中国微生态学杂志

发酵蔬菜加工机理与质量控制技术概述

 

发酵蔬菜是指蔬菜在腌制过程中,利用有益微生物对蔬菜进行加工的一种方式。在蔬菜发酵过程中呈现出多元化,生产如榨菜、泡菜及各种酱菜等不同的腌制食品[1]。由乳酸菌、酵母菌和醋酸菌等微生物组成的微生态环境,成为蔬菜的发酵体系[2],蔬菜的泡制、腌制、酱制等不同的加工方法都不同程度地进行微生物的发酵活动[3]。发酵蔬菜的风味不仅与新鲜蔬菜本身的风味有关,同时,微生物的代谢活动和发酵条件等因素对发酵蔬菜的风味的形成起着至关重要的作用[4]。自然发酵和接种发酵是蔬菜发酵中常见的2 种形式,与自然发酵相比,接种发酵速度快、发酵周期短、产酸速度快且含酸量高,产品品质和风味都优于自然发酵。因此,使用发酵剂的接种发酵方式在发酵蔬菜行业占有重要的地位。

乳酸菌发酵技术在发酵蔬菜加工中的应用,以及产品的营养价值、食用品质及其产生的环境和经济效益等方面有很好的益处[5-6]。不过也要严格控制发酵蔬菜的品质,安全性也是发酵蔬菜在加工中考虑的一个问题,其中亚硝酸钠含量是发酵蔬菜中的主要问题。有研究表明,腌制蔬菜与同种新鲜蔬菜相比,亚硝酸盐含量高出几倍甚至几十倍[7-8],亚硝酸钠本身没有致癌性,但是能够与氮化合物结合成具有致癌作用的亚硝胺,危害人体健康[9]。因此,严格控制发酵蔬菜中亚硝酸钠的含量,是蔬菜发酵过程必须要考虑的因素。另外,有研究发现,用酵母菌、乳酸菌等多种有益菌发酵新鲜果蔬和食用真菌等原料,能够制成营养价值高的功能性发酵制品,富含多酚类、黄酮类、有机酸类、益生菌、益生元、维生素、矿物质、生物酶等功效成分,具有抗氧化、消炎抑菌、改善肠道功能、提高免疫力、解酒护肝等功效[10-11]。

1 蔬菜发酵加工机理

利用食盐的防腐作用、微生物的发酵作用、蛋白质的分解作用和生物化学作用是蔬菜发酵的基本原理,并对有害微生物加以抑制,增加产品的独特风味,从而加强制品的保藏性能[12]。食盐是蔬菜发酵中必不可少的物质,利用食盐形成的高渗透压抽出蔬菜汁液,为乳酸菌生长提供生长基质同时还具有紧实组织的作用,另外食盐对微生物的生长有抑制作用,还有防腐作用[13]。只有适量的食盐才能充分实现这一作用。不加食盐或少量食盐不仅不能抑制有害微生物的生长,在发酵后期发酵蔬菜会有不同程度的腐烂,还会有不同程度的异味;食盐量过多会抑制有益菌的发酵速度及发酵作用,还会影响发酵品的质量。因此,适量食盐对蔬菜腌制发酵有至关重要的作用。

微生物的发酵作用主要有乳酸发酵、酒精发酵、醋酸发酵等,目前普遍认为乳酸发酵是发酵蔬菜中最主要的发酵作用,但在蔬菜腌制过程中,乳酸菌属确实起着重要的发酵作用。同型发酵和异型发酵是乳酸菌发酵的2 种方式,乳酸是同型发酵乳酸菌的重要代谢产物,不产气,大量乳酸不仅能抑制杂菌的生长,而且乳酸有保鲜功能,又可增强产品风味[14]。除产生乳酸外,异型发酵乳酸菌发酵还产生二氧化碳、乙酸、乙醇、甘露醇等多种化合物,在蔬菜发酵过程中产生的各种生化反应。例如,异型乳酸发酵、乙醇发酵、醋酸发酵等发酵产生的乙醛、甘露醇、乙酸、乙醇等风味化合物,形成了发酵蔬菜特有的口感和风味[15-16]。由于异型乳酸菌产酸量较少,异型乳酸菌的发酵活动随着乳酸的积累受到了抑制,不过异型乳酸菌在蔬菜发酵过程中的产物和发酵机理都是比较复杂的[17]。此外,也有对发酵制品品质不利的发酵(丁酸发酵),应尽量避免这种不利发酵的进行。

蔬菜一般都含有一定量的蛋白质,在蔬菜发酵加工过程中,蛋白质及氨基酸的变化对制品的色、香、味有不同的影响。有些氨基酸是由微生物蛋白酶分解蛋白质而逐渐释放出来的,众所周知,氨基酸都是有一定的甜味和鲜味,其鲜味一般是由谷氨酸与食盐作用所产生的;氨基酸在酸的作用下变成醇,醇与酸化合为酯, 产生香味[18]。此外,许多风味物质的前体物质就是氨基酸,如许多芳香化合物的前体物质是蛋氨酸、芳香氨基酸和侧链氨基酸,甲烷硫醇是由蛋氨酸代谢产生的,在醛缩酶的作用下,苏氨酸分解产生甘氨酸和乙醛[19]。

总之,发酵蔬菜的组织脆性及色、香、味都与糖类的发酵作用和蛋白质的分解作用有密切的关系。研究发酵蔬菜的发酵加工机理对提高发酵制品的品质和风味的形成有重要作用。

2 发酵蔬菜的微生态