四川泡菜菌相构成、风味与质量安全性研究进展

张杰，赵志峰*，王佐军，肖云川，钟鼎良

(1.四川大学 轻工科学与工程学院，成都 610065；2.成都市盈宇食品有限公司，成都 610509；3.四川民福记食品有限公司，成都 610509)

在中国泡菜中，四川泡菜可谓首选，四川泡菜是以新鲜蔬菜或蔬菜咸坯为主要原料，添加或不添加香辛料，通过食用盐或食用盐水腌渍，以乳酸菌作为主要优势微生物进行发酵，再通过调味或拌料、包装或不包装、灭菌或不灭菌等加工工序而得到的蔬菜制品。四川泡菜制作过程中不但保留了蔬菜本身的营养，而且由于微生物的作用还会形成大量的酸类、醇类、酯类、烯烃类、氨基酸类、糖类等风味物质，赋予泡菜特殊的风味。但是如果对泡菜的生产环境控制不好，也会滋生腐败微生物，使泡菜质量变差，甚至腐败变质。本文针对四川泡菜的发展历史、菌相构成、风味物质及泡菜质量安全性的研究进展进行了综述，以期为高品质泡菜的生产与研发提供理论支持。

1 四川泡菜的发展历史

中国泡菜历史悠久，可追溯至3000多年前的商周时期，根据我国最早的诗集《诗经》记载：“中田有庐，疆场有瓜，是剥是菹，献之皇祖”一句中的“菹”就是“酸菜”的意思。而北魏作者在《齐民要术·作菹藏生菜法第八十八》中记述着：“收菜时，即择取好者，菅蒲束之”，“作盐水，令极咸，于盐水中洗菜，即纳瓮中。若先用淡水者，菹烂”，“其洗菜盐水，澄取清者，泻着瓮中，令没菜把即止，不复调和”。可以看出，泡菜的制作技术早在1400多年前就已经较为完善了[1]。清朝时，川南、川北地区民间还将泡菜作为嫁妆之一，时至今日，在四川的一些地方依然保有这些习俗。可见，自古以来泡菜在人民生活中就占据着重要的地位。

四川泡菜虽然起源早，但是泡菜产业是建国以后才逐渐发展起来的。20世纪80年代时的四川泡菜以零星分散的坛装作坊式加工为主，多采用自然发酵的方式。这种粗放的加工过程使四川泡菜的保质期较短且销售范围有限，常采用大包装称量的方式销售，销售情况不容乐观。在我国政府的大力支持下，近30年来四川泡菜工业有了较快发展，由此一批优秀的泡菜及相关发酵产品企业也应运而生，包括耳熟能详的“李记”、“吉香居”、“盈棚”、“味聚特”、“广乐”泡菜、宜宾芽菜、资中冬尖、“丹丹”豆瓣、“鹃城”豆瓣等全国知名品牌。一共创建了6个“中国驰名商标”，1个中国名牌，4个著名商标和8个四川名牌农产品，目前四川泡菜全国市场占有率达50%以上。另外，根据市场需求而产生的低盐泡菜、早餐泡菜以及清酱泡菜等新产品也得到广大消费者的喜爱。十几年来，全国泡菜产销量年均增长幅度都在10%以上，2017年四川泡菜产值超过330亿[2]。同时，四川省泡菜工程技术研究中心、四川东坡中国泡菜产业技术研究院、优质中国泡菜现代化产业技术创新联盟等相继建成，此外，还有四川省发酵工业研究设计院、四川大学等科研机构和单位，都为四川泡菜产业的发展提供了强有力的技术支撑[3]。

2 四川泡菜的分类

2.1 根据生产方式分类

四川泡菜分为工业泡菜和家庭式泡菜。工业泡菜指的是通过工业化批量生产工艺制得的泡菜， 这类泡菜生产过程以标准化为基础，除了制作工艺以外，还特别强调后续的保鲜储藏工艺，一般要求具有3个及以上的保质期。家庭式泡菜指的是采用作坊式或家庭自制的泡菜，这类泡菜采用非标准化方式制作而成，品质不可控且无需强调货架期。

2.2 根据培菌方式分类

四川泡菜分为纯种发酵和自然发酵。纯种发酵是以蔬菜中人工接种发酵微生物的方式进行生产，菌种来源可以是培养纯种乳酸菌，也可以通过原始泡渍液分割法进行接种乳酸菌，这种方法中发酵微生物处于可控状态。自然发酵是指直接将蔬菜经过数月盐渍或泡制，利用本身的耐盐性野生乳酸菌进行发酵，此种发酵处于非控原始状态。

2.3 根据泡菜蔬菜原料分类

四川泡菜分为根茎类、叶菜类、果实类和其他类。其中根茎类泡菜多采用榨菜、萝卜、大头菜、莴笋和仔姜等为原料；叶菜类泡菜多采用大叶芥菜、箭杆菜和卷心菜等为原料；果实类泡菜多以豇豆、辣椒等为原料；其他类较为不常见，以菌菇类和肉类等为原料。

四川泡菜种类繁多，口味多样，除了上述3种常见的分类方式以外，还可以按照四川泡菜的产地、工艺、包装情况和口味等进行分类。

3 四川泡菜中微生物的研究现状

3.1 四川泡菜的发酵机制

泡菜的发酵经历了一系列复杂的物理、化学和生物反应，可以概括为两个方面：一是利用食用盐的渗透作用，使蔬菜细胞内的营养物质流出，组织内外的品质达到一致，利于发酵的进行；二是有益微生物利用体系中的碳水化合物进行发酵，抵抗有害微生物，同时产生有利于产品色、香、味的物质[4]。四川泡菜的发酵包括微酸、酸化和过酸3个阶段[5]。发酵初期，乳酸菌和其他微生物同时进行生长，但此时乳酸菌并非优势菌；在厌氧的条件下，乳酸菌进行乳酸发酵使体系变为微酸性，此时可抑制对酸敏感微生物的生长。乳酸菌渐渐占据了主导地位并大量繁殖，环境中乳酸含量逐渐增加，达到酸化阶段。当乳酸含量继续积累， 进入过酸阶段，此时乳酸菌自身的生长也受到阻碍，生长近乎停滞。但此时一些可以利用乳酸的微生物生长得到允许，它们利用乳酸产生丙酸和丁酸等物质，提高了泡菜体系的pH。此时若任由发酵继续进行，一方面会因丙酸和丁酸等物质的存在而降低泡菜的品质；另一方面也可能因pH的升高而滋生有害微生物。所以，泡菜发酵过程中在恰当的时机控制乳酸发酵终点是至关重要的[6]。

3.2 四川泡菜中的微生物

四川泡菜作为一种典型的“冷加工”发酵蔬菜制品，其微生物作用贯穿泡菜发酵的全过程。用于制作泡菜的新鲜蔬菜上的优势微生物主要是革兰氏阴性好氧菌和酵母菌，乳酸菌的数量相对较少[7]。但随着发酵进行，体系中优势微生物也不断发生着变化。四川泡菜发酵过程中涉及的微生物涵盖了多种细菌和真菌。

乳酸菌作为四川泡菜中的优势微生物，通过厌氧发酵，利用蔬菜中碳水化合物产生大量乳酸，降低体系的pH，不但赋予了四川泡菜特殊的风味，还能抑制有害微生物的生长。乳酸菌在自然界分布广泛且数量庞大，其包括23个属和200多个种，有些种还包括了数个亚种。四川泡菜中常见的乳酸菌主要包括乳杆菌属、链球菌属、明串珠菌属、双歧杆菌属、片球菌属[8]。汪冬冬等[9]对二轮盐渍工业泡菜微生物群落结构进行了解析，发现二轮盐渍工业泡菜的pH低，酸度和盐度高，微生物数量均小于105CFU/mL，发酵程度弱。于文平等[10]采用PCR-DGGE方法检测了四川工业泡菜发酵过程中细菌群落组成。结果表明，工业泡菜中细菌含有2个门，分别是厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)；共有12个细菌属，其中乳杆菌属的相对丰度最高。

除了细菌之外，泡菜在发酵过程中还涉及真菌，主要是酵母菌，其在泡菜泡制过程中发挥着重要的作用。早在20世纪40年代初，国内的研究者就已开始关注泡菜中的酵母菌，早在20世纪40年代初，国内的研究者就已开始关注泡菜中的酵母菌。制作泡菜的蔬菜原料在泡制或腌制之前，表面就存在着为数不多的酵母菌，这些酵母菌在蔬菜发酵过程中将变得活跃。张鹏[11]对3种品质较好的四川泡菜中的酵母菌进行了分离，一共得到13株，并筛选出了2株符合四川泡菜发酵要求的酵母菌，分别为Candidavalida和Candidaparapsilosis。另外，也有研究者认为酵母菌在蔬菜发酵过程中可能存在着负面作用。何玲等[12]对浆水芹菜自然发酵过程中的优势菌群进行了探索，发现发酵初期和发酵后期酵母菌的数量较多，尤其是发酵后期，酵母菌的数量不断增多会使体系中具有较浓的酵母味或酒精味，影响泡菜的质量。贺稚非等[13]对泡萝卜低温贮藏过程中酵母菌的动态变化进行了研究，发现随着贮藏时间的延长，酵母菌的种类减少；进一步确定膜璞毕赤酵母在蔬菜发酵过程中大量繁殖，会引起泡菜生花，产生令人不愉快的酸臭味。因此，微生物对泡菜发酵过程的影响是双向的，微生物的作用既能赋予泡菜独特的风味与口感，但是当发酵环境和发酵时间控制不当时也能降低泡菜的质量，甚至产生有害物质。

4 四川泡菜风味特性的研究现状

四川泡菜风味的形成与其他发酵蔬菜一致，其风味来源包括：原料和配料本身赋予的风味，比如芥菜有辛辣气味，生姜有姜醇、姜酚和姜酮等风味物质，微生物发酵也会产生较多风味物质。从物质层面上来看，蛋白质水解是一个很重要的反应，这一过程产生氨基酸，使发酵蔬菜具有特定滋味，这一反应是发酵蔬菜中特定风味和色泽的重要来源[14]。一些氨基酸本身具有一定的鲜味和甜味，若再与其他化合物作用则可形成更为丰富的风味物质。例如脯氨酸和天门冬氨酸与发酵蔬菜中的钠离子结合可生成钠盐，呈现鲜味。发酵蔬菜的风味物质分为气味和滋味两大类，其中气味主要与挥发性风味物质有关，滋味则主要与非挥发性风味物质有关。

4.1 挥发性风味物质的研究进展

挥发性物质指的是一类具有较低沸点的化合物，容易从食品中逸出，其一定程度上决定了食品的风味。风味是评价食品品质的一个重要指标，也是消费者对食品的第一印象来源。近年来，对发酵蔬菜中挥发性风味物质的研究较多。Luo等[15]采用HS-SPME-GC-MS方法，对四川成都发酵蔬菜中挥发性风味物质进行检测分析，得到86种风味物质；并通过GC-O分析，得到泡菜中主要的风味活性物质为萜烯类和酯类化合物。Yao等[16]对不同发酵时间的四川冬菜中挥发性化合物进行了分析，采用固相微萃取结合GC-MS的方式，从3种冬菜中共检测出57种挥发性化合物，其中烃类、醛类、酯类、含硫化合物为主要的挥发性风味物质。目前对于发酵蔬菜的某些特定现象，如腐败后挥发性风味物质的相关研究较少。张华芳等[17]采用气相色谱-质谱联用仪对芫根泡菜发酵过程中香味物质的变化进行检测和分析，结果表明，腌制7，14，21，28 d的芫根检测出的主要香味物质种类为烃类、酯类、醛类、醇类、腈类、酸类和其他类。

4.2 非挥发性风味物质的研究进展

发酵蔬菜中含有丰富的有机酸、游离氨基酸、糖类、维生素等非挥发性物质，目前国内对发酵蔬菜中非挥发性物质的研究主要集中在对其中有机酸、氨基酸类物质的分析[18]。其中氨基酸的分析包括对体系中发酵蔬菜的游离氨基酸、发酵蔬菜液的游离氨基酸以及总氨基酸的测定，以及各部分中氨基酸的成分分析，一般采用氨基酸自动分析仪进行测定。有机酸是指分子结构中含有羧基(-COOH)的具有酸性的有机化合物。发酵蔬菜中有机酸来源于蔬菜原料中的有机酸和发酵过程中的微生物代谢，大体包括乳酸、酒石酸、苹果酸、柠檬酸、草酸、乙酸、丁二酸和富马酸等[19]。一般采用高效液相色谱(HPLC)法对发酵蔬菜中的有机酸进行检测。除此之外，发酵蔬菜中的其他滋味物质也被研究，例如四川泡菜中的萝卜含有异硫氰酸盐类物质，使得发酵得到的萝卜具有辛辣的口感[20]。Jung等[21]对肠膜明串珠菌发酵得到的韩国泡菜滋味物质的积累情况进行了研究，结果发现葡萄糖和果糖是韩国泡菜发酵开始时的主要游离糖，肠膜明串珠菌可以分解果糖产生甘露醇。研究者们对泡菜中滋味物质的研究更有利于人们对泡菜中特定滋味产生的原理和对应的物质有更加清晰的认识。

4.3 风味与微生物的相关性

微生物在发酵蔬菜风味形成过程中起着重要的作用。研究表明，明串珠菌作为一种异型发酵乳酸菌，在蔬菜发酵过程中主要的代谢产物为乳酸、甘露醇和乙醇等风味物质，这对发酵蔬菜独特风味的形成具有重要的作用。产生的有机酸能够赋予发酵蔬菜较为柔和的酸味，而醇类则使发酵蔬菜具有轻快的醇香味。同时醇类物质也能够和有机酸结合生成酯类物质，从而丰富发酵蔬菜的香气[22]。Ishikawa K等[23]通过将干酪乳杆菌干酪亚种和肠膜明串珠菌肠膜亚种混合后接种到日本传统的红萝卜泡菜中，发现发酵成熟后日本红萝卜在色泽和风味方面都优于传统发酵得到的，而且不含有联乙硫等具有不良风味的化合物。Xiao等[24]对微生物群和风味形成之间的相关性进行了分析、表明细菌比真菌更有助于口味的形成，而乳酸菌、明串珠菌属、无色杆菌属和片球菌属与风味形成密切相关。泡菜风味与微生物相关性的研究为了解发酵食品的特性提供了一个系统的方法，并为筛选产生理想风味和功能物质的菌株提供了有效的指南。

5 四川泡菜质量安全研究现状

虽然四川泡菜近年来的发展取得了显著成效，但是相对国外一些优秀泡菜生产国而言，依然存在较大的差距，其生产过程中仍存在很多薄弱环节。归纳起来包括：四川泡菜原辅料质量的问题、半成品的问题以及成品的问题。

5.1 四川泡菜生产中的问题

5.1.1 原辅料的问题

四川泡菜的蔬菜原料品种繁多，来源广泛，主要涵盖了植物性原料、动物性原料和真菌类原料，其中植物性原料是四川泡菜生产的主要原料。这些植物原料的来源分散，且农户在种植过程中对蔬菜品种及成熟度方面都没有参考标准，最终导致蔬菜品种不同、个头大小不一和成熟度不一致等问题；另外，种植过程也没有对化肥、农药等的使用进行严格控制和监管，导致蔬菜中农药残留也差异较大，无法统一进行评价。解决这一问题的现行措施是采用“公司+基地+农户”的订单式种植方式，公司参与农户种植全过程，包括蔬菜品种的选择、种植方法的培训，采收时间的统一等，实现标准化、规范化采收，保证四川泡菜蔬菜原料的稳定性。

5.1.2 辅料质量不稳定

四川泡菜所需辅料主要包括辣椒、姜、花椒和大蒜等，来源地主要有贵州和四川等。辅料的问题与蔬菜原料问题类似，也会导致四川泡菜的辣度、颜色及滋味方面出现差异。 解决的办法也是制定标准化采购方案，与农户进行直接合作。

5.1.3 半成品的问题

工业化生产四川泡菜很重要的一个工序是将蔬菜浸渍在含有一定盐浓度盐水的盐渍池中，这一步骤不但有利于蔬菜的贮藏，还使泡菜在盐渍池中进行一定程度的发酵，有助于四川泡菜独特风味的形成。但工业生产过程中因市场需求的差异性，四川泡菜在盐渍池中停留的时间在2～12个月不等，有的甚至更长。这会导致盐渍后的半成品存在盐度、脆度和色度上的差异，而且盐渍过程常因操作不规范或受到不良环境的影响，半成品容易出现腐败、变质等现象。要解决这一问题，最重要的是规范化生产，建立并实施科学的质量管理体系和生产规范，如建立ISO 9001质量管理体系、HACCP 质量体系或四川地方性生产规范。对泡菜企业的厂区布局进行合理化整改，对硬件设施进行升级化调整，以及对泡菜企业员工进行质量安全相关培训，提高员工的专业素养。

5.1.4 成品的问题

对于工业化生产的四川泡菜，成品中存在的问题主要包括货架期出现的变色、变软、胀袋、发霉等质量问题。出现变色是由于泡菜成品在货架期内因光照、 与包装袋发生反应以及氧化等因素，一般表现为整体或部分变为黑色或褐色。透明塑料袋对防止光照和阻止气体通透方面的能力都较弱，所以采用透明袋包装的泡菜容易出现变色的现象。四川泡菜一般采用真空袋包装，但容易在货架期内出现胀袋现象，尤其是每年5～10月份的高温天气。胀袋现象的出现与四川泡菜成品中残存微生物的产气作用密切相关，可能与包装后杀菌不彻底有关。四川泡菜变软主要是由于泡制时间过长或高温杀菌时间未控制好，导致泡菜的脆度大幅下降，并在货架期经长时间放置，软化程度进一步加剧。另外，四川泡菜还存在着防腐剂和抗氧化剂超标的问题。为了延长泡菜的货架期，需人为向泡菜中添加防腐剂和抗氧化剂，添加剂过量的问题一般是企业不规范化生产导致的[25]。解决上述问题，最主要的是改善四川泡菜的销售环节，考虑冷链销售的实施，并随时关注销售过程中产品的质量变化，阻止变质泡菜流入市场。同时，泡菜进行销售之前的所有工序都需要严格把关，规范化生产，保证产品质量的稳定性。

5.2 四川泡菜中不良物质研究现状

四川泡菜是发酵蔬菜的一种，在进行发酵的过程中，既存在着利于发酵的微生物，也存在着一些有潜在危害的微生物，包括腐败微生物和致病菌。这些微生物的存在对发酵蔬菜的质量安全都可能产生影响。另外，发酵过程中微生物会产生大量代谢产物，并伴随着各种化学反应，容易出现生物胺、亚硝胺等对泡菜安全产生影响的化学物质。

微生物污染是引起食品腐败甚至食物中毒最主要的因素。泡菜原料中本身就存在一定的细菌和真菌，其中细菌包括乳酸菌属、假单胞菌属、肠道菌属、棒状杆菌属、凝固酶阳性葡萄状球菌属以及其他粪细菌，真菌包括酵母菌和霉菌。正常情况下，体系中一些有害微生物数量很少且受到环境的抑制和其他微生物的竞争作用。但发酵过程中，受到人为或自然环境的影响，可能使发酵蔬菜中的腐败微生物得以生长繁殖，从而引发腐败现象。发酵蔬菜中常见的腐败现象包括“生花”、变臭、变软和变色等，这几种腐败现象往往是同时存在的，其中“生花”指的是菜水和泡菜表面出现一层白色的膜。王猛等对四川泡菜腐败前后的微生物构成进行了分析，发现腐败的四川泡菜中的主要微生物有芽孢杆菌属和酵母菌属，包括枯草芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、奇异变形杆菌、解淀粉芽孢杆菌、塔克斯假丝酵母、库德里阿兹威毕赤酵母、热带念珠酵母以及克鲁维毕赤酵母，另外还检测出了白地霉。陈岑[26]发现泡菜中主要的微生物为乳酸菌，其中检测出的Candidaxestobii、白地霉、木糖葡萄球菌、苏云金芽孢杆菌、奥默毕赤酵母、热带假丝酵母以及解淀粉芽孢杆菌可能为工厂生产或市场销售的泡菜中的腐败菌。由此可见，发酵蔬菜的腐败是多种微生物共同作用的结果，这些会造成发酵蔬菜出现腐败的微生物就是其中的腐败菌。

除此之外，这些不良微生物的代谢产物也会影响泡菜产品的质量。生物胺是氨基酸经过脱羧作用或醛的胺化作用形成的一类具有轻微毒害作用的物质。动植物内少量的生物胺是重要生理活动的调节者，包括体温、胃容积和pH的调节、大脑活动的调节以及充当激素、核酸等合成过程的前体物质[27-28]。但当生物胺超过一定剂量时，不但会影响食品的品质，严重时可能对人体产生毒害作用。其中组胺、 腐胺、尸胺、酪胺、色胺、苯乙胺、精胺和亚精胺是食品中常见的8种生物胺。酸菜发酵过程中会涉及生物胺的产生，其中酪胺、腐胺、尸胺、色胺、β-苯乙胺、亚精胺、精胺和组胺等生物胺都从酸菜样品中被检出。四川泡菜作为发酵蔬菜的一种，其蔬菜原料中本身含有的生物胺含量并不高，但蔬菜表面附着了大量微生物，包括霉菌、酵母菌、乳酸菌、肠杆菌科细菌以及假单胞菌属细菌等，这些微生物具有脱羧氨基酸的能力。由于乳酸菌是四川泡菜中的主导微生物，结合了四川泡菜的生产特点，推测四川泡菜中存在着较高含量的生物胺，可能具有一定的安全风险。亚硝胺也是伴随不良微生物的作用产生的代谢产物。杨宁[29]对湖北、四川、河南和辽宁等地区的腌制蔬菜类中的9种亚硝胺(NDMA、NPYR、NDEA、NMEA、NPIP、NDPA、NDBA、亚硝基吗啉和亚硝基二苯基胺)进行检测，结果显示9种亚硝胺均有不同程度的检出，其中NDEA 的检出率达到50%，NDPA的检出率达37.5%，NDMA、NMEA、亚硝基吗啉和亚硝基二苯基胺的检出率为12.5%。国外也有报道[30-31]，在发酵蔬菜中检测出亚硝胺，但具有较低的含量(ND～1.79 ìg/kg)。另外，也有研究者利用PCR-DGGE的检测方法从产亚硝酸盐较多的甘蓝中发现了与亚硝酸盐产生密切相关的7种微生物。

6 展望

泡菜口感与风味的好坏主要受加入的配料和发酵工艺的影响，并且不同发酵原料和发酵生产环境也能影响泡菜的口味。因此在泡菜的制作过程中，为了保证色、香、味俱全，必须严格控制每一个环节，从原料的筛选、预处理到配料的选择和添加剂的添加量与选择，再到发酵过程中的各个因素(发酵时间等)的控制，必须做到科学合理。现阶段行业内对泡菜风味的研究与相关指标的确定还不完善，特别是在对微生物与风味形成的相关性上，因此对泡菜的研究任重道远。随着时代的变迁以及人们对健康、营养要求的不断提高，泡菜已从家庭制作向工业化生产方向转变，并且泡菜生产也逐渐呈现出自动化、机械化的模式。因此，大量基于实验室自制泡菜的基础理论研究应与工业化泡菜的研究相结合，切实解决泡菜工业化进程中的相关难题。