直投式发酵工艺对番石榴泡菜亚硝酸盐含量及品质的影响

邱思，邓彭艳，江燕，郑喜，蒲莹莹,张佳敏

(1.成都师范学院 化学与生命科学学院，成都 611130；2.肉类加工四川省重点实验室，成都 611130；3.成都师范学院食品发酵研究所，成都 611130；4.特色园艺生物资源开发与利用四川省高等学校重点实验室，成都 611130)

泡菜在我国已有上千年历史，四川泡菜更是我国发酵蔬菜典型的代表。传统泡菜以蔬菜为原料腌制，其发酵周期长、原料单一[1-3]。王娟娟等[4]指出，相比于传统发酵方式，直投式菌剂发酵泡菜可明显缩短发酵周期，提高泡菜中各种氨基酸和有机酸的总量，大幅度降低亚硝酸盐含量。

番石榴为桃金娘科(Myrtaceae)番石榴属(PsidiumguajavaLinn.)，是热带果树番石榴的果实，口感细嫩清脆、风味独特。番石榴中富含维生素C等维生素及镁、铁、钙等微量元素。番石榴因其丰富的营养成分及独特的药理价值，已被广泛应用于食品、医药领域[5-6]。

目前，国内学者已在饮料、果酱、冻干等番石榴产品及番石榴提取物的抑菌活性等方面做了大量研究[7-9]。畅阳[10]以番石榴鲜果和干红枣为原料，进行了番石榴红枣果糕的工艺研制。彭月欣等[11]以新鲜番石榴为原材料，在单因素试验的基础上，利用L9(34)正交试验得出番石榴果干加工的最佳工艺。对于番石榴泡菜，广西地区有直接用米醋进行泡制的工艺，但制得的泡菜保质期较短，不易贮藏，易受杂菌的污染。目前，国内外未见对番石榴进行发酵的相关研究。

本文将番石榴与泡菜工艺相结合，利用直投式乳酸菌对番石榴进行发酵，研究不同工艺条件对番石榴泡菜亚硝酸盐含量及品质的影响，从而为水果型泡菜的生产提供一定的理论依据，有利于丰富泡菜种类，并提高番石榴的产品附加值。

1 材料与方法

1.1 试验材料

新鲜番石榴：购于源乡野水果旗舰店；食用盐：四川省盐业总公司；乳酸菌发酵剂：北京川秀科技有限公司；冰糖：山东强盛食品开发有限公司；偏磷酸：成都化夏化学试剂有限公司；盐酸萘乙二胺：成都市科龙化工试剂厂；对氨基苯磺酸：成都市科隆化学品有限公司；亚铁氰化钾：重庆宜丰化工集团有限公司化学试剂厂；硼砂：成都市忠成化工有限责任公司；所有试剂均为分析纯AR。

1.2 试验设备

Vanquish Flex超高效液相色谱仪 赛默飞世尔科技(中国)有限公司；HWS-28电热恒温水浴锅 北京海天友诚科技有限公司；AS30600BT超声波清洗器 天津奥特赛恩斯仪器有限公司；LD5-2B低速离心机 北京立德离心机有限公司；Vortex-2漩涡混合仪 上海沪析实业有限公司；DH-600A电热恒温培养箱 北京市中兴伟业仪器有限公司；JA3003电子天平 上海良表仪器仪表有限责任公司；721紫外可见分光光度计 上海康华生化仪器制造有限公司；600Y粉碎机 永康市铂欧五金制品有限公司；100～1 000 μL、20～200 μL移液枪 大龙兴创实验仪器(北京)有限公司。

1.3 试验方法

依据图1中流程制备番石榴泡菜，发酵过程基本工艺参数为盐浓度5%、发酵剂接种量4%，在26 ℃下发酵番石榴泡菜6 d。分别探究不同发酵温度、乳酸菌接种量、盐浓度、发酵时间对发酵后番石榴泡菜中总酸、抗坏血酸、亚硝酸盐含量的影响。

图1 番石榴泡菜发酵工艺流程图Fig.1 Fermentation process flow chart of guava pickle

1.4 检测方法

1.4.1 总酸含量的检测方法

参照GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》。

1.4.2 亚硝酸盐含量的检测方法

参照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》中第三法紫外分光光度法。

1.4.3 抗坏血酸含量的检测方法

参照GB 5009.86—2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》中第一法高效液相色谱法。

2 数据分析

每组数据重复测定3次，试验数据使用SPSS软件进行ANOVA差异显著性分析，使用MATLAB进行数据相关性分析，并使用Excel进行作图。

3 结果与分析

3.1 发酵剂接种量对番石榴泡菜的影响

由图2和图3可知，随着发酵剂接种量的增加，番石榴泡菜产品中总酸含量呈上升趋势，而亚硝酸盐含量呈下降趋势，其原因在于发酵剂接种量越多，终产品中形成的酸性物质越多，泡菜发酵过程中产生的酒石酸、乳酸、草酸、苹果酸等可使泡菜中亚硝酸盐被酸分解[12]；发酵液pH越低，酸对亚硝酸盐的降解越快[13]。本试验中发酵剂为直投式乳酸菌，乳酸菌分泌的亚硝酸盐还原酶能促进亚硝酸盐的分解。因此，随着发酵剂接种量的增加，番石榴泡菜产品中亚硝酸盐含量逐渐降低[14-15]。

图2 发酵剂接种量对番石榴泡菜总酸含量的影响Fig.2 Effect of inoculation amount of starter on total acid content of guava pickle

图3 发酵剂接种量对番石榴泡菜亚硝酸盐含量的影响Fig.3 Effect of inoculation amount of starter on nitrite content of guava pickle

图4 发酵剂接种量对番石榴泡菜抗坏血酸含量的影响Fig.4 Effect of inoculation amount of starter on ascorbic acid content of guava pickle

由图4可知，随着发酵剂接种量的增加，番石榴泡菜产品中抗坏血酸的含量总体也呈上升趋势。但总体来说，发酵之后的番石榴泡菜产品的抗坏血酸含量均小于番石榴原料(抗坏血酸含量243.53 mg/100 g)。由于本试验发酵采用直投式乳酸菌发酵剂，当其添加量足够多时，乳酸菌能迅速成为优势菌群，同时，产酸量也较多。由于抗坏血酸在酸性环境中更易保存[16]，从而表现出在一定范围内乳酸菌发酵剂接种量越多，番石榴泡菜中抗坏血酸含量也越高。

3.2 盐浓度对番石榴泡菜的影响

由图5和图6可知，随着盐浓度的增加，番石榴泡菜产品中总酸含量呈下降趋势，亚硝酸盐含量呈现先上升后下降的趋势。由于食盐会影响乳酸菌的活性及生理代谢活动，从而出现随着盐浓度的增加，番石榴泡菜中总酸含量减少的现象。在番石榴泡菜发酵过程中影响产品亚硝酸盐含量的因素主要有两方面：其一，泡菜发酵过程中产生的有机酸能分解泡菜中亚硝酸盐，从而表现出亚硝酸盐含量随着有机酸含量的增加而减少；其二，泡菜中亚硝酸盐含量还与盐浓度相关，高浓度食盐能够不同程度地抑制硝酸还原菌的繁殖，降低亚硝酸盐的含量[17]。在一定范围内，酸度为影响泡菜中亚硝酸盐含量的主要因素，随着体系内酸度的降低和盐含量的增加，食盐成为影响亚硝酸盐含量的主要因素，从而表现为随着盐浓度的增加，亚硝酸盐含量降低。

图5 盐浓度对番石榴泡菜总酸含量的影响Fig.5 Effect of salt concentration on total acid content of guava pickle

图6 盐浓度对番石榴泡菜亚硝酸盐含量的影响

图7 盐浓度对番石榴泡菜抗坏血酸含量的影响Fig.7 Effect of salt concentration on ascorbic acid content of guava pickle

由图7可知，随着盐浓度的增加，番石榴泡菜中抗坏血酸含量总体呈下降趋势，且均小于番石榴原料(抗坏血酸含量243.53 mg/100 g)。由于抗坏血酸在酸性条件下较稳定，而在不同盐浓度的发酵体系中，总酸含量不同，表现出发酵体系对抗坏血酸的保护程度不同，从而导致番石榴泡菜中抗坏血酸的最终含量有所不同。

3.3 发酵时间对番石榴泡菜的影响

由图8和图9可知，随着发酵时间的延长，发酵产酸量逐渐升高，发酵第6天和第7天，总酸含量差异不显著。由于有机酸对亚硝酸盐有降解作用，番石榴泡菜中亚硝酸盐的含量总体呈下降趋势，但未见明显亚硝峰。这一现象表明，与自然发酵相比，纯人工接种发酵的泡菜亚硝峰不明显[18]。

图8 发酵时间对番石榴泡菜总酸含量的影响Fig.8 Effect of fermentation time on total acid content of guava pickle

图9 发酵时间对番石榴泡菜亚硝酸盐含量的影响Fig.9 Effect of fermentation time on nitrite content of guava pickle

由图10可知，虽然酸性环境对抗坏血酸有一定的保护作用，但加工条件的改变，如发酵时间的延长，也会影响抗坏血酸的含量。原因是在发酵体系中，发酵液所赋予的渗透压环境会加快果蔬内细胞水分流失，易溶于水的抗坏血酸可随着水的流失而减少，随着发酵时间的推移，抗坏血酸的损失量也会增加。与此同时，番石榴与容器内氧气接触而产生的氧化作用及番石榴自身的呼吸代谢等生理功能消耗也将更多，这也会导致抗坏血酸含量大幅度降低，从而表现为抗坏血酸的含量随着发酵时间的延长呈递减的趋势[16]。

图10 发酵时间对番石榴泡菜抗坏血酸含量的影响Fig.10 Effect of fermentation time on ascorbic acid content of guava pickle

3.4 发酵温度对番石榴泡菜的影响

在一定温度范围内升温能促进发酵进程。由图11和图12可知，随着发酵温度的升高，番石榴产品的总酸含量增加，与此同时，丰富的有机酸也在一定程度上促进了亚硝酸盐的降解，从而表现为随着发酵温度的升高，亚硝酸盐含量降低。

图11 发酵温度对番石榴泡菜总酸含量的影响Fig.11 Effect of fermentation temperature on total acid content of guava pickle

图12 发酵温度对番石榴泡菜亚硝酸盐含量的影响Fig.12 Effect of fermentation temperature on nitrite content of guava pickle

由图13可知，随着发酵温度的升高，番石榴产品中抗坏血酸含量逐渐减少。原因是除了渗透作用及抗氧化作用使抗坏血酸损失之外，从理化性质上来说，抗坏血酸不耐热，温度的升高会导致抗坏血酸含量降低，从而表现为随着发酵温度的升高，产品中抗坏血酸含量减少。

图13 发酵温度对番石榴泡菜抗坏血酸含量的影响Fig.13 Effect of fermentation temperature on ascorbic acid content of guava pickle

3.5 发酵工艺参数与番石榴泡菜各指标的相关性分析

表1呈现了本文所探究的发酵工艺参数与总酸、亚硝酸盐、抗坏血酸之间相关性的分析。主要作用在于研究发酵条件对总酸、亚硝酸盐、抗坏血酸各项指标的影响。结果表明，发酵时间、发酵温度、盐浓度对番石榴泡菜总酸含量有极显著影响，发酵剂接种量对番石榴泡菜总酸含量有显著影响；发酵剂接种量、发酵温度对番石榴泡菜亚硝酸盐含量有极显著影响，发酵时间对番石榴泡菜亚硝酸盐含量有显著影响；发酵时间和发酵温度对抗坏血酸含量有极显著影响。

表1 发酵工艺参数与番石榴泡菜各指标的相关性Table 1 Correlation between fermentation process parameters and various indicators of guava pickle

4 结论与讨论

本文研究了不同发酵工艺对番石榴泡菜品质特性的影响。总体来说，在一定范围内，随着发酵剂接种量、发酵时间、发酵温度的增加，泡菜产品的总酸含量呈现增长趋势，而盐浓度的增加却会使泡菜产品的总酸下降。其原因在于发酵剂接种量、发酵时间、发酵温度在一定程度上能增加乳酸菌的数量及活性，而盐浓度的增加会对乳酸菌的增殖起到抑制作用，上述因素最终会表现为影响乳酸菌的产酸量，进而影响番石榴泡菜中总酸的含量。

番石榴泡菜产品亚硝酸盐含量相对较低且并未出现明显的亚硝峰，这可能与番石榴富含抗坏血酸有一定关系。此外，虽然番石榴泡菜中抗坏血酸的含量经泡制工序后会下降，但是不同的加工条件，其影响的程度有所不同，具体表现为：抗坏血酸随着发酵剂接种量的增加而增加，随着盐浓度、发酵时间、发酵温度的增加而减少。该现象除了与抗坏血酸在酸性环境中更易保存有关之外，还与抗坏血酸在高温下不稳定等因素有关。

通过相关性分析结果可知，工艺参数中，发酵时间、发酵温度、盐浓度对番石榴泡菜总酸含量均有极显著影响，而发酵剂接种量对总酸含量有显著影响，其中发酵温度和盐浓度与总酸含量呈负相关关系，而发酵剂接种量和发酵时间与总酸含量呈正相关关系；发酵剂接种量、发酵温度对亚硝酸盐含量影响极显著，发酵时间对亚硝酸盐含量影响显著，且亚硝酸盐含量与发酵剂接种量、发酵时间呈负相关关系，与发酵温度呈正相关关系。抗坏血酸含量与发酵时间、发酵温度呈极显著负相关关系。

鉴于番石榴泡菜中亚硝酸盐含量一直处于安全范围内，总酸能赋予番石榴泡菜良好的口感，为了最大限度地保持番石榴泡菜中抗坏血酸含量，对于番石榴泡菜制作工艺，应适当提高发酵剂接种量，降低食盐用量，以促进总酸的形成，同时，适当降低发酵温度也能促进总酸形成和有效降低亚硝酸盐含量，并最大限度地保持抗坏血酸含量。此外，番石榴泡菜发酵成熟后，还应适当缩短发酵时间，以兼顾总酸的生成、亚硝酸盐的降解及抗坏血酸的保留。