全 文 ：大头菜人工接种发酵工艺及其成分分析
刘达玉 ，董凯锋２＊，刘琴３，王卫１
（１．成都大学 生物产业学院，成都　６１０１０６；２．四川理工学院 生物工程学院，
四川 自贡　６４３０００；３．西华大学 生物工程学院，成都　６１００３９）
摘要：大头菜是主要的蔬菜加工品种，针对大头菜后熟发酵周期长的技术问题，采用纯化菌种人工接种
发酵技术、控制发酵温度３０℃，接种菌液４．０％条件下，大头菜经过腌渍，后熟发酵３个月后，产品与自
然发酵对照相比，感官品质明显提升。常规分析表明，接种发酵总酸增加了近４０％，还原糖、蛋白质和
亚硝酸盐有所降低；游离氨基酸分析数据表明，接种发酵大头菜含有７种人体必需氨基酸，总含量达到
５３４．１ｍｇ／１００ｇ，比自然发酵对照产品略有增加；ＧＣ－ＭＳ分析结果显示，人工接种发酵大头菜挥发性香
气成分主要为有机酸类、酯类、醛类、醇类等，检测出成分多达３５种，比自然发酵对照产品多５种。
关键词：大头菜；接种；发酵工艺；氨基酸；香气成分
中图分类号：ＴＳ２０１．５６　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１０００－９９７３（２０１２）０７－００２１－０６
Ｔｈｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｉｎｏｃｕｌａｔｅｄ　Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｋｏｈｌｒａｂｉ　ａｎｄ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　Ａｎａｌｙｓｉｓ
ＬＩＵ　Ｄａ－ｙｕ１，ＤＯＮＧ　Ｋａｉ－ｆｅｎｇ２＊，ＬＩＵ　Ｑｉｎ３，ＷＡＮＧ　Ｗｅｉ　１
（１．Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１０１０６，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｉｇｏｎｇ　６４３０００，Ｃｈｉｎａ；
３．Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００３９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｋｏｈｌｒａｂｉ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｋｉｎｄ　ｉｎ　ｖｅｇｅｔａｂｌｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｐｕｒｉｆｉｅｄ　ｓｔｒａｉｎｓ　ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　ｉｎｏｃｕ－
ｌａｔｉｏｎ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｗａｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｋｏｈｌｒａｂｉ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｐｏｓｔｒｉｐｅｎｅｓｓ　ｆｅｒｍｅｎｔａ－
ｔｉｏｎ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　Ｋｏｈｌｒａｂｉ　ｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　３０℃，４％ｐｕｒｅ　ｓｔｒａｉｎｓ
ｄｏｓａｇｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　３ｍｏｎｔｈｓ，ｔｈｅ　Ｋｏｈｌｒａｂｉ　ｓｅｎｓｏｒｙ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｗａｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｓｉｇｎｉｆｉ－
ｃａｎｔｌｙ；Ｎｏｒｍａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｉｔｓ　ｔｏｔａｌ　ａｃｉｄ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　４０ｐｅｒｃｅｎｔ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｓｕｇａｒ，ｐｒｏｔｅｉｎ
ａｎｄ　ｎｉｔｒｉｔｅ　ｗｅｒｅ　ｒｅｄｕｃｅｄ；Ｆｒｅｅ　ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｄａｔａ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｆｅｒｍｅｎｔｅｄ　Ｋｏｈｌｒａｂｉ　ｃｏｎｔａｉｎｅｄ
ｓｅｖｅｎ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄｓ，ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｗａｓ　ｕｐ　ｔｏ　５３４．１ｍｇ／１００ｇ；ＧＣ－ＭＳ　ａｎａｌｙｓｉｓ
ｒｅｖｅａｌｅｄ　ｉｔ　ｃｏｎｔａｉｎｅｄ　３５ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ａｒｏｍａ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｓ　ｌｉｋｅ　ｂａｌｓａｍｉｃ　ａｃｉｄ，ｅｓｔｅｒｓ，ａｌｄｅｈｙｄｅｓ，ｈａｄ　ｍｏｒｅ　５
ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ａｒｏｍａ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｎａｔｕｒａｌ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｋｏｈｌｒａｂｉ；ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ；ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄｓ；ａｒｏｍａ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
　　大头菜为十字花科植物，由于具有强烈的芥辣味
并稍带苦味，所以不宜生吃［１－３］，是蔬菜加工的重要品
种。大头菜腌渍发酵后质地脆嫩，香气怡人，深受广大
消费者喜爱。因此，大头菜的进一步开发利用蕴藏着
巨大的经济潜力，不仅改变菜农增产不增收的局面，同
时为“三农”发展提供了一条新的出路，如四川内江威
收稿日期：２０１２－０１－１２　　　　　　　　＊通讯作者
基金项目：四川省科技支撑计划项目（２０１１ＦＺ０１３９）；成都市科技计划项目部分研究内容（２０１１ＤＸＹＢ０３０ＪＨ）
作者简介：刘达玉（１９６４－），男，教授，从事食品发酵方面的研究；
董凯锋（１９８４－），男，在读硕士研究生，从事食品发酵方面的研究。
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２０１２年第７期
总第３７卷
　　　　　　　　　　　　　　　中 国 调 味 品
ＣＨＩＮＡ　ＣＯＮＤＩＭＥＮＴ 试验研究　　
宝大头菜已经进军航空高端产品。然而，目前大头菜
产品采用传统自然后熟发酵，周期长，产量难以提升，
生产工艺亟待改进。本文利用从发酵大头菜分离筛选
的乳酸菌，采用大头菜人工接种发酵工艺，对发酵大头
菜进行了常规分析，氨基酸分析以及挥发性香气成分
分析，为人工接种产业化生产提供依据。对缩短发酵
周期、提高产量与感官品质，具有重要的现实意义。
１　材料与方法
１．１　材料与试验方法
大头菜，购于成都十陵镇农贸市场；菌种采用课题
组分离筛选的大头菜乳酸菌，食盐（食用级）；菲林试剂
甲液和乙液，盐酸萘乙二胺（ＡＲ）；对氨基苯磺酸
（ＡＲ）；其它试剂均为分析纯。以新鲜大头菜为原料，
经过清洗、切片和晾晒、腌渍并调节ｐＨ后，喷雾接种，
保温后熟发酵等工序，发酵结束后即为成品大头菜，供
分析检测用。
１．２　主要仪器
榨汁机　广东旭众；ＨＨ－６电热数显恒温水浴锅
　北京中兴仪器有限公司；日立Ｌ－８８００型全自动氨基
酸分析仪　日立公司；ＧＳ－ＭＳ－２０１０ｐｌｕｓ色谱－质谱联
用仪分析　日本岛津公司；ＰＲ－２６０多功能食品安全检
测仪　上海华岩仪器设备有限公司。
１．３　分析检测方法
１．３．１　理化指标检测
亚硝酸盐的测定采用盐酸萘乙二胺法，还原糖的
测定采用菲林试剂滴定法，蛋白质测定采用凯氏定氮
法，酸度测定滴定法酸度以乳酸表示。
１．３．２　游离氨基酸含量测定
１．３．２．１　样品的前处理
准确称取样品８００ｍｇ于１８ｍｍ×１８０ｍｍ试管
中，向盛有样品的试管中加入１５ｍＬ　６ｍｏｌ盐酸，振荡
混匀。用酒精喷灯把该试管口下１／３处拉细到４～
６ｍｍ，抽真空１０ｍｉｎ后封管。处理过的试管置１１０±
１℃恒温烘箱中沙浴水解２２ｈ，拿出冷至室温，摇匀过
滤，取１ｍＬ滤液于５０ｍＬ烧杯中，用６０℃恒温水浴
蒸干滤液，加入０．０２ｍｏｌ盐酸稀释３倍，用０．２２μｍ
滤膜过滤上机。
１．３．２．２　分析条件
一个样品分析周期５３ｍｉｎ，分析仪有两个流路和两
根柱即：分离柱（４．６ｍｍ×６０ｍｍ）洗脱液流经此柱，流速
０．４ｍＬ／ｍｉｎ，柱温７０℃，柱压９．７９８ＭＰａ；反应柱：茚三
酮及茚三酮缓冲液流经此柱，流速０．３５ｍＬ／ｍｉｎ，柱温
１３５℃，柱压１．０７８ＭＰａ。
１．３．３　有机挥发物成分分析检测
使用顶空气质联用分析风味物质原理：精确称取
大头菜３．００ｇ在密封容器内，经过加热使其风味物质
积聚在顶部，顶空３０ｍｉｎ后，将针管吸取样品瓶，再注
入分析气象色谱质谱联用仪器系统对其组分进行分
析，得到图谱。
分析的条件和参数如下：顶空条件：在１５ｍＬ的
样品瓶中装入切碎的原料大头菜３．００ｇ，在６０℃下顶
空吸附３０ｍｉｎ，于２５０℃下解吸２ｍｉｎ。取１００μＬ上
层气体，分流进样，分流比１∶２０气相色谱条件：毛细
管柱：ＤＢ－５柱（６０ ｍ×０．３２ ｍｍ　ｉ．ｄ．；液膜厚度
１μｍ）；柱温升温程序：起始温度４０℃，保持１ｍｉｎ，然
后以 ５ ℃／ｍｉｎ 的升温速率升温到 １３０ ℃，再以
８℃／ｍｉｎ的升温速率升温到２００℃，最后以１２℃／ｍｉｎ
的速度升温到 ２５０ ℃，保持 ７ ｍｉｎ；汽化室温度：
２５０℃；载气为 Ｈｅ，流速０．８ｍＬ／ｍｉｎ；进样方式：起始
２ｍｉｎ不分流进样，随后按分流比１∶２０进样。
质谱条件：电子轰击离子源 （ＥＩ），电子能量
７０ｅＶ，灯丝发射电流２００μＡ，离子源温度２００℃，接
口温度２５０℃。扫描质量范围３３～４５０ａｍｕ。
２　大头菜发酵工艺技术要点
工艺流程：采收→切片→晾晒→清洗沥干→腌渍
→清洗压榨→喷雾接种→后熟发酵→成品。
２．１　采收与晾晒
大头菜采收在春节前后进行，然后清洗，剪去侧根
和长筋便可晾晒，切片时要大小均匀，厚度为０．５ｃｍ
为宜。将菜片用麻绳挂起晾晒，晴朗天气大约晾晒
２～３天，待菜块表面皱缩而不干枯，菜梗柔软，折而不
断，无硬心即可，得率约３５％。新鲜大头菜是具有生
命力的有机体，具有呼吸作用［４］，抵御杂菌的侵染能力
较强，不易霉变；切片后大头菜植物组织受到机械破
坏，容易感染，容易发生褐变反应，应及时晾晒。
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试验研究　　２０１２年第７期
总第３７卷
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ＣＨＩＮＡ　ＣＯＮＤＩＭＥＮＴ
２．２　腌渍
将晾晒好的菜片清水洗除去尘沙，沥水或者离心
机离心５０００ｒ／ｍｉｎ脱水１０～１５ｍｉｎ。腌渍时按晾晒
好的生菜计添加８％～１０％的食盐的比例，从底层开
始，一层菜一层盐的方式，下少上多的方法加盐，压实
腌渍约７～１０天，中途翻菜，可以释放大头菜的辛辣味
和生青气味，调节干湿度，菜块腌渍比较均匀，品质稳
定。腌渍完成清洗、压榨脱水，进一步去除辛辣苦味。
２．３　接种发酵
人工接种发酵是现代食品生物技术的重要应用领
域，可以强化传统食品自然发酵效果。接种人工筛选
的纯种乳酸菌菌株，可迅速产酸［５，６］，以促进发酵，缩
短发酵周期。接种菌种于２５０ｍＬ锥形瓶中活化，摇
床培养于２８℃培养２４ｈ，使发酵种子液达到浓度活菌
数目在１０６ 个／ｍＬ以上，由于大头菜为干腌，不易拌
匀，按大头菜重量的４．０％添加种子液拌匀，为了便于
接种均匀以喷雾形式接种［７］，搅拌均匀后于陶瓷坛子
内密闭发酵。对照组接种加入等量的无菌的蒸馏水，
均匀后密封在陶瓷坛内后熟发酵。接种时补加３％左
右的食盐，而不加其它香辛料。
２．４　后熟发酵
装坛时要装紧装满，上面撒上少量食盐，发酵坛要
求密封性好、且忌油忌水［８，９］。大头菜接种拌和后要
及时装坛，防止过久菜体颜色变黑。控制温度３０℃左
右，置于通风阴凉处。发酵期间有益微生物乳酸菌的
代谢产物，提供了大头菜风味物质的前体物质，从而改
善了大头菜的风味，提高了营养价值。腌制成熟的大
头菜开坛取出，对腌渍成熟的大头菜进行品质分析。
３　结果与分析
３．１　大头菜常规成分分析
对自然发酵和人工接种发酵的两种大头菜进行常
规成分分析，检测数据见表１。
表１　接种发酵大头菜常规分析
Ｔａｂｌｅ　１Ｒｏｕｔｉｎｅ　ｏｆ　ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ　ｆｅｒｍｅｎｔｅｄ　Ｋｏｈｌｒａｂｉ
菌株
总酸
（ｇ／ｄＬ）
亚硝酸盐
（ｍｇ／ｋｇ）
还原糖
（％）
蛋白质
（ｇ／１００ｇ）
自然对照 ０．４５　 ３．６　 １．７７　 ２．０１
人工接种 ０．６１　 １．９　 １．４５　 １．８３
　　由表１可知，本试验所用发酵乳酸菌具有较强产
酸能力，采用人工接种发酵后的总酸高于自然发酵，而
亚硝酸盐、还原糖指标都低于自然发酵，亚硝酸盐含量
只有１．９ｍｇ／ｋｇ，明显低于自然发酵对照样品，蛋白质
的含量有所减少。
人工接种可以增加酸度，降低亚硝酸盐含量，这在
生产低盐产品、提高安全性方面具有明显优势。还原
糖含量降低可能为微生物消耗还原糖的速度加快，接
种的发酵速度高于自然发酵。感官评定从色、香、味、
脆度等指标综合打分，人工接种感官评分明显高于自
然发酵样品，可以说明人工接种能对大头菜的后熟发
酵产生显著的影响。
３．２　大头菜游离氨基酸的检测分析
对比自然发酵中氨基酸含量的变化情况，结果
见图１、图２及表２。大头菜含有丰富的氨基酸，达
到１７种，接种发酵的大头菜中七种必需氨基酸占
总氨基酸的１９．２４％。一方面相比较于自然发酵，
接种发酵产品的天门冬氨酸、苏氨酸、谷氨酸、甘氨
酸、胱氨酸、亮氨酸、酪氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨
酸增长率都超过了１０％，其中酪氨酸含量增加了２
倍，酪氨酸是形成色素的前体物质，这可能为人工
发酵大头菜色泽进一步形成创造了条件；另一方面
天门冬氨酸，谷氨酸都随着时间的延长而递增，这
就增加了发酵大头菜的鲜香味，谷氨酸的含量达到
０．８９８ｇ，占总氨基酸含量的３２．３％，脯氨酸达到
０．６９５ｇ，占总氨基酸含量２５％左右，二者相加占
到５０％ 以 上。接 种 发 酵 大 头 菜 氨 基 酸 的 总 量
２．７７５ｇ，只略有增加。
图１　接种大头菜游离氨基酸分析图谱
Ｆｉｇ．１Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　Ａｍｉｎｏ
ａｃｉｄ　ｍａｐｓ　ｏｆ　Ｋｏｈｌｒａｂｉ
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图２　自然发酵大头菜游离氨基酸分析图谱
Ｆｉｇ．２Ｎａｔｕｒａｌ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　Ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄ　ｍａｐｓ　ｏｆ　Ｋｏｈｌｒａｂｉ
表２　游离氨基酸检测结果
Ｔａｂｌｅ　２Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｆｒｅｅ　ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄｓ　ｏｆ　ｋｏｈｌｒａｂｉ
氨基酸
含量（ｍｇ／１００ｇ）
接种 自然
氨基酸
含量（ｍｇ／１００ｇ）
接种 自然
天门冬氨酸 １５８．５０４　１４４．０４２ 异亮氨酸 ７８．１６９　 ７８．７７３
苏氨酸 ８５．１２７　 ７２．１９３ 亮氨酸 ７９．１０４　 ７２．４３７
丝氨酸 ７０．７７３　 ７３．９３１ 酪氨酸 ３０．４５０　 １３．１３７
谷氨酸 ８９７．５０４　８０４．４９９ 苯丙氨酸 ７４．８４５　 ７４．２３９
甘氨酸 ６２．７４６　 ５５．６３１ 赖氨酸 ７４．０６５　 ６４．１２３
丙氨酸 １１０．５０１　１１６．０４１ 组氨酸 ６０．８６６　 ４３．００８
胱氨酸 ２２．６９１　 ２０．９８４ 精氨酸 １３１．６６６　１１８．５７２
缬氨酸 １２９．６１８　１２８．５６５ 脯氨酸 ６９５．１０４　７１５．６７９
蛋氨酸 １３．１３４　 １４．２０１ 总量 ２７７４．８６６　２６１０．０５４
３．３　大头菜有机挥发物成分析检测
有机挥发物成分是构成香气的主要物质。挥发性
香气成份是评价品质的一个重要指标，也是构成和影
响蔬菜与质量、典型性的主要因素，目前对大头菜挥发
性香气成分分析还很少报道，为了对构成大头菜的挥
发性香气成分有一定的认识。将制得的大头菜用顶
空－气质联用仪进行分析检测，人工接种大头菜挥发性
物质的分析质谱图见图３，挥发性成分检测得到的保
留时间、分子结构、名称、分子式、相对含量、相似度见
表３。
图３　人工接种大头菜挥发性物质的分析质谱图
Ｆｉｇ．３Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍａｐ　ｏｆ　Ｖｏｌａｔｉｌｅ　ｆｌａｖｏｒ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ
ｆｒｏｍ　ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ　Ｋｏｈｌｒａｂｉ
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　　由图３可知，各组分质谱经计算机谱库检索及资料
分析，接种发酵大头菜检出挥发性香气成分３５种，由表３
中ＧＣ－ＭＳ分析可知发酵大头菜产生了很多的醛类、烷烃
类、烯烃类、苯环芳香烃、长链脂肪酸、酯类、咪唑类、以及
硅烷类和杂环类化合物，自然发酵的大头菜顶空气质联
用分析出３０种挥发性香味物质。自然发酵和人工接种
发酵都有氟苯酯、醛类物质，包括烯醛和丁醛、己醛、壬醛
等。人工接种发酵大头菜中还多了氯化油酰、羊毛甾烯
醇和长链酯类，硅烷类物质从自然发酵的５种减少到３
种。接种发酵可以增加大头菜中酯类化合物的含量，挥
发性的物质如２，３－二丙羟基反油酸酯，十五烷酸，抗坏血
酸－２－６－二棕榈酸盐，乙酸乙酯和乙酸甲酯等含量有所增
加，这些成分可能是大头菜香气的主要成分。
４　小结
大头菜是蔬菜加工的重要品种，针对大头菜发酵
长、风味不足等问题，新鲜大头菜经清洗、切片、晾晒、
腌渍，采用优化的人工接种发酵技术，控制发酵温度
３０℃，接种菌液用量４．０％条件下，发酵大头菜感官
品质明显提升。游离氨基酸分析数据表明，接种发酵
大头菜含有 ７ 种人体必需氨基酸，总含量达到
５３４．１ｍｇ／１００ｇ，相比自然发酵略有增加；ＧＣ－ＭＳ分
析结果显示，人工接种发酵生产大头菜挥发性香气成
分多达３５种。大头菜挥发性香气成分主要为有机酸
类、酯类、醛类、醇类等，挥发性的物质如２，３－二丙羟
基反油酸酯，十五烷酸，抗坏血酸－２－６－二棕榈酸盐，乙
酸乙酯和乙酸甲酯等含量有所增加，这些成分可能是
大头菜特征香气的主要成分。检测数据为评估接种发
酵大头菜的工艺和探讨独特风味特征提供了理论依
据，随着人工后熟发酵生产技术的开发应用，可以强化
传统自然发酵工艺，在生产上缩短发酵周期，提高产品
传统风味；同时，还可降低产品盐分，抑制亚硝酸盐，提
升产品安全性，具有产业化推广应用的价值。
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