包心白菜发酵工艺筛选及营养价值评定

迟雪梅，于爽，姜南，荣金诚，张庆芳，李晓艳*

(1.大连大学 生命科学与技术学院，辽宁 大连 116622；2.辽宁省海洋微生物 工程技术研究中心，辽宁 大连 116622)

包心白菜发酵工艺筛选及营养价值评定

迟雪梅1,2，于爽1,2，姜南1,2，荣金诚1,2，张庆芳1,2，李晓艳1,2*

(1.大连大学 生命科学与技术学院，辽宁 大连 116622；2.辽宁省海洋微生物 工程技术研究中心，辽宁 大连 116622)

通过3种蔬菜发酵工艺研究发酵过程中以及成品菜中水分、维生素C、总酸、硝酸盐、亚硝酸盐、氨基酸、蛋白质、可溶性固形物等的含量，筛选出既营养又安全的蔬菜发酵工艺——熟菜加蒜汁发酵工艺。通过该种工艺发酵的产品，维生素C、可溶性固形物含量高，亚硝酸盐及硝酸盐含量低，既安全又营养，适合工业大规模生产蔬菜发酵制品。

发酵工艺；筛选；营养；硝酸盐；亚硝酸盐

蔬菜腌渍发酵是一种生物化的保藏方法，不加任何添加剂，而是依靠微生物(主要是乳酸菌)发酵来完成整个生产过程[1,2]。其发酵的主要菌群——乳酸菌是人体肠道的正常微生物菌群，可调节人体肠道的微生态平衡，抑制有害菌生长及其毒素的产生，增强人体免疫力[3,4]。据《诗经》记载，距今2400～2800年前，我国就有蔬菜发酵制品。从古至今，蔬菜发酵制品就是当地群众必备的辅助食品[5]。蔬菜发酵制品的生产对推动整个蔬菜业的发展及满足人体营养需求、医疗保健方面都具有重大意义。

传统蔬菜发酵有生渍、熟渍两种。相比生渍发酵，熟渍发酵有更多优点，熟菜经烫漂可杀灭原材料表面带有的一些杂菌，同时破坏一些氧化还原系统；其次，熟渍发酵蔬菜经过烫漂可除去组织中的氧，使菜变得紧实，有益于乳酸发酵。人们在蔬菜发酵时还会根据喜好添加不同的辅料，如大蒜汁等[6]。研究表明[7]：发酵工程中添加蒜汁有较好的防癌作用。

对于食品而言，安全是第一保障。硝酸盐在微生物的作用下，可还原为亚硝酸盐。在一定条件下，亚硝酸盐可以与食物中的胺类化合物反应，生成有致癌作用的N-亚硝基化合物。硝酸盐和亚硝酸盐都具有毒性，因此减少或降低硝酸盐和亚硝酸盐的含量也是蔬菜发酵产品安全考量的重要因素[8]。

本文研究3种工艺分别为生渍、熟渍、熟渍加蒜汁发酵工艺，并观察腌渍效果，从营养物质及有害物质方面评价发酵蔬菜品质，选出最佳发酵工艺。为工业大量生产蔬菜发酵制品提供优良的发酵工艺，为国民提供既营养、安全又有价值的蔬菜发酵制品。

1 材料与方法

1.1 蔬菜原料

蔬菜：购于学校附近农贸市场。

1.2 仪器设备

SQ-HZT-50001 电子天平 江苏衡之泰；KDN-1 自动凯氏定氮仪 上海雷磁；阿贝折射仪 上海物光；GB 5009.33-2010镉柱 北京华奥科安科技有限公司；A300氨基酸分析仪 德国 MembraPure GmbH；pHB-4p酸度计 美国哈希HACH公司；UV-120-02紫外可见分光光度计 日本SHIMADZU公司。

1.3 方法

1.3.1 生渍蔬菜发酵工艺流程

白菜→掰开叶片→清洗→沥水→切段→装瓶→压石→注盐水→密封→发酵，定期取适量成品进行各含量测定。

1.3.2 熟渍蔬菜发酵工艺流程

白菜→掰开叶片→清洗→烫漂→沥水→切段→装瓶→压石→注盐水→密封→发酵，定期取适量成品进行各含量测定。

1.3.3 熟渍蔬菜加蒜汁发酵工艺流程

白菜→掰开叶片→清洗→烫漂→沥水→切段→装瓶→压石→注盐水、蒜汁→密封→发酵，定期取适量成品进行各含量测定。

蒜汁的制备：大蒜剥皮后洗净，晾干表面水分，加两倍质量的水，制成匀浆，静置，过滤，留汁液待用[9]。

1.3.4 蔬菜发酵技术要点

把清洗过的白菜放在筛筐中沥去表面水分(熟渍：把清洗过的白菜叶片放在恒温水浴锅中，水温85～90 ℃，烫0.5～1 min，取出后迅速投入冷水中漂洗；把漂洗后的白菜放在筛筐中沥去表面水分)；白菜叶片切成3～4 cm的段；切段后的白菜装入灭菌的玻璃瓶中(500 mL)，每瓶装量250 g，并按实；在装紧白菜的瓶中放一块灭菌的石块，重约80～100 g，配制2%的盐水溶液，煮沸过滤，晾凉，每瓶注入325 mL；盐水和蒜汁比为5∶1，于25～30 ℃保温发酵。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 水分

水分采用称重法测定。

1.4.2 维生素C

维生素C 采用荧光法测定[10]。

1.4.3 蛋白质

蛋白质采用凯氏定氮法测定。

1.4.4 氨基酸

氨基酸采用氨基酸自动分析仪测定。

1.4.5 可溶性固形物

可溶性固形物采用折射仪法测定。

1.4.6 总酸

总酸采用酸碱滴定法测定。

1.4.7 pH值

pH值采用酸度计法测定。

1.4.8 亚硝酸盐

亚硝酸盐采用盐酸萘乙二胺法测定。

标准曲线的绘制：从装置5 μg/mL亚硝酸钠溶液的容量瓶中分别吸取0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，2.0 mL于6支25.0 mL的比色管中，加入2.0 mL对氨基苯磺酸溶液，混匀，避光静置5 min，再加入1.0 mL盐酸萘乙二胺溶液，加蒸馏水定容至25.0 mL，混匀，避光静置15 min后，于波长538 nm处测吸光度值并记录。得标准曲线回归方程为y=0.13874x+0.00141，R2=0.999。

样品测定：发酵菜10 g，研磨成匀浆→用150 mL水转移至250 mL容量瓶中→加6 mL饱和硼酸钠→用0.1 mol/L NaOH调至pH值为9→65 ℃温度下恒温水浴10 min→冷却→定容静置30 min→过滤→取滤液40 mL→显色→加蒸馏水定容至50 mL→混匀→于波长538 nm处测吸光度值→计算亚硝酸盐。同时以等量蒸馏水作空白对照。

1.4.9 硝酸盐

硝酸盐采用镉柱还原法测定[11,12]。

2 结果与分析

2.1 不同发酵工艺发酵前后各含量测定

2.1.1 水分含量测定

将原料分别按照3种蔬菜发酵工艺处理，并在发酵前和发酵后分别检测水分含量，见图1。

图1 蔬菜发酵前和发酵后水分含量的变化Fig.1 Changes of moisture content before and after fermentation of vegetables

3种蔬菜发酵工艺检测水分数据显示：发酵后较发酵前水分略低一点，但发酵前后的蔬菜含水量差别不明显；单因素方差分析结果表明：3种发酵工艺之间发酵前后在水分变化量上不存在显著性差异(F

2.1.2 维生素C含量测定

图2 蔬菜发酵前和发酵后维生素C含量的变化Fig.2 Changes of vitamin C content before and after fermentation of vegetables

烫漂、强光的照射、低温和食盐都会不同程度地使维生素 C 分解和流失[13,14]。而蔬菜发酵结合了烫漂(熟渍)、低温与添加食盐的蔬菜加工方式，对维生素C的流失影响甚大。由图2可知，相比发酵前维生素C的含量都有明显的降低，而熟渍相比生渍维生素C含量发酵前与发酵后相差较小，且发酵后维生素C含量大于生渍维生素C含量，熟渍加蒜汁发酵后维生素C含量大于熟渍发酵后维生素C含量。单因素方差分析结果表明3种发酵工艺之间发酵前后在维生素C变化量上，生渍与熟渍、熟渍加蒜汁发酵工艺之间存在显著性差异(F30.70>Fcrit7.71，F22.33>Fcrit7.71)，熟渍与熟渍加蒜汁发酵工艺之间不存在显著性差异(F

2.1.3 总酸含量测定

图3 蔬菜发酵前和发酵后总酸含量的变化Fig.3 Changes of total acid content before and after fermentation of vegetables

蔬菜发酵中生产的总酸包括乳酸、醋酸、琥珀酸、柠檬酸等，以乳酸为主。由图3可知，蔬菜经过烫漂会增加酸的含量，发酵后酸会大量增加，且熟渍酸含量最高。单因素方差分析结果表明3种发酵工艺之间发酵前后在酸变化量上不存在显著性差异(F

2.1.4 硝酸盐含量测定

图4 蔬菜发酵前和发酵后硝酸盐含量的变化Fig.4 Changes of nitrate content before and after fermentation of vegetables

由图4可知，蔬菜原料中含有大量硝酸盐，发酵后硝酸盐仍大量存在。3种蔬菜发酵工艺发酵后硝酸盐含量相差无几。单因素方差分析结果表明3种发酵工艺之间发酵前后在酸变化量上不存在显著性差异(F

2.1.5 亚硝酸盐含量测定

图5 蔬菜发酵前和发酵后亚硝酸盐含量的变化Fig.5 Changes of nitrite content before and after fermentation of vegetables

由图5可知，烫漂和发酵都会不同程度增加亚硝酸盐的含量，尤其生渍发酵会大大地增加亚硝酸盐的含量。3种发酵工艺相比熟渍加蒜汁能更好地减少亚硝酸盐的生成，其次为熟渍发酵。单因素方差分析结果表明3种发酵工艺之间发酵前后在亚硝酸盐变化量上，生渍与熟渍、熟渍加蒜汁及熟渍与熟渍加蒜汁发酵工艺之间存在显著性差异(F18.00>Fcrit7.71，F21.04>Fcrit7.71，F21.04>Fcrit7.71)。

2.1.6 氨基酸和蛋白质含量测定

图6 蔬菜发酵前和发酵后氨基酸和蛋白质含量的变化Fig.6 Changes of amino acid and protein content before and after fermentation of vegetables

由图6可知，发酵后蛋白质含量较发酵前明显降低，甚至所剩无几；发酵后氨基酸含量也明显上升，蛋白质分解生成了人体更易吸收的多种必需氨基酸，使得发酵产品更营养。生渍发酵无论发酵前还是发酵后氨基酸含量均高于熟渍、熟渍加蒜汁发酵；生渍及熟渍发酵可保留一部分蛋白质。单因素方差分析结果表明3种发酵工艺之间发酵前后在酸变化量上不存在显著性差异(F

2.1.7 可溶性固形物含量测定

图7 蔬菜发酵前和发酵后可溶性固形物含量的变化Fig.7 Changes of soluble solids before and after fermentation of vegetables

可溶性固形物是指液体或流体食品中所有溶解于水的化合物的总称，主要是指可溶性糖类。由图7可知，生渍及熟渍加蒜汁发酵后较发酵前可溶性固形物有所增加，生渍可溶性固形物增加较多，熟渍可溶性固形物含量较其他2种发酵工艺，发酵后含量下降。单因素方差分析结果表明3种发酵工艺之间发酵前后在酸变化量上不存在显著性差异(F

2.2 不同发酵工艺发酵过程中各含量变化

2.2.1 总酸含量变化

图8 蔬菜发酵过程中总酸含量的变化Fig.8 Changes of total acid content in vegetable fermentation process

发酵制品是发酵过程中产酸的一种食品加工方式，随着时间延长，总酸积累越来越多，由图8可知，随着时间延长总酸基本呈线性关系积累，3种蔬菜发酵方式总酸积累的量几乎相同。

2.2.2 pH值变化

图9 蔬菜发酵过程中pH值的变化Fig.9 Changes of pH values in vegetable fermentation process

由图9可知，在发酵后的第3天生渍发酵较其他2种发酵工艺pH值为5.07；发酵过程中熟渍加蒜汁发酵的pH值一直处于不稳定的状态，忽而大于其他2种发酵工艺，忽而小于其他2种发酵工艺；生渍发酵的pH值始终大于熟渍发酵的pH值。

2.2.3 硝酸盐含量变化

蔬菜中硝酸盐是由于环境污染及农药化肥滥用造成的，硝酸盐是亚硝酸盐的前体物质，在发酵过程中由硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原成亚硝酸盐，因此硝酸盐在发酵过程中含量逐渐下降，见图10。

图10 蔬菜发酵过程中硝酸盐含量的变化Fig.10 Changes of nitrate content in vegetable fermentation process

2.2.4 亚硝酸盐含量变化

亚硝酸盐是蔬菜发酵过程中不可避免产生的物质，而减少发酵过程中产生亚硝酸盐的发酵工艺是人们一直追求的理想发酵工艺。

图11 发酵过程中亚硝酸盐含量的变化Fig.11 Changes of nitrite content in vegetable fermentation process

由图11可知，在发酵后的第3天检测亚硝酸盐含量，生渍发酵亚硝酸盐含量最高，随后几天里亚硝酸盐含量虽有明显下降，但亚硝酸盐的含量仍高于熟渍及熟渍加蒜汁发酵。熟渍加蒜汁发酵亚硝酸盐含量始终是3种发酵工艺中亚硝酸盐含量最低的一种发酵工艺，23天时亚硝酸盐含量最低，为1.12 μg/g。

3 讨论与结论

发酵制品深受大众喜爱，而一种既安全又营养的蔬菜发酵工艺是人们一直未放弃的研究内容。本文研究的3种蔬菜发酵工艺，发酵前与发酵后相比，3种发酵工艺并未导致蔬菜水分发生大的变化，基本无差别；3种发酵工艺均使维生素C含量降低，因为烫漂、低温和食盐都会不同程度地使维生素C分解和流失，这也是发酵蔬菜不能完好保存维生素C的缺点，即便如此，熟渍加蒜汁发酵仍最大限度地保存了大量维生素C，5.9 mg/100 g；熟渍发酵总酸大于生渍发酵；3种工艺发酵的熟菜成品中都有不同程度的亚硝酸盐产生，亚硝酸盐含量由高到低依次为生渍发酵、熟渍发酵、熟渍加蒜汁发酵，亚硝酸盐含量与维生素C含量成反比，詹秀环、高毓嵘等[15,16]研究维生素C可分解亚硝酸盐。硝酸盐在发酵过程中大量分解，生成的亚硝酸盐在发酵后期也被分解，减少了食物亚硝酸盐的残留。3种发酵工艺表明熟菜加蒜汁发酵大大锐减了发酵制品中蛋白质和氨基酸的含量，但可最大限度地保存维生素C的含量，降低亚硝酸盐的残留，有效增加可溶性固形物的含量。

蒜中含有大蒜素，具有杀菌、抑菌作用[17]。通过本实验结果可发现，实验中添加蒜汁的量并不抑制硝酸盐还原酶还原硝酸盐而且还可降解亚硝酸盐，因此在发酵过程中适量添加蒜汁既可丰富口味又能相对保证产品的安全。

综合以上分析认为熟菜加蒜汁发酵为工业大量生产蔬菜发酵制品的理想工艺，熟菜加蒜汁发酵，产品维生素C、可溶性固形物含量高，亚硝酸盐、蛋白质、氨基酸含量低，氨基酸和蛋白质可通过其他菜品予以补充，主要是亚硝酸盐含量低可提高发酵制品的安全性，因此熟菜加蒜汁发酵可谓是理想的蔬菜发酵工艺。

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ScreeningofFermentationTechnologyandEvaluationofNutritionalValueofChineseCabbage

CHI Xue-mei1,2, YU Shuang1,2, JIANG Nan1,2, RONG Jin-cheng1,2, ZHANG Qing-fang1,2, LI Xiao-yan1,2*

(1.College of Life Science and Technology, Dalian University, Dalian 116622, China;2.Liaoning Marine Microbial Engineering and Technology Research Center, Dalian 116622, China)

In this paper, the content of moisture, vitamin C, total acid, nitrate, nitrite, amino acid, protein and soluble solids and others in the fermentation process as well as in finished vegetables of three kinds of vegetable fermentation process is studied, and screen out both nutritious and safe vegetable fermentation process—cooked vegetables plus garlic juice fermentation process. The product fermented with this kind of technology has high content of vitamin C, soluble solids and low content of nitrite and nitrate, is both nutritious and safe, is suitable for large-scale industrial production of vegetable fermentation products.

fermentation process；screening；nutrition；nitrate；nitrite

TS201.56

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.12.009

1000-9973(2017)12-0044-06

2017-06-21 *通讯作者

国家高技术研究发展计划“863”(2007AA021306)；辽宁省自然科学基金(2014020134)

迟雪梅(1990-)，女，硕士，研究方向：微生物工程的基础理论及应用技术；

李晓艳(1972-)，女，教授，研究方向：微生物工程的基础理论及应用技术。