淮山泡菜發酵過程中的主要品質指標變化

鄧文藝，林 輝，王 鋒

（1. 湖南農業大學 食品科學技術學院，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濟作物[4]，也是一種傳統的中藥材[5]，屬于既是食品又是藥品的作物[6-7]，具有抗氧化、免疫調節、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價值，目前淮山主要是作為烹飪菜肴，市場上淮山的加工產品種類不多，以淮山脆片、淮山粉為主，對淮山的食品研發利用程度較低[10]。

泡菜是重要的蔬菜腌制品，經過乳酸發酵后，形成獨特的風味。泡菜中維生素及鈣、鐵、磷等礦物質含量豐富，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品。有研究顯示，淮山泡菜不僅具有獨特的風味，還能在一定程度上保存淮山的營養成分[12]。淮山泡菜的研制開發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，研究不同發酵時間下淮山泡菜中亞硝酸鹽含量和品質指標的動態變化規律，以期為淮山泡菜工業化生產提供理論依據和技術參數。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鐵棍山藥，產于河南溫縣。

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(+)- 抗壞血酸標準品（分析純），西隴科學股份有限公司提供；亞硝酸鈉，中國醫藥（集團） 上海化學試劑公司提供；N-1- 萘乙二胺鹽酸鹽，天津市化學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），國藥集團化學試劑有限公司提供。

1.2 儀器與設備

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

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→密封自然發酵→泡菜成品→產品檢測。

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%（均按泡菜液水質量計）；原料與泡菜液的料液比1∶1.5（m∶V），自然發酵溫度為18～22 ℃。

1.3.2 理化指標的測定

在淮山泡菜發酵過程中，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，使用質構儀和色差計測定產品的質構和色差。

（1） 亞硝酸鹽含量測定（以NaNO2計）。采用GB 5009.33—2016《食品安全國家標準 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》中的鹽酸萘乙二胺法。以亞硝酸鈉的質量濃度（X） 為橫坐標，以吸光度（Y）為縱坐標，繪制亞硝酸鈉標準曲線，由標準曲線所得線性回歸方程為Y=0.005 5X+0.001 1（R2=0.998 7），根據標準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《食品安全國家標準 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準 水果和蔬菜產品pH 值的測定方法》。

（5） 脆度的測定。使用TA.XT.plus 質構儀進行測定。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。色差計使用標準白板進行調白作為對照，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*值越大表示產品色澤越紅； b*值代表黃藍，b*值越大表示產品色澤越黃。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 數據的處理

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；測定質構、色差時每組樣品進行6 次平行試驗，取平均值；然后利用Excel 軟件對數據進行整理及分析。

2 結果與分析

2.1 淮山泡菜發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生成強致癌物質N - 亞硝胺，嚴重損害人體健康。我國《食品安全國家標準- 食品中污染物限量（GB 2712—2017）》規定，醬腌菜中亞硝酸鹽限量為20 mg/kg。

淮山泡菜發酵過程中亞硝酸鹽含量變化見圖1。

圖1 淮山泡菜發酵過程中亞硝酸鹽含量變化

由圖1 可知，在淮山泡菜發酵過程中，亞硝酸鹽含量先升高后降低，在發酵時間4 d 時，亞硝酸鹽含量達到峰值，為22.81 mg/kg，而發酵時間大于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，使得泡菜內的硝酸鹽在硝酸還原酶的作用下還原為亞硝酸鹽，導致泡菜內亞硝酸鹽含量的不斷累積直至達到峰值。隨著發酵時間的延長，壇內好氧性微生物進行有氧呼吸，消耗壇內氧氣并逐漸形成無氧狀態，從而乳酸菌成為優勢菌，生長代謝旺盛并產生大量乳酸，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化成胺。另外，當pH 值小于4 時，亞硝酸鹽會發生酸降解，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平衡，亞硝酸鹽含量基本維持穩定。由圖1 也可知，只要不是在亞硝酸鹽產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準范圍內。淮山泡菜發酵8 d 后，亞硝酸鹽含量降至1.26 mg/kg，低于《綠色食品醬腌菜標準（NY/T 437—2012）》 中關于亞硝酸鹽的限量（≤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 淮山泡菜發酵過程中維C 含量的變化

淮山泡菜發酵過程中維C 含量變化見圖2。

圖2 淮山泡菜發酵過程中維C 含量變化

維C 又稱抗壞血酸，是最不穩定的維生素，極易受熱、氧、光照的影響發生降解。由圖2 可知，在淮山泡菜發酵過程中，維C 含量呈緩慢下降的趨勢，直至基本保持穩定。一方面，泡菜液中的食鹽和糖滲入淮山泡菜內，使細胞內的滲透壓升高，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 值的降低而發生降解反應。有相關研究表明，維C 在pH 值為5.5～6.0 的條件下保留率最高，其降解反應的實質是水溶液中動態電離平衡的過程，但隨著發酵時間的延長，泡菜酸度不斷升高，pH 值不斷下降，會加速內酯開環在2,3 - 二酮古洛糖酸分子中的水解反應，打破了維C 和脫氫抗壞血酸酸之間的電離平衡，使維C 部分轉化為2,3 - 二酮古洛糖酸，以平衡其濃度，最終導致維C 含量不斷減少，當泡菜酸度維持基本穩定時，維C 含量也隨之維持穩定。

2.3 淮山泡菜發酵過程中總酸含量的變化

總酸作為泡菜的一個至關重要的指標，與泡菜的口感、風味及安全性有著密切的關系，總酸含量過高或者過低對泡菜品質都有重要的影響。

淮山泡菜發酵過程中總酸含量變化見圖3。

圖3 淮山泡菜發酵過程中總酸含量變化

由圖3 可知，在淮山泡菜發酵過程中，總酸含量隨著發酵時間的延長而不斷增加直至達到穩定狀態。在發酵前期泡菜剛入壇時，酸度較低，抗酸能力較強和不抗酸的微生物均能生長繁殖，其中乳酸菌以產氣乳酸球菌類進行異型乳酸發酵為主，除將原料中的糖分轉化為乳酸外，還能產生乙醇、乙酸、二氧化碳等產物，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生乳酸，導致總酸含量不斷增加。進入發酵中期后，由于乳酸的不斷積累，產酸速率加快，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酵，產生大量乳酸，導致總酸含量繼續增加。在發酵后期，由于總酸含量過高，大部分乳酸菌被抑制，只有極少數的耐高酸的產氣桿菌能夠活動，此時產酸速率減緩，總酸含量趨于穩定[13]。

2.4 淮山泡菜發酵過程中pH 值的變化

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

淮山泡菜發酵過程中pH 值動態變化見圖4。

圖4 淮山泡菜發酵過程中pH 值動態變化

由圖4 可知，隨著泡菜發酵時間的增加，pH 值一直處于下降的趨勢，直至維持穩定。發酵時間為0～4 d 時，pH 值快速下降，這是由于淮山泡菜的發酵環境中不僅存在乳酸菌能夠產生乳酸，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，同時產生除乳酸外的其他酸類物質，導致pH 值的快速下降。當發酵時間為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。發酵至第7 天時，壇內pH 值降至3.51，有利于泡菜的保存。壇內形成過酸的環境，基本上所有乳酸菌的生長活動均受到抑制，只有極少數的耐高酸乳酸菌能生長繁殖。

2.5 淮山泡菜發酵過程中脆度的變化

淮山泡菜發酵過程中脆度動態變化見圖5。

圖5 淮山泡菜發酵過程中脆度動態變化

由圖5 可知，隨著泡菜發酵時間的增加，脆度呈緩慢下降的趨勢，直至維持基本穩定。一方面，這是由于泡菜液中含有食鹽和糖，形成高滲透壓環境，與淮山泡菜細胞內的滲透壓差較大，泡菜細胞內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，使細胞內的滲透壓升高，細胞會發生一定程度的收縮，膨壓下降，導致脆度降低[14]；另一方面，有相關研究表明pH 值為4.3～5.5 時，果膠酶活性最弱。隨著發酵時間的延長，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 淮山泡菜發酵過程中色澤的變化

淮山泡菜發酵過程中色澤變化見表1。

表1 淮山泡菜發酵過程中色澤變化

由表1 可知，隨著發酵時間的延長，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，表示泡菜色澤與標準白板色差越來越大。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 結論

淮山泡菜中亞硝酸鹽產生高峰在第4 天出現，經過8 d 發酵，亞硝酸鹽含量降低到極低水平，無需擔心其食用安全性。發酵過程中，淮山泡菜的維C含量緩慢下降直至穩定，第8 天仍保持在較高水平。發酵過程中，淮山泡菜總酸含量逐漸上升至穩定，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。