黃芪提取液對低鹽自然發酵泡菜理化特性、微生物菌群和感官品質的影響

范龍泉，黃瓊，王燕飛

(山西工商學院 健康管理學院，山西 太原，030000)

泡菜作為一種主要的蔬菜發酵制品，深受民眾喜愛，然而傳統泡菜含鹽量較高(8%～20%)的問題一直備受關注，經常食用不僅增加人體心臟、腎臟負擔，甚至引起心腦血管疾病，因此，泡菜低鹽化功能化生產已成為趨勢。低鹽泡菜通常含鹽量低于5%，含鹽量較低的泡菜易受有害微生物污染，產生變色、變味、發黏、發軟、失酸等腐敗現象，因此，在工業生產中對其加工技術和方法要求更加嚴格[1]。

目前已有研究表明將中藥材或藥食同源材料與食鹽協同作用，不僅可以降低食鹽用量，還能提高其防腐抑菌效果[2]。關洪全等[3]研究發現10%生姜與5%食鹽組合，對引起食品發霉腐爛真菌的抗菌活性強于10%食鹽。李凡玥等[4]在桔梗低鹽保健泡菜的研制中發現，含鹽量4.6%的發酵條件不僅能保持桔梗泡菜的感官品質，還能較好的保存桔梗的營養成分，特別是具有保健功能的皂甙、多糖、氨基酸等物質。劉芳等[5]將黃芪、黨參、當歸配伍的中藥水煎液用于腌制泡菜，發現60%的中藥液和4%食鹽組合，不僅能促進乳酸菌繁殖，抑制酵母菌和腸桿菌生長，還顯著降低了亞硝酸鹽的含量。可見，借助功能性材料研發低鹽泡菜具有廣闊的前景，而尋找一種價格低廉、功效廣泛、易被大眾接受的添加材料對泡菜工業的發展至關重要。

黃芪已有兩千多年的藥用歷史，素有“十藥九芪”之說，被大眾所熟知，其富含甲苷、多糖、膽堿、胡蘿卜素、毛蕊異黃酮、氨基酸等活性物質和多種微量元素，具有抗菌消炎、增強機體免疫力、治療心腦血管疾病等功效[6-7]。2020年1月份國家衛生健康委員會與國家市場監督總局發布了《關于對黨參等9種物質開展按照傳統既是食品又是中藥材的物質管理試點工作的通知》，通知中包括對黃芪開展生產經營試點工作。為滿足大眾對泡菜低鹽化、營養化的需求，本試驗將蒙古黃芪作為研究材料，考察了不同添加量對低鹽泡菜(含鹽量3%)發酵過程理化特性、微生物菌群和感官品質的影響，并探究其防腐抑菌效果及作用機理，選出最適添加濃度，為篩選優質食品添加材料、優化低鹽泡菜發酵工藝、研發保健泡菜提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃芪購自山西萬生黃芪股份有限公司，經鑒定屬內蒙黃芪，又名正北芪；新鮮大白菜、泡菜鹽均為市售；PCA培養基、MRS培養基、PDA培養基、鹽酸、硫酸銅、氫氧化鈉、硼砂、亞鐵氰化鉀、偏磷酸、乙酸鋅、草酸、碳酸氫鈉、鹽酸萘乙二胺、對氨基苯磺酸(均為分析純)、亞硝酸鈉標準品(色譜純)，太原市肯特機械電子儀器有限公司。

1.2 儀器與設備

FA1003電子天平(千分之一)，上海卓精；KS-1000ZDN超聲萃取儀，昆山潔力美；pH計，杭州佑科；Mini40A Plus電熱板，萊伯泰科；SX-型高純水機，世韓；KQ-5000DVE雙頻數控超聲波清洗器，昆山；BCD-206STPA冰箱，海爾；752型紫外分光光度計，菁華；FW-100高速萬能粉碎機，永光明；YXQ-75SⅡ高溫滅菌鍋、SW-CJ-2FD超凈工作臺，博訊；SPJ-150恒溫培養箱，金壇大地；SJIA05C均質器，寧波雙嘉。

1.3 試驗方法

1.3.1 黃芪提取液制備

稱取10 g黃芪飲片，置于萬能粉碎機中粉碎，移入燒杯，加入100 mL蒸餾水，于超聲萃取儀中提取50 min，超聲功率300 W，溫度30 ℃，配制成質量濃度為100 g/L的溶液，取上清液備用。

1.3.2 泡菜制作工藝與試驗處理

泡菜制作工藝流程：

泡菜壇預處理→白菜預處理→配制3%的食鹽水→添加黃芪提取液→裝壇→密封→室溫發酵→成熟。

根據前期預試驗結果進行優化，本試驗設4個處理，各處理設9個重復。取36個280 mL的玻璃密封罐，洗凈，烘箱烘干。白菜去根、爛葉、老葉和蟲害葉，洗凈，切分、晾干至表面無水分殘留，分別稱取50 g白菜樣品放入玻璃密封罐中。用冷沸水配制質量分數為3%的泡菜鹽水，分成4份，通過添加黃芪提取液，配制質量分數為0(對照)、0.25%、0.5%、1.0%(以白菜質量計)的4組處理泡菜液。按照1∶2(g∶mL)的料液比，分別量取100 mL泡菜液至各處理存放樣品的玻璃密封罐中，完全淹沒樣品，密封，室溫條件下自然發酵。從腌制之日起，每隔48 h取出各處理1瓶泡菜用于指標測定。

1.3.3 理化指標測定

采用pH計直接測定泡菜液中pH值。總酸測定參照GB 12456—2021《食品國家安全標準 食品中總酸的測定》，采用酸堿指示劑滴定法。亞硝酸鹽含量測定參考GB 5009.33—2016《食品國家安全標準 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》，采用分光光度法。還原糖含量測定參考GB 5009.7—2016《食品國家安全標準 食品中還原糖的測定》，采用直接滴定法。

1.3.4 微生物菌數測定

菌落總數測定參考GB 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》，乳酸菌測定參考GB 4789.35—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 乳酸菌檢驗》，酵母菌測定參考GB 4789.15—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 霉菌和酵母計數》。按照無菌操作將泡菜液稀釋適宜濃度，澆注平板，PCA培養基和MRS培養基，36 ℃培養48 h，PDA培養基28 ℃培養48 h，觀察菌落，計數。

1.3.5 感官評價

參照本課題組方法[8]，并稍加改進。邀請15名食品專業在校生組成感官評價小組，對發酵成熟泡菜的6項指標(形態、色澤、氣味、酸度、脆度、整體口感)進行評分，各指標均采用10分制，并根據描述分為良、中、差3個等級，見表1。為提高評分可信度，泡菜樣品不做處理標記，評價組成員品評前30 min不得攝入刺激性食物，各成員獨立品評，不得交談討論，樣品間隔5 min并需漱口。根據評分標準描述填寫感官評價表，保留1位小數。

表1 泡菜感官評價標準

1.4 數據統計及分析

試驗重復3次，均取得相似結果。本文為其中一次試驗的結果，數據結果表示為平均值±標準偏差。數據采用Microsoft Excel 2010軟件進行整理和繪圖，采用SPSS 24.0軟件利用ANOVA進行差異顯著性檢驗和多重比較，P<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 黃芪提取液對低鹽泡菜發酵過程中理化特性的影響

2.1.1 泡菜發酵過程中亞硝酸鹽含量的變化

由圖1可知，泡菜發酵過程中各處理組亞硝酸鹽含量均呈現先上升后下降的變化趨勢。對照組中亞硝酸鹽含量在發酵第2天達到峰值27.76 mg/kg，高于國家標準限量20 mg/kg；添加黃芪提取液各處理中亞硝酸鹽含量均在第4天達到峰值，且隨著添加濃度的增加，峰值顯著降低，分別為18.80、13.27、7.99 mg/kg，低于標準限量值，發酵第10天，各處理亞硝酸鹽含量均降至5 mg/kg以下，遠低于對照組值10.51 mg/kg。

圖1 泡菜發酵過程中亞硝酸鹽含量的變化

蔬菜在種植過程中會積累硝酸鹽和少量亞硝酸鹽，泡菜發酵前期亞硝酸鹽含量增加主要來源于硝酸鹽還原菌對硝酸鹽的還原作用，硝酸還原菌通常是蔬菜本體攜帶的大腸桿菌、假單孢菌等不耐酸的微生物，隨著發酵的進行，此類菌生長逐漸受到抑制，亞硝酸鹽含量表現為逐漸降低，另外，在酸性條件下，亞硝酸根離子可與氫離子結合形成亞硝酸，進一步發生自身歧化反應生成二氧化氮和一氧化氮，從而消除亞硝酸鹽[9]。添加黃芪提取液能抑制亞硝酸鹽積累，有大量研究表明，黃酮、多酚類物質能抑制硝酸鹽還原菌的生長，謝建華等[10]研究了柚皮黃酮對亞硝酸鹽清除作用和抗氧化作用，結果顯示黃酮含量為5 mg/mL時，亞硝酸鹽清除率達到40%以上；李志英等[11]研究了黃芪黃酮提取液對亞硝酸根的清除作用，發現加入羥丙基β-環糊精能使黃芪提取液對亞硝酸鹽的清除能力從43.9%提高到60%以上；李寧寧等[12]研究發現山藥多酚粗提液和純化液對亞硝酸鹽的清除率分別是56.41%和52.53%。

2.1.2 泡菜發酵過程中pH和總酸的變化

由圖2-a可知，各處理泡菜pH值隨發酵進程呈現出先下降后平穩的趨勢。添加黃芪提取液組，隨著添加濃度的增加，pH下降速率加快，最終值均低于對照組，且穩定在3.8～4.2。由圖2-b可知，發酵過程中，各處理組總酸含量逐漸增加并趨于穩定。對照組總酸增加緩慢，且低于添加黃芪提取液組。添加黃芪提取液組總酸含量隨著添加濃度的增加而增加，并在第10天趨于穩定，最終總酸含量低于國內貿易行業標準SB/T 10439—2007(≤2 g/100g)。

a-pH的變化；b-總酸的變化

pH值和總酸與泡菜中物質成分、含量、微生物種類，以及泡菜成熟度有關。從結果來看，添加黃芪提取液使得泡菜總酸積累加快，發酵結束時總酸含量隨黃芪提取液添加量的增加而增加，這與前人研究結果類似，劉芳等[13]用黃芪、黨參、當歸3種配伍中草藥復合水煎液腌制泡菜發現，中藥液腌制泡菜pH顯著低于對照組，總酸含量顯著高于對照組，并在第5天發酵成熟。試驗發現，添加黃芪提取液組在發酵初期總酸含量較高，推測酸性環境促進了乳酸菌生長繁殖，凌榮秀等[14]研究證實添加食醋產生的泡菜液酸性環境不利于有害菌的生長和代謝，卻有利于乳酸菌的發酵；黃琴[15]研究了有機酸對發酵蔬菜品質影響，結果與本文一致。

2.1.3 泡菜發酵過程中還原糖含量的變化

由圖3可知，各處理組泡菜液中還原糖含量均呈現先上升后下降的趨勢，且發酵前6 d上升緩慢。添加黃芪提取液組還原糖含量明顯高于對照組，且隨著黃芪添加量的增加，而增加在發酵第10天泡菜液中還原糖含量達到最大值，分別約為9.14、13.21、14.58 mg/g，顯著高于對照組8.07 mg/g，此后逐漸降低；發酵結束后，添加黃芪提取液組還原糖含量仍高于對照組，且隨添加濃度的增加而增加。

圖3 泡菜發酵過程中還原糖含量的變化

還原糖能夠被大部分微生物直接利用，泡菜液中還原糖一部分來源于蔬菜切分和滲透作用的溶出，一部分源于二糖或多糖的水解。添加黃芪提取液后，其中富含的營養物質可以為微生物繁殖提供大量的碳源，當還原糖生成速率大于微生物消耗速率，還原糖含量呈上升趨勢，隨著發酵的進行，環境中微生物不斷繁殖，還原糖快速消耗，消耗速率大于生成速率時表現為含量下降[16]。

2.2 黃芪提取液對低鹽泡菜發酵過程中微生物菌群的影響

圖4-a為泡菜液中細菌總數變化情況，各處理組菌落總數快速上升后趨于平穩。對照組菌落總數在發酵第2天達到穩定值7.87 lgCFU/mL，第10天開始有下降趨勢；添加黃芪提取液組在發酵過程中菌落總數低于對照組，并在第6天趨于穩定，添加1%處理組菌落總數高于添加0.25%和0.5%處理組。

由圖4-b乳酸菌數變化情況可知，各處理組乳酸菌數呈現先上升后平穩的趨勢。對照組乳酸菌數在第8天達到最大值，約為5.88 lgCFU/mL；添加黃芪提取液組乳酸菌數上升較快，從發酵第2天起高于對照組，其中黃芪添加量為1%的泡菜中乳酸菌數最高，該處理從第6天起菌數穩定，約為7.39 lgCFU/mL；0.25%和0.5%處理組之間變化差異不明顯。

圖4-c為泡菜發酵過程中酵母菌的變化情況，對照組酵母菌數先迅速上升，后逐漸下降，并在第8天趨于穩定，穩定值約為4.2 lgCFU/mL；添加黃芪提取液組在發酵初期檢測出酵母菌，在之后的發酵過程中，沒有出現酵母菌的大量繁殖，發酵結束后1%處理組未檢出酵母菌。

a-菌落總數的變化；b-乳酸菌數的變化；c-酵母菌數的變化

綜合來看，添加黃芪提取液促進了乳酸菌的繁殖，同時對酵母菌等雜菌有抑制作用，這與前人研究結果類似。劉洋等[17]發現黃芪煎提液對嗜熱鏈球菌生長具有明顯促進作用；劉陽等[18]開展了黃芪提取液對保加利亞乳酸桿菌、乳酸鏈球菌、雙歧桿菌和嗜熱乳酸鏈球菌的體外抑菌試驗，確定了黃芪提取液質量濃度在8 μg/mL時對乳酸菌具有促進作用，并指出主要作用物質為黃芪多糖；國外研究顯示人參多糖具有雙歧因子的作用，能夠促進27種雙歧桿菌的生長，并能在貯存和凍干過程中保護乳酸菌[19]。蔡金等[20]研究發現，黃芪提取液質量濃度為0.1 g/mL時釀酒酵母和擬青霉菌完全不生長，0.05 g/mL時發育遲緩；毛森軍等[21]研究顯示黃芪提取液質量濃度為6.25 mg/mL時對大腸桿菌的抑菌率為72.44%，高于此濃度抑菌率達100%；王超等[22]研究發現黃芪提取物對大腸桿菌、枯草芽孢桿菌等5種食物腐敗菌種均有不同程度抑制作用，抑菌活性具有較好的熱穩定性。

2.3 黃芪提取液對低鹽泡菜感官品質的影響

表2為泡菜連續發酵14 d后的感官評價結果。適量添加黃芪提取液可有效提升泡菜各項品質，添加量在0.25%和0.5%時均能夠保持蔬菜形態完整，無碎片，汁液清亮，清香純正，酸咸適宜，而且質地嫩脆，整體口感較好。但當添加量達到1.0%時，泡菜中黃芪藥材氣味增厚，較難接受，而且質地變軟，脆度降低，整體口感變差。

表2 黃芪提取液對低鹽泡菜感官品質的影響

黃芪屬豆科草本植物，具有獨特豆香味，泡菜中適量添加黃芪提取液可改善感官品質，這與黃芪中黃酮類、皂甙類、多糖類等活性物質的抑菌作用和抗氧化作用有關，防止了雜菌產生不良氣味或物質[23-24]。影響蔬菜脆度的主要因素是細胞壁間的果膠物質，1.0%的黃芪提取液促進了乳酸菌的繁殖和乳酸積累，使得泡菜體系酸度增加，而酸性環境有利于果膠在降解生成果膠酸，果膠酸不具有黏性，導致脆度下降，這與龍秀田[25]和馬澤鑫等[26]研究一致。

3 結論

本研究發現，添加黃芪提取液可降低泡菜自然發酵進程中亞硝酸鹽峰值，且隨添加量的增加，亞硝酸鹽消解效果提升；有助于乳酸菌繁殖，促進乳酸的積累；可抑制雜菌生長，有效保存泡菜中的還原糖；適量濃度可有效改善泡菜各項感官品質；但是過量添加會影響泡菜脆度，另外也會由于泡菜中藥味道過于濃厚，不易被大眾普遍接受。

截至目前，關于黃芪的研究主要集中在醫藥領域，而在食品加工和應用方面研究較少，特別是在泡菜領域。結合本文試驗數據，質量分數0.25%的黃芪可作為適宜添加量用于低鹽泡菜生產，相當于1 kg蔬菜中添加2.5 g黃芪，既能降低食鹽使用量，又能消除亞硝酸鹽的積累，抑制雜菌生長，促進乳酸菌繁殖，縮短生產周期，解決制約泡菜工業發展的難題，還能提高泡菜營養保健功能，促進泡菜功能化和創新性發展。