不同方式发酵的哈密瓜幼果泡菜理化特性和氨基酸含量分析

鲜双,姜林君,李艳兰，钟恒艳，白毅，颜佳钊，罗小敏，鲜小静，王晰岚，陈安均

(四川农业大学 食品学院，四川 雅安，625014)

传统泡菜是利用附着在蔬菜表面的微生物生长代谢发酵而成的发酵制品[1]，四川泡菜是其典型代表，原料主要为白菜、萝卜和豇豆等[2]。此外，水果(梨[3]、苹果等)也是泡菜的重要原料，水果泡菜是云南特色发酵食品之一[4]，延边有将苹果、梨添加到泡菜中的习俗[5]，韩国泡菜中也常加入苹果丝、梨条[6]等。刘程惠等[7]向泡菜中添加苹果和水晶梨，发现泡菜中添加水果不仅可以改善泡菜的风味，还可以促进乳酸发酵，有利于营养成分的保持。

哈密瓜(CucumismeloL.)属葫芦科甜瓜属蔓性草本植物，又名香瓜、果瓜和甜瓜，主要种植在新疆和甘肃地区[8]，是我国西北地区重要的经济果品[9]。“疏花疏果”是优质果品生产过程中的一项重要栽培技术措施，其主要目的是通过防止过量结实以提高果品质量、减轻树体损伤、减少养分消耗和提高树体抗性，从而减少或避免大小年现象的发生[10]。2017年,新疆哈密瓜产量已经达到246.42万t[11]，因此在哈密瓜种植过程中会因 “疏花疏果”产生大量的幼果，将其应用于泡菜发酵中，一方面可以提高哈密瓜的综合利用价值，另一方面可拓宽泡菜种类，为开发新型泡菜提供理论支持。

本研究以哈密瓜幼果为原料，采用常用于工业化泡菜生产的肠膜明串珠球菌和植物乳杆菌[12]作为接种发酵微生物，结合自然发酵和卤水发酵，通过测定泡菜的基础理化指标和氨基酸含量，来综合评价泡菜的品质，旨在为哈密瓜幼果开发利用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

哈密瓜幼果，新疆维吾尔自治区鄯善县；香辛料，雅安市农贸市场；卤水，取自本实验室6轮发酵老坛。

1.2 菌种

肠膜明串珠菌为本实验室保藏菌种，分离自泡菜；植物乳杆菌550，四川高福记生物科技有限公司。

1.3 试剂

NaOH、NaNO2、AgNO3等均为分析纯试剂，成都科龙化工试剂厂；氨基酸测定试剂：NaOH、NaCl、柠檬酸(H2O)等均为优级纯，北京化工厂;MRS培养基，青岛日水生物技术有限公司。

1.4 仪器与设备

pH计(PHS-3C)，上海仪电科学仪器股份有限公司；质构仪(TA.XTPlus)，英国StableMicroSystem公司；全波段酶标仪(3 001-2 207)，美国Thermo公司；全自动氨基酸分析仪(L-8900)，日本日立公司；电子显微(CX21S1)，日本OLYMPUS公司；电热恒温培养箱(DNP-9162)，上海精宏试验设备有限公司；离心机(TGL-16G)，上海菲恰尔分析仪器有限公司。

1.5 实验方法

1.5.1 泡菜发酵工艺

自然发酵工艺：将哈密瓜幼果洗净、去皮、去籽,切成1 cm×1 cm×3 cm长条晾干。添加量为：哈密瓜幼果800 g，纯净水1 600 mL，食盐96 g，鲜辣椒10 g，生姜8 g，大蒜8 g，花椒8 g。

纯菌发酵工艺：以纯净水质量的0.2%添加植物乳杆菌。将肠膜明串珠菌在MRS固体培养基中活化3代，而后在MRS液体培养基中活化，于8 000 r/min离心10 min，用生理盐水洗涤菌体3次，并调整菌液浓度至108CFU/mL，以纯净水体积的0.5%添加种子液。其他发酵条件同自然发酵。

混菌发酵工艺：分别以纯净水质量的0.1%添加植物乳杆菌，纯净水体积的0.25%添加肠膜明串珠菌种子液。

卤水发酵工艺：将纯净水替换成等量的卤水，并补加28 g的食盐，其他发酵条件同自然发酵。

5种处理均做3组平行，密封发酵144 h，每隔24 h采样测定相应指标。

1.5.2 pH和质构的测定

取3 mL泡菜液用pH计直接测定pH值。在质构仪上测定样品的咀嚼性，测定参数为：采用TPA模式，测试探头选取圆柱形P/2探头，测前速率1 mm/s、测中速率1 mm/s、测后速率10 mm/s，测试距离固定为15 mm，触发力5 g。每种样品均测定8个平行。

1.5.3 总酸和亚硝酸盐的测定

总酸的测定参考GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》[13];亚硝酸盐的测定参考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》[14]。

1.5.4 盐度的测定

参考赵江欣的方法[15]。

1.5.5 氨基酸的测定

参照GB/T 5009.124—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》[16]稍有改动。具体方法为：称取2.00 g泡菜匀浆于安瓿瓶中，加入10 mL 6 mol/L HCl溶液，再加入3～4滴苯酚，用酒精喷灯对安瓿瓶进行封口，放入105 ℃烘箱酸解24 h，酸解结束后打开安瓿瓶，将酸解液过滤到50 mL容量瓶中，并用超纯水定容，而后吸取1 mL试液进行冷冻干燥，冻干后用1～2 mL 0.02 mol/L HCl溶液溶解，过0.22 μm滤膜后转移至进样瓶中，使用氨基酸自动分析仪进行测定。

1.5.5.1 氨基酸营养评价

采用朱圣陶等[17]提出的氨基酸比值系数评分法，并根据WHO/FAO提出的氨基酸模式进行蛋白质(全鸡蛋)营养价值评价[18]。该方法包括氨基酸比值(ratio of amino acid，RAA)，氨基酸比值系数(ratio coeffieient of amino acid，RCAA) 和氨基酸比值系数评分(score of RCAA,SRCAA)，以此表示食物蛋白质的氨基酸组成与模式蛋白氨基酸的接近程度，计算公式如下：

(1)

(2)

(3)

式中：Ai为测定样品中某必需氨基酸的含量，mg/g；Aa为Ai与模式蛋白质中对应必需氨基酸的含量mg/g;RAAi为测定样品的氨基酸比值;RCAAi为测定样品的氨基酸比值系数。

1.5.6 感官评定

感官评定标准参考陈功[19]的方法并稍作更改。选择具有一定感官评定经验的10位男品评员和10位女品评员，分别从色泽、香气、滋味与口感以及总体可接受度4个方面进行评价，具体的评价标准如表1。

表1 哈密瓜幼果泡菜感官评定表Table 1 Sensory evaluation standards of Hami melon fruitlet pickles

1.6 数据处理

所有实验重复测定3次,采用Excel分析处理，以平均值±标准差表示，采用IBM SPSS Statistics 22进行显著性分析，采用Origin 2017绘图。

2 结果与分析

2.1 泡菜发酵过程中pH和总酸的变化

哈密瓜幼果泡菜发酵过程中pH的变化如图1-a所示。采用自然发酵和接种发酵的泡菜pH值在24 h内均迅速下降至4.0左右，这是由于在发酵初期，环境适宜，微生物特别是乳酸菌大量生长繁殖，产生相应代谢产物导致pH值迅速降低，并在120 h后逐渐趋于稳定，最终维持在3.2左右。卤水发酵泡菜的初始pH值为3.56，可能是由于原料在高渗透压环境下组织液外渗，导致pH值在24 h时略微上升，但由于在发酵初期微生物代谢旺盛，使得发酵体系pH值又迅速恢复到3.56左右，并在整个发酵过程中的变化并不明显，这与云琳等[20]的研究结果相一致。

a-泡菜发酵pH的变化;b-泡菜发酵总酸(以乳酸计)的变化图1 五种发酵处理的泡菜在发酵过程中pH和总酸的变化Fig.1 Changes of pH value and titratable acidity in five Hami melon fruitlet pickles during fermentation

图1-b表示哈密瓜幼果泡菜发酵过程中总酸的变化。接种发酵泡菜和自然发酵泡菜的总酸在整个发酵过程中均明显低于卤水发酵泡菜，这是由于在多轮发酵中，乳酸不断积累所致。在24～48 h内，自然发酵泡菜和肠膜明串珠菌发酵泡菜的总酸变化并不明显，且在前72 h发酵过程中，2种发酵方式表现出一定的相似性，表明在肠膜明串珠菌在发酵初期并没有很好地适应发酵体系，在发酵结束时，总酸质量分数均在0.5%左右。

2.2 泡菜发酵过程中盐度和亚硝酸盐的变化

哈密瓜幼果泡菜发酵过程中的盐度含量变化如图2-a所示。在前48 h，5种发酵处理的泡菜盐度均不断提高，并在72 h以后达到稳定，卤水发酵泡菜在发酵终点时的盐含量最高，达到3.3 g/100 g，与传统的泡菜盐质量分数在2%～8%相一致[21]。

a-泡菜发酵过程中的盐度含量变化;b-泡菜发酵过程中的亚硝酸盐含量变化图2 五种发酵处理泡菜在发酵过程中盐度和亚硝酸盐的变化Fig.2 Changes of sodium chloride and nitrite concentration in five Hami melon fruitlet pickles during fermentation

哈密瓜幼果泡菜发酵过程中的亚硝酸盐含量变化如图2-b所示。5种发酵处理的泡菜在72 h或96 h时达到“亚硝峰”，其中肠膜明串球菌的“亚硝峰”最高，含量达到8.1 mg/kg。研究表明在发酵初期的微生物中，特别是革兰氏阴性菌、肠道菌和黄杆菌将蔬菜体内的硝酸盐还原为亚硝酸盐，从而导致亚硝峰的形成[22]。随着发酵的进行，乳酸菌成为优势菌群并产生亚硝酸盐降解酶，从而迅速降解发酵环境中的亚硝酸盐，使亚硝酸盐含量下降[23]，这也解释了在发酵终点时的亚硝酸盐含量均小于5 mg/kg，符合国家标准中亚硝酸含量不得超过20 mg/kg的要求[24]，表明5种方式发酵的泡菜均满足食品安全要求。

2.3 泡菜发酵过程中质构的变化

泡菜的质构包括硬度、脆度、弹性、内聚性、咀嚼性等，而咀嚼性在数值上等于弹性、内聚性和硬度的乘积[25],因此咀嚼性可以直接反映泡菜的口感和品质。在泡菜发酵周期内，5种方式发酵的泡菜咀嚼性并没有明显变化规律，但发酵终点的咀嚼性与其他发酵时间的咀嚼性存在显著性差异，且咀嚼性最低，原因可能是由于泡菜组织中的盐度不断升高，使得植物细胞液泡中的渗透压变大，导致组织中的水分向外转移，使得哈密瓜幼果变软，咀嚼性变小。

表2 五种哈密瓜幼果泡菜发酵过程中咀嚼性的变化Table 2 Changes of chewiness in five Hami melon fruitlet pickles during fermentation

2.4 感官评定

不同方式发酵的哈密瓜幼果泡菜感官得分情况如表3所示。不同发酵方式的泡菜滋味和总体接受度差异均不显著(P>0.05)。自然发酵泡菜和卤水发酵泡菜间的综合得分存在显著性差异，其他3种方式发酵的泡菜综合得分不存在显著性差异，综合得分从高到低为：卤水泡菜>混菌发酵泡菜>植物乳杆菌发酵泡菜>肠膜明串球菌发酵泡菜>自然发酵泡菜。自然发酵泡菜和卤水发酵泡菜以及接种发酵泡菜的色泽相互间存在显著性差异，但混菌发酵泡菜和植物乳杆菌发酵泡菜以及卤水发酵泡菜间的差异并不显著。此外，在香气和滋味方面，5种发酵方式发酵的泡菜间均存在一定差异。

表3 感官评定结果Table 3 Sensory evaluation scores of five Hami melon fruitlet pickles

2.5 泡菜发酵过程中氨基酸含量变化分析

哈密瓜幼果泡菜在不同的发酵条件下，均检测出17种氨基酸，其中有7种必需氨基酸，10种非必需氨基酸，其含量和种类具体如表4和表5所示。

表4 五种哈密瓜幼果泡菜原料和发酵中点时泡菜中的氨基酸含量 单位：mg/100 g

表5 五种哈密瓜幼果泡菜发酵终点时泡菜中的氨基酸含量 单位：mg/100 g

在发酵前72 h，微生物对氨基酸利用速度明显高于后72 h，特别是天冬氨酸，在前72 h最高消耗了45.19 mg/100 g，而在后72 h最高消耗了17.502 mg/100 g，并且发酵终点时天冬氨酸的含量仅次于谷氨酸，天门冬氨酸和谷氨酸都是鲜味氨基酸[26]。在发酵中点时，不同发酵处理中仅有丙氨酸和半胱氨酸存在显著性差异，并在整个发酵阶段仅有半胱氨酸的含量有所升高，最高达到2.711 mg/100 g。酪氨酸和苯丙氨酸在发酵终点时的含量大致相当，芳香族氨基酸是香味物质的重要前体，在酶的作用下可形成酚类化合物[27]，因此其含量的降低可能是参与了香味物质的形成。

在发酵终点时，卤水发酵的泡菜中有15种氨基酸的含量是最高的，并且氨基酸总含量达到了251.457 mg/100 g，显著高于其他发酵方式，其中必需氨基酸总含量达到了49.021 mg/100 g，非必需氨基酸总含量达到了202.435 mg/100 g，均为最高。并且在发酵中点时，老卤发酵的泡菜氨基酸总含量最高，达到了297.929 mg/100 g，其他4种方式发酵的泡菜氨基酸含量无显著性差异，从高到低顺序依次为：卤水泡菜>混菌发酵泡菜>植物乳杆菌发酵泡菜>自然发酵泡菜>肠膜明串球菌发酵泡菜。由于微生物利用原料中的营养物质进行生长代谢使得发酵过程中氨基酸总含量不断降低，但必需氨基酸/非必需氨基酸的比值均在0.24～0.32之间，结合感官评定，表明与其他发酵方式相比，卤水泡菜中的微生物能够利用营养物质物质维持氨基酸的含量，提高泡菜的整体感官品质和营养特性。

2.6 泡菜发酵过程中氨基酸含量变化分析

氨基酸比值系数法是食品中常用的氨基酸营养评价方法，主要包括RAA、RCAA和SRCAA 指标。RAA表示食品中某必需氨基酸含量与标准模式蛋白的比值。RCAA表示样食品中必需氨基酸组成含量比例与标准模式蛋白的一致程度，RCAA>1则表示该必需氨基酸含量相对过剩，RCAA<1则表示该必需氨基酸含量相对不足，RCAA最小的必需氨基酸为该食品的第一限制性氨基酸。在5种发酵条件下，仅有混菌发酵的泡菜第一限制性氨基酸是异亮氨酸，其余4种发酵方式的泡菜第一限制性氨基酸都是甲硫氨酸+半胱氨酸，且苏氨酸、缬氨酸、赖氨酸的比例均高于标准模式(表6)。SRCAA是指食品中蛋白质的相对营养价值，越接近100，表明营养价值越高。5种发酵条件下泡菜的SRCAA值在54～62(表6)，且无显著性差异。朱怡霖[28]研究发现， “子洲小黑豆”等18个品种的大豆SRCAA值在31.89～51.73，因此5种方式发酵的哈密瓜幼果泡菜均超过了大豆，表明其营养均衡性较好，营养价值较高。

表6 五种哈密瓜幼果泡菜中必需氨基酸的RAA、RCAA和SRCAATable 6 RAA,RCAA,SRCAA anaylsis of essential amino acids in five Hami melon fruitlet pickles

3 结论

本实验对5种不同发酵方式发酵的哈密瓜幼果泡菜的理化特性和氨基酸含量进行分析，结果表明：在发酵终点时，泡菜pH均在3.6以下，总酸质量分数在0.5%左右，盐质量分数最高达到3.3 g/100 g，亚硝酸盐含量均低,为5 mg/kg，咀嚼性在23～31 mJ之间，其中卤水发酵泡菜的综合得分最高；在原料、泡菜发酵中点和终点时均检测出了17种氨基酸，发酵过程中氨基酸总含量不断降低，卤水发酵的泡菜氨基酸含量显著高于接种发酵和自然发酵泡菜中的氨基酸含量，但5种发酵方式发酵的泡菜必需氨基酸与非必需氨基酸的比值均在0.24～0.32，发酵终点时，氨基酸比值系数分在54～62，超过大豆。表明哈密瓜幼果泡菜营养均衡性较好，营养价值较高，本研究为哈密瓜幼果的综合利用提供了理论依据。