酸菜貨架期褐變機理

鄧劼，謝思，王浩文，曹勇，黃詩林，胡濤

四川天味食品集團股份有限公司（成都 610200）

酸菜以其獨特的酸、爽風味深受消費者青睞，是我國傳統的發酵食品，其借助微生物的乳酸發酵形成特殊發酵風味，口感清爽、開胃[1]*。傳統酸菜附加值不高，冷藏、冷鏈條件及消費水平等因素的限制，使酸菜在貨架期內的狀態呈現大打折扣，在貯藏、流通和銷售過程中，往往容易發生褐變，嚴重影響產品觀感[2]*。

色澤是食品最重要的視覺屬性之一，經常是第一個被消費者評價并且和產品的質量聯系到一起，是影響消費者購買產品的一個主要選擇標準。色澤可能是食品最重要的感官屬性，在食品的總體質量中占有非常重要的地位。在消費者對食品選擇方面有重要作用，它會影響甜度的可接受性、滋味闊值、食品偏好性、愉悅性和總體可接受性。因此酸菜在貨架期內的褐變研究具有非常重要意義。

食品的褐變包括酶促褐變和非酶促褐變[3]*。酶促褐變是指酚酶氧化酚類物質產生的褐變，非酶促褐變包括美拉德反應、抗壞血酸氧化、酚類化學氧化、焦糖化反應[4]*。相關研究主要聚焦與酸菜有關的微生物及酸菜護色方面[5-7]*，對于酸菜在貯藏、流通及銷售過程中出現的褐變的機理探究很少。

試驗通過對不同貨架期酸菜色差檢測、初始狀態下酸菜包中多酚氧化酶活測定、不同貨架期酸菜包pH變化、初始狀態下酸菜包中抗壞血酸和還原糖含量測定、不同貨架期酸菜包中總酚含量測定，從可能導致酸菜包褐變的酶促褐變、抗壞血酸的降解、酚類化和聚合等反應入手，以期找到導致酸菜包褐變的真正原因。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

1.1.1 原材料

酸菜包（鹽漬泡青菜、水溶液）；酸菜包制作工藝：泡青菜泡制成熟后進行預處理（清洗、切分等），預處理完成后加入調配好的水溶液，進行包裝，包裝后殺菌冷卻即完成酸菜包的制作。

1.1.2 試劑

磷酸二氫鈉、鄰苯二酚、福林酚、碳酸鈉、抗壞血酸、碘酸鉀、乙酸鈉（成都市科龍化工廠）；沒食子酸（天津市津科精細化工研究所）。

1.2 試驗與儀器

DS-700D便攜式分光測色儀（杭州彩譜科技有限公司）；PHS-320顯數式pH計（成都世紀方舟科技有限公司）；BS110S型電子天平（福州科錫儀器設備有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 色差的測量

挑選不同貯藏時間的多批次酸菜包中酸菜菜莖，使用色差儀，分別對其色澤（L*、a*、b*）進行分析[8]*。

1.3.2 多酚氧化酶活性及含量的測定[9]*

稱取1.5 g剪碎的酸菜至50 mL錐形瓶中，加入10.0 mL磷酸二氫鈉-磷酸氫二鈉緩沖液（0.2 mol/L，pH 6.0），加入2.0 mL鄰苯二酚溶液（13 g/L），在37℃恒溫振蕩反應15 min后迅速放入0 ℃冰水中，靜置3 min，冷凍離心10 min（4 ℃，10 000 r/min），濾液導入1 cm比色皿，在410 nm下測定吸光度，空白調零。以相對酶活（%）表示。每克樣品每分鐘吸光度變化0.001為1個多酚氧化酶活力單位。

1.3.3 pH的測定

參考GB 5009.237—2016《食品安全國家標準 食品pH值得測定》。

1.3.4 VC含量的測定

參考GB 5009.86—2016《食品中抗壞血酸的測定》中第二法熒光法。

1.3.5 還原糖的測定

參考GB 5009.7—2016《食品安全國家標準 食品中還原糖的測定》中第一法直接滴定法。

1.3.6 總酚含量的測定

稱取0.2 g均勻的測試樣于10 mL離心管，加入5 mL預熱好的體積分數70%甲醇，渦旋混勻后，立即轉入70 ℃水浴鍋浸提10 min（每5 min混勻1次）；浸提后冷卻至室溫，按3 500 r/min離心10 min，將上清液轉移至10 mL容量瓶，殘渣再用5 mL體積分數70%甲醇提取1次，重復以上操作，合并2次提取液，在10 mL容量瓶中用體積分數70%甲醇定容，充分搖勻。渾濁時在10 000 r/min條件下離心10 min，仍有渾濁時用0.45 μm有機針式過濾器過濾，澄清濾液備用。用移液管分別移取沒食子酸標準工作液、超純水（作為試劑空白）及上述濾液各1.0 mL于10 mL帶刻度試管中，每個試管內分別加入5.0 mL體積分數10%福林酚溶液，搖勻；反應3～8 min，加入4.0 mL 7.5 g/100 mL碳酸鈉溶液，搖勻備用。室溫下放置60 min，用10 mm比色皿在765 nm波長處用分光光度計測定溶液吸光度。

2 結果與分析

2.1 不同貯藏時間酸菜包色差檢測結果

由圖1得到：新鮮酸菜包的色澤呈黃綠色，隨貯藏時間增加，酸菜的紅度和黃度逐漸增加，亮度逐漸降低；亮度和紅度均在貯藏6個月后呈顯著變化，其亮度僅為0個月的83.58%，紅度增加58.32%；黃度在貯藏3個月后呈顯著變化趨勢，說明酸菜在貯藏6個月后發生顯著褐變。

圖1 不同貯藏月份色澤變化

2.2 酸菜多酚氧化酶活性及含量的檢測結果

酶促褐變是在有氧條件下，由于多酚氧化酶（銅結合酶）作用，內源性多酚物質氧化為醌類物質，醌類物質聚合產生黑色素[10-11]*。

根據圖2中反應時間吸光度變化情況，得到每分鐘吸光度的變化值為0，說明多酚氧化酶含量低于限值，無法催化鄰苯二酚反應形成醌。初始階段酸菜包中的多酚氧化酶含量低于限值，可排除酶促褐變是引起酸菜包在貨架期階段褐變的主要原因。

圖2 初始狀態下酸菜包中多酚氧化酶的活性

曹秋閣等[12]*提出多酚氧化酶是引起酸菜褐變最常見的一種酶，多酚氧化酶適宜溫度在30～50 ℃波動，且耐熱性不強，一般經70～90 ℃處理3 min，即可使多酚氧化酶部分或全部失活。而在試驗酸菜包的生產過程中會進行巴氏殺菌，殺菌參數為90 ℃/20 min，達到失活多酚氧化酶的溫度和時間條件。由此可推斷，酶促褐變不是滅菌后酸菜包在貨架期內褐變的主要因素，該推斷與試驗檢測結果一致。

2.3 酸菜pH和抗壞血酸的檢測結果

L-抗壞血酸又稱維生素C（VC），具有隱性羰基及類糖結構，它不僅自身可以發生非酶褐變，還可與氨基酸、蛋白質發生Maillard反應而褐變[13]*。在無氧情況下，L-抗壞血酸經過水解、脫羧形成戊糖，戊糖進一步脫水、烯醇互變生成二羰基化合物，高活性的二羰基化合物在不同的反應條件下，降解生成小分子物質或環化生成糠醛。在有氧條件下，抗壞血酸氧化生成脫氫抗壞血酸，經水解開環生成2, 3-二酮-L-古洛酸，2, 3-二酮-L-古洛酸可以進一步降解，形成還原酮和乙基乙二醛等物質，所有這些生成物又都可以與氨基結合而引起食物褐變[14]*。

周鳳超等[15]*發現維生素C易溶于水，在酸性環境下比較穩定。根據圖3可知，酸菜包貯存期從1個月至12個月的pH檢測結果最大值為4.18，說明在此試驗條件下，抗壞血酸不易發生降解產生褐變。同時由表1可知，混合菜胚中并未檢測到VC，且未殺菌的酸菜包和水溶液中的酸菜包無明顯差異，說明在初始階段的酸菜包中并無VC存在，成品酸菜包中的VC完全來源于自主添加的水溶液。由此推斷，抗壞血酸降解不是滅菌后的酸菜包在貨架期內的褐變的主要因素之一。

表1 酸菜包VC含量的檢測結果

圖3 酸菜貨架期內pH的變化

2.4 酸菜還原糖的檢測結果

羰基化合物（還原糖類）和氨基化合物（氨基酸和蛋白質）間的反應，經過復雜的歷程最終生成棕色甚至是黑色的大分子物質類黑精或稱擬黑素。楊希等[16]*發現還原糖含量在整個酸菜發酵過程中持續下降，于發酵35 d達到穩定，其還原糖含量維持在體積分數0.01%左右。由圖4可知，泡青菜在入壇泡制后，其還原糖含量先升高后降低，入壇30 d后含量接近0，說明酸菜包的貨架期初始階段還原糖含量就為0，但是美拉德反應發生的條件不僅只有還原糖，還可以是其他羰基化合物，因此美拉德反應可能是滅菌后的酸菜包在貨架期內褐變的主要因素。

圖4 酸菜貨架期內還原糖的變化

2.5 酸菜總酚的檢測結果

多酚是一類存在于植物體內的具有多個羥基酚類植物成分的總稱，有研究發現芥菜、白菜等蕓薹屬中的主要酚類物質為山奈酚、異鼠李素、槲皮素等黃酮醇類[17]*，因此，酸菜包在貨架期內有發生酚類化合物聚合反應的條件。通過測定酸菜包褐變前后的酚類含量的變化，可判斷酸菜的褐變是否與酚類化學氧化有關[4]*。總酚含量變化如圖5所示。不同貨架期內酸菜的總酚含量無明顯變化趨勢，穩定在18 mg/g左右，說明酚類化學氧化不是酸菜在貨架期階段發生褐變的主要因素。

圖5 貨架期酸菜總酚含量的變化

3 結論

酸菜在貨架期內發生明顯褐變。由酶促褐變和非酶促褐變的反應機理及反應產生條件，推測酶促褐變、抗壞血酸降解和酚類化合物聚合反應不是滅菌后的酸菜包在貨架期內褐變的主要因素，美拉德反應可能是酸菜包在貨架期內褐變的主要因素。