不同泡姜工艺泡制过程中品质变化研究

郭银萍，李兵，穆兴燕，徐菁，刘晓燕，2*

(1.贵阳学院 食品与制药工程学院，贵阳 550005；2.贵州省果品加工工程技术研究中心，贵阳 550005)

生姜又称百辣云、地辛，属于多年生草本植物，是我国一种传统的辛类蔬菜[1-2]。作为一种药食同源的食材，我们常常在医药、食品以及化妆品领域看见其身影。例如:姜类食品类产品的姜汁饮料和姜醋饮料。研究表明生姜的主要活性成分在止呕抗炎、杀菌解毒、抗氧化以及缓解高血压、冠心病等其他疾病方面具有有效作用[3]。但目前生姜对人类疾病的辅助治疗作用机理以及产品多样性还有待深入研究。本实验研究了泡姜制品的品质变化，对于生姜产业的发展具有一定的推动作用。

泡菜是指添加一些辅料，经过食用盐水渍制或食盐腌制等一系列加工工艺而制成的一种具有特殊风味的蔬菜制品[4]。其是一种通过乳酸菌发酵产生乳酸，抑制其他有害微生物生长发育而成的发酵食品，含有丰富的营养物质，还具有一定的促消化、抑菌、预防疾病、降低胆固醇等作用[5]。泡菜具有制作简单、原料多样化、成本低等优点，作为一种生活中不可缺少的配菜，一直深受四川人民的喜爱。文章以3种不同工艺制作的泡姜制品为原料，研究了醋泡姜、酒泡姜、糟辣姜在不同炮制时间的pH、水分含量、总酸、姜辣素、硬度、粗纤维、亚硝酸盐、有机酸的变化规律以及不同时间段的感官分析。

1 材料与方法

1.1 材料

生姜：购于贵州省镇宁县。

1.2 仪器与试剂

FA124电子天平、HH-M4恒温水浴锅、A301a紫外分光光度计 上海舜宇恒平科学仪器有限公司；LC-20A高效液相色谱仪 日本岛津公司；TA.XT Plus质构仪 上海人和科学仪器有限公司；VM-5S快速卤素水分测定仪 江苏维科特仪器仪表有限公司。

食盐：中盐新干盐化有限公司；白酒：北京红星股份有限公司；糟辣椒：市售；白醋：云南宏瑞食品有限公司；白砂糖：山东久旺化工有限公司；氢氧化钠、硫酸、氢氧化钾、亚铁氰化钾、乙酸锌、硼砂、对氨基苯磺酸、盐酸萘乙二胺、亚硝酸钠、无水乙醇、铁氰化钾、三氯化铁、盐酸、香草醛、磷酸二氢钾：分析纯，成都市科隆化学品有限公司；甲醇：色谱纯，天津市恒兴化学试剂制造有限公司；水草酸、酒石酸、L-苹果酸、L-乳酸、乙酸、柠檬酸、丁二酸：色谱纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 泡姜的制作

挑选新鲜小黄姜清洗干净后，切成2～3 mm左右均匀的薄片备用。

醋泡姜：姜片装瓶→放入适量盐、白砂糖、白醋→封瓶、泡制。

酒泡姜：姜片装瓶→放入适量盐、白酒、凉开水→封瓶、泡制。

糟辣姜：姜片装瓶→放入适量糖、糟辣椒、凉开水→封瓶、泡制。

共泡制30 d，分别取第1，5，10，20，30天的泡姜，检测pH、水分含量、总酸、姜辣素、硬度、粗纤维、亚硝酸盐、有机酸含量以及感官分析9个指标的动态变化，每个指标重复测定3次。通过研究表明亚硝酸盐的亚硝峰一般在前6 d出现[6-10]，所以实验设计亚硝酸盐在前6 d每天测量1次。

1.3.2 pH值的测定

准确称取10.0 g泡姜制品加入10 mL泡菜水匀浆搅拌均匀，采用精密pH计测定泡姜制品的pH值。

1.3.3 水分含量的测定

准确称取滤干后的泡姜10.0 g，采用VM-5S快速卤素水分测定仪测定泡姜制品的水分含量。

1.3.4 硬度的测定

取滤干后大小、厚度相同的泡姜，用质构仪测定泡姜制品的硬度。质构仪参数：间距10 mm，穿刺深度1 mm，测前速度1 mm/s，测中速度0.5 mm/s，测后速度1 mm/s。测定模式：使用P2探头进行穿刺，记录数据.

1.3.5 总酸的测定

参照国标GB/T 12456-2008测定。

1.3.6 姜辣素的测定[11-13]

参考廖钦洪等对姜辣素提取与测定的研究，测定泡姜制品中姜辣素含量。

1.3.6.1 绘制标准曲线

分别配制0，0.01，0.02，0.03，0.04，0.05，0.06，0.07 g/L香草醛标准溶液。吸取无水乙醇及香草醛标准系列溶液各1 mL于50 mL容量瓶中，各加0.5 mL铁氰化钾-三氯化铁溶液，摇匀避光放置5 min后，用0.1 mol/L盐酸溶液定容，摇匀，放置15 min后，在660 nm处测定吸光值。以各瓶香草醛溶液含量0，10，20，30，40，50，60，70 μg为横坐标，相应的吸光值为纵坐标，得到香草醛标准曲线：y=0.0054x+0.0057，R2=0.9936。

1.3.6.2 泡姜姜辣素含量的测定

称取适量泡姜，放于60 ℃的烘箱中干燥8 h，将其取出粉碎，过60目筛，放入广口瓶中备用。

称取姜粉1 g，转移至100 mL锥形瓶中，加入无水乙醇70 mL，65 ℃水浴2 h，取出冷却至室温，转移至100 mL容量瓶中，用无水乙醇定容，摇匀后过滤，除去前10 mL初滤液，吸取续滤液1 mL，放入50 mL容量瓶后，同上述标准曲线的测定方法测定其吸光度值，按下式计算：

式中：X为姜辣素的百分含量；Y为根据吸光值计算出的相对应的微克数；1.93596为换算系数；W为样品质量(g)；V0为提取液总容积(mL)；V为测定时吸取的提取液体积(mL)。

1.3.7 粗纤维的测定

参照国标GB/T 5009.10-2003测定粗纤维的含量。

1.3.8 亚硝酸盐的测定

参照国标GB 5009.33-2016测定亚硝酸盐的含量。

1.3.9 有机酸的测定[14-16]

参考已有文献对泡菜中有机酸测定的研究，使用高效液相色谱法测定泡姜制品中有机酸含量。

1.3.9.1 HPLC色谱分析条件

色谱柱：Welchrom C18(150 mm×4.6 mm, 5 μm)；流动相：0.1% KH2PO4和甲醇。先在0.1 s内按体积比98∶2的比例等度洗脱8 min，然后按94∶6的比例洗脱9 min，再按体积比98∶2的比例等度洗脱9 min后，结束洗脱。流速：0.5 mL/min；进样量：10 μL；检测波长：210 nm；柱温：25 ℃；检测器：紫外检测器。

1.3.9.2 标准溶液的配制

有机酸标准品储备溶液：分别精密称取无水草酸1 g和酒石酸、L-苹果酸、L-乳酸、乙酸、柠檬酸、丁二酸各10 mg(精确至0.0001 g)于50 mL小烧杯中，用超纯水溶解并转移到100 mL容量瓶中定容，混匀，配制成有机酸标准品储备液，作为定性工作液使用。分别取适量标准品储备液，并用0.1%磷酸二氢钾溶液定容，混匀，经0.45 μm水相滤膜过滤，得到有机酸标准品。

1.3.9.3 泡姜有机酸含量的测定

泡姜制品加入适量泡姜水匀浆后经0.45 μm水相滤膜过滤后和各有机酸标准品通过HPLC分析。每个样重复测定3次求平均值，得到有机酸标准曲线见表1。

表1 有机酸标准曲线

1.3.10 感官分析

参考张增帅等[17]对醋泡姜的感官分析，稍作修改。邀请30人对3种不同的泡姜制品按照以下标准分别对色泽、气味、滋味、形态、汤汁进行了感官评价，评价标准见表2。

表2 感官评价表

2 结果与分析

2.1 泡姜制品pH值变化分析

由图1可知，开始时酒泡姜的pH值最高，其次是糟辣姜，最低是醋泡姜。3种泡姜的pH值在30 d的泡制时间内随着时间的延长总体呈下降趋势。其中醋泡姜在30 d后基本稳定在2.8左右，分析其原因可能是食醋的pH值一般在2.8～3.8左右，因此第1天的醋泡姜的pH值最低，随着时间延长，其pH值稍有下降，可能是微生物发酵产生了酸性物质。酒泡姜的pH值在前10 d随着时间的延长下降最快，分析其原因可能是酒泡姜刚开始泡制时pH值最高，发酵后产生了有机酸，使其pH值变化较大。

图1 pH值的动态变化

2.2 泡姜制品水分含量变化分析

由图2可知，3种泡姜制品的水分含量在前10 d均有下降，其中醋泡姜的水分含量下降得最快，最终稳定在74%左右，糟辣姜与酒泡姜最终稳定在90%左右。分析其原因可能是在泡制前期加入了食盐和糖，导致液体中的渗透压较高，使姜中的水分流出。醋泡姜水分含量下降量远大于酒泡姜和糟辣姜，其原因可能是醋泡姜的渗透压大于酒泡姜和糟辣姜，导致水分流失也大于酒泡姜和糟辣姜。

图2 水分含量的动态变化

2.3 泡姜制品总酸含量变化分析

由图3可知，总酸在1个月的泡制时间内整体呈上升状态，与朱翔等[18]的研究结果一致。根据彭易涛[19]对泡菜发酵过程的研究，可以分析出3种泡姜制品的总酸含量均缓慢升高的原因是：姜片入坛后由于抗酸性较强的乳酸菌以及其他能产酸的微生物的作用，使整个发酵过程的总酸呈上升状态。其中醋泡姜的总酸含量远远大于酒泡姜和糟辣姜，分析其主要原因是醋泡姜的pH值较低，酸度总体较高。

图3 总酸的动态变化

2.4 泡姜制品姜辣素含量变化分析

由图4可知，姜辣素在1个月的时间内整体呈下降趋势。醋泡姜在前10 d呈下降趋势后趋于稳定，在第20天后姜辣素突然下降；酒泡姜在前20 d呈下降趋势，后期趋于稳定；糟辣姜在前10 d呈下降趋势，后期趋于稳定。其结果与在感官分析时的泡姜制品的滋味中的辣味强度一致。陈伟玲等[20]对姜辣素的研究表明在pH 8.5左右时，姜辣素的保存较稳定。所有样品的pH在5.0以下，呈酸性，姜辣素很难保持稳定，因此总体呈下降趋势。

图4 姜辣素的动态变化

2.5 泡姜制品硬度变化分析

由图5可知，3种泡姜制品在前5 d的硬度下降最大，5 d后趋于稳定。其结果与感官分析时的姜片形态分析结果一致。根据陈聪[21]的研究,分析其原因可能是乳酸菌发酵使姜片中的果胶在酸性条件下被水解，也可能是乳酸菌代谢了果胶酶使泡姜制品的细胞壁中的果胶水解，导致其硬度均下降。而后期趋于稳定，可能是果胶含量达到了最低限度。

图5 硬度的动态变化

2.6 泡姜制品粗纤维含量变化分析

由图6可知，粗纤维在前5 d稍微有些下降，后期趋于稳定。其原因可能是在前5 d发酵过程中有大量微生物活动，属于多糖的粗纤维为各种微生物的活动提供碳源，使其含量降低；后期由于整体环境pH较低，多数微生物停止活动，使粗纤维含量趋于稳定。

图6 粗纤维的动态变化

2.7 亚硝酸盐含量变化分析

由图7可知，亚硝峰的出现时间均在第5天，与韩露等的研究一致，且均在国家标准范围内。但是亚硝酸盐如果过量，会导致亚硝酸盐中毒，严重时还可能出现致癌或致畸的现象。因此得出结论：建议泡制品的最佳食用时间是泡制1周后。

图7 亚硝酸盐含量的动态变化

2.8 泡姜有机酸含量变化分析

由表3可知，发酵到第5天时：有机酸含量从大到小的顺序是L-乳酸>无水草酸>乙酸>丁二酸>柠檬酸>L-苹果酸>酒石酸。说明泡制品发酵过程中起主要作用的是乳酸。泡制品在原料刚入坛，由于泡制品是低盐状态，大多数微生物都同时活动。除乳酸菌外，还有酵母菌和大肠杆菌等，这一阶段大约需要5 d，乳酸生成量较高，且随着酸度缓慢上升。5 d后，进入了发酵中期，由于乳酸快速积累，总酸持续上升。20 d左右，发酵进入最后阶段，乳酸也慢慢趋于平稳。其中在第1天检测时，草酸含量就较高，所以分析其原因可能是泡姜原料自身携带草酸。随着发酵时间的延长，柠檬酸和苹果酸含量稍有减少的原因可能是作为碳源被微生物生长所利用。

表3 泡姜有机酸含量

2.9 感官分析

人们对3种泡姜的喜好均在10 d后明显下降，且人们对于醋泡姜的喜爱程度明显大于酒泡姜跟糟辣姜。感官评价结果显示：对于人的喜好习惯而言，人们对3种泡姜的最喜爱时间在1周后，见表4。

表4 泡姜的感官评价表

3 结论

实验研究了不同时间段内泡姜制品的pH值、水分含量、总酸、姜辣素、硬度、粗纤维、亚硝酸盐、有机酸的变化情况。结果表明,pH值、水分含量、姜辣素含量均逐渐下降；总酸均呈上升状态；硬度和粗纤维前5 d下降，后趋于稳定；亚硝酸盐均在第5天出现亚硝峰；有机酸在前20 d总体呈上升趋势，后期趋于平缓。感官分析表明，3种工艺制作的泡姜在1周左右风味最佳。综合以上分析得出泡姜制品的最佳食用时间在1周后，且醋泡姜相比另外两泡姜来说品质较好。泡姜制品中含有大量对人体有用的物质，后期应该系统地研究各环境因子对泡姜制品品质的影响。