發酵條件對腌制功能性泡菜的品質影響及工藝優化

周強，黃林，田陳聃，劉蒙佳

(福建師范大學 閩南科技學院，福建 泉州 362332)

泡菜是一種常見蔬菜的貯存和食用方式，是傳統的乳酸發酵食品。具有維持消化道健康，利于減肥，抑制腫瘤和病毒的功效，同時對心腦血管方面的疾病起到預防的作用，其獨特風味與豐富營養使得泡菜在國內外都十分受歡迎[1,2]。早在3000 年前,中國已有制作醬菜的工藝[3]。人們在接受泡菜酸甜和嫩脆的口感的同時也在不斷追求泡菜能夠在促進腸道蠕動、減肥[4]、預防和改善疾病外帶來更多的功效。由于市場上各類保健食品的需求逐漸增加，人們的養生意識不斷深入, 中國傳統中藥材也在逐步被人們接受[5]。作為中國傳統醫學十分重要的一部分, 中藥材的副作用小和回歸自然的諸多優點被國內外許多學者和研究人員重視[6]。依據“藥食同源”理論，采用中藥材研發保健型食品的報道已有許多[7]，而把我國傳統的中藥材添加到乳酸發酵的泡菜食品中的報道較為鮮見[8]。作為主要原料的卷心菜，中文學名為結球甘藍，又名包菜、包心菜等，為十字花科、蕓苔屬植物，研究表明,其在預防動脈硬化、膽結石及癌癥方面具有一定功效[9]。枸杞渾身是寶,在《本草綱目》中有記載：“春采枸杞葉,名天精草；夏采花，名長生草；秋采子,名枸杞子；冬采根,名地骨皮”,其中尤以枸杞子備受世人青睞[10]。黃芪味微甘,氣薄味道濃,其功效頗多。黨參味甘、性平,入脾,具有補中益氣，生津和胃之功效。臨床應用最早見于清代，認為黨參具有“補中益氣”和“和脾胃”、“除煩渴”的功效，能補脾養胃、潤肺生津、健運中氣[11]。充分利用枸杞、黃芪和黨參的功效，與泡菜的風味相結合，既有酸甜的口感和咸辣的滋味，同時有養顏滋補和提高機體代謝能力的保健功效，把傳統的中醫藥理論與泡菜的發酵巧妙結合，香氣撲鼻，嫩脆可口，形成一款風味獨特的蔬菜制品[12]。

本文以卷心菜為主要原料，配以少量的蘿卜、洋蔥為輔助原料，添加枸杞、黃芪、黨參3種中藥材，采用濕法腌制泡菜。通過改變發酵條件(腌制天數、食鹽添加量、蔗糖添加量及中藥材添加量)，進行功能性泡菜的腌制，以泡菜的酸度、可溶性固形物和乳酸數3個參數及感官評分為指標，綜合分析評價功能性泡菜的品質變化，并通過正交優化功能性泡菜的腌制工藝，旨在為功能性泡菜的腌制及生產提供一定的依據。

1 試驗材料及儀器

1.1 試驗材料與試劑

原料：市售卷心菜、白蘿卜、洋蔥、中藥材(枸杞、黨參、黃芪，所選購的均為免洗)、食用鹽、白砂糖、大蒜瓣、辣椒干、泡椒(小米辣)、八角、白酒等。

菌種：川秀泡菜酸菜乳酸菌發酵粉，北京川秀國際貿易有限公司。

試劑：美藍、二甲苯，均為分析純。

1.2 主要儀器

JYC-21HEC05電磁灶 九陽股份有限公司；C21-SN216多功能電磁爐 廣東美的生活電器制造有限公司；JJ600型電子天平 常熟市雙杰測試儀器廠；pHS-3C精密pH計 上海儀電科學儀器股份有限公司；JM10-150迷你干磨機 浙江紹興蘇泊爾生活電器有限公司；N-1α手持式糖度計 上海智理科學儀器有限公司。

2 試驗方法

2.1 功能性泡菜工藝流程

選取新鮮原料→整理→清洗→瀝干→切分、修整→調味料、菌種↓裝瓶↑中藥材(1∶1∶1混合)→加入配制的鹽水→密封、發酵→成品。

2.2 操作要點

2.2.1 原料的選取

選擇新鮮、菜葉飽滿的卷心菜為主要原料，個頭較小的蘿卜、洋蔥為輔助原料。

2.2.2 原料的預處理(整理、清洗瀝干、切分修整)

將卷心菜、蘿卜和洋蔥整理除雜并洗凈，在涼開水中漂洗后，撈出瀝干，重復2次后切分整形，將包菜切成塊，蘿卜、洋蔥切成條備用。

2.2.3 配制鹽水及調料

白砂糖、食鹽按配方比例配制成一定濃度的食鹽水。

將乳酸菌、中藥材(所選購的均為免洗)、八角、辣椒干、蒜瓣等按比例稱量好后備用。

2.2.4 原料的入罐及其腌制

入罐前，將四旋瓶洗凈，需保證瓶身和瓶蓋的潔凈，并用沸水消毒，晾干水分。將切好的卷心菜、蘿卜、洋蔥等材料加入四旋瓶，保證1層菜1層料，分別加入香料、中藥材、料酒等。最后將乳酸菌按比例溶于配制好的鹽水中，一同灌入四旋瓶，要剛好沒過卷心菜，最后密封泡菜四旋瓶，貼上標簽，放置在陰涼處進行發酵。泡菜的配料用量見表1，發酵10天后測定相關指標并對其進行感官評價。

表1 功能性泡菜的配料(每瓶添加量)Table 1 Functional pickles' ingredients and proportions (additive amount of each bottle)

2.3 感官評分

由10名人員對功能性泡菜的色澤、香氣、滋味、口感進行感官評價并評分。泡菜在腌制過程中風味和滋味逐步形成的pH范圍為3.2～3.6, 此時泡菜的發酵基本成熟[13]，按照感官評分表對各項指標進行評價，合計分數并計算出平均分，進而匯總，功能性泡菜感官評分表見表2[14，15]。

表2 功能性泡菜品質鑒定感官評分表(總分100分)Table 2 Functional pickles' quality sensory scores(total of 100 points)

2.4 理化指標的測定

2.4.1 成品中pH值的測定

直接利用pH計對泡菜液進行測定[16]。

2.4.2 可溶性固形物的測定

泡菜的可溶性固形物采用手持糖度計進行測量。取出適量的泡菜湯汁，混勻，將手持糖度計的蓋板打開，檢測棱鏡，用軟布仔細擦凈。取數滴待測溶液，置于檢測棱鏡上，然后輕輕合上蓋板，以免產生氣泡，使棱鏡表面布遍溶液。再將儀器進光板對準光源或明亮處，眼睛通過目鏡觀察視場，轉動目鏡調節手輪，使視場的藍白分界線清晰。分界線的刻度值即為溶液的濃度，讀取數據并記錄[17,18]。

2.4.3 乳酸菌數的測定

用顯微鏡直接鏡檢觀察計數泡菜液中的乳酸菌。首先使用移液槍移取1 mL泡菜液適當稀釋(10-1，10-2)后，再用移液槍移取0.05 mL稀釋液進行涂片，用呂氏堿性美藍染色2 min左右，蓋片。在顯微鏡下計數一定面積內0.05 mL泡菜液中乳酸菌的數量，再根據取樣量和稀釋倍數以及蓋玻片面積計算每毫升泡菜樣液所含乳酸菌的總數。其中蓋玻片面積的菌數是根據物鏡測微尺來測量視野內的直徑，再根據面積比得到的[19]。

1 mL樣品的菌數=蓋玻片面積/視野面積×視野內菌數×20×稀釋倍數。

3 試驗分析與討論

3.1 發酵條件對泡菜品質的影響

3.1.1 白砂糖添加量對功能性泡菜品質的影響

試驗分別在5罐同等質量的泡菜中添加2%，4%，6%，8%，10%的白砂糖，加入固定比例的中藥材6%，食鹽4%， 乳酸菌1%，放置在陰涼處進行腌制發酵10天，考察泡菜汁液的pH、可溶性固形物、乳酸菌數量，并對其進行感官評價和評分，見表3。

表3 蔗糖添加量對功能性泡菜品質的影響Table 3 Effect of the additive amount of sugar on the quality of functional pickles

泡菜腌制的過程中主要是通過發酵產酸，而添加乳酸菌可以加快產酸的速度，比起自然發酵具有發酵速度明顯加快，亞硝酸鹽產生量減少的優點，賦予泡菜酸爽嫩脆的口感[20]。

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添加白砂糖，可以與泡菜酸的滋味相協調，使得泡菜的酸味與甜味中和，更加適口。因此，白砂糖的添加量對功能性泡菜的腌制品質有一定的影響，過量或不足都會使泡菜風味發生變化。白砂糖添加量不足會導致泡菜口感上偏咸，其穩定性較差；白砂糖添加過量，將使泡菜的酸爽風味發生變化，口感會受到很大的影響。白砂糖量在2%和4%時，屬于量較少的情況，使得泡菜只有酸的滋味，口感上刺激性較強。甜味不夠明顯，pH值相對稍低些，參與感官評價的人員不易接受，酸味偏重。糖類是生命活動必需的碳源，也是能量來源，甜味是大多數人所喜愛的，在泡菜上，人們喜愛酸脆的口感，也希望泡菜能夠將酸與甜結合，使得口感更加合適。當白砂糖的添加量為6%時，酸甜度比較適中，且泡菜的感官評分與評價較好，打分達到80分。添加量為8%和10%時，口感偏甜，掩蓋了酸味，與傳統泡菜的酸爽口感和滋味不太符合，為過量的情況。

通過對表3進行直觀分析可知，隨著白砂糖量的增加，pH值增大，乳酸菌含量為先上升再下降的趨勢，但在標準范圍內。通過對泡菜的pH值、可溶性固形物含量進行分析，并且結合發酵程度、合適的白砂糖量及對泡菜品質影響方面考慮，確定白砂糖添加量為6%較合適。

3.1.2 中藥材添加量對功能性泡菜品質的影響

試驗分別在5罐同等質量的泡菜中添加2%，4%，6%，8%，10%的中藥材，加入固定比例的白砂糖4%， 食鹽4%，乳酸菌1%，放置在陰涼處進行腌制發酵10天，考察泡菜汁液的pH、可溶性固形物、乳酸菌數量，并對其進行感官評價和評分，見表4。

表4 中藥材添加量對功能性泡菜品質的影響Table 4 Effect of the additive amount of Chinese medicinal materials on the quality of functional pickles

泡菜腌制過程中，中藥材的添加量對泡菜的發酵有著一定的影響。添加過多，泡菜中藥味會過重，湯汁呈紅褐色，影響風味；添加過少，不能較好地起到保健的作用。但由于所添加的中藥材富含多糖,它可為乳酸菌發酵提供碳源,改善泡菜品質，因此，藥材的添加量和比例對功能性泡菜的品質影響和風味有很大聯系[21]。

由表4可知，適量的中藥材添加量能促使乳酸菌生長，5個樣品中，當添加中藥材量為2%時，乳酸菌數量相對較低；而當添加中藥材量達到4%時，乳酸菌數相對較高，且泡菜感官評價與評分較好。而隨著中藥材添加量的不同，功能性泡菜的pH值呈先上升再下降的趨勢。可溶性固形物含量隨著中藥材量的增加而增加，可溶性多糖的水解，使得含糖量有所增加，呈正相關。中藥材的添加量對功能性泡菜的品質和風味有所影響，通過對泡菜的pH值、可溶性固形物含量進行分析，并且結合發酵程度、合適的中藥材量及對泡菜品質影響方面考慮，確定中藥材添加量為4%較合適。

3.1.3 食用鹽添加量對功能性泡菜品質的影響

試驗分別在5罐同等質量的泡菜中添加4%，6%，8%，10%，12%的食用鹽，加入固定比例的白砂糖4%，中藥材6%，乳酸菌1%，放置在陰涼處進行腌制發酵10天，考察泡菜汁液的pH、可溶性固形物、乳酸菌數量，并對其進行感官評價和評分，見表5。

表5 食用鹽添加量對對功能性泡菜品質的影響Table 5 Effect of the additive amount of salt on the quality of functional pickles

食鹽不僅有防腐作用，可抑制一些有害微生物的活動，而且具有高滲透壓力的作用，可使原料細胞內的水分向外流出，賦予原料咸味，增進制品風味[22]。泡菜腌制過程中，食用鹽的量對泡菜發酵有一定影響。過量，泡菜口感較咸；添加量不足，泡菜的口感偏淡，滋味較不適口。通過加入相應的鹽量來控制功能性泡菜的發酵速率。隨著食鹽添加量的增多，pH值降低的速率越來越慢，即泡菜的成熟速度越來越慢[23]。

由表5可知，食鹽的添加量與pH值的變化呈正相關[24]。當食鹽量為4%時，pH值相對較低；而當食鹽量達到8%時，pH值有所上升，且泡菜感官評價及評分較好。隨著食鹽量由4%增加到8%，泡菜中乳酸菌數增多。當食鹽添加量繼續加大時,乳酸菌數反而減少,食鹽開始抑制乳酸菌的生長。當食鹽添加量為8%時, 泡菜汁液有少許渾濁,底部沒有沉淀,泡菜色澤好,有脂香味,脆度較好,滋味好,發酵速度快。食鹽添加量為6%或10%時, 滋味較8%時稍差，可溶性固形物含量在10%左右波動。因此，通過對泡菜的pH值、可溶性固形物含量進行分析，并且結合發酵程度、合適的鹽量及對泡菜品質影響方面考慮，確定添加8%的食鹽較適合[25]。

3.1.4 腌制天數對功能性泡菜品質的影響

試驗將5罐同等質量的泡菜分別腌制4，6，8，10，12天，加入固定比例的白砂糖4%，中藥材6%，食用鹽4%，乳酸菌1%，放置在陰涼處進行腌制發酵10天，考察泡菜汁液的pH、可溶性固形物、乳酸菌數量，并對其進行感官評價和評分，見表6。

表6 腌制天數對功能性泡菜品質的影響Table 6 Effect of the curing days on the quality of functional pickles

功能性泡菜的品質除了受糖、鹽及中藥材添加量影響外，腌制天數的長短也對泡菜的口感和滋味有所影響[27]。由表6可知，隨著腌制天數的增加，功能性泡菜中的甜度不斷下降，酸度不斷增加，乳酸菌數量與天數呈正相關。樣品的腌制天數中，腌制2天的pH值相對較高，隨著天數的增加pH值降低，可溶性固形物在10%左右波動。當腌制天數達8天時，pH值相對較適宜，泡菜感官評價較好，且綜合評分相對較高，口感上酸甜較適中，但腌制天數的長短會影響泡菜品質，因此，通過對泡菜的pH值、可溶性固形物含量進行分析，并且結合發酵程度等方面考慮，確定腌制發酵天數為8天較適合。

3.2 功能性泡菜的工藝優化

在單因素試驗的基礎上，以pH值、可溶性固形物含量、乳酸菌數、白砂糖添加量、中藥材添加量、食鹽添加量和腌制天數為影響因素，按照L9(34)正交表進行正交試驗設計，添加的因素量見表7，所得正交試驗結果見表8。

表8 正交試驗結果Table 8 Results of orthogonal test

由正交試驗結果中的極差R值大小可知，食鹽添加量是影響腌制功能性泡菜品質的主要因素，中藥材添加量、腌制天數是影響功能性泡菜品質的次要因素，而白砂糖添加量影響最小。各因素對發酵功能性泡菜品質的綜合評分影響大小為B>D>C>A，即食鹽添加量>中藥材添加量>腌制天數>白砂糖添加量。

由表8進行極差分析得出最優組合為A2B2C3D2。由正交表直觀分析可知，第5組A2B2C3D1試驗所得產品綜合評分最高，為84分，其結果不重合。因此，進行驗證試驗，驗證結果見表9。

表9 驗證試驗結果Table 9 Results of verification test

驗證試驗結果顯示，A2B2C3D2的綜合評分比A2B2C3D1的綜合評分高，由此可得最優配方組合為A2B2C3D2，即：白砂糖添加量6%，中藥材添加量4%，食用鹽添加量8%，腌制天數10 天。

4 結論

腌制功能性泡菜的過程中，食鹽添加量是影響腌制功能性泡菜品質的主要因素，中藥材添加量、腌制天數是影響功能性泡菜品質的次要因素，而白砂糖添加量影響最小。食鹽過量，泡菜口感較咸；添加量不足，泡菜的口感偏淡。白砂糖可以與泡菜酸的滋味相協調，使得泡菜的酸味與甜味中和，更加適口。泡菜腌制過程中，中藥材的添加量對泡菜的發酵有著一定的影響，添加過多，泡菜中藥味會過重，湯汁呈紅褐色，影響風味；添加過少，不能較好地起到保健的作用，腌制天數的長短對泡菜的軟脆度及風味變化有所影響，腌制過久，口感會稍差或變得不佳。由正交結果分析可知，各添加量對發酵功能性泡菜品質的影響順序為食鹽添加量>中藥材添加量>腌制天數>白砂糖添加量。得到腌制發酵功能性泡菜的最佳配方即最優條件為白砂糖添加量6%，中藥材添加量4%，食用鹽添加量8%，腌制天數10 天，且在此工藝下的泡菜最佳，口感最好，整體評分最高。在此工藝條件下所得的泡菜，口感脆嫩酸甜，香氣醇正，具有補脾養胃、潤肺生津、明目安神、改善面色、增強免疫的保健作用。