH值最低，感官評(píng)分最高，則該接種量最優(yōu)。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果與分析

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

綜合考慮單因素試驗(yàn)的結(jié)果，選取了對(duì)香菇酸辣醬風(fēng)味影響較大的3個(gè)因素，即A(發(fā)酵溫度)、B(接種量)、C(白砂糖添加量)，每個(gè)因素選擇3個(gè)水平，進(jìn)行17組響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)及結(jié)果

續(xù) 表

2.2.2 響應(yīng)面回歸模型的建立與分析

運(yùn)用Design-Expert 12軟件，以A(發(fā)酵溫度)、B(接種量)、C(白砂糖添加量)為試驗(yàn)因素，以感官評(píng)分Y為試驗(yàn)值，得到17組試驗(yàn)與響應(yīng)值之間的二次多項(xiàng)回歸方程：Y(%)=8.98-0.5012A-0.2662B-0.1900C-0.0925AB-0.0900AC-0.1000BC-1.40A2-1.08B2-1.20C2。

對(duì)回歸模型的方差分析見表4。

表4 回歸模型的方差分析

由表4可知，該模型的F值為63.24，P值<0.0001，說明該模型差異極顯著；失擬項(xiàng)的P值=0.0835>0.05，不顯著，表明無失擬項(xiàng)因素存在，該回歸模型可以接受；模型決定系數(shù)R2=0.9722，校正系數(shù)RAdj2=0.9893，說明香菇酸辣醬感官評(píng)分與該模型擬合程度較高，能夠較好地反映各因素與響應(yīng)值的關(guān)系[17]，以上回歸方程較好地?cái)M合了試驗(yàn)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)誤差小，可用于香菇酸辣醬加工工藝優(yōu)化的理論中。

2.2.3 響應(yīng)面各因素交互作用分析

各因素兩兩交互作用對(duì)香菇酸辣醬感官評(píng)分影響的響應(yīng)曲面圖見圖6，響應(yīng)曲面可直觀反映各因素對(duì)香菇酸辣醬的影響結(jié)果，曲面越陡峭，說明因素對(duì)響應(yīng)值的影響越大；反之，曲面越平緩，說明該因素對(duì)響應(yīng)值的影響越小[18]。

圖6 各因素兩兩交互作用對(duì)香菇酸辣醬感官評(píng)分影響的響應(yīng)曲面圖

由圖6可知，3個(gè)曲面都較陡峭，說明發(fā)酵溫度、接種量、白砂糖添加量之間兩兩交互作用對(duì)香菇酸辣醬感官評(píng)分的影響較大，與方差分析結(jié)果一致。

2.2.4 最佳工藝試驗(yàn)驗(yàn)證

香菇酸辣醬通過響應(yīng)面優(yōu)化分析得出最佳工藝為：發(fā)酵溫度22.8 ℃，接種量1.6%，白砂糖添加量3.6%，在此條件下優(yōu)化香菇酸辣醬的理論感官評(píng)分為8.34分。根據(jù)此條件對(duì)香菇酸辣醬進(jìn)行加工發(fā)酵，最終得出實(shí)際感官評(píng)分為8.53分，因此，使用響應(yīng)面優(yōu)化香菇酸辣醬工藝參數(shù)的方法具有可靠性和可行性。

2.3 產(chǎn)品指標(biāo)的測定結(jié)果及分析

2.3.1 感官指標(biāo)

參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《辣椒醬》(NY/T 1070-2006)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《調(diào)味料(香菇醬)》(Q/LXS 0001S-2016)及根據(jù)香菇酸辣醬的特性進(jìn)行感官評(píng)價(jià)[19-20]，香菇酸辣醬的感官雷達(dá)圖見圖7。

圖7 香菇酸辣醬的感官雷達(dá)圖

由圖7可知，優(yōu)化后的香菇酸辣醬感官評(píng)分較高且相對(duì)平穩(wěn)，色澤上富有光澤，顏色紅正；氣味上醬香濃郁，風(fēng)味純正，無異味；形態(tài)上醬體分布均勻；口感上味道醇厚，酸辣可口。

2.3.2 產(chǎn)品營養(yǎng)指標(biāo)及微生物指標(biāo)

根據(jù)最佳工藝參數(shù)制作香菇酸辣醬，參照GB/T 5009.6-2003《食品中脂肪的測定》、GB 5009.5-2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》、GB 4789.2-2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測定》、GB 4789.3-2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 大腸菌群計(jì)數(shù)》、GB 4789.4-2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 沙門氏菌檢驗(yàn)》、GB 4789.10-2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 金黃色葡萄球菌檢驗(yàn)》，以及還原糖含量[21]和多糖含量測定[22]，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行作營養(yǎng)指標(biāo)和微生物指標(biāo)檢測，結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求。營養(yǎng)指標(biāo)和微生物指標(biāo)檢測結(jié)果見表5。

表5 產(chǎn)品營養(yǎng)指標(biāo)及微生物指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)果與討論

根據(jù)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化得出香菇酸辣醬最優(yōu)加工工藝：2%加鹽量、3.6%加糖量、1.6%接種量、發(fā)酵時(shí)間5 d、發(fā)酵溫度22.8 ℃，感官評(píng)分為8.53分；在此配方下可得到色澤紅潤、香味濃郁、酸辣可口的香菇酸辣醬。香菇酸辣醬最終食用產(chǎn)品營養(yǎng)豐富，且未檢出病原菌，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。該工藝不但豐富了香菇深加工產(chǎn)品種類，也為工業(yè)化生產(chǎn)香菇酸辣醬提供了可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)也拓寬了傳統(tǒng)發(fā)酵食品功能微生物應(yīng)用領(lǐng)域。