复合腌制剂对低盐腌渍生姜质构性质的影响

李晓，王文亮，王延圣，王月明，崔文甲*，刘丽娜，徐志祥

(1.山东省农业科学院农产品研究所，山东省农产品精深加工技术重点实验室， 农业部新食品资源加工重点实验室，济南 250100；2.山东农业大学 食品科学与工程学院，泰安 271018)

姜是姜科植物姜(ZingiberOfficinaleRoscoe)的块根茎[1,2]。生姜因其营养物质丰富、功能性成分多，成为一种食品加工生产的重要原料[3]。其中每500 g鲜姜含营养物质糖类40 g、脂肪3.5 g、蛋白质7 g、纤维素5 g、胡萝卜素0.9 g、维生素C 20 mg、钙100 mg、磷225 mg、铁35 mg等[4,5]，另外还含有姜辣素、姜酮等功能性成分[6,7]。正因为生姜具有较多的营养成分，常被用于腌渍蔬菜的原料。山东省昌邑市种植生姜历史悠久，2012年“昌邑大姜”被农业部认定为农产品地理标志产品，是适合腌渍的优秀生姜品种。腌渍生姜成为深受广大人民喜爱的腌渍菜产品之一。但长期或过量食用高盐腌渍食品，将会使人们的健康受到严重的威胁[8,9]。张卫等研究发现[10]，“低盐增酸”的食品受到越来越多人们的喜爱。林晓姿等通过对生姜低盐腌藏技术发现[11]，低盐结合低温腌渍的生姜其脆度、功能性成分高于高盐处理的生姜样品，并获得了细胞显微水平上的理论支持。所以近些年来，腌渍菜的低盐化变得十分重要。但低盐化带来了腌渍菜质构品质下降等一系列的问题。

蔬菜细胞中低甲氧基果胶与Ca2+发生交联作用，得到Ca2+凝胶，形成一个坚固的果胶酸钙网络，从而防止果胶物质溶出，维持了果蔬的质构品质[12,13]。尹爽等实验表明氯化钙、乳酸钙、丙酸钙3种保脆剂均能在一定程度上有效保持大头菜腌制期间的质构品质[14,15]。沈文凤等探究发现氯化钙、氯化钾、乳酸钙、乳酸钾4种无机盐对低盐腌渍黄瓜保脆效果均有提升[16]。也有研究发现，采用木糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露糖醇4种糖醇作为替代NaCl的腌制剂都提高了腌渍食品的品质[17]。沈文凤研究发现有机酸中的醋酸对提高低盐腌渍黄瓜的品质具有积极作用[18]。有研究表明，将甘露糖醇、乳酸钙和醋酸作为一种复合腌制剂对低盐腌渍黄瓜的硬度和感官品质维持具有积极作用[19]。

本实验以生姜为原料，将不同添加量的醋酸、山梨糖醇、氯化钙作为复合腌制剂在一定的条件下腌渍。通过单因素试验和正交试验，对腌渍生姜进行TPA测试，优化低盐生姜复合腌制剂的腌渍工艺；通过对比不同腌渍条件下生姜的质构参数变化，为提高低盐腌渍生姜质构品质的研究提供了一定参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

昌邑新鲜生姜：市售；食盐(食品级)：山东肥城精制盐厂；氯化钙(食品级)：山东优索化工科技有限公司；醋酸(食品级)：山东佰鸿新材料有限公司；山梨糖醇(食品级)：山东绿健生物技术有限公司。以氯化钙+醋酸+山梨糖醇作为复合腌制剂。

1.2 仪器与设备

TA.XT Plus食品质构仪 英国Stable Micro Systems公司；GZX-9240MBE电热鼓风干燥箱 上海博迅实业有限公司医疗设备厂；CNY28数显盐度计 杭州陆恒生物科技有限公司；电子天平 上海奥豪斯仪器有限公司；LRHS-Ⅱ恒温恒湿培养箱 上海龙跃仪器设备有限公司；78HW-1型恒温磁力搅拌器 江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 腌渍生姜方法

将新鲜的生姜清洗，切成3 mm厚的圆形片状，用电热鼓风干燥箱在40 ℃条件下烘干2 h使生姜表面脱水，以低盐方式(7%盐水)或高盐方式(20%盐水)或复合腌制剂方式(7%盐水+复合腌制剂)于500 mL罐头瓶中进行密封腌渍，温度保持在15 ℃，湿度保持在30%。

1.3.2 单因素试验设计

在之前试验的基础上，分别选取不同醋酸添加量(0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%)、山梨糖醇添加量(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%)和氯化钙添加量(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)，于恒温恒湿培养箱中对生姜进行低盐腌渍，对腌渍5天的生姜进行TPA测试。

1.3.3 正交试验设计

在单因素试验基础上，以不同氯化钙、山梨糖醇、醋酸添加量为考察因素，以腌渍5天的生姜的TPA测试硬度为考察指标，采用三因素三水平正交试验确定复合腌制剂组成，正交试验因素与水平见表1。

表1 复合腌制剂组成优化正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test for composition optimization of compound pickling agent %

1.3.4 测定方法

腌渍生姜质构的测定：以经过不同处理的生姜为研究对象，利用质构仪进行质构(texture profile analysis，TPA)检测，采用P2平底圆柱探头，触发力5 N，测前速度1 mm/s，测中速度0.5 mm/s，测后速度1 mm/s，试样位移2 mm，两次压缩停顿3 s。

1.4 数据处理

采用Excel对数据进行处理并作图，采用正交试验助手进行正交试验设计。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 不同氯化钙添加量对低盐腌渍生姜质构的影响

图1 不同氯化钙添加量对生姜硬度的影响Fig.1 Effect of different additive amount of calcium chloride on the hardness of ginger

由图1可知，随着氯化钙添加量的增加，低盐腌渍生姜的硬度呈现出先上升后下降的趋势。当氯化钙添加量为0.1%时，生姜的硬度最低，为515.126 g；当氯化钙添加量达到0.3%时，生姜的硬度增加为572.028 g，增加了54.902 g；氯化钙添加量为0.4%、0.5%时，生姜的硬度下降，分别为554.645，550.123 g，但下降速率变慢，试验表明，外源性Ca2+的添加，对果蔬的质构起到了一定的积极作用。张玲等研究发现[21]，Ca2+能够抑制草莓果实硬度的下降，并且在贮藏期间，较好地维持了果实的硬度。

2.1.2 不同山梨糖醇添加量对低盐腌渍生姜质构的影响

图2 不同山梨糖醇添加量对生姜硬度的影响Fig.2 Effect of different additive amount of sorbitol on the hardness of ginger

由图2可知，随着山梨糖醇添加量的增加，低盐腌渍生姜的硬度先上升后下降。当山梨糖醇添加量为0.5%时，生姜的硬度最低，为512.87 g；当山梨糖醇添加量达到2%时，生姜的硬度增加为578.578 g，增加了65.708 g，山梨糖醇添加量为2.5%时，生姜的硬度下降，为532.589 g。试验表明，山梨糖醇的添加，对果蔬的质构起到了一定的积极作用，但添加量增加，将会加速完成生姜细胞内外渗透压的平衡，过高的糖醇浓度将会导致生姜的硬度下降。彭博等在对面包进行质构测试中发现[22]，随着山梨糖醇添加量的增加，同一贮藏期内，样品的硬度呈现出显著下降的趋势。

2.1.3 不同醋酸添加量对低盐腌渍生姜质构的影响

由图3可知，随着醋酸添加量的增加，低盐腌渍生姜的硬度先上升后下降。当醋酸添加量为0.05%时，生姜的硬度最低为450.368 g；当醋酸添加量达到0.2%时，生姜的硬度增加为500.888 g，增加了50.52 g；醋酸添加量为0.25%时，生姜的硬度下降，为461.822 g。试验表明，醋酸的添加，对果蔬的质构起到了一定的积极作用，这是由于醋酸会在一定程度上抑制生姜在腌渍过程中微生物的生长繁殖及活性，减弱了因微生物造成的食品腐败变质，导致腌渍食品变酸变软。但过高的酸性环境下，将会使腌渍食品酸化，从而使硬度下降。

图3 不同醋酸添加量对生姜硬度的影响Fig.3 Effect of different additive amount of acetic acid on the hardness of ginger

2.2 正交试验结果与分析

表2 复合腌制剂组成优化正交试验结果与分析Table 2 Orthogonal test and analysis of composition optimization of compound pickling agent

由表2可知，3个因素对TPA测试中硬度影响因素顺序为A>B>C，即氯化钙>山梨糖醇>醋酸。其最佳复合腌制剂组成为A2B2C3，即氯化钙添加量0.3%，山梨糖醇添加量2%，醋酸添加量0.25%。在此条件下，复合腌制剂腌渍生姜的硬度为607.523 g。

2.3 不同腌渍方式对腌渍生姜质构的影响

对低盐腌渍、复合腌制剂腌渍和高盐腌渍的生姜进行TPA测试，其质地参数：硬度、弹性、咀嚼度、回复性结果见图4。

2.3.1 硬度的变化

由图4可知，生姜样品在3种腌渍条件下腌制8天后的硬度都有明显的下降，低盐腌渍的下降速度较快，高盐腌渍的下降速度较慢。生姜在腌渍过程中果胶酶、纤维素酶被微生物发酵产生，分解生姜细胞中的胶层物质和细胞壁中的纤维素，生姜的细胞结构遭到破坏，导致硬度下降[23]。高盐腌渍生姜硬度下降较慢可能是因为NaCl的浓度增大，微生物的生长及活性受到抑制，破坏组织细胞结构的酶数量减少，活性也会降低，从而有效地维持了生姜的硬度。由于复合腌制剂中醋酸和山梨糖醇的存在，在一定的酸性环境下，加速达到腌渍终点，抑制了微生物的活性，缩短了腌渍平衡的时间；同时氯化钙中Ca2+的添加，能够在一定程度上弥补Na+对生姜细胞中Ca2+的置换作用[24]，保护了“网状结构”，维持了生姜的硬度。

图4 不同腌渍方式对生姜硬度的影响Fig.4 Effect of different pickling methods on the hardness of ginger

2.3.2 弹性、咀嚼度、回复性的变化

图5 不同腌渍方式对生姜弹性的影响Fig.5 Effect of different pickling methods on the elasticity of ginger

图6 不同腌渍方式对生姜咀嚼度的影响Fig.6 Effect of different pickling methods on the chewiness of ginger

图7 不同腌渍方式对生姜回复性的影响Fig.7 Effect of different pickling methods on the resilience of ginger

由图5～图7可知，生姜样品的弹性、咀嚼度和回复性随着腌渍时间的延长都呈现出明显的下降趋势。将低盐腌渍与高盐腌渍进行对比发现：食盐浓度越高，其弹性、咀嚼度和回复性下降得越少。由图5可知，3种腌渍方式下的生姜在第6天左右其弹性下降速度变缓，这可能是由于生姜细胞内外渗透压达到平衡，生姜细胞内含水量增加，细胞的膨压有不同程度的恢复，使得弹性的下降速率减弱。陈光静等在对大叶麻竹笋腌制过程中质地的变化研究中也提到了这一点[25]。图6结果可能为食盐浓度下降，生姜变得更不耐咀嚼，所以咀嚼度下降快于高盐生姜，这也间接影响了生姜的硬度。图7中3种生姜回复性也都呈现下降的趋势，且食盐浓度越高，下降得越慢；食盐浓度越低，下降得越快，但在数值上，变化不大(0.079～0.094)。由图5～图7可知，复合腌制剂在维持腌渍生姜的弹性、咀嚼度和回复性上起到了一定的积极作用。

3 结论

在对腌渍生姜进行TPA测试的基础上，以硬度为评价指标，通过单因素试验、正交试验确定低盐腌渍生姜的复合腌制剂最佳组成为氯化钙添加量0.3%，山梨糖醇添加量2%，醋酸添加量0.25%，在此条件下，复合腌制剂腌渍生姜的硬度为607.523 g。

生姜在腌渍过程中其硬度、弹性、咀嚼性和回复性都呈现出下降的趋势，其中含盐量越高，其TPA测试参数的数值下降得越少；含盐量越低，其数值下降得越多，在低食盐浓度环境下添加复合腌制剂，在一定程度上弥补了因食盐量过低导致的生姜品质下降的问题。结果表明：复合腌制剂腌渍的生姜质构优于低盐腌渍。