全 文 :食 品 科 技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY 2014年 第39卷 第01期生物工程
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浆水是利用面粉和蔬菜等原料经多种微生
物菌群发酵而成的一种西北特色的传统发酵
食品[1-2],它具有营养丰富、去热清火、除湿利
收稿日期:2013-07-24 *通讯作者
基金项目:陕西省科技统筹项目(2011KTCQ03-08)。
作者简介:辛博(1988—),男,硕士研究生,研究方向为食品科学。
水、化淤消肿、健胃驱胀、增加食欲之功效。
有不少学者对浆水中的微生物菌群进行了分
析,张轶等得出了浆水中的优势菌为乳酸菌及酵
辛 博,吕嘉枥*,王 笋
(陕西科技大学生命科学与工程学院,西安 710021)
摘要:为探索乳酸菌和酵母菌对浆水发酵过程中亚硝酸盐含量的影响,以从浆水中分离出的5
株乳酸菌和5株酵母菌为研究对象,测绘了生长曲线。通过硝酸还原实验发现乳酸菌和酵母菌
均不能将硝酸盐转变为亚硝酸盐,而将乳酸菌和酵母菌分别接种在含亚硝酸盐的培养基中结果
显示亚硝酸盐被降解。把乳酸菌和酵母菌以接种方式分别接入到初始浆水中进行发酵,结果表
明接种发酵使浆水中亚硝酸盐含量更低。
关键词:乳酸菌;酵母菌;浆水;亚硝酸盐
中图分类号:TS 201.3 文献标志码:A 文章编号:1005-9989(2014)01-0010-05
Lactic acid bacteria and yeast on the effect of nitrite during Jiangshui
(pickle juice) fermentation
XIN Bo, LV Jia-li*, WANG Sun
(College of Life Science & Engineering, Shaanxi University of Science & Technology,
Xi’an 710021)
Abstract: To investigate the effect of the lactic acid bacteria and yeast on the nitrite content of Jiangshui
(pickle juice) fermentation, 5 strains of lactic acid bacteria and 5 strains of yeast which were separated
from pickle juice, were selected as the subject, mapping their growth curve. By nitrate reduction test found
that lactic acid bacteria and yeast were not converting nitrate to nitrite. However, the lactic acid bacteria
and yeast were inoculated in a medium containing nitrite, the result indicated that lactic acid bacteria and
yeast can degrade nitrite. Therefore, the lactic acid bacteria and yeast were inoculated in the original
pickle juice respectively, the result showed that inoculated fermentation makes the content of nitrite lower.
Key words: lactic acid bacteria; yeast; pickle juice; nitrite
乳酸菌和酵母菌对浆水发酵过程中
亚硝酸盐的影响
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FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY2014年 第39卷 第01期 生物工程
母菌,其次有少量的放线菌、霉菌等污染菌[3]。张
宗舟研究出浆水中的微生物区系很复杂,并在浆
水发酵的过程中还在不断变化,以乳酸菌群和醋
酸菌群为优势菌[4]。张丽珂等认为浆水中的优势菌
群是乳酸菌和酵母菌[5-6]。何玲、李勤振发现浆水
中的优势菌群主要是乳酸菌、酵母菌和醋酸菌,
并得出了传统浆水芹菜在自然发酵过程中优势菌
群的变化规律[7]。本实验室闫肃、李良凤等研究发
现浆水中的优势菌群也是乳酸菌、酵母菌和醋酸
菌,并对乳酸菌产酸特性进行了研究[8-10]。从众多
有关浆水的资料总结发现,乳酸菌、酵母菌、醋
酸菌在浆水发酵过程中占优势地位,且其在浆水
发酵过程中的各种代谢产物对浆水风味、口感等
感官影响较大[11-12]。
目前有学者研究了浆水中分离的乳酸菌,何
玲用浆水中分离出来的乳酸菌接种到浆水中进行
发酵,得出比自然发酵浆水中亚硝峰出现的早、
峰值低,明显降低了亚硝酸盐含量[13]。但现在还
未见有人做浆水中分离出的乳酸菌对亚硝酸盐影
响的工作,也未见对浆水中的酵母菌做进一步的
研究。本实验利用浆水中分离出的5株乳酸菌和5
株酵母菌,对其与亚硝酸盐的关系进行了研究。
旨在研究浆水中的乳酸菌和酵母菌对亚硝酸盐的
影响,将浆水中分离的乳酸菌和酵母菌接回到浆
水中,在保证降低亚硝酸盐含量的同时,保证浆
水原有风味。
1 材料与方法
1.1 材料
西北地区采集40个浆水样品中分离出的乳
酸菌和酵母菌,从中选用优势的5株乳酸菌和5株
酵母菌。5株乳酸菌分别编号为:XXY、WZY、
XCA、HZ、ZZ,5株酵母菌分别编号为:XA、
SCT、BJ2、BJ31、CA,陕西科技大学生命学院微
生物研究室提供。
培养基配方:(1)MRS培养基:蛋白胨10 g、
牛肉膏10 g、酵母提取物5 g、琼脂15 g、吐温1
mL、磷酸氢二钾2 g、柠檬酸二铵2 g、葡萄糖20
g、七水硫酸镁0.5 g、四水硫酸锰0.5 g,pH调至
6.2~6.4,蒸馏水定容至1 L;(2)YEPD培养基:
酵母提取物10 g,蛋白胨20 g,葡萄糖20 g,自然
pH,固体加15 g琼脂,蒸馏水定容至1 L;(3)硝酸
盐还原实验培养基:蛋白胨10 g,氯化钠5 g,硝
酸钾1.5 g,调pH至7.4,蒸馏水定容至1 L;(4)含
亚硝酸盐的MRS培养基:1 L的MRS液体培养基中
加入150 mg亚硝酸钠;(5)含亚硝酸盐的YEPD培
养基:1 L的YEPD液体培养基中加入150 mg亚硝
酸钠。
亚铁氰化钾、乙酸锌、硼砂、对氨基苯磺
酸、盐酸萘乙二胺、亚硝酸钠、冰醋酸、α-萘
胺:分析纯。
UV-2600紫外可见分光光度计:尤尼柯(上海)
仪器有限公司;DH-360电热恒温培养箱、101-1
电热鼓风干燥箱:北京科伟永兴仪器有限公司;
SMART生物显微镜:重庆奥特光学仪器有限公
司;超净工作台:苏净集团安泰公司;LS-C50L
立式压力蒸汽灭菌锅:江阴滨江医疗设备厂。
1.2 实验方法
1.2.1 乳酸菌和酵母菌生长曲线的测定
(1)将乳酸菌接种于装有200 mL MRS液体培养
基的250 mL三角瓶中。在37 ℃温度下培养,每隔2
h取样一次,用未接种的MRS液体培养基作空白对
照,于600 nm测其OD值,以培养时间为横坐标、
OD值为纵坐标。绘制生长曲线。
(2)将酵母菌接种于装有200 mL YEPD液体培
养基的250 mL三角瓶中。于28 ℃温度下培养,每
隔2 h取样一次,用未接种的YEPD液体培养基作空
白对照,于600 nm测其OD值,以培养时间为横坐
标、OD值为纵坐标。绘制生长曲线。
1.2.2 乳酸菌和酵母菌的硝酸盐还原实验 分别接
种乳酸菌和酵母菌于已灭菌的硝酸盐还原实验培
养基中,置于28 ℃恒温箱中培养48 h。另外保留
一支不接种的无菌硝酸盐培养基作对照[14]。
结果观察:
(1)把对照管分成两管。向其中一管加入少
量锌粉,加热,再加入亚硝酸盐试剂,如出现红
色,说明培养基中存在着硝酸盐。
(2)把接过种的培养液也分成两管。向第1管加
入亚硝酸盐试剂,如出现红色,则为阳性反应。
如不出现红色,则在第2管中加入少量锌粉,并加
热,再加入亚硝酸盐试剂,如出现红色,则证明
硝酸盐仍存在,此为阴性反应。如不出现红色,
则说明硝酸盐已被还原,反应为阳性反应。
1.2.3 乳酸菌和酵母菌降解亚硝酸盐实验 亚硝
酸盐标准曲线的绘制:采用盐酸萘乙二胺分光光
度法[15]测定亚硝酸盐含量。吸取0、0.20、0.40、
0.60、0.80、1.00、1.50、2.00、2.50 mL亚硝酸钠
标准使用液,分别置于50 mL带塞比色管中。加入
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2 mL对氨基苯磺酸溶液,混匀,静置3~5 min后加
入1 mL盐酸萘乙二胺溶液,加水至刻度,混匀,
静置15 min,用2 cm比色杯,以零管调节零点,于
波长538 nm处测吸光度,绘制标准曲线。
能力强,个体形态和各项特征均较为稳定。
从图2中可知,XXY、XCA、HZ、ZZ这4株乳
酸菌生长趋势类似,在3 h内为菌株调整期,3~12
h开始对数期的增长,15 h后到达平衡状态的稳定
期,由这4株乳酸菌的生长特性可得培养15 h即可
获得最佳菌体种子。XCA菌株相比于其他4株乳
酸菌的生长较缓慢,前12 h处于缓慢增长的调整
期,12~18 h开始大量快速增长,培养21 h增长较
为缓慢即可得最佳菌体种子。
图1 亚硝酸盐标准曲线
图2 乳酸菌的生长曲线
图3 酵母菌的生长曲线
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$由绘制所得的标准曲线方程为y=0.0281x+
0.0029,相关系数R2=0.9997,拟合度较好,可以
用于后续实验中的样品测定。
样品测定时,将5 g样品于烧杯中,加12.5
mL饱和硼砂溶液,搅拌均匀,加入70 ℃的水100
mL,于沸水浴中加热15 min,冷却至室温,加
5 mL亚铁氰化钾溶液和5 mL乙酸锌溶液,定容到
500 mL,过滤备用。按上述方法测定滤液的吸光
度,再通过标准曲线计算清液中亚硝酸钠含量。
分别将乳酸菌和酵母菌接种于MRS和YEPD液
体培养基中进行活化,取种龄18 h的菌种,乳酸
菌接种于含有亚硝酸盐的MRS培养基中,酵母菌
接种于含有亚硝酸盐的YEPD培养基中进行培养,
测定亚硝酸盐含量。
1.2.4 乳酸菌和酵母菌分别接入初始发酵的浆水
将乳酸菌和酵母菌分别用接种方式,以3%接
种量接入到初始发酵的浆水中,在发酵过程中测
定亚硝酸盐含量。
2 结果与分析
2.1 乳酸菌和酵母菌的生长曲线
在测生长曲线时,选择菌种为生长在对数期
的菌体,此阶段的菌体生长旺盛、繁殖快、代谢
从图3可以看出,BJ2、BJ31、CA这3株酵母
菌生长趋势接近,开始6 h内处于调整期,8~18 h
进入对数生长期,到20 h后达到稳定期。由这3株
菌的生长特性可知,培养20 h可获得最佳种子。
而SCT、XA这2株菌在20 h内一直处于平稳增长,
22 h后增长加快,但也不像其他对数期那样明
显,可以说这2株菌在YEPD液体培养基内生长较
为缓慢。
2.2 硝酸盐还原实验结果
表1 乳酸菌硝酸盐实验结果
样品 XXY WZY XCA HZ ZZ
第1管 未现红色 未现红色 未现红色 未现红色 未现红色
第2管 出现红色 出现红色 出现红色 出现红色 出现红色
结果 阴性 阴性 阴性 阴性 阴性
表2 酵母菌硝酸盐实验结果
样品 XA SCT BJ2 BJ31 CA
第1管 未现红色 未现红色 未现红色未现红色 未现红色
第2管 出现红色 出现红色 出现红色出现红色 出现红色
结果 阴性 阴性 阴性 阴性 阴性
由表1、表2可知,5株乳酸菌及5株酵母菌在
硝酸盐实验中,第1管加入亚硝酸盐试剂都未出现
红色,第2管加入少量锌粉加热后,都出现红色。
结果表明5株乳酸菌和5株酵母菌的实验结果都为
阴性,即都不能将硝酸盐还原为亚硝酸盐。
2.3 乳酸菌和酵母菌对亚硝酸盐降解实验结果
图4表明空白样中亚硝酸盐含量略有降低,
总体较平稳,由45.4 mg/kg降低至36 mg/kg。5株乳
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酸菌接入到含有亚硝酸盐的MRS培养基中,亚硝
酸盐含量远远低于空白样,并且5株菌的降解走势
大体相同,第1天内效果就非常显著,其中HZ菌
株值最低为5.5 mg/kg,WZY菌株值最高位10.3 mg/
kg,第2天就能达到较低水平,5株菌的值都低于3
mg/kg。结合5株乳酸菌的生长曲线,可得知5株乳
酸菌在快速增长的对数期及稳定期都可降解亚硝
酸盐,使得第1天就可大幅降低亚硝酸盐含量,第
2天达到较低水平。
些,SCT菌株生长情况与XA菌株类似却不及XA菌
株降解亚硝酸盐的效果,SCT降解亚硝酸盐是一个
连续缓慢的过程。
2.4 乳酸菌和酵母菌接入初始浆水中进行发酵
图4 乳酸菌降解亚硝酸盐实验结果
图5 酵母菌降解亚硝酸盐实验结果
图6 乳酸菌接种到初始浆水中的发酵结果
图7 酵母菌接种到初始浆水中的发酵结果
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由图5可以看出,空白中的亚硝酸盐含量虽
然有所降低,但处于相对平稳状态由105.4 mg/kg
到第10天降为76.9 mg/kg,而5株酵母菌接入含有
亚硝酸盐的YEPD培养基中,亚硝酸盐含量均低于
空白样。其中,BJ2、XA菌株在前3 d内亚硝酸盐
降解迅速,第3天就已经达到一个很低的含量,分
别为4.5、6.7 mg/kg,降解效果相当明显,再往后
就趋于平稳。BJ31、CA菌株在5 d内持续降解亚硝
酸盐,在第5天达到较佳降解效果,亚硝酸盐含
量分别为5、5.8 mg/kg,往后保持较低亚硝酸盐
含量。SCT菌株降解亚硝酸盐是一个持续过程,
在10 d测量过程中一直处于降解状态,其总体趋
势较空白样有明显效果,但相比于另外4株菌的
降解效果来看,降解速度较慢,其降解效果稍差
些,第10天的亚硝酸盐含量为12.4 mg/kg。结合
5株酵母菌的生长曲线,BJ2、BJ31、CA这3株酵
母菌在整个生长过程中快速消耗亚硝酸盐,XA
菌株在缓慢生长过程中却也能像BJ2等菌株一样快
速降解亚硝酸盐,说明XA降解亚硝酸盐能力更强
由图6可知,乳酸菌接种到浆水发酵过程中
对亚硝酸盐含量有影响。空白样的浆水在发酵过
程中,亚硝酸盐含量前2 d内增加至亚硝峰值121.8
mg/kg,过后亚硝酸盐含量开始下降。XXY、HZ 2
株乳酸菌接种到浆水发酵过程中,其亚硝酸盐含
量一直处于较低水平,亚硝峰不明显,第2天含
量最高分别为6.5、3.5 mg/kg远远低于空白水平。
WZY菌株接种到浆水发酵过程中,第1天亚硝酸
盐含量达56 mg/kg,之后缓慢增加到第3天达峰值
67.1 mg/kg,过后降低,第4天降到2.7 mg/kg。XCA
菌株接种到浆水发酵过程中,第1天亚硝酸盐含量
变化不大,之后增加到第3天达峰值32.3 mg/kg,
过后开始下降至第6天为1.3 mg/kg。ZZ菌株接种到
浆水发酵过程中,第2、3天保持高含量为20 mg/
kg,第4天降至4.9 mg/kg。
从图7可以看出,浆水发酵中接种酵母菌对
其中的亚硝酸盐含量有影响。空白样的亚硝酸
盐含量在前2 d内迅速增长,并于第2天达到亚硝
峰121.8 mg/kg,过后亚硝酸盐含量开始下降。
BJ31、XA 2株酵母菌接种到浆水发酵过程中,其
亚硝酸盐含量一直处于很低的水平,亚硝峰也不
明显,第1天含量最高分别为7.7、4.6 mg/kg,远
远低于空白水平。CA菌株接到浆水发酵过程中,
其亚硝酸盐含量在第1天迅速上升并达到峰值92.2
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mg/kg,但到了第2天就降到很低水平2.7 mg/kg。
BJ2菌株接种到浆水发酵过程中,其亚硝酸盐含量
变化趋势与空白样相似,在前2 d内增长,第2天
达到亚硝峰68.7 mg/kg,但峰值低于空白样,第3
天降到较低水平2.7 mg/kg。SCT菌株接种到浆水发
酵过程中,其亚硝酸盐含量在前2 d变化不大,第
4天上升到最高峰43.4 mg/kg,之后下降,但总体
下降趋势相对缓慢。
3 结论
浆水中分离出的5株乳酸菌不产生亚硝酸盐且
具有降解亚硝酸盐的能力,5株乳酸菌在含有亚硝
酸盐的MRS培养基中都能快速降解亚硝酸盐,使
亚硝酸盐含量降到很低水平。其中XXY、HZ接种
到浆水发酵过程中效果明显,亚硝酸盐含量很低
且看不出亚硝峰的存在。XCA、ZZ接种到浆水发
酵过程中有亚硝峰出现,ZZ亚硝峰比XCA提前1 d
且峰值低于XCA。WZY菌株接种到浆水发酵过程
中却不像其他菌株的效果,有较高的亚硝峰。
浆水中分离出的5株酵母菌不产生亚硝酸盐且
具有降解亚硝酸盐的能力,其中BJ31、XA在含亚
硝酸盐的YEPD培养基中快速降解亚硝酸盐,且使
亚硝酸盐含量降到很低水平,将这2株菌接种到浆
水发酵过程中效果明显,亚硝酸盐含量很低且看
不出亚硝峰的存在。BJ2和CA 2株菌在含亚硝酸盐
的YEPD培养基中也能快速降解亚硝酸盐,但趋势
没有BJ31、XA明显,最后也能使亚硝酸盐降到较
低水平,将这2株菌接种到浆水发酵过程中发现均
有亚硝峰的存在,其中CA在第1天达到亚硝峰,
BJ2比CA晚1 d达到亚硝峰,CA亚硝峰高于BJ2。
SCT菌株在含亚硝酸盐的YEPD培养基中能缓慢降
解亚硝酸盐,这与将其接种到浆水发酵过程中降
解趋势类似。
本实验得出浆水中分离的5株乳酸菌和5株酵
母菌均不产生亚硝酸盐,并有降解亚硝酸盐的能
力,接种到浆水发酵过程中亚硝酸盐含量明显比
自然发酵低的多,这为浆水发酵过程中降解亚硝
酸盐提供借鉴。
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