盐渍池深度对渍菜理化特性和微生物的影响

谢思，郭川川，蒋艾廷，钟小廷，赵楠，刘荣霞，李般程，马钤

(1.四川天味食品集团股份有限公司，成都 610200；2.四川省农业科学院农产品加工研究所，成都 610066)

利用食盐对新鲜蔬菜进行渍制加工而成的蔬菜制品称为盐渍菜[1]。盐渍蔬菜是我国古老的加工和保存蔬菜的重要方法，作为一种酸咸适度、营养美味的传统发酵食品，其含有多种维生素、矿物质元素以及丰富的膳食纤维，受到广大消费者的喜爱。在工业化生产过程中，由于加工量的需要，多以池子作为盐渍容器，盐渍池为水泥筑池，可容纳几十到上百吨的鲜菜。

目前对盐渍菜的研究集中在发酵剂对菜品质的影响[2-5]、不同发酵工艺对盐渍菜挥发性成分及微生物的影响等方面[6-9]，而盐渍池的不同深度对盐渍菜的影响却鲜有研究。新鲜蔬菜在进入盐渍池后，需发酵6个月及以上才能断生成熟，随着发酵的不断进行，蔬菜在盐渍发酵过程中产生的各类物质相互作用，形成风味物质。但盐渍池体积较大，不同深度盐渍池中的菜在盐渍过程中风味差异明显，这主要是因为不同深度的盐渍池盐分差异大，导致盐渍菜发酵程度不一致，因而成熟盐渍菜品质不稳定。

盐渍菜的品质取决于盐渍过程中微生物的作用，王晓飞[10]对泡菜的风味品质与微生物发酵的关系进行了研究，结果表明泡菜良好风味的形成与乳酸菌发酵、乙醇发酵、醋酸发酵等有关。微生物的作用又与盐渍池中的盐分、酸度等有着直接联系，罗松明等[11]研究发现盐渍水样品中的盐度与其中的微生物指标值呈显著相关性，食盐含量对盐渍发酵过程中蔬菜的微生物指标值影响很大。

另外，考虑到盐渍池较大，同层菜之间发酵程度不同，会导致取样误差偏大，因此以盐渍水的指标变化来表征盐渍菜的变化规律，从而减小取样误差对最终实验结果的影响。

本研究通过对比分析盐渍池上、中、下层的芥菜盐渍过程中基本理化指标和微生物数量的变化，探索盐渍过程中处于不同深度盐渍池的芥菜品质变化规律，以期为工业化盐渍菜的生产提供借鉴和理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

盐渍芥菜卤水样：四川天味食品集团股份有限公司；苹果酸、丁二酸、乳酸、乙酸：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；氢氧化钠、硝酸银、铬酸钾、亚硫酸钠、酒石酸钾钠、甲醛、酚酞、乙醇、邻苯二甲酸氢钾、甲醇：成都市科龙化工厂。

1.2 仪器与设备

e2695高效液相色谱仪 美国Waters公司；SPX-250B恒温培养箱 天津市泰斯特仪器有限公司；PHS-320数显pH计 成都世纪方舟科技有限公司；BS110S型电子天平 福州科锡仪器设备有限公司；磁力搅拌器 常州越新仪器制造有限公司。

1.3 理化指标测定方法

1.3.1 pH值的测定

参考GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》。

1.3.2 总酸与氨基酸态氮的测定

参考GB 5009.235—2016《食品安全国家标准 食品中氨基酸态氮的测定》。

1.3.3 还原糖的测定

参考GB 5009.7-2016《食品安全国家标准 食品中还原糖的测定》。

1.3.4 氯化钠的测定

参考GB 5009.44—2016《食品安全国家标准 食品中氯化物的测定》。

1.3.5 有机酸的测定

参考GB 5009.157-2016《食品安全国家标准 食品中有机酸的测定》。

1.3.6 乳酸菌数的测定

参考GB 4789.35-2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 乳酸菌检验》。

1.4 数据处理

采用Excel和Origin 8.5对实验数据进行处理与分析，并进行相关图表的绘制。

2 结果与分析

2.1 上、中、下层盐渍水盐渍过程中氯化钠含量的变化

由图1可知，下层盐渍水氯化钠浓度显著高于中层和上层，而中层和上层盐度相对一致，这是未完全溶解的氯化钠不断沉降直至池底导致的，说明下层的盐渍菜氯化钠浓度与上、中层存在极大差异，而这也可能是引起盐渍池不同深度盐渍菜发酵程度差异的主要原因之一。上、中、下层盐渍水氯化钠浓度均呈现先降低后增高的趋势，随着发酵的启动，盐渍菜内外环境的盐度差诱导形成一定渗透压差，食盐不断扩散进入盐渍菜内部，盐渍菜中的水分游离出来[12]，使得盐渍水的盐度不断降低。随着盐渍时间的延长，食盐渗透作用逐渐减弱，造成食盐溶解速度开始慢慢大于渗透作用，因而盐渍水的盐度又逐渐开始上升。盐渍池下层卤水的氯化钠浓度降低幅度与上升幅度均明显高于盐渍池上、中层的卤水，说明盐渍池下层卤水的氯化钠含量变化速率高于盐渍池上、中层的卤水。

图1 不同深度盐渍水盐渍过程中氯化钠含量的变化Fig.1 Changes of sodium chloride content in salted water with different depths during salting

2.2 上、中、下层盐渍水盐渍过程中pH值和总酸含量的变化

分别在盐渍池中取上、中、下层盐渍水进行pH值、总酸的测定，由图2和图3可知，盐渍池内不同空间呈现纵向差异，pH值与盐渍水取样深度呈正相关，总酸与盐渍水取样深度呈负相关，说明盐渍池越深，盐渍水盐分越高，酸度越低。这种纵向差异在盐渍2个月以后更为明显，这与氯化钠变化情况基本吻合，说明盐分与盐渍菜酸度的生成密切相关，这与刘大群等[13]的研究结论相同。下层盐渍水盐度最高，酸度却最低，盐渍过程是微生物发酵过程，盐渍水的酸度主要来自乳酸，盐分过高会抑制乳酸菌的生长繁殖，因而下层盐渍水的酸度低于上、中层。盐渍9个月后上层和中层盐渍水的酸度均大于0.6%，约为下层酸度的3倍，酸度是判断渍菜发酵是否达到终点的一个重要指标，说明不同深度的盐渍池，芥菜的发酵程度存在不均匀性。

图2 不同深度盐渍水盐渍过程中pH的变化Fig.2 Changes of pH value of salted water with different depths during salting

图3 不同深度盐渍水盐渍过程中总酸含量的变化Fig.3 Changes of total acid content in salted water with different depths during salting

2.3 上、中、下层盐渍水盐渍过程中氨基酸态氮含量的变化

由图4可知，上、中、下层盐渍水氨基酸态氮初始含量分别为0.077%、0.089%、0.082%，盐渍9个月时，上层盐渍水氨基酸态氮的含量为0.16%，上升幅度为51.88%，中层盐渍水为0.15%，上升幅度为40.67%，下层盐渍水为0.11%，上升幅度为25.45%，上层上升幅度约为下层的2倍，增长速率更快，这与总酸变化情况类似，可能与盐分含量相关，下层盐分含量较高，抑制了微生物的生命代谢，不利于蛋白质水解为氨基酸态氮。由图4还可知，在盐渍2个月时，不同深度盐渍池中盐渍水的氨基酸态氮含量出现明显差异，这与盐分变化情况相吻合，说明盐渍2个月是不同盐渍池深度氨基酸态氮产生差异的重要阶段，主要与盐分相关。上、中、下层含氮化合物分解呈现差异，说明盐渍池中氮元素代谢也存在不均匀性。

图4 不同深度盐渍水盐渍过程中氨基酸态氮含量的变化Fig.4 Changes of amino acid nitrogen content in salted water with different depths during salting

2.4 上、中、下层盐渍水盐渍过程中还原糖含量的变化

由图5可知，不同深度的盐渍水中还原糖含量呈现先增加后剧烈减少的趋势，这是因为蔬菜中含有糖类等营养物质，这些营养物质可以通过渗透作用进入盐渍水中[14]，此时糖分的渗透扩散作用大于微生物的分解利用作用，使得盐渍水中的还原糖含量逐渐增加，随着发酵时间的延长，还原糖被盐渍水中的微生物快速利用和消耗，为微生物的生长提供碳源，发酵产生乳酸、乙酸等小分子有机酸以及其他风味物质[15]，还原糖的消耗量逐渐大于生成量，导致盐渍水中糖含量快速下降。盐渍3个月后，还原糖进入快速消耗期，尤其是上层盐渍池被消耗得最快，盐渍9个月时还原糖含量为0.13 g/100 g，仅为盐渍3个月时的5%，这也与盐渍池中总酸含量变化相佐证，还原糖被消耗用来产酸，增加了总酸的含量，降低了pH值。下层盐渍水中还原糖被消耗得最慢，盐渍9个月时还原糖含量为2.1 g/100 g，为盐渍3个月时的80.77%，这是因为下层盐渍水盐分含量最高，过高的盐分抑制了微生物的生命活动，导致还原糖的消耗最慢。

图5 不同深度盐渍水盐渍过程中还原糖含量的变化Fig.5 Changes of reducing sugar content in salted water with different depths during salting

2.5 上、中、下层盐渍水盐渍过程中有机酸含量的变化

由图6可知，随着发酵的进行，盐渍池中乳酸和乙酸呈增长趋势，苹果酸和丁二酸呈下降趋势，乳酸和乙酸是乳酸菌发酵过程中的主要代谢产物，而乳酸菌是泡菜发酵过程中的主要微生物[16]，乳酸菌在发酵过程中不断消耗糖类产生乳酸和乙酸，使得两种有机酸含量增加；同时乳酸菌能够有效地将有机酸代谢为其他风味化合物，例如酯类、酮类、醇类、醛类等[17]，苹果酸和丁二酸的消耗量大于产生量，因而呈现出下降趋势。盐渍9个月时，上、中、下层盐渍池水样中的乳酸含量分别占4种有机酸总量的91.74%、91.35%和48.57%，且均为最高；上、中层的苹果酸和丁二酸的含量均为0，下层苹果酸和丁二酸的含量分别占4种有机酸总量的23.05%和28.37%，说明盐渍9个月时上、中层的有机酸主要是乳酸，下层则为乳酸、苹果酸和丁二酸的混合酸，同时也表明盐渍过程中的有机酸从苹果酸和丁二酸逐渐演替为乳酸。另外，上、中、下层水样中的乳酸、苹果酸和丁二酸含量在发酵2个月后开始呈现明显差异，这与总酸情况变化吻合。

2.6 上、中、下层盐渍水盐渍过程中乳酸菌总数的变化

由图7可知，盐渍0 d时，上、中、下层盐渍池中的乳酸菌总数分别为4.85，4.34，4.73 log CFU/mL，初始菌数相差不大，随着盐渍时间的增加，上层和中层均在盐渍5个月时增长到最大值，分别为6.58，5.30 log CFU/mL，下层乳酸菌总数在盐渍6个月时达到最大值，为4.98 log CFU/mL，黄道梅等[18]研究发现，乳酸菌受盐度影响较大，提高食盐浓度虽然能够抑制部分杂菌的生长，但同时也抑制了乳酸菌的生长，由于盐渍池下层盐分较高，抑制了部分乳酸菌的生命活动，导致下层乳酸菌的增长速率最慢。上、中、下层盐渍水乳酸菌总数在达到最大值后均开始下降，特别是上层盐渍水下降速率最快，在盐渍9个月时乳酸菌总数为4.40 log CFU/mL，与最大值相比，下降了33.13%，这可能与上层的高酸环境有关，在盐渍9个月时，其总酸质量浓度已积累至 0.63 g/100 g，抑制了部分不耐酸的乳酸菌生长[19]，甚至导致乳酸菌的消亡。由图7还可知，在0～2个月时，不同深度盐渍池乳酸菌总数变化不明显，2个月后才开始出现明显差异，说明盐渍2个月是不同盐渍池乳酸菌总数产生明显差异的重要阶段，而作为泡菜中最主要的微生物，各种乳酸菌都具有不同的代谢特征，从而生产出具有不同风味的发酵产品[20]。因此，盐渍2个月可能也是不同深度盐渍池中渍菜风味开始产生差异的重要阶段。

图7 不同深度盐渍水盐渍过程中乳酸菌总数的变化Fig.7 Changes of total number of lactic acid bacteria in salted water with different depths during salting

3 结论

下层盐渍水氯化钠浓度显著高于中层和上层；pH值与盐渍水取样深度呈正相关，总酸与盐渍水取样深度呈负相关；盐渍3个月后，还原糖进入快速消耗期，尤其是上层盐渍池，被消耗得最快；上层盐渍水氨基酸态氮增长速率最快，增长幅度约为下层的2倍，盐渍池中氮元素代谢也存在不均匀性；盐渍9个月时，上、中层盐渍水的有机酸主要是乳酸，下层则为乳酸、苹果酸和丁二酸的混合酸；不同深度盐渍池乳酸菌总数在2个月后才开始出现明显差异，盐渍2个月可能是不同深度盐渍池中渍菜风味开始产生差异的重要阶段；结果表明发酵池中盐浓度差异可能是引起发酵池不同深度芥菜发酵程度差异的主要原因。