韩国泡菜制作过程中理化特性及微生物的变化

甘 奕，李洪军，付 杨，贺稚非*

（西南大学食品科学学院，重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆 400716）

摘 要：为研究韩国泡菜制作过程中品质的变化，测定其在腌制、发酵过程中一系列理化指标及微生物指标。结果表明：腌制过程中，水分含量由96.23%降低为91.34%；pH值略微下降至6.46，而总酸含量上升至2.91 g/kg；硬度降低了19.26%，降低至188 6 N；菌落总数、乳酸菌总数、酵母菌数量及大肠菌群略微上升。在发酵期间，水分含量持续降低，降至82.54%；pH值下降至3.87，而总酸含量上升至7.02 g/kg；硬度降低了68.08%至565 N；L*（亮度）值与a*（红度）值显著增加，而b*（黄度）值显著降低；菌落总数下降至3.3×102 CFU/g；乳酸菌总数达到1.3×107 CFU/g；酵母菌数量先上升后下降，最终降低为9.1×102 CFU/g；大肠菌群在第4天达到最大值93 MPN/g，随后迅速下降，低于3 MPN/g。

关键词：韩国泡菜；理化特性；微生物

Changes in the Physico-chemical and Microbiological Characteristics of Kimchi during Manufacture

GAN Yi, LI Hong-jun, FU Yang, HE Zhi-fei*

(Chongqing Special Food Programme and Technology Research Center, College of Food Science, Southwest University,
Chongqing 400716, China)

Abstract: This study was performed to investigate quality changes of kimchi during production by measuring its
physico-chemical and microbiological indexes at the stages of salting and fermentation. The results showed that during salting, the moisture content of kimchi was decreased from 96.23% to 91.34%. The pH value was decreased slightly to 6.46, while the total acid amount was increased to 2.91 g/kg. The hardness was decreased by 19.26% to 1 886 N. The numbers of aerobic bacteria, lactic acid bacteria, yeast and coliforms of kimchi were increased gently during this period. The moisture content of kimchi was sharply decreased to 82.54% during fermentation. The pH value was decreased to 3.87, while the total acid amount was increased to 7.02 g/kg. Hardness was decreased by 68.08% to 565 N. L* value (brightness) and a* value (redness) were increased significantly, while b* value (yellowness) was decreased. The number of aerobic bacteria fell to the minimum value of 3.3 × 102 CFU/g, while the lactic acid bacteria reached 1.3 × 107 CFU/g. The number of yeast was decreased remarkably to 9.1 × 102 CFU/g after a slight increase. The number of coliforms was increased to 93 MPN/g on the 4th day of fermentation, followed by a decrease to lower than 3 MPN/g.

Key words: kimchi; physico-chemical characteristics; microorganism

中图分类号： TS 207.3 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）15-0166-06

doi:10.7506/spkx1002-6630-201415034

韩国泡菜（kimchi）作为传统酱腌菜，堪称韩国“第一菜”。其以新鲜蔬菜（多为大白菜）作为主要原料，佐以姜、蒜、葱、萝卜和各种水果以及盐、辣椒面等调味料，经盐腌、拌料，在低温条件下微生物参与发酵而制成具有传统风味的蔬菜制品[1]。Kim等[2-3]研究了韩国泡菜发酵过程中还原糖及颜色变化等指标，但随着研究重点的转移，人们开始关注泡菜的营养价值及保健功能。

韩国泡菜含有丰富的营养物质，热量低，并具有维持人体肠道健康[4]、抗肥胖[5]、抗衰老[6]等功效。目前，韩国泡菜的品种已超过190 种[7]，并被成功推广到100多个国家和地区。其中，辣白菜除可直接食用外，还可制作泡菜饼、泡菜炒饭及泡菜火锅等，深受消费者青睐。随着韩国泡菜的快速发展，已经由原本的家庭作坊生产发展为工厂化生产，并已进入工业化生产的成熟期[8]。因此，商品泡菜生产过程中品质的变化成为了企业关注的焦点。

本实验以韩国泡菜中的辣白菜为研究对象，测定其在腌制、发酵过程中水分、pH值、总酸含量及色度、硬度等理化指标的变化；检测菌落总数、乳酸菌、酵母菌和霉菌数量及大肠菌群等微生物指标，为提高泡菜产品质量、延长保质期提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

长条形大白菜、面粉、海盐、白萝卜、韭菜、红萝卜、姜、苹果、梨、糖，均购于重庆永辉超市；韩国辣椒粉、鱼露购于韩国乐天超市。

1.2 仪器与设备

FA2004分析天平 上海精密科学仪器有限公司；DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱、DHP-9272电热恒温培养箱 上海齐欣科学仪器有限公司；SS-325高压灭菌锅 日本TOMY公司；SW-CJ-1F 超净工作台 江苏苏净安泰空气技术有限公司；MJ-160霉菌培养箱 上海跃进医疗器械厂；UB-7 pH计 美国丹佛仪器公司；TA.XT2i物性测定仪 英国Stable Micro System公司；UtraScan PRO测色仪 美国HunterLab 公司；B203 生物显微镜 重庆奥特光学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 韩国泡菜的制作

将新鲜的整棵白菜竖切分成两半或四等分，用海盐均匀涂抹在每层白菜叶表面，室温腌制8～10 h后清水清洗并将水排尽；将红萝卜、白萝卜、韭菜切成细丝；苹果、梨、姜制成泥状；取少量面粉，煮成熟面粉；调料配制：向熟面粉里加入适量韩国辣椒面、鱼露、白糖、盐、果蔬（苹果、梨、姜）泥，搅拌后加入萝卜丝、韭菜丝；将配好的调料由白菜芯开始均匀地抹于每一片白菜叶，直至外层的叶子抹完；用最外层叶子将白菜包住，把辣白菜整齐地放进容器里；将放有泡菜的容器放入0～4 ℃冰箱保存。

1.3.2 样品取样方式

每隔3 h对腌制中的泡菜取样1 次，共取4 次，测定水分含量、pH值、总酸含量及硬度并测定微生物指标。

拌料后贮藏于4 ℃冰箱的泡菜，每隔1 d取样1 次，测定水分含量、pH值、总酸含量并测定微生物指标，每5 d取样测定硬度及色泽，总共测定30 d。

1.3.3 理化指标的测定

水分含量：参照GB 5009.3—2010《食品中水分的测定》[9]，采用直接干燥法，手术剪剪取5 g左右样品与平皿中，于100～105 ℃烘箱中烘至恒质量。

总酸：参照GB/T 12457—2008《食品中总酸的测定》[10]。

pH值：参照GB 10468-89《水果和蔬菜产品pH值的测定》[11]。

硬度的测定采用质构刨面分析方法，测定参数如下：探头P/2；测前、侧后速度5.0 mm/s；测试速度1.0 mm/s；测试距离（压缩比）65%；两次压缩间隔时间5.0 s。

色度：取泡菜茎部切成小块，利用色差仪分别测定L*（亮度）、a*（红度）、b*（黄度）值，对同一片泡菜，平行测定10 次取其平均值。

1.3.4 韩国泡菜微生物指标的测定

菌落总数：参考GB 4789.2—2010《菌落总数测定》[12]。

乳酸菌数：参考GB 4789.35—2010《乳酸菌检验》[13]。

酵母菌和霉菌数：参考GB 4789.15—2010《霉菌与酵母菌计数》[14]。

大肠菌群数：参考GB 4789.3—2010《大肠菌群计数》[15]。

2 结果与分析

2.1 韩国泡菜腌制过程中的品质变化

2.1.1 韩国泡菜腌制过程中水分含量的变化

图 1 韩国泡菜腌制过程中水分含量的变化

Fig.1 Changes in moisture content of kimchi during salting

由图1可知，韩国泡菜在腌制过程中容器中出现大量水，这是由于在盐的渗透作用下脱水，水分被排出蔬菜，造成水分含量的下降。泡菜在腌制过程中水分含量呈现出下降的趋势，且在腌制后期迅速下降，由最初的96.23%降为腌制后期的91.34%。

2.1.2 韩国泡菜腌制过程中pH值及总酸含量的变化

图 2 韩国泡菜腌制过程中pH值的变化

Fig.2 Changes in pH value of kimchi during salting

图 3 韩国泡菜腌制过程中总酸含量的变化

Fig.3 Changes in total acidity of kimchi during salting

由图2可知，腌制过程中白菜的pH值逐渐降低，由6.78下降为6.46。由图3可知，总酸含量逐渐升高，由1.32 g/kg上升为2.91 g/kg。由于蔬菜表面的乳酸菌发酵产生乳酸，使得pH值降低、酸度增加。但这一变化在腌制期间并不显著，这主要与腌制时间较短有关。

2.1.3 韩国泡菜腌制过程中硬度的变化

图 4 韩国泡菜腌制过程中硬度的变化

Fig.4 Changes in hardness of kimchi during salting

由图4可知，随着腌制时间的增加，蔬菜的硬度出现较为明显的降低，由2 311 N下降为1 866 N，降低了19.26%。这主要是由于白菜在海盐的腌制作用下，水分流失导致硬度降低，而使蔬菜质地变软。

2.1.4 韩国泡菜腌制过程中微生物数变化

图 5 韩国泡菜腌制过程中微生物数的变化

Fig.5 Changes in lactic acid bacteria count of kimchi during salting

由图5可知，白菜在腌制过程中，菌落总数、乳酸菌总数及酵母菌数量均呈上升趋势，但上升的幅度不大。其中，菌落总数由3.4×103 CFU/g上升至5.0×103 CFU/g；酵母菌的数量由初始的1.6×103 CFU/g增加至2.6×103 CFU/g；乳酸菌数量由1.3×103 CFU/g增至2.0×103 CFU/g；霉菌是严格的好氧菌，白菜腌制过程中缺氧的环境抑制了霉菌生长，因而未检出。

这个时期，酵母菌数量大于乳酸菌数量，主要因为此时pH值为5.5左右，酵母菌等微生物未被抑制，酵母菌与乳酸菌呈共同生长的状态。

图 6 韩国泡菜腌制过程中大肠菌群的变化

Fig.6 Changes in coliform bacteria count of kimchi during pickling

由图6可知，在腌制过程中大肠菌群由3 MPN/g升到6.2 MPN/g。韩国泡菜的微生物标准规定大肠菌群MPN值不得超过3 MPN/g，此时大肠菌群数量超出了出口食品卫生标准，不能直接食用。分析认为此时总酸含量为2.5 g/kg
左右，乳酸含量较低，因而大肠杆菌未受抑制。

2.1.5 腌制泡菜水的微生物指标

表 1 腌制泡菜水的微生物指标

Table 1 Microflora of kimchi juice

由表1可知，泡菜腌制后的泡菜水菌落总数为1.4×105 CFU/g，大肠菌群为6.2 MPN/g，乳酸菌的数量为1.9×104 CFU/g，酵母菌的数量为2.4×104 CFU/g，未检测到霉菌。此时的大肠杆菌超标（＞3 MPN/g），不适宜食用。

2.2 韩国泡菜发酵过程中的品质

2.2.1 韩国泡菜发酵过程中水分含量的变化

图 7 韩国泡菜发酵过程中水分含量的变化

Fig.7 Changes in moisture content of kimchi during fermentation

由图7可知，泡菜发酵30 d水分含量的变化呈现逐渐降低的趋势。发酵初期（发酵开始到第6天），盐、辣椒粉等调味料大量的渗透进白菜导致白菜脱水，水分含量急剧下降，从最初的95.12%下降到87.86%，容器中出现大量水分；从第6天开始，水分含量的减少变缓；发酵第30天时水分含量降低至82.54%。有研究表明，发酵过程中水分的排出不但能使调味料的风味进入泡菜，也能很好的除去蔬菜本身的异味[1]。

2.2.2 韩国泡菜发酵过程中pH值的变化

pH值是发酵过程中的重要参数，它影响着泡菜成品的成熟度，并对发酵的风味产生一定影响。由于微生物的活动受pH值变化的影响。因此，pH值的改变可以影响微生物的生长和代谢产物的形成，从而改变韩国泡菜的风味。当pH＜3时，大部分微生物都能被抑制，但此时泡菜的酸味过重，消费者难以接受；当pH＞4时，韩国泡菜发酵刚刚开始，还未形成独特的风味。

图 8 韩国泡菜发酵过程中pH值的变化

Fig.8 Changes in pH of kimchi during fermentation

由图8可知，韩国泡菜发酵过程中pH值总体呈现降低的趋势。韩国泡菜在发酵的前6d pH值显著下降，由最初的5.40降至4.14；从第6天开始，pH值的下降趋于平缓，最终达到3.87。pH值的降低是由于乳酸菌在发酵期间产酸引起的。有研究表明，韩国泡菜风味最佳时的pH值为4.2左右[16]，因此韩国泡菜在4 ℃条件下发酵7 d时pH值即可达到最佳风味的范围。

2.2.3 韩国泡菜发酵过程中总酸含量的变化

图 9 韩国泡菜发酵过程中总酸含量的变化

Fig.9 Changes in total acidity of kimchi during fermentation

经过乳酸发酵的作用，蔬菜的含糖量减少，含酸量增加[1]。由图9可知，韩国泡菜发酵过程中总酸含量逐渐上升。发酵前6d，在pH值显著下降的同时总酸含量迅速增加，由3.76 g/kg增加至5.68 g/kg，随后缓慢上升最终达到7.02 g/kg。有研究表明，韩国泡菜风味最佳的酸度范围是6～8 g/kg[17-18]。因此韩国泡菜4 ℃发酵1周左右可达到成熟状态，此时是韩国泡菜的最佳食用时间。

2.2.4 韩国泡菜发酵过程中色泽的变化

图 10 韩国泡菜发酵过程中L*值的变化

Fig.10 Changes in L* value of kimchi during fermentation

由图10可知，泡菜发酵过程中L*值呈上升趋势，发酵前5 d L*值由39.83快速升为50.36，并持续上升达到61.00。L*值的上升表明韩国泡菜在发酵过程中，乳酸菌利用的是白菜渗出液中的营养物质而不是白菜组织细胞类的营养物质，从而使白菜显得透亮；另一方面食盐改变了蔬菜组织的渗透压，排出细胞中的水分，同时周围的辅料渗入蔬菜内部，使蔬菜的质地精密且呈半透明状。

图 11 韩国泡菜发酵过程中a*值的变化

Fig.11 Changes in a* value of kimchi during fermentation

由图11可知，韩国泡菜发酵过程中a*值逐渐上升。由发酵开始时的1.5变为发酵第30天的5.22，发酵10 d以后a*值的变化趋于缓慢。a*值代表红度，a*值的上升表明韩国泡菜品质的升高，同时也反映了制作韩国泡菜时使用的辣椒粉品质的好坏。这是因为韩国泡菜在发酵过程中，各种辅料尤其是辣椒粉的渗透作用，使泡菜颜色鲜艳。

图 12 韩国泡菜发酵过程中b*值的变化

Fig.12 Changes in b* value of kimchi during fermentation

由图12可知，韩国泡菜发酵过程中b*值缓慢减小但变化不明显，仅由最初的13.00降低为11.60。

2.2.5 韩国泡菜发酵过程中硬度的变化

图 13 韩国泡菜发酵过程中硬度的变化

Fig.13 Changes in hardness of kimchi during fermentation

发酵过程中，由于乳酸菌持续发酵产酸及果胶分解酶的共同作用，韩国泡菜容易产生质地软化、生膜以及发黏的现象，因此观察泡菜硬度的变化有着重要意义。由图13可知，韩国泡菜在发酵过程中硬度呈减小的趋势，从1 770 N减少为565 N，降低了68.08%。韩国泡菜的软化是其感官品质下降的表现之一，产生这种现象的主要原因是蔬菜中的果胶分解酶将细胞壁中的原果胶分解，形成果胶或果胶酸。此外，蔬菜本身的组织结构也会造成泡菜的软化从而使泡菜的硬度降低。

2.2.6 韩国泡菜发酵过程中乳酸菌数的变化

图 14 韩国泡菜发酵过程中乳酸菌数量的变化

Fig.14 Changes in lactic acid bacteria count of kimchi during fermentation

由图14可知，乳酸菌在发酵期间呈现出上升的趋势。乳酸菌总数在前6 d急速增加，共上升2 个数量级；第6天以后乳酸菌数量的增加趋于缓慢，到发酵的第30天乳酸菌的含量达到1.3×107 CFU/g，此阶段乳酸菌是发酵的优势菌。

2.2.7 韩国泡菜发酵过程中菌落总数的变化

图 15 韩国泡菜发酵过程中菌落总数的变化

Fig.15 Changes in total bacterial number of kimchi during fermentation

由图15可知，发酵过程中韩国泡菜的菌落总数呈先上升后下降趋势。从发酵开始到发酵的第6天，菌落总数上升了一个数量级，达到最大值5.7×106 CFU/g。此时由于乳酸菌发酵产生乳酸，乳酸的积累使一些不耐酸的微生物不能生存，使菌落总数有所下降；发酵第30天时，菌落总数下降至3.3×102 CFU/g。

2.2.8 韩国泡菜发酵过程中酵母菌数的变化

图 16 韩国泡菜发酵过程中酵母菌数量的变化

Fig.16 Changes in yeast count of kimchi during fermentation

由图16可知，酵母菌在发酵的初期呈活跃状态，由发酵开始的1.1×104 CFU/g增加为第4天的8.8×104 CFU/g。由于乳酸菌发酵，酵母菌被抑制，导致酵母菌数量缓慢下降。到发酵第28天，酵母菌数量下降2 个数量级；随后，由于环境酸度过酸对乳酸菌有所抑制，被抑制的酵母菌数量有所回升，发酵第30天数量达到9.1×102 CFU/g。

2.2.9 韩国泡菜发酵过程中大肠菌群的变化

图 17 韩国泡菜发酵过程中大肠菌群的变化

Fig.17 Changes in coliforms bacteria count of kimchi during fermentation

由图17可知，大肠菌群在发酵前4 d呈迅速上升的趋势，由7.2 MPN/g上升为93 MPN/g，达到了大肠菌群数量的最高值，此时的泡菜不符合直接食用标准。随着发酵的进行，大肠菌群对酸性介质敏感，不能适应酸性环境，到第6天大肠菌群急速下降降为23 MPN/g，而检测到发酵的中后期，大肠菌群总数≤3 MPN/g，此时的泡菜符合韩国泡菜微生物标准，适宜食用。

3 结 论

韩国泡菜在腌制过程中由于盐的渗透作用，水分由96.23%下降为91.34%；硬度略微下降，由2 311 N降为1 866 N。由于乳酸菌的发酵作用使白菜的pH值由6.78降为6.46，同时总酸含量从1.32 g/kg升为2.91g/kg。腌制过程中，白菜的菌落总数、乳酸菌总数及酵母菌总数均呈上升趋势。此过程，菌落总数数量最多，由3.4×103 CFU/g上升为5.0×103 CFU/g，其次为酵母菌、乳酸菌数量。前者由1.6×103 CFU/g增至2.6×103 CFU/g，后者由1.3×103 CFU/g增加至2.0×103 CFU/g。大肠菌群的数量也呈上升趋势，由3.0 MPN/g上升为6.2 MPN/g。泡菜腌制后的泡菜水菌落总数为1.4×105 CFU/g、乳酸菌数量为1.9×104 CFU/g、酵母菌数量为2.4×104 CFU/g。因大肠菌群数量为6.2 MPN/g，而不适宜食用。

韩国泡菜在发酵过程中，水分含量在发酵初期（第1天到第6天）急剧下降；第6天开始，水分含量缓慢减小，至发酵结束时水分含量降低为82.54%。在此期间乳酸菌发酵产酸，导致韩国泡菜在发酵初期pH值显著下降，由最初的5.40降至4.14，随后下降趋于缓慢，最终达到3.87；同时总酸含量逐渐上升的，前6 d总酸含量快速增加达到5.68 g/kg，之后总酸含量的增减减缓，最终达到7.02 g/kg。泡菜的色泽随着发酵时间的延长，亮度与红度上升，黄度下降；硬度随着时间的延长而减小，由1 770 N减少为566 N。

韩国泡菜发酵过程中前6 d乳酸菌数量急速增加，上升2 个数量级后上升减缓，至第30天达到1.3×107 CFU/g。由于乳酸菌发酵产酸，不耐酸的微生物被抑制，因此菌落总数和酵母菌数量在发酵过程中先上升后下降势。菌落总数在第6天达到最大值5.7×106 CFU/g，发酵第30天达到最小值3.3×102 CFU/g；酵母菌的数量在第4天达到最大值8.8×104 CFU/g。大肠菌群在发酵前4 d由7.2 MPN/g上升为93.0 MPN/g，此后呈下降趋势，至第16天大肠菌群低于3.0 MPN/g。

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