CN102613518A - 直投式短乳杆菌发酵剂生产菊芋泡菜及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明直投式短乳杆菌发酵剂生产菊芋泡菜及工艺，属于蔬菜精深加工及其食品生物技术领域。采用短乳杆菌（Lactobacillusbrevis），研制出高密度短乳杆菌发酵剂（其菌落总数达到≥10⁹个/mL），采用直投式发酵工艺生产菊芋泡菜，形成和实现了快速生产高品质菊芋泡菜的现代生物加工技术。本发明工艺流程简单，易于操作。直投式发酵工艺相对于自然发酵和传统发酵工艺简化了操作流程，降低了生产成本，同时又能最大限度的保留菊芋的营养成分与风味物质，产品酸脆爽口，营养丰富，是老少皆宜的益生健康食品，本发明是一种绿色天然、安全健康的生产工艺与技术。

Description

直投式短乳杆菌发酵剂生产菊芋泡菜及工艺

技术领域

    本发明涉及使用高密度短乳杆菌发酵剂，采用直投式发酵生产菊芋泡菜工艺，属于蔬菜精深加工及其食品生物技术领域。

背景技术

菊芋( Jerusalem artichoke) 别名洋姜、鬼子姜、地姜, 为菊科向日葵属多年生草本植物。其生长范围广，适应性强，耐贫瘠，易种植， 一次播种多次收获，产量高，一般亩产为1250~5000kg。菊芋营养价值很高，含有菊粉、V_B1、V_B2、V_C、V_E以及钾、钙、铁、硒、镁、锌、磷等多种营养素，被美国防癌协会列为30种有防癌作用的蔬菜之一。其中，菊粉是一种可溶性膳食纤维，可作为功能性多糖和双歧因子，具有改善肠道内微生物种群、促进双歧杆菌生长和矿物质吸收、辅助调节血糖血脂、增强机体免疫力和减肥等作用。因此，菊芋是一种极具开发潜力的益生性营养食品。

菊芋富含鞣质，生食口感欠佳，所以人们在日常食用时多用来腌制咸菜。但由于菊芋在常温下不耐储藏，且只在每年的冬季（11月份-2月份）收获，限制了它的流通和食用期。鉴于菊芋的生长和生理特点，采用发酵技术将其制作成泡菜，不仅能赋予其独特的风味，保持和提高营养价值，延长货架期，还可显著提高菊芋的经济效益。

自然发酵菊芋泡菜受季节、气候等环境条件影响很大，存在着发酵周期长、甚至很难自然发酵的问题，尤其在菊芋收获的冬季更加困难；传统发酵工艺中需要进行菌种活化、扩培等预处理工作，造成发酵过程难以控制，且不能保证产品质量的均一、稳定。而直投式乳酸菌发酵工艺采用添加预制的高密度短乳杆菌发酵剂，在室温条件下发酵，既缩短了发酵周期，还可使产品质量得到保证，赋予菊芋泡菜特有的风味和营养品质，适于质量可控的规模化、标准工业化生产。

发明内容

本发明旨在解决菊芋泡菜自然发酵难、产品质量控制难的问题，创立一种直投式短乳杆菌发酵剂高效高质生产菊芋泡菜的新工艺和新产品。在前期工作基础上，即掌握了短乳杆菌及其直投式发酵剂的特性与变化规律，研制出高密度短乳杆菌发酵剂（其菌落总数达到≥10⁹个/mL），采用直投式发酵工艺生产菊芋泡菜，形成和实现了快速生产高品质菊芋泡菜的现代生物加工技术。

一、本发明发酵生产的菊芋泡菜，按下列重量份数的原料及辅料制备而成：

新鲜菊芋：60~90份

冷却沸水：100份

食盐：4~8份

白酒：1~4份

白糖：1~3份

辣椒：1~5份

蒜瓣：1~5份

花椒：1~5份

高密度短乳杆菌发酵剂：0.01~0.1份。

二、本发明发酵生产菊芋泡菜的工艺，按照下述步骤进行：

（本发明中所涉及的百分比除另有注明之外均为质量比）

1.原料要求：选择新鲜的菊芋。

原料预处理：将菊芋清洗干净，沥干，人工或者机械切片使其厚度为2～4mm，备用；小的菊芋（直径≤3cm）可切成两瓣或不必切片。

发酵容器选择：选择食品级不锈钢发酵罐，或是食品级塑料白桶，或者泡菜专用玻璃坛，在使用之前洗净，用热水或热蒸汽漂烫备用。

沸水及辅料制备：按照配方，将沸水加入洗净备用的发酵容器中，冷却备用；再将食盐、白酒、白糖、干辣椒、蒜瓣、花椒等添加到已装有冷却沸水的发酵容器中。

投放高密度短乳杆菌发酵剂：按0.1~1.0g/L的比例将自制的高密度短乳杆菌发酵剂添加到上述发酵容器中。

原料入罐：将备用的菊芋片或未切片的菊芋加到上述发酵容器中，菊芋量约占水体积的2/3。

密封发酵：将发酵容器密封，置于卫生、适宜的环境中发酵，发酵时间与温度因季节不同而不同。

上述技术方案中的菊芋原料也可以采用盐腌的菊芋，在原料预处理过程中对其进行脱盐处理使其含盐量为4%-10%。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

1. 本发明使用的高密度短乳杆菌发酵剂具有发酵周期短、生产效率高的特点。即便在冬季室温（5℃～10℃）条件下，菊芋泡菜也只需7天左右即可使其发酵成熟，解决了低温条件下传统自然发酵难以生产菊芋泡菜的问题；同时，产品质量稳定可控，适于规模化、标准化生产。

2. 本发明技术与工艺具有自然护色功能。由于高密度短乳杆菌发酵剂能快速大量产酸，有效抑制了菊芋的褐变，使其产品色泽基本为菊芋的本色乳白色，与其它工艺相比，不需要进行抗褐变处理。

3. 本发明产品的食用安全性高。直投式发酵工艺具有短期内短乳杆菌迅速增殖、酸度提高的特点，有效控制了杂菌的生长，在菊芋发酵后期有害菌及杂菌数量明显低于自然发酵，且短乳杆菌数量显著高于自然发酵；与其它工艺相比，不需要添加任何防腐剂。

4. 本发明工艺流程简单，易于操作。直投式发酵工艺相对于自然发酵和传统发酵工艺简化了操作流程，降低了生产成本，同时又能最大限度的保留菊芋的营养成分与风味物质，产品酸脆爽口，营养丰富，是老少皆宜的益生健康食品，本发明是一种绿色天然、安全健康的生产工艺与技术。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明作更详细的描述。

本发明中所用的短乳杆菌（Lactobacillus brevis，L.b；菌株编号：6239）购自于中国工业微生物菌种保藏管理中心（北京市朝阳区霄云路32号），是一种用于泡菜制作的商品化乳杆菌菌株。

本发明所用的高密度短乳杆菌发酵剂的制备方法，按照下述步骤进行：

1. 短乳杆菌的连续高密度培养

①制备麦芽汁

粉碎的干麦芽与水的质量比为1∶4，50℃水浴锅中恒温浸泡2 h 左右，再升温至68 ℃糖化2 h，然后继续升温至78 ℃，保持0. 5 h 终止糖化，最后升温至100 ℃煮沸。冷却至室温后将糖化液用2 层纱布粗滤，置于4 ℃冰箱12 h，虹吸上清液并测定还原糖含量，加水稀释调整其含量为22 mg /mL。

②制备种子液  

挑取短乳杆菌斜面菌落，接入10 mL MRS液体培养基（蛋白胨10克、牛肉膏10克、K₂HPO₄ 2克、酵母膏5克、柠檬酸二胺2克、乙酸钠5克、葡萄糖20克、MgSO4·7H₂O 0.58克、硫酸锰0.25克、吐温80 1毫升、琼脂15-20克、双蒸水1000毫升，调节pH至6.2﹣6.4）中，37 ℃下静置培养18 h，无菌操作转入200 mL MRS 液体培养基中静置培养18 h，制备种子液于4 ℃ 冰箱中短时保存并准备接种。

③高密度培养短乳杆菌

30 L 发酵罐中装入16 L 麦芽汁蛋白粉培养基（还原糖含量22 mg/mL的麦芽汁，2.5%的水解植物蛋白粉），121℃灭菌30 min，冷却后，由于水蒸气的冷凝，最终发酵罐中的培养基约为19 L。待培养基的温度降至35℃时，接入1 L种子液，控制温度并以NaOH 溶液控制培养液pH 值恒定为pH6. 0，并将搅拌速度调为60 r /min。膜滤浓缩后，发酵罐内留取一定体积的浓缩发酵液，作为下一次培养的种子液，迅速从补料罐补料至20 L，进入新一轮培养操作。

膜滤浓缩短乳杆菌发酵液

选择蠕动泵转速50 r /min、压力为0. 15 MPa的膜滤浓缩操作条件，膜滤浓缩1 h 可得到4 L 活菌数为( 2～3)×10¹⁰ CFU/mL 的浓缩菌液。

冷冻干燥浓缩短乳杆菌发酵液

冻干保护剂为：10%脱脂乳、5%海藻糖、7%谷氨酸钠、3%山梨醇和3% Vc（质量比），在无菌离心管中注入短乳杆菌浓缩液，再加原体积1/10的灭菌脱脂乳，并在旋涡混合器上混匀。将脱脂乳菌液与其它保护剂以1：2的体积混合，用旋涡混合器混匀，制成细胞悬液，用稀释平板法测定活菌数，置于－70℃冰箱中预冻，约2h后取出在真空冻干机中冻干，真空度5Pa，隔板加热温度20℃，冷阱温度－55℃，冻干时间约30h，直到样品的温度达到室温。冷冻干燥后的高密度短乳杆菌发酵剂（简称菌粉）立即称量、包装，密封储存于4℃冰箱中。同时，取样测定活菌数。

实施例一：

1. 本例发酵生产的菊芋泡菜，按下列份数的原料及主辅料制备而成：

新鲜菊芋：30 kg

冷却沸水：38 L

食盐：3 kg

白酒：1 L

白糖：700 g

辣椒：1 kg

蒜瓣：750 g

花椒：20 g

高密度短乳杆菌发酵剂：19g

2. 本例发酵生产菊芋泡菜的工艺，按照下述步骤进行：

称取60 kg新鲜菊芋，清洗干净后沥干，大的切成2~4mm的薄片，小的（直径≤3cm）不切片备用；准备2个60 L的食品级不锈钢发酵罐，在使用之前洗净，用热水漂烫后，每个发酵罐按配方分别装入冷却沸水等各种主辅料，再加入短乳杆菌发酵剂；待发酵剂溶解后，将备用的菊芋加入制备好的泡菜水中，菊芋约占发酵罐体积的1/2，密封后置于干净、适宜的环境中发酵，温度在5℃～30℃。

本例发酵生产的菊芋（新鲜）泡菜，按照下述方法监控与评价：

每批生产设定一个测试罐，每隔24h，取10ml泡菜汁液，用PHS-3TC型酸度计直接测定其pH；再取10ml泡菜液，运用直接酸碱滴定法测定其总酸含量。

以短乳杆菌、肠杆菌、霉菌的含量变化为指标，每隔24h，取1ml泡菜汁液，采用平板菌落计数法测定其微生物含量变化。

直投式发酵与自然发酵菊芋（新鲜）泡菜的比较（室温为5℃～10℃条件下）

 表1 直投式与自然发酵菊芋（新鲜）泡菜的对比分析

实施例二：

1.      本例发酵生产的菊芋泡菜，按下列份数的原料及主辅料制备而成：

盐腌菊芋：2 kg

冷却沸水：2.5 L

白酒：70 mL

白糖：50 g

辣椒：75 g

蒜瓣：50 g

花椒：2 g

高密度短乳杆菌发酵剂：1.5g

2. 本例发酵生产菊芋泡菜的工艺，按照下述步骤进行：

称取10 kg盐腌菊芋，大的切成2～4mm的薄片，小的（直径≤3cm）可不切片，清水中浸泡脱盐，莫尔法测盐度约为6~10%后，将脱盐菊芋片沥干，备用；准备2个泡菜专用玻璃坛，在使用之前洗净，用热水漂烫后按配方分别装入冷却沸水等各种主辅料，再加入1.5g菌粉；待菌粉溶解后，将备用的菊芋加入制备好的泡菜水中，菊芋约占泡菜坛体积的1/2，密封后置于干净、适宜的环境中发酵，温度在5℃～30℃。

进行规模化生产时，发酵容器可以发酵罐或食品级塑料桶替代玻璃坛，其它参数等比放大适用。

本例发酵生产的菊芋（新鲜）泡菜，按照下述方法监控与评价：

监控与评价方法参照实施例一。

直投式发酵与自然发酵菊芋（预盐腌）泡菜的比较（室温为5℃～10℃条件下）

表2 直投式与自然发酵菊芋（预盐腌）泡菜的对比分析

Claims (3)

1.菊芋泡菜，其特征在于由下列重量份数的原料及辅料制备而成：

新鲜菊芋：60~90份

冷却沸水：100份

食盐：4~8份

白酒：1~4份

白糖：1~3份

辣椒：1~5份

蒜瓣：1~5份

花椒：1~5份

高密度短乳杆菌发酵剂：0.01~0.1份。

2.权利要求1所述的菊芋泡菜的工艺，其特征在于按照下述步骤进行：

（1） 原料要求：选择新鲜的菊芋；

（2） 原料预处理：将菊芋清洗干净，沥干，人工或者机械切片使其厚度为2～4mm，备用；直径≤3cm的小的菊芋可切成两瓣或不必切片；

（3） 发酵容器选择：选择食品级不锈钢发酵罐，或是食品级塑料白桶，或者泡菜专用玻璃坛，在使用之前洗净，用热水或热蒸汽漂烫备用；

（4） 沸水及辅料制备：按照配方，将沸水加入洗净备用的发酵容器中，冷却备用；再将食盐、白酒、白糖、干辣椒、蒜瓣、花椒等添加到已装有冷却沸水的发酵容器中；

（5） 投放高密度短乳杆菌发酵剂：按0.1~1.0g/L的比例将自制的高密度短乳杆菌发酵剂添加到上述发酵容器中；

（6） 原料入罐：将备用的菊芋片或未切片的菊芋加到上述发酵容器中，菊芋量约占水体积的2/3；

（7） 密封发酵：将发酵容器密封，置于卫生、适宜的环境中发酵，发酵时间与温度因季节不同而不同。

3.根据权利要求2所述的菊芋泡菜的工艺，其特征在于其中的菊芋原料采用盐腌的菊芋，在原料预处理过程中对其进行脱盐处理使其含盐量为4%-10%。