发酵条件对腌制功能性泡菜的品质影响及工艺优化

周强，黄林，田陈聃，刘蒙佳

(福建师范大学 闽南科技学院，福建 泉州 362332)

泡菜是一种常见蔬菜的贮存和食用方式，是传统的乳酸发酵食品。具有维持消化道健康，利于减肥，抑制肿瘤和病毒的功效，同时对心脑血管方面的疾病起到预防的作用，其独特风味与丰富营养使得泡菜在国内外都十分受欢迎[1,2]。早在3000 年前,中国已有制作酱菜的工艺[3]。人们在接受泡菜酸甜和嫩脆的口感的同时也在不断追求泡菜能够在促进肠道蠕动、减肥[4]、预防和改善疾病外带来更多的功效。由于市场上各类保健食品的需求逐渐增加，人们的养生意识不断深入, 中国传统中药材也在逐步被人们接受[5]。作为中国传统医学十分重要的一部分, 中药材的副作用小和回归自然的诸多优点被国内外许多学者和研究人员重视[6]。依据“药食同源”理论，采用中药材研发保健型食品的报道已有许多[7]，而把我国传统的中药材添加到乳酸发酵的泡菜食品中的报道较为鲜见[8]。作为主要原料的卷心菜，中文学名为结球甘蓝，又名包菜、包心菜等，为十字花科、芸苔属植物，研究表明,其在预防动脉硬化、胆结石及癌症方面具有一定功效[9]。枸杞浑身是宝,在《本草纲目》中有记载：“春采枸杞叶,名天精草；夏采花，名长生草；秋采子,名枸杞子；冬采根,名地骨皮”,其中尤以枸杞子备受世人青睐[10]。黄芪味微甘,气薄味道浓,其功效颇多。党参味甘、性平,入脾,具有补中益气，生津和胃之功效。临床应用最早见于清代，认为党参具有“补中益气”和“和脾胃”、“除烦渴”的功效，能补脾养胃、润肺生津、健运中气[11]。充分利用枸杞、黄芪和党参的功效，与泡菜的风味相结合，既有酸甜的口感和咸辣的滋味，同时有养颜滋补和提高机体代谢能力的保健功效，把传统的中医药理论与泡菜的发酵巧妙结合，香气扑鼻，嫩脆可口，形成一款风味独特的蔬菜制品[12]。

本文以卷心菜为主要原料，配以少量的萝卜、洋葱为辅助原料，添加枸杞、黄芪、党参3种中药材，采用湿法腌制泡菜。通过改变发酵条件(腌制天数、食盐添加量、蔗糖添加量及中药材添加量)，进行功能性泡菜的腌制，以泡菜的酸度、可溶性固形物和乳酸数3个参数及感官评分为指标，综合分析评价功能性泡菜的品质变化，并通过正交优化功能性泡菜的腌制工艺，旨在为功能性泡菜的腌制及生产提供一定的依据。

1 试验材料及仪器

1.1 试验材料与试剂

原料：市售卷心菜、白萝卜、洋葱、中药材(枸杞、党参、黄芪，所选购的均为免洗)、食用盐、白砂糖、大蒜瓣、辣椒干、泡椒(小米辣)、八角、白酒等。

菌种：川秀泡菜酸菜乳酸菌发酵粉，北京川秀国际贸易有限公司。

试剂：美蓝、二甲苯，均为分析纯。

1.2 主要仪器

JYC-21HEC05电磁灶 九阳股份有限公司；C21-SN216多功能电磁炉 广东美的生活电器制造有限公司；JJ600型电子天平 常熟市双杰测试仪器厂；pHS-3C精密pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司；JM10-150迷你干磨机 浙江绍兴苏泊尔生活电器有限公司；N-1α手持式糖度计 上海智理科学仪器有限公司。

2 试验方法

2.1 功能性泡菜工艺流程

选取新鲜原料→整理→清洗→沥干→切分、修整→调味料、菌种↓装瓶↑中药材(1∶1∶1混合)→加入配制的盐水→密封、发酵→成品。

2.2 操作要点

2.2.1 原料的选取

选择新鲜、菜叶饱满的卷心菜为主要原料，个头较小的萝卜、洋葱为辅助原料。

2.2.2 原料的预处理(整理、清洗沥干、切分修整)

将卷心菜、萝卜和洋葱整理除杂并洗净，在凉开水中漂洗后，捞出沥干，重复2次后切分整形，将包菜切成块，萝卜、洋葱切成条备用。

2.2.3 配制盐水及调料

白砂糖、食盐按配方比例配制成一定浓度的食盐水。

将乳酸菌、中药材(所选购的均为免洗)、八角、辣椒干、蒜瓣等按比例称量好后备用。

2.2.4 原料的入罐及其腌制

入罐前，将四旋瓶洗净，需保证瓶身和瓶盖的洁净，并用沸水消毒，晾干水分。将切好的卷心菜、萝卜、洋葱等材料加入四旋瓶，保证1层菜1层料，分别加入香料、中药材、料酒等。最后将乳酸菌按比例溶于配制好的盐水中，一同灌入四旋瓶，要刚好没过卷心菜，最后密封泡菜四旋瓶，贴上标签，放置在阴凉处进行发酵。泡菜的配料用量见表1，发酵10天后测定相关指标并对其进行感官评价。

表1 功能性泡菜的配料(每瓶添加量)Table 1 Functional pickles' ingredients and proportions (additive amount of each bottle)

2.3 感官评分

由10名人员对功能性泡菜的色泽、香气、滋味、口感进行感官评价并评分。泡菜在腌制过程中风味和滋味逐步形成的pH范围为3.2～3.6, 此时泡菜的发酵基本成熟[13]，按照感官评分表对各项指标进行评价，合计分数并计算出平均分，进而汇总，功能性泡菜感官评分表见表2[14，15]。

表2 功能性泡菜品质鉴定感官评分表(总分100分)Table 2 Functional pickles' quality sensory scores(total of 100 points)

2.4 理化指标的测定

2.4.1 成品中pH值的测定

直接利用pH计对泡菜液进行测定[16]。

2.4.2 可溶性固形物的测定

泡菜的可溶性固形物采用手持糖度计进行测量。取出适量的泡菜汤汁，混匀，将手持糖度计的盖板打开，检测棱镜，用软布仔细擦净。取数滴待测溶液，置于检测棱镜上，然后轻轻合上盖板，以免产生气泡，使棱镜表面布遍溶液。再将仪器进光板对准光源或明亮处，眼睛通过目镜观察视场，转动目镜调节手轮，使视场的蓝白分界线清晰。分界线的刻度值即为溶液的浓度，读取数据并记录[17,18]。

2.4.3 乳酸菌数的测定

用显微镜直接镜检观察计数泡菜液中的乳酸菌。首先使用移液枪移取1 mL泡菜液适当稀释(10-1，10-2)后，再用移液枪移取0.05 mL稀释液进行涂片，用吕氏碱性美蓝染色2 min左右，盖片。在显微镜下计数一定面积内0.05 mL泡菜液中乳酸菌的数量，再根据取样量和稀释倍数以及盖玻片面积计算每毫升泡菜样液所含乳酸菌的总数。其中盖玻片面积的菌数是根据物镜测微尺来测量视野内的直径，再根据面积比得到的[19]。

1 mL样品的菌数=盖玻片面积/视野面积×视野内菌数×20×稀释倍数。

3 试验分析与讨论

3.1 发酵条件对泡菜品质的影响

3.1.1 白砂糖添加量对功能性泡菜品质的影响

试验分别在5罐同等质量的泡菜中添加2%，4%，6%，8%，10%的白砂糖，加入固定比例的中药材6%，食盐4%， 乳酸菌1%，放置在阴凉处进行腌制发酵10天，考察泡菜汁液的pH、可溶性固形物、乳酸菌数量，并对其进行感官评价和评分，见表3。

表3 蔗糖添加量对功能性泡菜品质的影响Table 3 Effect of the additive amount of sugar on the quality of functional pickles

泡菜腌制的过程中主要是通过发酵产酸，而添加乳酸菌可以加快产酸的速度，比起自然发酵具有发酵速度明显加快，亚硝酸盐产生量减少的优点，赋予泡菜酸爽嫩脆的口感[20]。

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添加白砂糖，可以与泡菜酸的滋味相协调，使得泡菜的酸味与甜味中和，更加适口。因此，白砂糖的添加量对功能性泡菜的腌制品质有一定的影响，过量或不足都会使泡菜风味发生变化。白砂糖添加量不足会导致泡菜口感上偏咸，其稳定性较差；白砂糖添加过量，将使泡菜的酸爽风味发生变化，口感会受到很大的影响。白砂糖量在2%和4%时，属于量较少的情况，使得泡菜只有酸的滋味，口感上刺激性较强。甜味不够明显，pH值相对稍低些，参与感官评价的人员不易接受，酸味偏重。糖类是生命活动必需的碳源，也是能量来源，甜味是大多数人所喜爱的，在泡菜上，人们喜爱酸脆的口感，也希望泡菜能够将酸与甜结合，使得口感更加合适。当白砂糖的添加量为6%时，酸甜度比较适中，且泡菜的感官评分与评价较好，打分达到80分。添加量为8%和10%时，口感偏甜，掩盖了酸味，与传统泡菜的酸爽口感和滋味不太符合，为过量的情况。

通过对表3进行直观分析可知，随着白砂糖量的增加，pH值增大，乳酸菌含量为先上升再下降的趋势，但在标准范围内。通过对泡菜的pH值、可溶性固形物含量进行分析，并且结合发酵程度、合适的白砂糖量及对泡菜品质影响方面考虑，确定白砂糖添加量为6%较合适。

3.1.2 中药材添加量对功能性泡菜品质的影响

试验分别在5罐同等质量的泡菜中添加2%，4%，6%，8%，10%的中药材，加入固定比例的白砂糖4%， 食盐4%，乳酸菌1%，放置在阴凉处进行腌制发酵10天，考察泡菜汁液的pH、可溶性固形物、乳酸菌数量，并对其进行感官评价和评分，见表4。

表4 中药材添加量对功能性泡菜品质的影响Table 4 Effect of the additive amount of Chinese medicinal materials on the quality of functional pickles

泡菜腌制过程中，中药材的添加量对泡菜的发酵有着一定的影响。添加过多，泡菜中药味会过重，汤汁呈红褐色，影响风味；添加过少，不能较好地起到保健的作用。但由于所添加的中药材富含多糖,它可为乳酸菌发酵提供碳源,改善泡菜品质，因此，药材的添加量和比例对功能性泡菜的品质影响和风味有很大联系[21]。

由表4可知，适量的中药材添加量能促使乳酸菌生长，5个样品中，当添加中药材量为2%时，乳酸菌数量相对较低；而当添加中药材量达到4%时，乳酸菌数相对较高，且泡菜感官评价与评分较好。而随着中药材添加量的不同，功能性泡菜的pH值呈先上升再下降的趋势。可溶性固形物含量随着中药材量的增加而增加，可溶性多糖的水解，使得含糖量有所增加，呈正相关。中药材的添加量对功能性泡菜的品质和风味有所影响，通过对泡菜的pH值、可溶性固形物含量进行分析，并且结合发酵程度、合适的中药材量及对泡菜品质影响方面考虑，确定中药材添加量为4%较合适。

3.1.3 食用盐添加量对功能性泡菜品质的影响

试验分别在5罐同等质量的泡菜中添加4%，6%，8%，10%，12%的食用盐，加入固定比例的白砂糖4%，中药材6%，乳酸菌1%，放置在阴凉处进行腌制发酵10天，考察泡菜汁液的pH、可溶性固形物、乳酸菌数量，并对其进行感官评价和评分，见表5。

表5 食用盐添加量对对功能性泡菜品质的影响Table 5 Effect of the additive amount of salt on the quality of functional pickles

食盐不仅有防腐作用，可抑制一些有害微生物的活动，而且具有高渗透压力的作用，可使原料细胞内的水分向外流出，赋予原料咸味，增进制品风味[22]。泡菜腌制过程中，食用盐的量对泡菜发酵有一定影响。过量，泡菜口感较咸；添加量不足，泡菜的口感偏淡，滋味较不适口。通过加入相应的盐量来控制功能性泡菜的发酵速率。随着食盐添加量的增多，pH值降低的速率越来越慢，即泡菜的成熟速度越来越慢[23]。

由表5可知，食盐的添加量与pH值的变化呈正相关[24]。当食盐量为4%时，pH值相对较低；而当食盐量达到8%时，pH值有所上升，且泡菜感官评价及评分较好。随着食盐量由4%增加到8%，泡菜中乳酸菌数增多。当食盐添加量继续加大时,乳酸菌数反而减少,食盐开始抑制乳酸菌的生长。当食盐添加量为8%时, 泡菜汁液有少许浑浊,底部没有沉淀,泡菜色泽好,有脂香味,脆度较好,滋味好,发酵速度快。食盐添加量为6%或10%时, 滋味较8%时稍差，可溶性固形物含量在10%左右波动。因此，通过对泡菜的pH值、可溶性固形物含量进行分析，并且结合发酵程度、合适的盐量及对泡菜品质影响方面考虑，确定添加8%的食盐较适合[25]。

3.1.4 腌制天数对功能性泡菜品质的影响

试验将5罐同等质量的泡菜分别腌制4，6，8，10，12天，加入固定比例的白砂糖4%，中药材6%，食用盐4%，乳酸菌1%，放置在阴凉处进行腌制发酵10天，考察泡菜汁液的pH、可溶性固形物、乳酸菌数量，并对其进行感官评价和评分，见表6。

表6 腌制天数对功能性泡菜品质的影响Table 6 Effect of the curing days on the quality of functional pickles

功能性泡菜的品质除了受糖、盐及中药材添加量影响外，腌制天数的长短也对泡菜的口感和滋味有所影响[27]。由表6可知，随着腌制天数的增加，功能性泡菜中的甜度不断下降，酸度不断增加，乳酸菌数量与天数呈正相关。样品的腌制天数中，腌制2天的pH值相对较高，随着天数的增加pH值降低，可溶性固形物在10%左右波动。当腌制天数达8天时，pH值相对较适宜，泡菜感官评价较好，且综合评分相对较高，口感上酸甜较适中，但腌制天数的长短会影响泡菜品质，因此，通过对泡菜的pH值、可溶性固形物含量进行分析，并且结合发酵程度等方面考虑，确定腌制发酵天数为8天较适合。

3.2 功能性泡菜的工艺优化

在单因素试验的基础上，以pH值、可溶性固形物含量、乳酸菌数、白砂糖添加量、中药材添加量、食盐添加量和腌制天数为影响因素，按照L9(34)正交表进行正交试验设计，添加的因素量见表7，所得正交试验结果见表8。

表8 正交试验结果Table 8 Results of orthogonal test

由正交试验结果中的极差R值大小可知，食盐添加量是影响腌制功能性泡菜品质的主要因素，中药材添加量、腌制天数是影响功能性泡菜品质的次要因素，而白砂糖添加量影响最小。各因素对发酵功能性泡菜品质的综合评分影响大小为B>D>C>A，即食盐添加量>中药材添加量>腌制天数>白砂糖添加量。

由表8进行极差分析得出最优组合为A2B2C3D2。由正交表直观分析可知，第5组A2B2C3D1试验所得产品综合评分最高，为84分，其结果不重合。因此，进行验证试验，验证结果见表9。

表9 验证试验结果Table 9 Results of verification test

验证试验结果显示，A2B2C3D2的综合评分比A2B2C3D1的综合评分高，由此可得最优配方组合为A2B2C3D2，即：白砂糖添加量6%，中药材添加量4%，食用盐添加量8%，腌制天数10 天。

4 结论

腌制功能性泡菜的过程中，食盐添加量是影响腌制功能性泡菜品质的主要因素，中药材添加量、腌制天数是影响功能性泡菜品质的次要因素，而白砂糖添加量影响最小。食盐过量，泡菜口感较咸；添加量不足，泡菜的口感偏淡。白砂糖可以与泡菜酸的滋味相协调，使得泡菜的酸味与甜味中和，更加适口。泡菜腌制过程中，中药材的添加量对泡菜的发酵有着一定的影响，添加过多，泡菜中药味会过重，汤汁呈红褐色，影响风味；添加过少，不能较好地起到保健的作用，腌制天数的长短对泡菜的软脆度及风味变化有所影响，腌制过久，口感会稍差或变得不佳。由正交结果分析可知，各添加量对发酵功能性泡菜品质的影响顺序为食盐添加量>中药材添加量>腌制天数>白砂糖添加量。得到腌制发酵功能性泡菜的最佳配方即最优条件为白砂糖添加量6%，中药材添加量4%，食用盐添加量8%，腌制天数10 天，且在此工艺下的泡菜最佳，口感最好，整体评分最高。在此工艺条件下所得的泡菜，口感脆嫩酸甜，香气醇正，具有补脾养胃、润肺生津、明目安神、改善面色、增强免疫的保健作用。