发酵蔬菜的研究进展

摘要：综述了不同地域发酵蔬菜制品的加工技术，传统加工存在的诸如加工技术水平较低、产品种类单一、产业化程度低和加工安全等问题；以及近年来发酵蔬菜的研究进展，包括发酵剂和风味形成两方面。以期为国内发酵蔬菜的深加工及推动发酵蔬菜食品迈向更先进的产业化提供参考。

关键词：发酵蔬菜；加工；乳酸菌

我国是全球蔬菜第一生产大国，种植面积超过2 100万hm2，总产量已达到了7.69亿t，但在蔬菜加工方面远不如发达国家，主要以鲜食为主，若新鲜蔬菜不能及时地消费，将会造成极大的浪费。为解决我国新鲜蔬菜浪费严重的问题，急需加快蔬菜加工业的发展，尤其是发酵蔬菜制品的研制与开发。对比日本和韩国，虽然我国发酵蔬菜具有悠久的历史，但是并未形成具有国际竞争优势的产业。为此，近年来国内学者对发酵蔬菜制品进行了多方面的研究，如微生物、新产品开发和安全性等方面。本文通过对这些研究进行归纳总结，以期为我国发酵蔬菜产业的发展提供参考。

1 发酵蔬菜的概念

发酵蔬菜是指新鲜蔬菜在封闭的坛中经复杂的微生物体系（由原材料携带进入）发酵而成的蔬菜制品。在我国，发酵蔬菜不仅具有久远的历史而且覆盖范围广阔，在公元前300年就已有发酵蔬菜的生产历史记录。各种新鲜蔬菜包括紫甘蓝、大白菜、卷心菜、胡萝卜、甜菜、黄瓜、芹菜、辣椒、青豆、菜豆等，都可用于发酵蔬菜的生产。迄今为止发酵蔬菜口味众多，主要有酸味、酸甜味、酸辣味、麻辣味等风味产品。

2 发酵蔬菜的种类

发酵蔬菜的种类有很多，包括渍酸菜类、酱腌菜类、泡菜类、蔬菜汁类等，此外还出现了新的产品，即蔬菜汁与牛乳相混发酵的饮品。市面上比较常见和大众比较熟悉的有榨菜、东北酸菜、泡菜、酸豆角等。如四川榨菜，它是中国特产，也是我国三大名腌菜之一，具有鲜、香、嫩、脆等显著特点；东北酸菜是我国东北地区特色产品之一，主要以白菜为发酵原料，东北酸菜发酵周期比较长，大约需要1个月才能发酵完成；泡菜历史悠久，是我国的一种传统发酵食品，泡菜中尤以四川泡菜最为有名，并且种类繁多、数量较大。

3 发酵蔬菜的主要工艺

3.1 传统家庭四川泡菜的典型制作工艺

母水制作：冷水放花椒、盐，然后烧开晾凉，加入适量高粱酒（发酵菌即来于此），最后放入1个青椒（青椒不可带生水）后密封。放置大约7 d（气温不同放置时间不同）捞出青椒，放入生姜，母水即可制作而成。

泡菜制作：蔬菜洗净后切分，沥干水分，然后完全浸入泡菜母水中密封数天即可食用。工艺流程为：

3.2 传统家庭东北酸菜的典型制作工艺

将大白菜进行修整清洗甩干水分备用，大的白菜可以对半切后备用。以一层盐一层菜的方式入缸，最后在表层撒一把盐压上重物即可。7～8 h后加水至没过白菜，于2～8 ℃条件下放置1个月即可发酵完成。

工艺流程如下：

3.3 近年来新的制作工艺流程

随着发酵蔬菜研究的深入，新的发酵工艺主要表现在发酵用菌种的人工培育及人工接种上。从保藏菌种开始进行逐级扩大培养，最终制成发酵剂，将其加入到发酵容器中进行蔬菜 发酵。工艺流程如下：

4 发酵蔬菜的研究进展

传统蔬菜发酵主要是利用蔬菜原料和腌制所用的辅料上携带的野生菌来发酵，发酵过程中有包括乳酸菌、酵母菌在内的各种微生物的参加，其中起主要作用的是乳酸菌。它的主要功能有增进营养价值、改善食品风味、抑制杂菌生长（在发酵后期由于乳酸菌发酵产生大量乳酸，从而使环境中的pH值下降，较低的pH值抑制了包括乳酸菌在内的多种微生物的生长）等。我国关于蔬菜发酵所用微生物的研究开始于1940年左右，随着研究的不断深入，对发酵蔬菜的工艺改进作出了巨大贡献，明确了发酵所需要的温度、加盐量、pH值等方面的因素。对于不同食材原料，在采用不同菌种发酵的时候其发酵条件各有不同，但总的来说，发酵温度多集中在25～38 ℃、加盐量在5%～7%、pH值在3.7～6.7。

4.1 纯种发酵的研究

由于传统发酵蔬菜的制作是采用天然发酵的方式进行，参与发酵过程的菌种有很多，主要发酵菌及其种类尚不明确，并且发酵周期长，产量低下，制品质量不稳定，有时发酵控制不好甚至会产生大量有毒有害物质，造成巨大的经济损失。而纯种发酵则可以避免这一系列的问题。所谓纯种发酵，是指通过人为将制备好的标准菌苗接种于蔬菜上进行乳酸发酵的过程。对于发酵蔬菜中微生物区系分布、优良菌种选育、发酵条件对微生物生长及有害微生物的影响等方面的研究，国内外都有涉及。如美国Feming课题组对酸菜中的微生物区系开展了研究，发现结球甘蓝的发酵分2个阶段（初始异型发酵和后续同型发酵），发酵过程主要微生物为乳酸菌。杨丽娜 等用9种食品中常用乳酸菌菌种进行发酵蔬菜的研究，经过对发酵蔬菜及汤汁中维生素C、总酸、氨基酸、总糖、硝酸盐、亚硝酸盐、挥发酸等指标的测定，并结合感觉器官评价，进而挑选出适合作为蔬菜发酵剂专用的适宜菌种。正是这些研究推动了纯种发酵工艺的进步，纯种发酵与天然发酵相比具有发酵周期短、盐度低、亚硝酸盐含量低、风味醇厚且安全系数高、好管理等优点。

4.2 直投式发酵剂的研究

由于人工接种发酵工序复杂，需要专业的技术人员进行菌种扩培，效率低下，因此产生了直投式发酵剂。所谓直投式发酵剂，是指一系列经过高度浓缩和标准化的冷冻干燥发酵剂菌种。这些菌种可直接添加到蔬菜原料中进行发酵，而不需要进行活化和扩培等其他前处理工作。对于直投式发酵剂的研究，最为关键的技术之一是保护剂的选择，申彤等对嗜酸乳杆菌S1的最适冻干保护剂进行研究，发现乳糖最为适合，其存活率可达七成以上。对于直投式发酵剂发酵蔬菜的发酵条件研究方面，余文华等用直投式发酵剂发酵不同蔬菜，结果发现在发酵剂添加量为0.2%，30 ℃发酵5 d时最好，李洁芝等研究了直投式乳酸菌发酵剂在不同发酵条件下对青菜亚硝酸盐含量的影响，最终发现接种量为0.05%，33.9 ℃发酵91.5 h时亚硝酸盐含量最低，产品质量最好。于娟娟等研究了自然发酵与直投式发酵剂发酵对酸白菜风味成分的影响，结果发现在有机酸总量、氨基酸总量和各种有机醇含量上直投式发酵剂发酵均优于自然发酵，但在风味物质种类上自然发酵更丰富些。

4.3 风味形成机制的研究

对于发酵蔬菜风味形成机制方面的研究，陈弦等指出其风味主要来源于两部分，一是蔬菜原辅料，二是发酵过程中的生理生化反应和微生物发酵作用产生的物质。风味物质的成分比较复杂多样，主要包括非挥发性成分和挥发性成分，且不同的发酵菌所产生的风味物质又不尽相同。对于发酵产生的风味物质成分方面的研究，章献等利用气-质联用技术研究了2种韩国泡菜的挥发性风味物质成分，从其中分别鉴别出65种和55种挥发性风味物质，其中有34种相同成分。徐丹萍等采用顶空固相微萃取技术（HS-SPME）结合气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）对5种传统四川泡菜中的挥发性成分进行了研究分析，发现每种泡菜中都至少有20多种挥发性成分，总体有80种，包括酯、醇、酮、醛、萜等多种化合物。

5 发酵蔬菜新产品的开发

我国发酵蔬菜产品主要是作为餐桌上的菜品正餐食用的，其他种类的发酵蔬菜产品较少，近年来出现了很多饮料类的发酵蔬菜汁和其他发酵产品。主要是以乳酸菌作为发酵菌种，可以赋予蔬菜汁更高的营养价值，并可以提高其风味，增加保存期，预防蔬菜汁腐败等，便于在品质安全等方面进行更好的控制。如今，发酵乳制品行业已经形成了一套非常完善的产业链，采用各种有益菌发酵而成的酸奶制品很受大众欢迎；另外，也有通过添加具有一定保健作用的特殊菌种而制成的乳制品。如市面上添加有BB-12（动物双歧杆菌乳双歧亚种）的酸奶制品已获得保健食品的标志；因此，在发酵蔬菜的研究上可以借鉴其他食品的成功经验，比如添加具有保健作用的菌种从而使其具有保健作用。我国的蔬菜产量大，其原料种类丰富、来源广泛，适用于多种的加工方式和新产品的开发，研究发酵蔬菜汁等发酵蔬菜产品对我国发酵蔬菜产业具有极大的意义。

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6.1 加工技术水平较低

在我国，蔬菜加工企业数量并不少，如仅湖南省就有近千家，但是加工技术装备与工艺水平均相对落后，大部分还是采用传统的加工方式，现代化流水线式加工工厂很少，且加工技术发展也不均衡，整体技术水平需要进一步提升。

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我国蔬菜品种不少，但蔬菜加工产品种类很少，加工方法和种类相对比较单一，精深加工品就更加缺乏，尤其是功能型蔬菜加工制品几乎没有。市面上比较常见的基本上都是腌制菜类（软包装或罐头类），类似国外的可以保存很长时间的冷冻鲜蔬菜在我国几乎没有。如美国有名的金宝汤公司（Campbell Soup Company），生产的罐头番茄、蔬菜、浓缩蔬菜罐头汤不仅获得了广大消费者的喜爱，而且远销世界各地。

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蔬菜加工产业组织化、标准化程度相对较低，虽然近几年蔬菜加工企业规模不断扩大，出现了一些龙头企业，产业规模得到了进一步扩大，但整个行业仍然居于企业加工规模小、抗风险能力差、加工制品单一的境况。蔬菜加工产业“一家一户”分散式传统生产的情况还较多，产品的保鲜、加工与包装相对滞后，产品低价竞争，迫切需要进一步改进。

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由于传统发酵蔬菜是采用自然接种进行发酵的，所以往往会带有一些有害细菌，如报道的有大肠杆菌、粪链球菌、沙门氏菌、志贺氏菌等。这些有害微生物在发酵前期一般都普遍存在，而中后期绝大部分会死亡。这是由于大量存在的乳酸菌会产生一种细菌素，这种细菌素对其他微生物有拮抗或杀灭作用；然而，只靠乳酸菌本身的抑菌作用还是不够的，发酵蔬菜有时也会发生腐败，有文献表明引起腐败的主要微生物有酵母菌和细菌，酵母菌主要是Pichia manshurica和Issatchenkia occidentalis等氧化酵母，细菌有布氏乳杆菌和拟杆菌属。它们通过代谢有机酸（乳酸和乙酸）引起发酵体系pH值上升和发酵底物的还原，导致发酵蔬菜腐败，并且发酵环境的改变又使得其他腐败微生物有了生长的适宜条件，进一步加重了腐败现象。

腌制发酵蔬菜的加工过程中最需要关心的指标之一就是亚硝酸盐含量。众所周知，亚硝酸盐会对人体产生多种危害，主要包括引发高铁红蛋白症和形成致癌物质亚硝胺。因而，对于发酵蔬菜加工工艺的研究一定要考虑到如何使亚硝酸盐含量降到最低，且又不影响产品的风味。根据各研究人员对使发酵蔬菜中亚硝酸盐含量下降技术的研究发现，发酵腌渍液酸度、发酵温度、含氧量等均对亚硝酸盐含量及亚硝胺有一定的影响。其中，提高酸度、温度保持25～30 ℃、盐度保持5%～7%均可有效降低亚硝酸盐含量；另外，后期贮藏条件的差异也会对亚硝酸盐的含量产生作用。

由于蔬菜种植中使用农药和除草剂造成了蔬菜中的农药残留，这会对发酵蔬菜造成污染。一般不同的蔬菜原料残留量不同。根菜类就比较少，而茎菜、叶菜、花菜类的农药残留就相对多一些；另外，发酵过程中的某些微生物使得氨基酸脱羧生成生物胺，生物胺是一类含氮的脂肪族或杂环类低分子化合物，通常包括单胺和多胺两大类。其少量时对人体具有有益作用，但过量时会产生一些过敏性反应。

7 发酵蔬菜的发展前景

我国是蔬菜生产强国，随着近几年对发酵蔬菜各方面研究的不断加深，我国发酵蔬菜市场发展势头迅猛，前景广阔。国内及海外市场都有很大的发展空间，并且在发酵蔬菜加工方面我国从原料、制造能力、群众基础到市场需求都有极大的优势。我们迫切需要能够代表我国的具有国际影响力的发酵蔬菜品牌。正如韩国泡菜中最有名的名为“Kimchi”的泡菜，它是自然乳酸发酵的产品，在国际上也享有极大声誉，不但获得国际精品标准认证，并且对食品添加剂、调味品、香辛料、酸度调节剂、功能性增效剂及品质标准等都有非常严格的规定，因而在国际上享有一定声誉。反观我国，还没有制订统一的标准，不利于市场的开拓及海外发展。因而我们需要加紧对发酵蔬菜的研究以及新产品开发和质量体系的制定。这样不仅能发扬我国传统发酵蔬菜文化，更有助于丰富我国人民的饮食文化，还可以帮助菜农提高收入；因此，开展针对发酵蔬菜的相关研究项目具有十分重大而深远的意义。