多酚提取物与维生素C对泡菜发酵的影响

2019-10-17王晓婧

中国调味品 2019年10期

王晓婧

(山西工商学院，太原 030006)

泡菜是一种常见的乳酸发酵蔬菜制品，富含乳酸菌、乳酸和其他多种风味物质。但是在泡菜发酵过程中亚硝酸盐总是不可避免地产生，亚硝酸盐中毒的事件时有发生[1]，虽然没有报道因食用泡菜而发生亚硝酸盐中毒的文章，但如何降低泡菜发酵过程中亚硝酸盐的含量成为泡菜工艺研究中的一个重要方向。

植物多酚广泛存在于植物体内，是一大类多元酚混合物，包括花青素、茶多酚、鞣花酸等，具有抗菌、抗炎、抗氧化等作用。已有很多文章[2]研究了多酚提取物在模拟胃液条件下对亚硝酸盐的清除，也有不少学者利用多酚提取物的抗氧化作用来降低泡菜发酵时的亚硝酸盐浓度，取得了一定程度的进展。不论是体外模拟胃液条件还是在泡菜发酵时的添加，很多学者的阳性对照物均使用维生素C。本文主要对在泡菜发酵时添加多酚提取物和维生素C的试验进行进一步的数据挖掘，从而获得在泡菜发酵时添加多酚提取物和维生素C更具体的应用效果。

1 材料与方法

关于泡菜发酵中亚硝酸盐浓度数据所使用的文章均为国内已发表的论文，其中包含11篇[3-13]与泡菜发酵过程中亚硝酸盐浓度有关的文章，文章中共使用了8种蔬菜做泡菜，包括包菜、芥菜、泡子姜、菜花、白菜、紫甘蓝、胡萝卜和萝卜，5种植物或植物提取物作为清除泡菜发酵中亚硝酸盐的添加物，包括原花青素、茶多酚、花椒、石榴皮多酚和白花菜提取物，共有7个多酚提取物组；使用维生素C作为阳性对照物的试验组共有9组；空白对照组有12组。将每个试验组的数据输入Excel之后，使用各组的平均值作图。

2 统计分析方法

使用Engauge Digitizer软件将各文章中的曲线图数据化，文章中有数据的使用文章中的数据。使用Excel整理数据，SPSS 20.0进行单因素方差分析，Tukey法进行多重比较，结果以“平均值±标准差”表示。

3 结果与分析

3.1 多酚提取物与维生素C对泡菜发酵过程中亚硝酸盐浓度的影响

在发酵液中添加维生素C或多酚提取物可以改变泡菜发酵过程中亚硝酸盐的浓度，具体结果见图1。

图1 泡菜发酵过程中亚硝酸盐浓度的变化Fig.1 The change of nitrite content during the fermentation of pickles

由图1可知，泡菜发酵过程中的亚硝酸盐浓度均呈现先上升后下降的趋势。在泡菜液中添加维生素C或多酚提取物会降低亚硝酸盐的峰值浓度，且多酚提取物降低幅度大于维生素C。空白对照组和多酚提取物的亚硝酸盐峰值浓度出现在发酵的第2天，分别为22.50，14.65 mg/kg。维生素C组的亚硝酸盐峰值浓度出现在发酵的第3天，为19.65 mg/kg。

泡菜发酵过程实质上是乳酸菌利用新鲜蔬菜中的可溶性糖分发酵产生乳酸的过程[14]。大量乳酸积累在泡菜中，使得泡菜浸泡在pH值为3.5以下的泡菜液中。在厌氧的环境中，这个pH值可以抑制几乎所有的细菌活动，包括乳酸菌。而在泡菜发酵的初期，各种好氧细菌及腐败菌生长旺盛，会产生大量的亚硝酸盐。大部分的多酚提取物都是抑菌与抗氧化作用并存[15]。在泡菜液中添加多酚提取物会在发酵前期抑制细菌的生长，降低发酵前期亚硝酸盐的浓度及峰值浓度，所以在发酵前期亚硝酸盐的浓度上升比较慢，峰值浓度也比较低。而在发酵后期由于抑菌作用的存在，导致亚硝酸盐浓度下降速度较慢，浓度较高。如孙志栋等[16]研究发现添加0.25%花椒的泡菜发酵液亚硝酸盐浓度高于不添加花椒组。有的植物中含有超氧化物歧化酶(SOD)，可以快速地将亚硝酸盐降解还原[17]。

维生素C降低亚硝酸盐峰值浓度的作用机理与植物多酚不同。维生素C在泡菜发酵中作为一种还原剂与营养剂，一方面可以促进细菌的生长繁殖，另一方面可以促进亚硝酸盐被还原成氨或者NO，降低亚硝酸盐的浓度。如燕平梅在发酵泡菜中加入维生素C以后，随着维生素C浓度的增加，发酵第2天的细菌总数和肠杆菌数目均增加，而乳杆菌的数量在添加量为0.06%时最多，添加量为0.09%时乳杆菌数量反而下降，说明维生素C的添加量并不是越多越好。

3.2 多酚提取物与维生素C对泡菜发酵到达终点时亚硝酸盐浓度的影响

因各组间数据量不相同，进行单因素方差分析前先进行方差齐性检验，发酵第9天和发酵终点的方差齐性检验结果分别为0.720和0.318，方差整齐，之后使用单因素方差分析，具体结果见表1。

表1 泡菜发酵中的亚硝酸盐浓度(mg/kg)Table 1 The concentration of nitrite (mg/kg) in the fermentation of pickles

注：同行肩标无相同小写字母说明差异显著(P<0.05)，无相同大写字母说明差异极显著(P<0.01)。

在泡菜发酵的第9天，空白对照组的亚硝酸盐浓度为10.34 mg/kg，维生素C组的亚硝酸盐浓度为5.47 mg/kg，多酚提取物组的亚硝酸盐浓度为8.94 mg/kg；维生素C组的亚硝酸盐浓度比空白对照组下降了47.10%，多酚提取物组的亚硝酸盐浓度比空白对照组下降了13.54%。但是3组的亚硝酸盐浓度之间没有显著性差异(P>0.05)。

在泡菜发酵的终点，空白对照组的亚硝酸盐浓度为9.58 mg/kg，维生素C组的亚硝酸盐浓度为4.88 mg/kg，多酚提取物组的亚硝酸盐浓度为6.97 mg/kg；维生素C组的亚硝酸盐浓度比空白对照组下降了49.06%，多酚提取物组的亚硝酸盐浓度比空白对照组下降了27.24%。但是3组的亚硝酸盐浓度之间没有显著性差异(P>0.05)。

所有试验结果显示添加多酚提取物或者维生素C可以降低泡菜发酵终点的亚硝酸盐浓度。在多酚提取物作为单独研究对象的试验中，多酚提取物组的亚硝酸盐浓度多低于阳性对照组即维生素C组，而将维生素C作为主要研究对象的试验加入所有试验结果后，取所有试验的均值可以看出，在发酵第9天和发酵终点维生素C组的亚硝酸盐浓度均低于多酚提取物组。由11个试验的结果分析可知，无论是多酚提取物还是维生素C对泡菜发酵终点的亚硝酸盐浓度均没有显著低于空白对照组。

由表1可知，各组在发酵终点的亚硝酸盐浓度均低于发酵第9天的亚硝酸盐浓度。多酚提取物、维生素C和空白对照组发酵终点的亚硝酸盐浓度比第9天的浓度分别下降了22.04%、10.79%和7.35%，多酚提取物组下降最多。这说明泡菜发酵的pH降低到3.5以下后，多酚提取物和维生素C对亚硝酸盐的清除仍未停止，在发酵后期，多酚提取物的作用与维生素C类似，都是作为还原剂被亚硝酸盐氧化。

在检测多酚提取物和维生素C对亚硝酸盐清除的试验中多采用模拟胃液条件[18]，pH 3.0的磷酸盐缓冲液，于37 ℃水浴1 h。说明即使在发酵终点，微生物停止活动，多酚提取物和维生素C仍可对亚硝酸盐进行清除。如赵秋艳和孙志栋的研究都发现在发酵后期维生素C的含量显著下降，分别约为最初含量的7%和22%。而泡菜发酵多在室温下进行，pH只是在一个范围内变动，与模拟胃液条件差别较大，再叠加发酵过程中继续产生亚硝酸盐和降低温度的因素，亚硝酸盐降低的速度低于模拟胃液的反应速度，使得在第9天之后的一段时间内亚硝酸盐的浓度仍在降低。

3种处理的发酵终点亚硝酸盐浓度均小于20 mg/kg，都符合国家标准[19]。

3.3 泡菜发酵过程中的pH值与细菌数

在泡菜发酵终点时，泡菜的pH一般为3.0～3.5[20]，董英等[21]研究发现当发酵液的pH为5.15时，杂菌非常多，肠杆菌达到8.5×103CFU/mL，当pH低于3.7时，乳酸菌占据主导地位，含量达到4.7×108CFU/mL，而肠杆菌降到20 CFU/mL以下。钱志伟和燕平梅的试验都发现随着发酵时间的延长，乳酸菌的数量一直在增长，直到乳酸浓度达到0.8%左右，pH降低到4以下。而在pH低于4以后肠杆菌数量呈现下降趋势。张婷等[22]的研究表明当pH下降到4以下，细菌总数和亚硝酸盐浓度开始快速下降，而乳酸菌一直保持在高峰期的数值；杨晶等[23]研究发现有机酸对亚硝酸盐有降解作用。朱琳等[24]对亚硝酸盐高峰期和发酵终点的细菌群落进行高通量分析发现，当进行到发酵终点时，乳酸菌的比例从10%左右上升到了20%左右，且发酵终点的细菌总数低于亚硝酸盐高峰期的数值，降低了10%左右，而细菌种类也降低了约10%。以上研究都说明在接近泡菜发酵的终点时，pH稳定而细菌数下降，这个时间为12 d左右。

3.4 泡菜发酵与多酚提取物的选择

在泡菜发酵时添加多酚提取物与维生素C都可以降低亚硝酸盐峰值时的浓度，但二者机理不同，最好二者配合使用。添加多酚提取物在前期发挥抑菌作用，降低有害菌的生长繁殖；添加维生素C可促进泡菜发酵和降低后期亚硝酸盐的浓度[25]，这与孙志栋的研究结果相似。在泡菜发酵时添加维生素C与合适种类和浓度的香辛料可以提高泡菜的发酵品质和口感。但是多酚提取物的使用应当慎重选择，毕竟不同种类的多酚提取物在香味、抑菌程度上区别很大。如茶多酚和原花青素的主要作用是抗氧化，抑菌作用较低或者没有，这与维生素C的作用相雷同，且单价较贵，在泡菜发酵时添加这些并不能特别体现出多酚提取物的作用。而花椒提取物[26]和石榴皮提取物[27]的抑菌效果都不错，在泡菜发酵时添加可以弥补维生素C在抑菌方面的不足。