淮山泡菜发酵过程中的主要品质指标变化

邓文艺，林 辉，王 锋

（1. 湖南农业大学 食品科学技术学院，湖南 长沙 410128；2. 湖南一品东方生物科技有限公司，湖南 靖州 418400）

0 引言

淮山，又名山药、怀山药等[1-2]，是薯蓣科薯蓣属植物的块根[3]。淮山是我国重要的经济作物[4]，也是一种传统的中药材[5]，属于既是食品又是药品的作物[6-7]，具有抗氧化、免疫调节、降血糖、降血脂、延缓衰老、健脾益胃、益肺止咳等作用[8-9]。淮山水分含量高、易褐变、不耐贮藏，易造成腐败而损失营养价值，目前淮山主要是作为烹饪菜肴，市场上淮山的加工产品种类不多，以淮山脆片、淮山粉为主，对淮山的食品研发利用程度较低[10]。

泡菜是重要的蔬菜腌制品，经过乳酸发酵后，形成独特的风味。泡菜中维生素及钙、铁、磷等矿物质含量丰富，具有开胃健食、促进生理代谢、抗肿瘤等功效，能在一定程度上预防心脑血管疾病[11]。目前，市场上常见的泡菜有萝卜、甘蓝、黄瓜等多种泡菜，均受到人们的广泛喜爱，但很少见到有淮山泡菜产品。有研究显示，淮山泡菜不仅具有独特的风味，还能在一定程度上保存淮山的营养成分[12]。淮山泡菜的研制开发不但能增加食品的种类、丰富市场，而且有利于淮山资源的利用，提高淮山的附加值。

以新鲜淮山为原料，研究不同发酵时间下淮山泡菜中亚硝酸盐含量和品质指标的动态变化规律，以期为淮山泡菜工业化生产提供理论依据和技术参数。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

铁棍山药，产于河南温县。

硼酸钠（分析纯），广东光华科技股份有限公司提供；2,6 - 二氯靛酚钠盐，上海瑞永生物科技有限公司提供；L(+)- 抗坏血酸标准品（分析纯），西陇科学股份有限公司提供；亚硝酸钠，中国医药（集团） 上海化学试剂公司提供；N-1- 萘乙二胺盐酸盐，天津市化学试剂研究所有限公司提供；冰乙酸、乙酸锌、亚铁氰化钾、对氨基苯磺酸、草酸、碳酸氢钠、氢氧化钠（均为分析纯），国药集团化学试剂有限公司提供。

1.2 仪器与设备

TA.XT.plus 型质构仪，英国Stable Micro Systems产品；CR-400 型色彩色差计，柯尼卡美能达公司产品；HR2095 型飞利浦搅拌机，飞利浦电子香港有限公司产品；FA2004B 型电子天平，上海佑科仪器仪表有限公司产品；722S 型可见分光光度计，上海菁华科技仪器有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 淮山泡菜制备的工艺流程

新鲜淮山→去皮切片→拌料装坛→密封自然发酵→泡菜成品→产品检测。

切片厚度约为0.5 cm，泡菜液中各辅料配比为食盐5.00%，白砂糖5.00%（均按泡菜液水质量计）；原料与泡菜液的料液比1∶1.5（m∶V），自然发酵温度为18～22 ℃。

1.3.2 理化指标的测定

在淮山泡菜发酵过程中，分别于0，2，4，6，7，8，9 d 取样测定淮山泡菜中亚硝酸盐含量、维C含量、总酸含量和pH 值，使用质构仪和色差计测定产品的质构和色差。

（1） 亚硝酸盐含量测定（以NaNO2计）。采用GB 5009.33—2016《食品安全国家标准 食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》中的盐酸萘乙二胺法。以亚硝酸钠的质量浓度（X） 为横坐标，以吸光度（Y）为纵坐标，绘制亚硝酸钠标准曲线，由标准曲线所得线性回归方程为Y=0.005 5X+0.001 1（R2=0.998 7），根据标准曲线可计算样品中亚硝酸盐含量。

（2） 维C 含量测定。参照GB 5009. 86《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》中的2,6 - 二氯靛酚滴定法对淮山泡菜中的维C 含量进行测定。

（3） 总酸含量的测定（以乳酸计）。参照GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》中的酸碱滴定法测定淮山泡菜中总酸含量。

（4） pH 值的测定。参照GB 10468—1989《中华人民共和国国家标准 水果和蔬菜产品pH 值的测定方法》。

（5） 脆度的测定。使用TA.XT.plus 质构仪进行测定。测定条件为：圆柱形探头P/2，测前速度为1.00 mm/s，测中速度为2.00 mm/s，测后速度10.00 mm/s，形变量为50%，触发力Auto-5 g。

（6） 色差的测定。使用CR-400 型色彩色差计进行测定。色差计使用标准白板进行调白作为对照，然后进行测量，记录L*值，a*值，b*值，L*值代表亮度；a*值代表红绿，a*值越大表示产品色泽越红； b*值代表黄蓝，b*值越大表示产品色泽越黄。ΔE=［(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2］1/2，ΔE 值越小表示淮山泡菜的色泽越接近于白板颜色。

1.3.3 数据的处理

测定亚硝酸盐、维C、总酸和pH 值时每组样品进行3 次平行试验，取平均值；测定质构、色差时每组样品进行6 次平行试验，取平均值；然后利用Excel 软件对数据进行整理及分析。

2 结果与分析

2.1 淮山泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量的变化

亚硝酸盐是蔬菜腌制品中重要的危害物，在人体胃酸条件下，亚硝酸盐能与食物中的仲胺、叔胺等含氮化合物反应生成强致癌物质N - 亚硝胺，严重损害人体健康。我国《食品安全国家标准- 食品中污染物限量（GB 2712—2017）》规定，酱腌菜中亚硝酸盐限量为20 mg/kg。

淮山泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量变化见图1。

图1 淮山泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量变化

由图1 可知，在淮山泡菜发酵过程中，亚硝酸盐含量先升高后降低，在发酵时间4 d 时，亚硝酸盐含量达到峰值，为22.81 mg/kg，而发酵时间大于4 d之后，亚硝酸盐含量开始下降。这可能是由于发酵初期乳酸菌繁殖缓慢，活力处于较低水平，而其他微生物生长代谢旺盛，其中一部分杂菌能分泌硝酸还原酶及淮山本身存在硝酸还原酶，使得泡菜内的硝酸盐在硝酸还原酶的作用下还原为亚硝酸盐，导致泡菜内亚硝酸盐含量的不断累积直至达到峰值。随着发酵时间的延长，坛内好氧性微生物进行有氧呼吸，消耗坛内氧气并逐渐形成无氧状态，从而乳酸菌成为优势菌，生长代谢旺盛并产生大量乳酸，泡菜液pH 值下降，抑制了不抗酸的大肠杆菌、酵母菌等杂菌的生长代谢活动，导致亚硝酸盐生成量减少，同时积累的亚硝酸盐在亚硝酸还原酶的作用下通过氮代谢途径转化成胺。另外，当pH 值小于4 时，亚硝酸盐会发生酸降解，均使得亚硝酸盐的分解速度加快，直至亚硝酸盐的生成量和消耗量达到动态平衡，亚硝酸盐含量基本维持稳定。由图1 也可知，只要不是在亚硝酸盐产生的高峰时食用淮山泡菜，其亚硝酸盐含量均控制在国家标准范围内。淮山泡菜发酵8 d 后，亚硝酸盐含量降至1.26 mg/kg，低于《绿色食品酱腌菜标准（NY/T 437—2012）》 中关于亚硝酸盐的限量（≤4 mg/kg），因此淮山泡菜在第8 天后食用，具有很高的食用安全性。

2.2 淮山泡菜发酵过程中维C 含量的变化

淮山泡菜发酵过程中维C 含量变化见图2。

图2 淮山泡菜发酵过程中维C 含量变化

维C 又称抗坏血酸，是最不稳定的维生素，极易受热、氧、光照的影响发生降解。由图2 可知，在淮山泡菜发酵过程中，维C 含量呈缓慢下降的趋势，直至基本保持稳定。一方面，泡菜液中的食盐和糖渗入淮山泡菜内，使细胞内的渗透压升高，维C可能会通过扩散或渗透作用浸析出来，使维生素含量减少；另一方面，维C 随着溶液pH 值的降低而发生降解反应。有相关研究表明，维C 在pH 值为5.5～6.0 的条件下保留率最高，其降解反应的实质是水溶液中动态电离平衡的过程，但随着发酵时间的延长，泡菜酸度不断升高，pH 值不断下降，会加速内酯开环在2,3 - 二酮古洛糖酸分子中的水解反应，打破了维C 和脱氢抗坏血酸酸之间的电离平衡，使维C 部分转化为2,3 - 二酮古洛糖酸，以平衡其浓度，最终导致维C 含量不断减少，当泡菜酸度维持基本稳定时，维C 含量也随之维持稳定。

2.3 淮山泡菜发酵过程中总酸含量的变化

总酸作为泡菜的一个至关重要的指标，与泡菜的口感、风味及安全性有着密切的关系，总酸含量过高或者过低对泡菜品质都有重要的影响。

淮山泡菜发酵过程中总酸含量变化见图3。

图3 淮山泡菜发酵过程中总酸含量变化

由图3 可知，在淮山泡菜发酵过程中，总酸含量随着发酵时间的延长而不断增加直至达到稳定状态。在发酵前期泡菜刚入坛时，酸度较低，抗酸能力较强和不抗酸的微生物均能生长繁殖，其中乳酸菌以产气乳酸球菌类进行异型乳酸发酵为主，除将原料中的糖分转化为乳酸外，还能产生乙醇、乙酸、二氧化碳等产物，而泡菜表面和容器带入的杂菌（如不抗酸大肠杆菌） 能利用原料中的糖类产生乳酸，导致总酸含量不断增加。进入发酵中期后，由于乳酸的不断积累，产酸速率加快，此时不抗酸的微生物受到抑制作用，主要由植物乳杆菌进行正型乳酸发酵，产生大量乳酸，导致总酸含量继续增加。在发酵后期，由于总酸含量过高，大部分乳酸菌被抑制，只有极少数的耐高酸的产气杆菌能够活动，此时产酸速率减缓，总酸含量趋于稳定[13]。

2.4 淮山泡菜发酵过程中pH 值的变化

pH 值可以用来判断泡菜的成熟时间，当泡菜液pH 值为3.0～4.0 时，泡菜已经达到成熟，同时也能间接反映泡菜所含乳酸的量。

淮山泡菜发酵过程中pH 值动态变化见图4。

图4 淮山泡菜发酵过程中pH 值动态变化

由图4 可知，随着泡菜发酵时间的增加，pH 值一直处于下降的趋势，直至维持稳定。发酵时间为0～4 d 时，pH 值快速下降，这是由于淮山泡菜的发酵环境中不仅存在乳酸菌能够产生乳酸，还有其他微生物（如大肠杆菌、酵母菌等），其中一部分微生物能够利用泡菜液中的糖分维持自身的生命活动，使泡菜液中的糖分减少，同时产生除乳酸外的其他酸类物质，导致pH 值的快速下降。当发酵时间为4～7 d 时，pH 值缓慢下降，这是由于乳酸的大量积累，酸度增加，不仅抑制了杂菌的生长繁殖，还抑制了部分乳酸菌的代谢活动，乳酸的生成减少，pH 值缓慢下降。发酵至第7 天时，坛内pH 值降至3.51，有利于泡菜的保存。坛内形成过酸的环境，基本上所有乳酸菌的生长活动均受到抑制，只有极少数的耐高酸乳酸菌能生长繁殖。

2.5 淮山泡菜发酵过程中脆度的变化

淮山泡菜发酵过程中脆度动态变化见图5。

图5 淮山泡菜发酵过程中脆度动态变化

由图5 可知，随着泡菜发酵时间的增加，脆度呈缓慢下降的趋势，直至维持基本稳定。一方面，这是由于泡菜液中含有食盐和糖，形成高渗透压环境，与淮山泡菜细胞内的渗透压差较大，泡菜细胞内的水分扩散到泡菜液中，泡菜液中的食盐和糖则渗入淮山泡菜内，使细胞内的渗透压升高，细胞会发生一定程度的收缩，膨压下降，导致脆度降低[14]；另一方面，有相关研究表明pH 值为4.3～5.5 时，果胶酶活性最弱。随着发酵时间的延长，pH 值不断下降，增加了果胶酶的活性，同时坛内存在的部分微生物能分泌果胶酶，细胞壁原果胶成分在果胶酶的作用下水解为果胶酸和甲醇，丧失黏连作用，细胞变软，脆度下降[15-16]。

2.6 淮山泡菜发酵过程中色泽的变化

淮山泡菜发酵过程中色泽变化见表1。

表1 淮山泡菜发酵过程中色泽变化

由表1 可知，随着发酵时间的延长，L*值逐渐变小，表示淮山泡菜色泽越来越暗；a*值为负值，表示泡菜色泽偏绿，a*值逐渐增大，反映泡菜色泽由绿向红移动；b*值缓慢增大，表示泡菜色泽越来越黄；ΔE 值呈上升趋势，表示泡菜色泽与标准白板色差越来越大。但整体上，泡制期间ΔE 值变化较小，说明在泡制过程中，颜色变化不明显。

3 结论

淮山泡菜中亚硝酸盐产生高峰在第4 天出现，经过8 d 发酵，亚硝酸盐含量降低到极低水平，无需担心其食用安全性。发酵过程中，淮山泡菜的维C含量缓慢下降直至稳定，第8 天仍保持在较高水平。发酵过程中，淮山泡菜总酸含量逐渐上升至稳定，达到5 g/kg；pH 值和脆度则呈逐渐下降的趋势；色差中L*值逐渐变小，a*值逐渐增大，b*值缓慢增大，ΔE 值呈上升趋势，但整体上，泡制期间ΔE 值变化较小，在泡制过程中，颜色变化幅度不大。