全 文 ：※生物工程 食品科学 2016, Vol.37, No.11 147
乳酸菌接种发酵对大头菜品质的影响
洪 冰1，曾许珍2，李阿敏1，杨蕊莲1，蒋和体1,*
（1.西南大学食品科学学院，重庆 400715；2.重庆市威利农业开发有限公司，重庆 404700）
摘  要：对大头菜进行乳酸菌接种发酵，研究乳酸菌对大头菜感官指标、理化指标及微生物指标的影响，并探讨
接种发酵大头菜的硬度与果胶变化的相关性。结果表明，添加乳酸菌对产品的感官性质和微生物指标具有显著
的影响，可以改善产品的香气和滋味并有效降低大肠菌群含量；对产品的总酸、亚硝酸盐、咀嚼性、黏性、还
原糖、氨基酸态氮、VC、硬度和果胶含量都有显著的影响，而对产品的色泽、弹性和内聚性影响不大。因此，
通过添加乳酸菌，3 个月即达到出坛标准，感官评分达到94.0 分，亚硝酸盐和大肠菌群含量分别为1.43 mg/kg和
＜30 MPN/100 g。可以明显缩短产品的生产周期，提高产品品质及安全性。乳酸菌接种发酵大头菜过程中硬度与原
果胶成显著正相关，与水溶性果胶成负相关，但相关性不显著，说明其质构特性的变化机理更加多样和复杂。
关键词：乳酸菌；接种发酵；大头菜；品质；硬度；果胶
Effect of Lactic Acid Bacterial Fermentation on the Quality of Kohlrabi
HONG Bing1, ZENG Xuzhen2, LI Amin1, YANG Ruilian1, JIANG Heti1,*
(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China;
2. Chongqing Willie Agricultural Development Co. Ltd., Chongqing 404700, China)
Abstract: The effect of fermentation with a mixed starter culture of lactic acid bacteria on sensory, physicochemical
and microbial properties of kohlrabi pieces was examined, and the correlation between the hardness and pectin content
of fermented kohlrabi was discussed. Results showed that lactic acid bacterial fermentation had a significant impact on
sensory and microbial properties of kohlrabi as indicated by improved aroma and taste and effectively reduced coliform
group. The fermentation also had a significant influence on the contents of total acid and nitrite, chewiness, viscosity,
the contents of reducing sugar, amino acid nitrogen and VC, hardness and pectin content in kohlrabi, but exerted only
marginal effects on color, elasticity and cohesiveness. Moreover, after fermentation for 3 months, the sensory evaluation
score of the fermented product was 94.0, and nitrite content and the number of coliform bacteria were 1.43 mg/kg and
< 30 MPN/100 g, respectively. This strategy could significantly shorten the production cycle and improve the product
quality and safety. During fermentation, the hardness was significantly positively correlated with protopectin, and negatively
correlated with water-soluble pectin, indicating that the mechanism for the changes in textural properties became more
diverse and complicated.
Key words: lactic acid bacteria; inoculated fermentation; kohlrabi; quality; hardness; pectin
DOI:10.7506/spkx1002-6630-201611026
中图分类号：TS255.5 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2016）11-0147-07
引文格式：
洪冰, 曾许珍, 李阿敏, 等. 乳酸菌接种发酵对大头菜品质的影响[J]. 食品科学, 2016, 37(11): 147-153. DOI:10.7506/
spkx1002-6630-201611026. http://www.spkx.net.cn
HONG Bing, ZENG Xuzhen, LI Amin, et al. Effect of lactic acid bacterial fermentation on the quality of kohlrabi[J]. Food Science, 2016,
37(11): 147-153. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201611026. http://www.spkx.net.cn
收稿日期：2015-07-26
基金项目：重庆市“121”科技支撑示范工程项目（cstc2013jcsf-jcssX0033）
作者简介：洪冰（1989—），女，硕士研究生，研究方向为食品安全与质量控制。E-mail：iceswu@163.com
*通信作者：蒋和体（1963—），男，教授，博士，研究方向为农产品加工。E-mail：jheti@126.com
大头菜（Brassica junces var. megarrhiza Tsen et Lee）
属于十字花科蔬菜，是一种营养价值很高的根用芥菜。
在我国南北皆有栽培，以重庆、广西、江苏、辽宁等地
为主[1]。采收后的大头菜有强烈芥辣味和少许苦味，不宜
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生吃。由于其产量高，而且有肉质根皮厚而硬，肉质致
密坚实等特点，适宜腌制发酵后食用[2]。
目前腌制大头菜的生产状况主要以小作坊加工为
主，加上质地与榨菜相似、大规模生产大头菜的企业较
少，导致大头菜生产出现发展迟缓、产品质量相对较弱
等不利状况[1]。而且，大头菜产品仍然以传统自然发酵
为主，该方法发酵时间较长，不利于品质控制，在发酵
过程中易面临营养成分的流失及腌制过程中亚硝酸盐、
大肠杆菌的超标等不容忽视的问题，影响企业的经济效
益。因此，如何在保持产品品质、提高安全性的前提下
缩短生产周期就成为研究的热点[3-4]。
乳酸菌可保持和加强蔬菜和水果的营养、感官、保
质期和安全性[5-6]，乳酸菌发酵是自然发酵过程中的主要
发酵过程。目前已有研究表明，乳酸菌接种发酵蔬菜能
显著降低亚稍酸盐含量，缩短发酵时间。近年来，国内
有关研究人员开始关注乳酸菌在大头菜发酵过程中的作
用，吴希茜[1]将肠膜明串株菌、乳酸乳杆菌和植物乳杆
菌对大头菜进行发酵，发现虽然风味、品质上并无明显
的提高，但是人工发酵能加快大头菜的发酵，缩短了大
头菜的生产周期，不仅能够降低大头菜的生产成本，而
且有利于提高大头菜的安全性。刘达玉等[4]对大头菜的接
种人工筛选的纯种乳酸菌工艺进行研究，发现接种发酵
大头菜的感官品质明显提升。说明将乳酸菌应用到接种
发酵大头菜中改善产品品质，缩短发酵时间是切实可行
的。本实验对乳酸菌接种发酵大头菜进行6 个月跟踪发
酵，观察大头菜在发酵过程中感官指标、理化指标及微
生物指标的动态变化。通过与自然发酵大头菜对比，得
出乳酸菌对接种发酵大头菜品质的影响，以期为该技术
的产业化提供技术支撑。并对大头菜发酵过程中的硬度
与果胶变化的相关性进行初探，旨在为大头菜发酵过程
中品质的控制提供有益参考。
1 材料与方法
1.1 材料与菌种
大头菜，取自重庆市威利农业开发有限公司巫山大
头菜基地。
鼠李糖乳杆菌、短乳杆菌、肠膜明串珠菌分别编号
为A、B、C 中国工业微生物菌种保藏管理中心；半乳
糖醛酸标准品 美国Sigma公司。
1.2 仪器与设备
UtraScan PRO测色仪 美国HunterLab公司；WFJ
7200型可见分光光度计 尤尼柯（上海）仪器有限公
司；雷磁PHS-3C型pH计 上海仪电科学仪器股份有限
公司；CT-3质构仪 美国Brookfield公司。
1.3 方法
1.3.1 大头菜的发酵工艺流程[7-10]৏ᯉė␵⍇ėᲮᲂė࠷ඇėㅜа⅑࣐ⴀė㝡≤ėㅜҼ⅑࣐ⴀėਁ䞥˄᧗ࡦ൘27 ć˅ėᡀ૱㧼⿽ėа⅑ᢙབྷษޫėҼ⅑ᢙབྷษޫĘ᧕⿽˄AIJBIJCѪ3IJ3IJ2ˈ᧕⿽䟿Ѫ2%˅ᡆн᧕⿽
工艺要点：将原料清洗、晾晒、切块后进行第一次
和第二次加盐，使大头菜的盐度分别控制在6%左右和8%
左右，然后将大头菜均分入坛，一份按大头菜质量的2%
加入二次扩大培养后的菌液进行接种发酵，一份做对照
进行自然发酵。
1.3.2 总酸的测定
按照 GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》，采
用酸碱滴定法测定。
1.3.3 发酵大头菜感官评价
将接种发酵和自然发酵大头菜样品放置于一次性塑料
碗中，由经过专业感官评价训练的评审员20 人对大头菜
的色泽（10 分）、香气（40 分）、滋味（40 分）、脆性
（10 分）进行感官评分，共计100 分。最后根据评分结果
来确定大头菜质量，具体大头菜感官评分标准见表1。
表 1 大头菜感官评分标准[1-3]
Table 1 Criteria for sensory evaluation of kohlrabi[1-3]
项目 评分标准 得分
色泽
（10 分）
表面色泽均匀，呈金黄色或黄白色 10 分
表面色泽较均匀、较亮，呈灰黄色 6～9 分
表面呈深褐色，黄黑色 0～5 分
香气
（40 分）
香气纯正、扑鼻，有特有的大头菜香，无其他不良气味 40 分
香气较纯正，有特有的大头菜香，无其他不良气味 24～39 分
香气不明显，有异味产生 0～23 分
滋味
（40 分）
酸咸适口，滋味鲜美 40 分
酸咸较适中，滋味较好 24～39 分
味道不明显、不准确或过于淡薄 0～23 分
脆性
（10 分）
脆性好，质地脆嫩，咀嚼性好，无发软变质，干净无杂质 10 分
脆嫩感较好，咀嚼性适中，无发软变质，干净无杂质 6～9 分
脆嫩感较差，咀嚼性差，发软变质 0～5 分
1.3.4 质构的测定
将大头菜样品切成长约3 cm，宽约1 cm，高约1 cm
的条状，置于质构仪TA44探头下对样品进行质构剖面
分析（texture profile analysis，TPA）测试。质构测定参
数为：测试速率：1 mm/s；压缩程度：距离6 mm；触
发点负载：0.05 N；停顿时间：5 s。每个样品测试重复
10 次，取其平均值。
1.3.5 亚硝酸盐的测定
按照GB 5009.33—2010《食品安全国家标准 食品中
亚硝酸盐与硝酸盐的测定》，采用分光光度法测定。
1.3.6 还原糖的测定
按照GB/T 5009.7—2008《食品中还原糖的测定》，
采用直接滴定法测定。
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1.3.7 氨基酸态氮（amino acid nitrogen，AAN）的测定
按照GB/T 5009.40—2003《酱卫生标准的分析方
法》，采用甲醛值法测定。
1.3.8 VC的测定
按照GB/T 6195—1986《水果、蔬菜维生素C含量测
定法》，采用2,6-二氯靛酚滴定法测定。
1.3.9 微生物指标的测定
按照国家标准GB 4789.35—2010《食品微生物学
检验 乳酸菌检验》进行乳酸菌的检测；按照国家标准
GB 4789.3—2010《食品微生物学检验 大肠菌群计数》
大肠菌群MPN计数法进行大肠菌群的检测。
1.3.10 色度的测定
将大头菜样品切成1.3.4节中的条状，使用反射小孔
在RSIN-包括镜面反射模式进行色泽测定，测定色泽参
数分别为亮度值L*、红绿值a*、黄蓝值b*，空白组色
泽参数分别为亮度值L0*、红绿值a0*、黄蓝值b0*。从样品
中随机取5 条，选择15 个点进行测定，取其平均值。通
过L*、a*、b*值可以计算得出总色差ΔE值，计算公式
如下。
ΔE=（（L*－L0*）
2＋（a*－a0*）
2＋（b*－b0*）
2）1/2
1.3.11 果胶的测定
采用咔唑比色法[11-12]进行测定。
1.4 数据分析
运用Origin 8.6和SPSS 19软件对实验数据进行分析
处理。
2 结果与分析
2.1 大头菜发酵过程中总酸的变化
00
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2
2
4
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小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。下同。
图 1 大头菜发酵过程中总酸的变化
Fig. 1 Changes in total acid content in kohlrabi during fermentation
由图1可知，当水分、盐度、温度适宜及厌氧条件
下，乳酸菌开始发酵产生乳酸。接种发酵与自然发酵大
头菜的总酸含量均随着发酵时间的延长而增加，但接种
发酵大头菜的总酸含量明显高于自然发酵，且发酵前两
个月接种发酵组的产酸速率明显比自然发酵组快。原因
是接种发酵中乳酸菌数量较多，成为优势菌群，因此
产生的总酸含量较高。由于目前没有发酵大头菜的相
关标准，考虑到大头菜质地上与榨菜相似，因此参照
GB 6094—85《榨菜》和GH/T 1011—2007《榨菜》标
准，结合大头菜自身半干态发酵的特点和工厂实际生产
状况，确定大头菜出坛（即发酵成熟）标准为总酸含量
（以乳酸计）5.40～10.0 g/kg。接种发酵在发酵3 个月时
为5.80 g/kg，自然发酵在发酵4 个月时为5.44 g/kg，均达
到出坛标准。对其继续进行观察，发酵6 个月后接种发酵
和自然发酵组总酸含量分别为9.28 g/kg和7.88 g/kg。
2.2 大头菜发酵过程中感官评分的变化
表 2 大头菜发酵过程中感官评价结果（x±s，n=20）
Table 2 Sensory evaluation of kohlrabi during natural and inoculated
fermentation（x ± s，n = 20）
发酵类型 发酵时间/月 色泽（10 分） 香气（40 分） 滋味（40 分） 脆性（10 分） 评价总分
接种发酵
3 10.0 38.0 37.0 9.0 94.0±0.6a
4 9.0 37.9 38.1 8.1 93.1±0.5a
5 8.1 36.7 36.2 7.2 88.2±0.5b
6 7.9 34.8 32.3 7.0 82.0±0.7c
自然发酵
4 10.0 34.0 34.0 9.0 87.0±0.6a
5 7.9 34.3 34.9 8.1 85.2±0.5b
6 7.1 35.9 36.1 8.0 87.1±0.6a
注：同列小写字母不同表示差异显著（P ＜ 0.05）。
由图1可知，接种发酵3 个月和自然发酵4 个月时均
达到出坛标准，对达到出坛标准的接种发酵和自然发酵
大头菜分别进行感官评定。由表2可知，发酵3 个月时，
接种发酵大头菜的品质最高，随着发酵时间延长，其感
官评价总分总体呈下降趋势，色泽、香气、滋味和脆性
均有不同程度的下降，且发酵6 个月时，总酸含量达到
了9.28 g/kg，酸度偏高，对大头菜的滋味产生一定的影
响。而自然发酵感官品质一直较稳定，发酵6 个月与4 个
月时感官评分差异不显著，但发酵6 个月的色泽明显比发
酵4 个月的低，脆性也不如发酵4 个月的，发酵后期香气
更加纯正。相比自然发酵，接种发酵达到好的感官品质
更快，但随着发酵的进行，接种发酵大头菜感官品质下
降较快。达到出坛标准时，相比自然发酵，接种发酵大
头菜的香气更加纯正浓郁，滋味更加鲜美。由此可见，
接种发酵可以更快更好地发酵出色泽、香气、滋味和脆
性更高的大头菜，进而获得更好的大头菜品质。
由表2可知，达到出坛标准后的接种发酵和自然发酵
大头菜发酵后期感官评价总分均较高，大头菜均具有优
良的口感，故对发酵大头菜进行跟踪6 个月，进一步观察
接种发酵和自然发酵过程中各指标的动态变化。
从企业的经济效益出发，再结合大头菜发酵过程中
总酸变化图和感官评定表，得出接种发酵3 个月出坛，自
然发酵4 个月出坛最佳。
150 2016, Vol.37, No.11 食品科学 ※生物工程
2.3 大头菜成品TPA比较
TPA主要作用是作为食品质构的感官评价和仪器分
析间的桥梁，可以揭示质地本质，准确地量化描述产品
的质构[13]。硬度的感官定义是牙齿挤压样品的力量，咀
嚼性的感官定义是咀嚼固体样品时需要的能量[14]。由表3
可知，硬度和咀嚼性差别较大，出坛时，接种发酵的硬
度和咀嚼性分别比自然发酵大头菜高8.21 N和6.88 mJ，
黏性比自然发酵低0.08 mJ。而在弹性和内聚性方面，两
组发酵大头菜无明显差别。结合感官评定，得出接种两
组发酵大头菜均具有良好的质地，相比自然发酵，接种
发酵具有更好的硬度和咀嚼性。
表 3 出坛后大头菜成品TPA比较
Table 3 Comparison of TPA parameters of kohlrabi fermented by
indigenous and exogenous bacteria
发酵类型 硬度/N 弹性/mm 咀嚼性/mJ 内聚性 黏性/mJ
接种发酵 32.66±1.24 7.83±0.06 96.43±2.47 0.47±0.06 0.36±0.04
自然发酵 24.45±0.70 7.83±0.03 89.55±1.94 0.49±0.03 0.44±0.03
2.4 大头菜发酵过程中亚硝酸盐含量的变化
00
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2
2
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图 2 大头菜发酵过程中亚硝酸盐含量的变化
Fig. 2 Changes in nitrite content in kohlrabi during fermentation
由图2可知，接种发酵和自然发酵大头菜的亚硝酸
盐含量均随着发酵时间的延长而呈现先升高后降低的趋
势，且均在1 个月时达到最大值，而后迅速下降，后期
变化不明显。由此可知，添加乳酸菌对发酵大头菜中亚
硝酸盐的生成具有一定影响，可以有效地控制亚硝酸盐
的生成，降低亚硝酸盐的含量，且含量明显低于自然
发酵组。这可能与接种发酵大头菜中乳酸菌为优势菌
群，使乳酸菌快速繁殖，抑制了有害菌的生长有关。另
外，有研究发现乳酸菌代谢产生的有机酸、细菌素、双
乙酰、过氧化氢等物质也起到了抑菌作用[15-16]。Oh[17]、
Reina[18]、Kawahara[19]等在酱腌菜中引入混合菌株能明显
降低亚硝酸盐的含量。因此添加混合乳酸菌可以有效地
抑制亚硝酸盐的产生。
接种发酵和自然发酵大头菜出坛时亚硝酸盐含量分
别为1.43 mg/kg和2.33 mg/kg，远低于我国关于酱腌菜的
卫生标准GB 2714—2003《酱腌菜卫生标准》中规定的各
类酱腌菜产品的亚硝酸盐限量标准（20 mg/kg），因此
发酵大头菜是一种安全性的产品。
2.5 大头菜发酵过程中理化指标及微生物指标的变化
表 4 大头菜发酵过程中理化指标及微生物指标变化
Table 4 Changes in physical, chemical and microbial properties in
kohlrabi during fermentation
发酵
类型
发酵
时间/月
还原糖含量/
（g/100 g）
AAN含量/
（g/100 g）
VC含量/
（mg/100 g）
乳酸菌数/
（CFU/g）
大肠菌群数/
（MPN/100 g）
接种发酵
0 4.69±0.07a 0.191±0.011a 11.62±0.09a 7.1×106 36
1 5.21±0.07b 0.354±0.005b 9.32±0.15b 7.2×107 62
2 4.36±0.07c 0.530±0.012c 7.87±0.06c 5.1×108 30
3 3.88±0.12d 0.479±0.003d 7.68±0.06d 8.7×108 ＜30
4 3.20±0.05e 0.320±0.009e 6.51±0.08e 9.2×108 ＜30
5 3.11±0.10e 0.592±0.006f 5.89±0.06f 3.1×108 ＜30
6 2.82±0.09f 0.703±0.009g 4.90±0.08g 1.9×108 ＜30
自然发酵
0 4.69±0.07a 0.191±0.011a 11.62±0.09a 1.8×104 36
1 4.48±0.05b 0.283±0.013b 9.67±0.07b 9.3×104 72
2 4.12±0.11c 0.472±0.009c 7.92±0.09c 4.3×105 94
3 3.36±0.06d 0.430±0.011d 6.85±0.08d 5.7×106 30
4 2.52±0.06e 0.358±0.014e 5.03±0.11e 2.5×107 ＜30
5 1.78±0.12f 0.620±0.009f 4.31±0.08f 1.2×107 ＜30
6 1.38±0.06g 0.790±0.035g 3.71±0.17g 3.2×106 ＜30
由表4可知，接种发酵大头菜的还原糖含量随着
发酵时间先增加后降低，在发酵1 个月时达到最高峰
5.21 g/100 g，可能是因为接种微生物将大头菜中的蔗
糖和多糖转化为还原糖的含量大于微生物利用还原糖的
量，导致其含量增加。自然发酵大头菜中，由于微生物
利用还原糖，其含量随着发酵时间逐渐下降。还原糖是
微生物发酵的能源，在发酵过程中产生乳酸，其转化糖
还可与AAN发生反应，引起大头菜的褐变。
蛋白质在微生物水解酶的作用下分解成各种氨基
酸，从而使大头菜产生鲜味，因此AAN的含量一定程度
上可代表发酵大头菜的感官品质[20]。由表4可知，接种
发酵和自然发酵大头菜中AAN的含量随着发酵时间的延
长呈先上升后下降再上升的趋势。发酵前2 个月AAN含
量上升是因为大头菜在发酵前期蛋白质的分解所产生的
AAN的量比参与美拉德反应被消耗的量多，且接种发
酵组高于自然发酵组，这与乳酸菌分泌相关的酶有关，
促进了蛋白质的水解，赋予产品良好的品质。在发酵
3～4 个月时，大头菜进一步充分发酵，AAN参与美拉德
反应速度加快，使其含量逐渐下降，蛋白质降解后形成
的氨基酸作为菌株发酵的氮源被利用也会导致氨基酸态
含量下降[20]。发酵后期AAN逐渐被积累而回升，自然发
酵组AAN含量要高于接种发酵组。
随着发酵时间的延长，接种发酵和自然发酵大头菜
VC含量均逐渐下降。且接种发酵大头菜的VC含量要高
于自然发酵。可能是由于接种发酵大头菜产酸更快，酸
性环境更有利于VC的保存[21]。
接种发酵和自然发酵大头菜的乳酸菌含量在发酵过
程中变化趋势较一致，均为先逐渐增加后缓慢下降。接
种发酵大头菜中由于接种乳酸菌，乳酸菌为优势菌种，
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抑制了其他杂菌生长，其发酵前2 个月生长速率高于自
然发酵。大肠菌群在一定程度上会影响发酵蔬菜的品质
和安全性[22-23]，因此，应尽量降低大肠菌群数量。大肠
菌群在发酵前期呈上升趋势，这可能是由于发酵初期，
发酵体系中的酸性环境尚未形成，大肠菌群的生长繁殖
不受抑制[24]。随着发酵的继续进行，大肠菌群数量逐渐
降低。由表4可知，乳酸菌接种发酵大头菜的大肠菌群数
量下降速率明显快于自然发酵组。这与接种发酵快速的
产酸环境有关，可以更加有效地抑制大肠菌群的生长。
在发酵过程中，接种发酵大头菜的大肠菌群数量低于
GB 2714—2003中规定散装酱腌菜产品的大肠菌群限量标
准（90 MPN/100 g），因此乳酸菌发酵大头菜是一种安
全性的产品。
2.6 大头菜发酵过程中色泽的变化
表 5 大头菜发酵过程中色泽的变化（x±s，n=15）
Table 5 Changes in color values in kohlrabi during fermentation
(x ± s, n = 15）
项目 发酵时间/月 L* a* b* △E
接种
发酵
0 63.53±1.52a 0.72±0.34a 16.90±0.98a
1 58.63±1.18b 1.93±0.52b 19.75±1.13b 5.82±1.58a
2 56.07±1.22c 4.75±0.78c 23.63±0.83ce 10.90±0.64b
3 51.40±1.35d 6.20±0.44d 22.53±0.75cd 14.50±0.66c
4 48.65±1.18e 7.48±0.33e 21.34±1.12bd 16.98±0.62d
5 47.70±1.05e 8.81±0.52f 25.11±1.06ef 19.61±0.60e
6 47.16±0.74e 9.50±0.35f 26.01±0.94f 20.71±0.31e
自然
发酵
0 63.53±1.52a 0.72±0.34a 16.90±0.98a
1 57.04±0.93b 1.29±0.23a 17.72±1.60a 6.68±1.07a
2 54.02±1.33c 4.25±0.35b 21.40±1.22b 11.11±1.74b
3 53.11±1.04c 5.21±0.48c 20.57±1.22b 12.00±0.37b
4 49.23±0.78d 5.67±0.41c 19.85±1.18b 15.46±0.37c
5 44.05±1.05e 6.47±0.64d 22.06±1.05bc 20.99±0.76d
6 41.57±1.55f 6.99±0.48d 23.76±1.11c 23.88±1.00e
大部分研究表明腌制产品变色的原因很复杂，包括
VC的氧化，羧氨（美拉德）反应等非酶褐变引起的，
还有少量的酶促褐变[25]。由表5可知，随着发酵时间的
延长，接种发酵组和自然发酵组的L*值均逐渐下降，
表明大头菜随着发酵进行白度和亮度越来越低，接种发
酵组后期变化不显著，说明L*值逐渐趋于平稳。在大
头菜发酵过程中，b*值呈现先上升后下降再上升的不
规律变化趋势。有研究表明，当萝卜组织被破坏（如
去皮、切分等），萝卜中的主要硫苷4-甲硫基-3-丁烯
基硫代葡萄糖苷（4-mthylthio-3-butenyl glucosinolate，
4-MTBG）经芥子苷酶降解为4-甲硫基-3-丁烯基异硫氰
酸酯（4-methylthio-3-butenyl isothiocyanate，4-MTBI），
4-MTBI很快释放出来，其分解产物是黄色素的重要前体
物质[26]。由于大头菜中存在大量的硫代葡萄糖苷，在芥
子苷酶的作用下产生异硫氰酸酯[27-28]。所以，推测在大头
菜腌制过程中，b*值的波动变化与4-MTBI的分解和挥发
有关，也可能与蛋白质、氨基酸态氮与还原糖发生美拉
德反应，也会使菜色的颜色加深而遮盖了黄色的测定有
关。接种发酵的大头菜的a*值和b*值明显高于自然发酵
大头菜，说明与自然发酵相比，接种发酵大头菜的色泽
更加偏红和偏黄。与刚开始发酵时的大头菜相比，随着
发酵时间延长，△E逐渐增加，且接种发酵增长速率较自
然发酵缓慢，说明接种发酵乳酸菌更有利于保持大头菜
的色泽。同时，ΔE＞2，说明发酵前后大头菜的色泽变
化差异较大，可以从视觉上比较容易分辨[29-30]。
因此，可以说明添加乳酸菌发酵剂对于促进大头菜
形成金黄色或黄白色的色泽具有良好的效果。
2.7 大头菜发酵过程中硬度和果胶的变化及相关性分析
2.7.1 大头菜发酵过程中硬度和果胶的变化
硬度在一定程度上说明了发酵制品的发酵程度和口
感。在发酵过程中，若硬度下降过快，则会严重影响发
酵制品的口感。所以，有必要对发酵大头菜进行硬度分
析。大头菜原料经过晾晒、加盐脱水后，硬度下降。由
表6可知，在发酵过程中，接种发酵大头菜硬度开始呈上
升趋势，在发酵2 个月时开始下降，并且后期变化不是很
显著。接种发酵大头菜硬度出现上升的原因可能是大头
菜发酵为半干态发酵，乳酸菌前期发酵速率较快，容易
造成水分的损失，进而影响硬度。之后硬度缓慢下降的
原因主要是由于发酵过程中，由于果胶物质的溶解和非
酶降解作用，使大头菜硬度降低。
表 6 大头菜发酵过程中硬度和果胶的变化
Table 6 Changes in hardness and pectin content of kohlrabi during
fermentation
发酵
类型
发酵
时间/月 硬度/N
原果胶含量/
（mg/100 g）
水溶性果胶含量/
（mg/100 g）
接种
发酵
0 31.59±0.96a 48.47±0.58a 5.27±0.48a
1 32.58±1.22ab 46.38±0.55b 8.92±0.77b
2 34.48±1.44b 40.43±0.58c 10.22±0.43c
3 32.66±1.24ab 38.55±0.64d 13.36±0.72d
4 30.74±1.33ac 30.87±0.73e 14.47±0.67e
5 29.22±1.22cd 28.79±0.78f 17.43±0.58f
6 28.17±0.75d 23.13±0.80g 18.68±0.65g
自然
发酵
0 31.59±0.96a 48.47±0.58a 5.27±0.48a
1 30.67±1.36ab 47.45±0.60a 7.81±0.63b
2 29.11±1.10b 45.70±0.97b 9.08±0.52c
3 26.82±0.99c 41.75±0.68c 11.60±0.72d
4 24.45±0.70d 34.15±0.72d 16.05±0.35e
5 25.20±1.11cd 30.19±0.62e 18.04±0.49f
6 24.22±1.11d 28.73±0.82f 20.27±0.52g
Sila等[31]研究表明，水果和蔬菜的质构特性很大程
度上决定于细胞壁中果胶物质的组成和含量。因此，研
究大头菜在发酵过程中果胶组分的变化对于了解其质构
特性的变化机理有着重要的作用。由图3可知，原果胶含
量均随着发酵时间的延长而上升，而水溶性果胶含量则
反之。原果胶在果胶酶的作用下，水解成了果胶和果胶
152 2016, Vol.37, No.11 食品科学 ※生物工程
酸。同时，大头菜腌制过程中，由于Na＋置换而除去了
原果胶中起交联作用的Ca2＋和Mg2＋，加上原果胶酶的作
用，就导致了原果胶与半纤维素结合和原果胶的降解，
生成水溶性果胶，从而使原果胶含量下降，水溶性果胶
含量上升。接种发酵中原果胶含量比自然发酵中下降的
快，可能是由于接种发酵中微生物的存在，使得榨菜中
果胶成分逐渐被其分解利用，以维持其自身的生命活
动。接种发酵水溶性果胶后期含量比自然发酵低，有可
能是水溶性果胶进一步水解为果胶酸和甲醇等产物造成
的。水溶性果胶的水解会使细胞彼此分离，组织变软，
从而影响产品的质量[32]。
2.7.2 大头菜发酵过程中硬度和果胶的相关性分析
在表6结果基础上，进一步研究大头菜发酵过程中果
胶与硬度的相关性对于更详细了解其质构特性的变化机
理有着重要的作用。相关性分析主要是考察两个变量之
间线性关系的一种统计分析方法。本实验对大头菜发酵
过程中硬度与果胶的关系进行初探。由SPSS 19分析硬度
与果胶的Pearson’s相关性可知，接种发酵大头菜硬度与
原果胶成显著正相关（R＝0.757），与水溶性果胶成负
相关（R＝－0.700），但相关性不显著。自然发酵大头
菜硬度与原果胶成极显著正相关（R＝0.944），与水溶
性果胶成极显著负相关（R＝－0.960）。৏᷌㜦≤ⓦᙗ᷌㜦
y˙3.287 2xˉ66.389
y˙1.547 9xˇ61.144R2＝0.572 7
R2＝0.490 4
280
10
20
30
40
50 A
30 ⺜ᓖ/N 32 34᷌㜦ਜ਼䟿/ ˄mg/100 g ˅ ৏᷌㜦≤ⓦᙗ᷌㜦
240
10
20
30
40
50 B y＝2.599 8x－31.841
y＝1.783 1x＋61.513
26 ⺜ᓖ/N28 30 32᷌㜦ਜ਼䟿/ ˄mg/100 g ˅ R2˙0.890 9 R2˙0.921 1
图 3 大头菜接种发酵（A）和自然发酵（B）条件下硬度与果胶含量
相关性分析
Fig. 3 Correlation analysis between hardness and pectin content in
kohlrabi during inoculated fermentation (A) and natural fermentation (B)
在自然发酵大头菜中，硬度的变化与其果胶含量的
变化呈现较好的相关性，说明大头菜在自然发酵过程中
硬度的变化与其果胶含量的变化具有密切关系，与周情
操等[33]研究的豇豆在腌制过程中的质构变化与果胶含量
和组成相关相符。比较发酵大头菜中不同果胶组分与硬
度变化的相关性，结果表明自然发酵大头菜中原果胶和
水溶性果胶与硬度之间的相关性均高于接种发酵大头菜
中果胶与硬度之间的相关性，而且接种发酵中硬度与水
溶性果胶相关性不显著。因此，可以推测乳酸菌接种发
酵大头菜中质构特性的变化机理更加复杂和多样。接种
发酵大头菜中原果胶对发酵大头菜的相关性高于水溶性
果胶，说明原果胶对乳酸菌接种发酵大头菜中质构的变
化起主要作用。
3 结 论
本实验通过添加乳酸菌发酵大头菜，以自然发酵大
头菜为对照，研究乳酸菌对大头菜感官、理化和微生物
指标的影响。通过SPSS 19对接种发酵和自然发酵大头
菜出坛时的产品进行感官指标和理化指标分析，并结合
接种发酵和自然发酵大头菜发酵过程中各指标的动态变
化，发现乳酸菌发酵对大头菜产品的品质具有重要的影
响，主要表现为：添加乳酸菌对产品的感官性质具有显
著的影响，出坛时，与自然发酵相比，接种发酵的香气
和滋味有明显提高；添加乳酸菌对产品的总酸、亚硝酸
盐、咀嚼性、黏性、还原糖、氨基酸态氮、VC、硬度和
果胶含量都有显著的影响，而对产品的色泽、弹性和内
聚性影响不大。添加乳酸菌对微生物指标有明显影响，
与自然发酵相比，接种发酵可明显加快乳酸菌生长速
率，有效降低大肠菌群含量。因此，添加乳酸菌发酵剂
可以明显影响大头菜产品的品质。
通过对大头菜发酵过程中硬度与果胶的相关性进行
初探，得出乳酸菌接种发酵大头菜发酵过程中硬度与原
果胶成显著正相关，与水溶性果胶成负相关，但相关性
不显著。因此，表明与水溶性果胶相比，原果胶对乳酸
菌接种发酵大头菜中质构的变化起主要作用。关于接种
发酵大头菜发酵过程中质构特性的变化机理有待进一步
深入研究。
综上，添加乳酸菌发酵剂改进大头菜发酵产品质量
是安全可行的，不仅可以缩短产品的生产周期，还可以
提高产品品质及安全性，符合现代化发酵蔬菜的发展趋
势。乳酸菌接种发酵大头菜中质构特性的变化机理更加
多样和复杂。接种发酵大头菜中原果胶对发酵大头菜的
相关性高于水溶性果胶，说明原果胶对乳酸菌接种发酵
大头菜中质构的变化起主要作用。
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