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浆水芹菜营养功能成分与亚硝酸盐变化规律及加工机理研究

作　者: 何玲
导　师: 杨公明
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 食品科学
关键词: 浆水芹菜加工机理菌群营养工艺优化发酵萃取亚硝酸盐
分类号: TS255.54
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

浆水芹菜是西北地区传统发酵蔬菜,以其制作简单、风味独特、营养丰富并具有保健功能而千百年流传。近年也有类似商品面市,但其制作工艺一般通过民间“引子”(菌种)家庭自制自用,缺乏系统技术优化及理论研究,更难以实现传统优质食品的现代化。本研究在对民间传统浆水芹菜制作工艺调查总结基础上,对自然发酵过程中微生物的优势菌群进行了分离及鉴定,初步筛选了四株优良菌株,在对该四个菌株发酵特性研究的同时,对浆水芹菜发酵过程中浆水芹菜营养功能成分和亚硝酸盐含量的变化规律进行了系统研究;在对浆水芹菜加工机理及工艺优化研究的基础上,提出了风味独特、保质期长的浆水芹菜优化工艺及其产品标准。主要研究结果如下:1.对民间传统制作工艺调查、分析、总结,得到典型、成功的制作工艺为:芹菜→沸水热烫(预杀菌)→加面条汤、特制面汤或米汤→敞口发酵3～5天→成品。2.发现浆水芹菜自然发酵过程中优势菌群变化规律如下:在发酵初期(1～3天),好氧菌,如枯草芽孢杆菌、酵母菌、醋酸菌占优势,随后是明串珠菌;发酵中期(4～7天)以兼性厌氧乳酸杆菌为主;发酵后期(8～9天)一些耐酸的酵母菌数量增多。此阶段若继续发酵,会产生很浓的酒精味或酵母味,影响产品质量;超过10天后,若未进行杀菌保存,耐酸的霉菌会滋生,引起产品腐烂变质。从自然发酵过程中分离出四株优良乳酸菌L1、L2、L3和L4,经初步鉴定L1为明串珠菌属,L2为短乳杆菌属,L3和L4为植物乳杆菌属。3.面汤中含有一定量可溶性糖和淀粉等物质,给微生物生长繁殖提供了有利条件。因此,比较加面汤的芹菜与不加面汤的芹菜发酵过程,可以发现:加面汤的芹菜发酵速度快,产酸量大,加面汤的芹菜发酵第5天产酸量是不加面汤的芹菜发酵同期产酸量的近2倍。4.研究发现,敞口发酵与密闭发酵优势菌群的变化趋势基本一致。但敞口发酵杂菌多,前期醋酸含量稍高;密闭发酵前期杂菌少,产生的醋酸含量也少,进入乳酸发酵阶段相对缓慢,但维持乳酸发酵时间比敞口发酵长,乳酸含量高,产品质量稳定,货架期长,但口感不如敞口发酵好。在20～35℃范围内,温度越高,乳酸发酵速度越快,乳酸菌生长迅速,但生长周期短;成品非经杀菌保存周期短;温度低于20℃或超过35℃不利于乳酸菌的生长繁殖;温度在25～30℃之间为最佳发酵温度。5.自然发酵或接种发酵都会产生亚硝酸盐高峰,亚硝酸盐含量与硝酸还原酶活性相关。硝酸还原酶活性高峰与亚硝酸盐高峰在发酵前期出现,随着酸度的增加,硝酸还原酶活性在pH为4.5时下降,亚硝酸盐含量高峰也消失。添加面汤、接入陈浆水、适当热烫及加盐,可明显抑制亚硝酸盐的峰值,在20～35℃,发酵温度越高,pH值下降越快,亚硝酸盐高峰出现的越早,峰值越低。接种发酵可明显降低硝酸还原酶活性和亚硝酸盐含量,无论是接入单一菌株还是接入混合菌株都能明显地降低硝酸还原酶活性和亚硝酸盐含量,尤以接入四种混合菌株(L1、L2、L3和L4= 1:1:1:1)效果最佳。发酵成熟的浆水芹菜中亚硝酸盐低于FAO/WHO规定的允许值。6.面汤稀释比例为1:1、热烫2～3 min、接入3%的陈浆水和发酵温度在25～30℃时,pH下降快,酸度高,VB2、VC和氨基酸含量较高,但总胡萝卜素含量损失较大。VB2在整个发酵过程中逐渐升高,浆水芹菜中VB2含量是新鲜芹菜中的7.1倍;发酵初期是Vc损失的主要阶段,当发酵环境的pH<4时,Vc处于较稳定的状态,Vc在整个发酵过程中损失50～60%,但较其他方法Vc保存较好;氨基酸与新鲜芹菜相比增加6倍左右。7.以VB2、VC和氨基酸评价,不同接种方法和接种发酵菌群对产品营养成份影响明显,总趋势为:接入混合乳酸菌菌株>接入单一乳酸菌>接入陈浆水(引子)发酵>自然发酵。接入混合菌株浆水芹菜中与接入陈浆水发酵的浆水芹菜相比,VB2是1.1倍, VC是2.45倍,氨基酸VC是1.6倍;口感也好于自然发酵和接入陈浆水发酵的浆水芹菜。研究还发现,亚硝酸盐含量降低和营养物质含量增高(除总胡萝卜素下降外)与发酵过程中乳酸菌的生长繁殖规律密切相关:随着乳酸菌数量的增加,亚硝酸盐含量逐渐降低,而Vc和VB2及氨基酸含量逐渐增高。说明乳酸菌与这些物质密切相关。通过这些物质的测定,可以确定浆水菜最佳自然食用和安全食用期。8.建立了发酵工艺的数学模型并优化出最佳发酵工艺为:接种量5%,面汤稀释比例2:1,沸水热烫3 min,发酵温度26℃。9.对发酵过程中芹菜黄酮进行了研究,结果表明:发酵后有利于黄酮提取,从而发现“发酵萃取”方法。利用超声波提取浆水芹菜中的黄酮物质,比用同样方法提取新鲜芹菜中芹菜黄酮的得率高1.4倍;接种发酵浆水芹菜总黄酮的得率比自然发酵浆水芹菜总黄酮的得率高。10.通过面汤对浆水芹菜发酵的影响和优势菌群、营养成分变化规律的研究、分析,提出浆水芹菜加工机理主要是靠面汤的营养作用、微生物的发酵作用、蛋白质的分解作用和热烫作用完成的。11.获得产品保藏方法的数学模型并得到最佳保藏方法:贮藏温度0.5℃,苯甲酸钠用量0.3‰,微波(800w)处理时间68s。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章文献综述  12-28
  1.1 概述  12-15
    1.1.1 我国蔬菜产业现状  12
    1.1.2 发酵蔬菜简介  12-13
    1.1.3 国内外发酵蔬菜产业现状  13-14
    1.1.4 浆水菜  14-15
  1.2 国内外研究现状  15-26
    1.2.1 发酵微生物学的研究  15-16
    1.2.2 发酵蔬菜工艺的研究  16-18
    1.2.3 乳酸菌功能特性的研究  18-20
    1.2.4 芹菜功能特性的研究  20-23
    1.2.5 发酵蔬菜安全食用性的研究  23-25
    1.2.6 有害微生物及抑制  25-26
  1.3 研究的目的意义及研究内容  26-28
第二章浆水芹菜优势菌群的分离、鉴定及其发酵过程中的变化规律的研究  28-51
  2.1 浆水芹菜的制作工艺和特点  28-29
  2.2 浆水芹菜优势菌群的分离、鉴定及其发酵过程中的变化规律的研究  29-33
    2.2.1 试验材料  29-30
    2.2.2 试验方法  30-32
    2.2.3 检测方法  32-33
  2.3 结果与分析  33-49
    2.3.1 发酵过程中优势菌群的变化  33-42
    2.3.2 发酵动力学曲线  42-43
    2.3.3 浆水芹菜和泡芹菜的比较  43-45
    2.3.4 发酵阶段有机酸的变化  45-49
  2.4 本章小结  49-51
第三章浆水芹菜发酵过程中亚硝酸盐变化规律研究  51-60
  3.1 试验材料与方法  51-53
    3.1.1 材料  51
    3.1.2 试剂  51
    3.1.3 仪器设备  51
    3.1.4 发酵工艺流程  51-52
    3.1.5 试验方法  52-53
    3.1.6 检测方法  53
  3.2 结果与分析  53-57
    3.2.1 面汤稀释比例对自然发酵浆水芹菜硝酸还原酶活性和亚硝酸盐含量的影响  53
    3.2.2 热烫时间对自然发酵浆水芹菜中硝酸还原酶活性和亚硝酸盐含量的影响  53-54
    3.2.3 发酵温度对自然发酵浆水芹菜中硝酸还原酶活性和亚硝酸盐含量的影响  54-55
    3.2.4 食盐浓度对自然发酵浆水芹菜中硝酸还原酶活性和亚硝酸盐含量的影响  55-56
    3.2.5 陈浆水对浆水芹菜中硝酸还原酶活性和亚硝酸盐含量的影响  56
    3.2.6 接种乳酸菌对浆水芹菜中硝酸还原酶活性和亚硝酸盐含量的影响  56-57
  3.3 讨论  57-58
  3.4 小结  58-60
第四章浆水芹菜中营养成分的变化与发酵工艺的优化  60-80
  4.1 试验材料与方法  60-62
    4.1.1 材料  60
    4.1.2 试剂  60
    4.1.3 仪器设备  60
    4.1.4 发酵工艺流程  60-61
    4.1.5 试验方法  61-62
    4.1.6 检测方法[194-197]  62
  4.2 结果与分析  62-78
    4.2.1 面汤稀释比例对自然发酵浆水芹菜营养成分的影响  62-64
    4.2.2 热烫处理时间对自然发酵浆水芹菜营养成分的影响  64-66
    4.2.3 发酵温度对自然发酵浆水芹菜营养成分的影响  66-68
    4.2.4 加盐量对自然发酵浆水芹菜营养成分的影响  68-70
    4.2.5 陈浆水对浆水芹菜营养成分的影响  70-71
    4.2.6 单菌种对浆水芹菜营养成分的影响  71-72
    4.2.7 混合菌种对浆水芹菜营养成分的影响  72-74
    4.2.8 浆水芹菜发酵工艺优化试验  74-78
  4.3 本章小结  78-79
  4.4 讨论  79-80
第五章浆水芹菜发酵过程黄酮的变化、发酵液清除DPPH 自由基和抑菌效果研究  80-96
  5.1 材料与方法  80-83
    5.1.1 试验材料  80
    5.1.2 试验仪器  80-81
    5.1.3 试验方法  81-82
    5.1.4 检测方法  82-83
  5.2 结果分析  83-93
    5.2.1 自然发酵法和接种发酵法对芹菜浆水菜黄酮得率的影响  83-87
    5.2.2 不同处理浆水芹菜发酵液对DPPH 自由基清除率的影响  87-90
    5.2.3 发酵过程中浆水芹菜发酵液抑菌效果研究  90-93
  5.3 小结  93
  5.4 浆水芹菜加工机理探讨  93-96
第六章浆水芹菜产品的保藏与质量标准  96-106
  6.1 试验材料与方法  96-97
    6.1.1 材料  96
    6.1.2 试剂  96
    6.1.3 仪器设备  96
    6.1.4 工艺流程  96
    6.1.5 试验方法  96-97
    6.1.6 检测方法  97
  6.2 结果分析  97-104
    6.2.1 低温保藏对浆水芹菜品质的影响  97-98
    6.2.2 加热处理对浆水芹菜品质的影响  98
    6.2.3 添加防腐剂对浆水芹菜品质的影响  98-99
    6.2.4 紫外处理对浆水芹菜品质的影响  99-100
    6.2.5 微波处理对浆水芹菜品质的影响  100
    6.2.6 保藏方法的优化  100-104
  6.3 浆水芹菜质量标准  104-105
  6.4 本章小结  105-106
第七章结论与展望  106-109
  7.1 结论  106-108
  7.2 展望  108-109
参考文献  109-118
致谢  118-119
作者简介  119
攻读博士期间发表学术论文  119-120
缩略表  120

浆水芹菜营养功能成分与亚硝酸盐变化规律及加工机理研究

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