淮山泡菜發(fā)酵過程中的主要品質(zhì)指標(biāo)變化

鄧文藝，林 輝，王 鋒

（1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410128；2. 湖南一品東方生物科技有限公司，湖南 靖州 418400）

0 引言

淮山，又名山藥、懷山藥等[1-2]，是薯蕷科薯蕷屬植物的塊根[3]。淮山是我國重要的經(jīng)濟作物[4]，也是一種傳統(tǒng)的中藥材[5]，屬于既是食品又是藥品的作物[6-7]，具有抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、降血糖、降血脂、延緩衰老、健脾益胃、益肺止咳等作用[8-9]。淮山水分含量高、易褐變、不耐貯藏，易造成腐敗而損失營養(yǎng)價值，目前淮山主要是作為烹飪菜肴，市場上淮山的加工產(chǎn)品種類不多，以淮山脆片、淮山粉為主，對淮山的食品研發(fā)利用程度較低[10]。

泡菜是重要的蔬菜腌制品，經(jīng)過乳酸發(fā)酵后，形成獨特的風(fēng)味。泡菜中維生素及鈣、鐵、磷等礦物質(zhì)含量豐富，具有開胃健食、促進生理代謝、抗腫瘤等功效，能在一定程度上預(yù)防心腦血管疾病[11]。目前，市場上常見的泡菜有蘿卜、甘藍、黃瓜等多種泡菜，均受到人們的廣泛喜愛，但很少見到有淮山泡菜產(chǎn)品。有研究顯示，淮山泡菜不僅具有獨特的風(fēng)味，還能在一定程度上保存淮山的營養(yǎng)成分[12]。淮山泡菜的研制開發(fā)不但能增加食品的種類、豐富市場，而且有利于淮山資源的利用，提高淮山的附加值。

以新鮮淮山為原料，研究不同發(fā)酵時間下淮山泡菜中亞硝酸鹽含量和品質(zhì)指標(biāo)的動態(tài)變化規(guī)律，以期為淮山泡菜工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鐵棍山藥，產(chǎn)于河南溫縣。

硼酸鈉（分析純），廣東光華科技股份有限公司提供；2,6 - 二氯靛酚鈉鹽，上海瑞永生物科技有限公司提供；L(+)- 抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)品（分析純），西隴科學(xué)股份有限公司提供；亞硝酸鈉，中國醫(yī)藥（集團） 上海化學(xué)試劑公司提供；N-1- 萘乙二胺鹽酸鹽，天津市化學(xué)試劑研究所有限公司提供；冰乙酸、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、對氨基苯磺酸、草酸、碳酸氫鈉、氫氧化鈉（均為分析純），國藥集團化學(xué)試劑有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

TA.XT.plus 型質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro Systems產(chǎn)品；CR-400 型色彩色差計，柯尼卡美能達公司產(chǎn)品；HR2095 型飛利浦攪拌機，飛利浦電子香港有限公司產(chǎn)品；FA2004B 型電子天平，上海佑科儀器儀表有限公司產(chǎn)品；722S 型可見分光光度計，上海菁華科技儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗方法

1.3.1 淮山泡菜制備的工藝流程

新鮮淮山→去皮切片→拌料裝壇→密封自然發(fā)酵→泡菜成品→產(chǎn)品檢測。

切片厚度約為0.5 cm，泡菜液中各輔料配比為食鹽5.00%，白砂糖5.00%（均按泡菜液水質(zhì)量計）；原料與泡菜液的料液比1∶1.5（m∶V），自然發(fā)酵溫度為18～22 ℃。

1.3.2 理化指標(biāo)的測定

在淮山泡菜發(fā)酵過程中，分別于0，2，4，6，7，8，9 d 取樣測定淮山泡菜中亞硝酸鹽含量、維C含量、總酸含量和pH 值，使用質(zhì)構(gòu)儀和色差計測定產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)和色差。

（1） 亞硝酸鹽含量測定（以NaNO2計）。采用GB 5009.33—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》中的鹽酸萘乙二胺法。以亞硝酸鈉的質(zhì)量濃度（X） 為橫坐標(biāo)，以吸光度（Y）為縱坐標(biāo)，繪制亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)曲線，由標(biāo)準(zhǔn)曲線所得線性回歸方程為Y=0.005 5X+0.001 1（R2=0.998 7），根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線可計算樣品中亞硝酸鹽含量。

（2） 維C 含量測定。參照GB 5009. 86《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中抗壞血酸的測定》中的2,6 - 二氯靛酚滴定法對淮山泡菜中的維C 含量進行測定。

（3） 總酸含量的測定（以乳酸計）。參照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》中的酸堿滴定法測定淮山泡菜中總酸含量。

（4） pH 值的測定。參照GB 10468—1989《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) 水果和蔬菜產(chǎn)品pH 值的測定方法》。

（5） 脆度的測定。使用TA.XT.plus 質(zhì)構(gòu)儀進行測定。測定條件為：圓柱形探頭P/2，測前速度為1.00 mm/s，測中速度為2.00 mm/s，測后速度10.00 mm/s，形變量為50%，觸發(fā)力Auto-5 g。

（6） 色差的測定。使用CR-400 型色彩色差計進行測定。色差計使用標(biāo)準(zhǔn)白板進行調(diào)白作為對照，然后進行測量，記錄L*值，a*值，b*值，L*值代表亮度；a*值代表紅綠，a*值越大表示產(chǎn)品色澤越紅； b*值代表黃藍，b*值越大表示產(chǎn)品色澤越黃。ΔE=［(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2］1/2，ΔE 值越小表示淮山泡菜的色澤越接近于白板顏色。

1.3.3 數(shù)據(jù)的處理

測定亞硝酸鹽、維C、總酸和pH 值時每組樣品進行3 次平行試驗，取平均值；測定質(zhì)構(gòu)、色差時每組樣品進行6 次平行試驗，取平均值；然后利用Excel 軟件對數(shù)據(jù)進行整理及分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 淮山泡菜發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量的變化

亞硝酸鹽是蔬菜腌制品中重要的危害物，在人體胃酸條件下，亞硝酸鹽能與食物中的仲胺、叔胺等含氮化合物反應(yīng)生成強致癌物質(zhì)N - 亞硝胺，嚴(yán)重損害人體健康。我國《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)- 食品中污染物限量（GB 2712—2017）》規(guī)定，醬腌菜中亞硝酸鹽限量為20 mg/kg。

淮山泡菜發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量變化見圖1。

圖1 淮山泡菜發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量變化

由圖1 可知，在淮山泡菜發(fā)酵過程中，亞硝酸鹽含量先升高后降低，在發(fā)酵時間4 d 時，亞硝酸鹽含量達到峰值，為22.81 mg/kg，而發(fā)酵時間大于4 d之后，亞硝酸鹽含量開始下降。這可能是由于發(fā)酵初期乳酸菌繁殖緩慢，活力處于較低水平，而其他微生物生長代謝旺盛，其中一部分雜菌能分泌硝酸還原酶及淮山本身存在硝酸還原酶，使得泡菜內(nèi)的硝酸鹽在硝酸還原酶的作用下還原為亞硝酸鹽，導(dǎo)致泡菜內(nèi)亞硝酸鹽含量的不斷累積直至達到峰值。隨著發(fā)酵時間的延長，壇內(nèi)好氧性微生物進行有氧呼吸，消耗壇內(nèi)氧氣并逐漸形成無氧狀態(tài)，從而乳酸菌成為優(yōu)勢菌，生長代謝旺盛并產(chǎn)生大量乳酸，泡菜液pH 值下降，抑制了不抗酸的大腸桿菌、酵母菌等雜菌的生長代謝活動，導(dǎo)致亞硝酸鹽生成量減少，同時積累的亞硝酸鹽在亞硝酸還原酶的作用下通過氮代謝途徑轉(zhuǎn)化成胺。另外，當(dāng)pH 值小于4 時，亞硝酸鹽會發(fā)生酸降解，均使得亞硝酸鹽的分解速度加快，直至亞硝酸鹽的生成量和消耗量達到動態(tài)平衡，亞硝酸鹽含量基本維持穩(wěn)定。由圖1 也可知，只要不是在亞硝酸鹽產(chǎn)生的高峰時食用淮山泡菜，其亞硝酸鹽含量均控制在國家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。淮山泡菜發(fā)酵8 d 后，亞硝酸鹽含量降至1.26 mg/kg，低于《綠色食品醬腌菜標(biāo)準(zhǔn)（NY/T 437—2012）》 中關(guān)于亞硝酸鹽的限量（≤4 mg/kg），因此淮山泡菜在第8 天后食用，具有很高的食用安全性。

2.2 淮山泡菜發(fā)酵過程中維C 含量的變化

淮山泡菜發(fā)酵過程中維C 含量變化見圖2。

圖2 淮山泡菜發(fā)酵過程中維C 含量變化

維C 又稱抗壞血酸，是最不穩(wěn)定的維生素，極易受熱、氧、光照的影響發(fā)生降解。由圖2 可知，在淮山泡菜發(fā)酵過程中，維C 含量呈緩慢下降的趨勢，直至基本保持穩(wěn)定。一方面，泡菜液中的食鹽和糖滲入淮山泡菜內(nèi)，使細胞內(nèi)的滲透壓升高，維C可能會通過擴散或滲透作用浸析出來，使維生素含量減少；另一方面，維C 隨著溶液pH 值的降低而發(fā)生降解反應(yīng)。有相關(guān)研究表明，維C 在pH 值為5.5～6.0 的條件下保留率最高，其降解反應(yīng)的實質(zhì)是水溶液中動態(tài)電離平衡的過程，但隨著發(fā)酵時間的延長，泡菜酸度不斷升高，pH 值不斷下降，會加速內(nèi)酯開環(huán)在2,3 - 二酮古洛糖酸分子中的水解反應(yīng)，打破了維C 和脫氫抗壞血酸酸之間的電離平衡，使維C 部分轉(zhuǎn)化為2,3 - 二酮古洛糖酸，以平衡其濃度，最終導(dǎo)致維C 含量不斷減少，當(dāng)泡菜酸度維持基本穩(wěn)定時，維C 含量也隨之維持穩(wěn)定。

2.3 淮山泡菜發(fā)酵過程中總酸含量的變化

總酸作為泡菜的一個至關(guān)重要的指標(biāo)，與泡菜的口感、風(fēng)味及安全性有著密切的關(guān)系，總酸含量過高或者過低對泡菜品質(zhì)都有重要的影響。

淮山泡菜發(fā)酵過程中總酸含量變化見圖3。

圖3 淮山泡菜發(fā)酵過程中總酸含量變化

由圖3 可知，在淮山泡菜發(fā)酵過程中，總酸含量隨著發(fā)酵時間的延長而不斷增加直至達到穩(wěn)定狀態(tài)。在發(fā)酵前期泡菜剛?cè)雺瘯r，酸度較低，抗酸能力較強和不抗酸的微生物均能生長繁殖，其中乳酸菌以產(chǎn)氣乳酸球菌類進行異型乳酸發(fā)酵為主，除將原料中的糖分轉(zhuǎn)化為乳酸外，還能產(chǎn)生乙醇、乙酸、二氧化碳等產(chǎn)物，而泡菜表面和容器帶入的雜菌（如不抗酸大腸桿菌） 能利用原料中的糖類產(chǎn)生乳酸，導(dǎo)致總酸含量不斷增加。進入發(fā)酵中期后，由于乳酸的不斷積累，產(chǎn)酸速率加快，此時不抗酸的微生物受到抑制作用，主要由植物乳桿菌進行正型乳酸發(fā)酵，產(chǎn)生大量乳酸，導(dǎo)致總酸含量繼續(xù)增加。在發(fā)酵后期，由于總酸含量過高，大部分乳酸菌被抑制，只有極少數(shù)的耐高酸的產(chǎn)氣桿菌能夠活動，此時產(chǎn)酸速率減緩，總酸含量趨于穩(wěn)定[13]。

2.4 淮山泡菜發(fā)酵過程中pH 值的變化

pH 值可以用來判斷泡菜的成熟時間，當(dāng)泡菜液pH 值為3.0～4.0 時，泡菜已經(jīng)達到成熟，同時也能間接反映泡菜所含乳酸的量。

淮山泡菜發(fā)酵過程中pH 值動態(tài)變化見圖4。

圖4 淮山泡菜發(fā)酵過程中pH 值動態(tài)變化

由圖4 可知，隨著泡菜發(fā)酵時間的增加，pH 值一直處于下降的趨勢，直至維持穩(wěn)定。發(fā)酵時間為0～4 d 時，pH 值快速下降，這是由于淮山泡菜的發(fā)酵環(huán)境中不僅存在乳酸菌能夠產(chǎn)生乳酸，還有其他微生物（如大腸桿菌、酵母菌等），其中一部分微生物能夠利用泡菜液中的糖分維持自身的生命活動，使泡菜液中的糖分減少，同時產(chǎn)生除乳酸外的其他酸類物質(zhì)，導(dǎo)致pH 值的快速下降。當(dāng)發(fā)酵時間為4～7 d 時，pH 值緩慢下降，這是由于乳酸的大量積累，酸度增加，不僅抑制了雜菌的生長繁殖，還抑制了部分乳酸菌的代謝活動，乳酸的生成減少，pH 值緩慢下降。發(fā)酵至第7 天時，壇內(nèi)pH 值降至3.51，有利于泡菜的保存。壇內(nèi)形成過酸的環(huán)境，基本上所有乳酸菌的生長活動均受到抑制，只有極少數(shù)的耐高酸乳酸菌能生長繁殖。

2.5 淮山泡菜發(fā)酵過程中脆度的變化

淮山泡菜發(fā)酵過程中脆度動態(tài)變化見圖5。

圖5 淮山泡菜發(fā)酵過程中脆度動態(tài)變化

由圖5 可知，隨著泡菜發(fā)酵時間的增加，脆度呈緩慢下降的趨勢，直至維持基本穩(wěn)定。一方面，這是由于泡菜液中含有食鹽和糖，形成高滲透壓環(huán)境，與淮山泡菜細胞內(nèi)的滲透壓差較大，泡菜細胞內(nèi)的水分擴散到泡菜液中，泡菜液中的食鹽和糖則滲入淮山泡菜內(nèi)，使細胞內(nèi)的滲透壓升高，細胞會發(fā)生一定程度的收縮，膨壓下降，導(dǎo)致脆度降低[14]；另一方面，有相關(guān)研究表明pH 值為4.3～5.5 時，果膠酶活性最弱。隨著發(fā)酵時間的延長，pH 值不斷下降，增加了果膠酶的活性，同時壇內(nèi)存在的部分微生物能分泌果膠酶，細胞壁原果膠成分在果膠酶的作用下水解為果膠酸和甲醇，喪失黏連作用，細胞變軟，脆度下降[15-16]。

2.6 淮山泡菜發(fā)酵過程中色澤的變化

淮山泡菜發(fā)酵過程中色澤變化見表1。

表1 淮山泡菜發(fā)酵過程中色澤變化

由表1 可知，隨著發(fā)酵時間的延長，L*值逐漸變小，表示淮山泡菜色澤越來越暗；a*值為負值，表示泡菜色澤偏綠，a*值逐漸增大，反映泡菜色澤由綠向紅移動；b*值緩慢增大，表示泡菜色澤越來越黃；ΔE 值呈上升趨勢，表示泡菜色澤與標(biāo)準(zhǔn)白板色差越來越大。但整體上，泡制期間ΔE 值變化較小，說明在泡制過程中，顏色變化不明顯。

3 結(jié)論

淮山泡菜中亞硝酸鹽產(chǎn)生高峰在第4 天出現(xiàn)，經(jīng)過8 d 發(fā)酵，亞硝酸鹽含量降低到極低水平，無需擔(dān)心其食用安全性。發(fā)酵過程中，淮山泡菜的維C含量緩慢下降直至穩(wěn)定，第8 天仍保持在較高水平。發(fā)酵過程中，淮山泡菜總酸含量逐漸上升至穩(wěn)定，達到5 g/kg；pH 值和脆度則呈逐漸下降的趨勢；色差中L*值逐漸變小，a*值逐漸增大，b*值緩慢增大，ΔE 值呈上升趨勢，但整體上，泡制期間ΔE 值變化較小，在泡制過程中，顏色變化幅度不大。