茶多酚对发酵萝卜泡菜品质影响研究

陈露 杨阳 张超 王玉霞 黄嘉诚 尹礼国

摘要：采用传统自然发酵泡菜制作工艺，通过添加不同浓度的绿茶茶多酚或红茶茶多酚进行泡菜发酵，对泡菜亚硝酸盐、pH、色泽、香味、口感、硬度等指标和感官品质进行检测和分析。结果表明，与未添加茶多酚的对照组相比，添加茶多酚之后，泡菜中亚硝酸盐含量降低，当绿茶或红茶茶多酚添加量为0.002%时，两种茶多酚对亚硝酸盐的抑制率均达到最大值，分别为93.37%和80.16%。在相同发酵时间下，绿茶茶多酚能引起泡菜pH值显著降低，而当红茶茶多酚浓度≥0.004%时，才能引起泡菜pH值的显著降低。当茶多酚添加量为0.004%、发酵时间为7 d时，泡菜的感官品质和质构最佳，泡菜香味浓郁，酸味和咸味适宜，硬度适中，随着发酵时间继续增加，泡菜的硬度逐渐降低，酸味越发明显。该研究可为泡菜的安全性和品质调控提供参考。

关键词：萝卜泡菜；茶多酚；亚硝酸盐；感官品质

中图分类号：TS255.54      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2023）05-0080-07

Abstract： The traditional natural fermentation technology of pickle is adopted to ferment pickle by adding different concentrations of green tea polyphenols or black tea polyphenols， and then the indexes such as nitrite， pH， color， aroma， taste， hardness and sensory quality of pickle are detected and analyzed. The results show that compared with the control group without tea polyphenols， the content of nitrite in pickle decreases after adding tea polyphenols. When the addition amount of green tea or black tea polyphenols is 0.002%， the inhibition rates of the two kinds of tea polyphenols on nitrite reach the maximum， which are 93.37% and 80.16% respectively. At the same fermentation time， green tea polyphenols can significantly reduce the pH value of pickle， while when the concentration of black tea polyphenols is ≥0.004%， the pH value of pickle could decrease significantly. When the addition amount of tea polyphenols is 0.004% and the fermentation time is 7 d， the sensory quality and texture of pickle are the best. The pickle has strong fragrance， suitable sourness and saltiness， and moderate hardness. As the fermentation time continues to increase， the hardness of pickle gradually decreases， and the sourness becomes more obvious. This study can provide references for the safety and quality control of pickle.

Key words： pickled radish; tea polyphenols; nitrite; sensory quality

收稿日期：2022-11-17

基金項目：川菜发展研究中心2021年度科研项目（CC21Z12）

作者简介：陈露（1994—），女，助教，硕士，研究方向：食品安全与质量控制。

*通信作者：尹礼国（1979—），男，教授，博士，研究方向：食品发酵技术、食品安全控制技术。

蔬菜富含多种营养成分，如维生素B、维生素C、膳食纤维、矿物质、微量营养素（如锌）、植物甾醇等，是人体良好的能量来源。但是，由于含水量高，新鲜蔬菜极易腐烂，造成较大的经济损失和物质浪费[1]。目前，发酵是延长各种时令蔬菜保质期的方法之一，也是蔬菜保存中最为传统的方法[2-3]。即食型四川泡菜作为我国极具代表性的传统发酵蔬菜之一，享有“川菜之骨”的美誉[4]。四川泡菜富含维生素A、维生素B1、维生素B2、维生素C、有机酸、氨基酸等多种营养和风味物质，加之其具有爽脆清香的口感，已成为我国许多地区主要的调味料或餐前开胃菜[5]。此外，四川泡菜还具有促进人体消化吸收、抗氧化、抗诱变、抗炎、抗衰老以及抗癌等多种功能。据悉，四川泡菜的产量在2018年已经超过500万吨，并且在过去5年中每年保持30%的增长率[6]，由此可知，四川泡菜在四川乃至全国的经济发展中扮演着重要角色，也是新形势下响应国家乡村振兴、区域发展、发展致富等目标的支柱型产业之一。此外，四川泡菜历史悠久、内涵独特、底蕴深厚、文化特色鲜明突出，是我国传统文化的代表之一。因此，发展四川泡菜也是对我国现有文化的传承。

近年来，随着食品加工技术以及川菜产业的迅猛发展，小规模的泡菜生产已不能满足市场需求，大规模工业化四川泡菜已成为主流，泡菜产品已经向多元化、营养化和国际化方向发展。然而，以传统自然发酵生产的工业化泡菜常出现原料质量不稳定，易变色、胀袋、变软等现象，造成泡菜的质构和风味等品质不稳定以及亚硝酸盐含量过高、防腐剂和抗氧化剂（如CaCl2、ClO2）超标等问题[7]。目前，已有部分关于利用植物天然成分提高泡菜品质的相关研究，包括植物多酚、生姜、大蒜、洋葱、红辣椒、丁香和肉桂等香辛料以及黄芪、党参、当归等药食同源物质[8-9]。

多酚类化合物作为广泛存在的一类具有抗病毒、抗氧化、抗炎、抗血栓形成、抗过敏、抗诱变、降血脂、预防肥胖症、糖尿病和哮喘以及抗癌等多种有益作用的天然物质资源，是目前食品领域中的研究热点[10-13]。已有研究发现，石榴皮多酚、花青素、鞣花酸、茶多酚等植物多酚提取物能够在一定程度上降低泡菜发酵过程中亚硝酸盐的浓度[14]。茶多酚是从茶叶中提取的天然多酚，是茶叶中多酚类物质的总称[15]。茶多酚的主要成分包括黄烷酮类、花色素类、黄酮醇类、花白素类、酚酸及缩酚酸类[16]。其中，以黄烷酮类（主要是儿茶素类化合物）含量最多，占茶多酚总量的60%～80%，其次是黄酮醇类，其他酚类物质含量相对较少[14]。茶多酚具有较明显的抗氧化、抗脂质过氧化、清除羟自由基、调节血脂、抗过敏、抗菌、抗炎、抗肿瘤、抗突变、抗病毒、抗溃疡、保护心血管、保肝、降血糖等多种生物活性功能，可用于预防与氧化应激相关的疾病，如癌症、心血管疾病和退化性疾病等[15]。目前，对茶多酚研究较多的是其抗氧化功能，如将茶多酚用于油炸食品和酸奶的抗氧化以及鱼、虾、猪、牛等肉类食品和果蔬等的防腐和保鲜[17]。此外，茶多酚已被用于发酵肉制品（如发酵香肠、腊肉、火腿）、发酵乳制品（酸奶、奶酪）和谷物发酵产品等发酵食品中，且已被证明具有较好的抗氧化、抗菌、抑制亚硝酸盐的生成等功效[18-21]。

目前，虽有关于茶多酚在发酵食品品质中的应用研究，但是关于茶多酚在泡菜中的研究较少。在此，本文以传统自然发酵泡菜为研究对象，主要研究绿茶和红茶这两种不同来源的茶多酚对泡菜感官品質、质构特性、pH和亚硝酸盐含量等的影响，旨在探究茶多酚对泡菜品质和安全性的影响。同时，也可为不同来源茶多酚存在下，泡菜等传统发酵食品品质变化规律的研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜的白萝卜（无明显损伤和病虫害）、食盐、白砂糖、干辣椒：均购自宜宾市翠屏区蓉戎超市；绿茶提取物（茶多酚含量≥98%）：西安优硕生物科技有限公司；红茶提取物（茶多酚含量≥98%）：陕西昂盛生物医药科技有限公司；DPPH：美国Sigma公司；无水乙醇、硼砂、亚铁氰化钾、乙酸锌、盐酸、对氨基苯磺酸、盐酸萘乙二胺、亚硝酸钠：均购自成都市科隆化学品有限公司。

1.2 仪器与设备

UV-2450紫外分光光度计 日本岛津公司；Heraeus Multifuge X3R高速冷冻离心机 美国Thermo Fisher Scientific公司；Milli-Q超纯水仪 美国Millipore公司；KQ-50超声波清洗机 昆山市超声仪器有限公司；pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司；TMS-Pilot食品物性分析仪 美国FTC公司；HH-6数显恒温搅拌水浴锅 上海新诺仪器设备有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 自然发酵泡菜制作工艺

将新鲜白萝卜洗净晾干，切成4 cm×3 cm×2 cm的块状，装入5 L的泡菜坛中，再分别加入一定量白砂糖和洗净并晾干的干辣椒。然后向泡菜坛中加入食盐水（冷开水配制），加至坛沿处，菜和盐水的质量比为 1∶3，控制盐浓度为盐水总质量的6%。保证食盐水淹没蔬菜，控制盐水离坛口3～5 cm的距离。最后，将坛沿加水密封，随后置于 25 ℃的恒温培养箱中发酵。

1.3.2 添加茶多酚的泡菜制作方法

在自然发酵泡菜的基础上，向泡菜坛中添加一定量的茶多酚粉末，使坛中的茶多酚浓度分别为0.001%、0.002%、0.004%、0.006%、0.008%。

1.3.3 茶多酚抗氧化性测定

参照Li等[22]的方法，并稍作修改。将茶多酚粉末配制成一系列浓度（0.01～0.1 mg/mL）的溶液，然后准确吸取 2 mL 茶多酚样品、2 mL 9.0×10-5 mmol/L 的 DPPH 无水乙醇溶液于 10 mL 离心管中混匀，静置 30 min，在 517 nm波长处测得吸光度A1。用等体积无水乙醇代替DPPH溶液测定吸光度 A2，用等体积蒸馏水代替样品溶液测定吸光度 A0。DPPH 自由基清除率计算公式为：

DPPH自由基清除率（%）=（1－A1－A2A0）×100。

式中：A1为样品溶液的吸光度值，A2为不添加 DPPH 溶液的样品的吸光度值，A0为空白对照溶液的吸光度值。

1.3.4 亚硝酸盐的测定

文中亚硝酸盐的检测方法参考Luis等[23]的方法并作适当修改，每份样品平行测定3次。

1.3.5 pH测定

参照朴永革等[24]的方法，测定泡菜盐卤的pH，每份样品平行测定3次。

1.3.6 泡菜质构测定

采用P/36R探头，选择“单次挤压-可编辑压缩百分比”程序，对发酵至第7天的泡菜的硬度进行测定，具体测试参数见表1。

1.3.7 泡菜感官品质分析方法

选择15名具备食品专业背景且经过一定培训的非本项目组成员，分别从色泽、香味、滋味、质地这4个方面对泡菜的品质进行感官评价。各指标的满分均为25分，具体评分标准见表2。

1.3.8 数据统计与分析

使用Microsoft Excel 2019软件进行数据处理，并将数据结果以“平均值±标准偏差”的形式表示。采用 Origin 2018、Adobe Photoshop CS5.1和IBM SPSS Statistics 22.0 进行数据处理和图形绘制。

2 结果与分析

2.1 不同来源茶多酚对DPPH自由基的清除率

不同浓度绿茶和红茶茶多酚对DPPH自由基的清除率见图1。

由图1可知，绿茶和红茶茶多酚对DPPH自由基的清除率并无明显的剂量依赖效应。在浓度相同的情况下，两种茶多酚对DPPH自由基的清除率均大于75%，说明两种茶多酚均具有较好的抗氧化活性[25-27]。对于绿茶茶多酚，随着多酚浓度的增加，其对DPPH自由基的清除率先降低然后逐渐趋于稳定。红茶中茶多酚对DPPH自由基的清除率随着多酚浓度的增加而逐渐升高，当多酚浓度为0.08 mg/mL时，清除率最大，而后有所降低。

2.2 茶多酚对泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量的影响

在发酵时间分别为1，3，5，7，9，11，13，15 d时，对未添加茶多酚和添加茶多酚的泡菜中亚硝酸盐含量进行了检测，见图2。

图2中A为不同发酵时间下，未添加茶多酚和添加绿茶茶多酚的泡菜中亚硝酸盐含量变化情况，图2中B为不同发酵时间下，未添加茶多酚和添加红茶茶多酚的泡菜中亚硝酸盐含量变化情况。对于未添加茶多酚和添加了茶多酚的自然发酵泡菜，在发酵1 d之后，泡菜中亚硝酸盐含量最高。其中，未添加茶多酚的泡菜中亚硝酸盐含量为14.092 mg/kg；添加0.001%、0.002%、0.004%、0.006%、0.008%的绿茶茶多酚的泡菜中亚硝酸盐含量分别为9.335，9.050，10.012，10.178，11.222 mg/kg；添加0.001%、0.002%、0.004%、0.006%和0.008%的红茶茶多酚的泡菜中亚硝酸盐含量分别为12.168，12.008，13.104，12.288，12.576 mg/kg。发酵初期亚硝酸盐含量较高可能是因为大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和黏质赛氏杆菌等具有强硝酸盐还原能力的好氧有害菌大量繁殖，从而导致体系中亚硝酸盐含量较高[28-29]。此后，随着发酵时间的增加，泡菜中亚硝酸盐含量总体呈现先降低然后趋于稳定的趋势（<4 mg/kg）。这主要是由于随着发酵时间的增加，水中溶氧量减少，嗜氧型硝酸盐还原菌的生长受到抑制。同时，由于乳酸菌的产酸作用，萝卜泡菜体系的 pH值下降，从而使杂菌的繁殖受到抑制。此外，已有研究发现，当pH≤4.5时，硝酸盐还原酶的活性降低，进一步抑制了亚硝酸盐的形成[30]。

在整个发酵过程中，添加了绿茶和红茶茶多酚的泡菜中亚硝酸盐的含量均低于未添加茶多酚的泡菜。随着茶多酚浓度的增加，泡菜中的亚硝酸盐含量不断减少。对于绿茶和红茶茶多酚，当茶多酚浓度为0.002%时，亚硝酸盐生成量均最低，当茶多酚浓度超过0.002%时，亚硝酸盐抑制率减缓。在茶多酚添加浓度和泡菜发酵时间相同的情况下，添加绿茶茶多酚的泡菜中亚硝酸盐含量低于添加红茶茶多酚的泡菜，这可能是由于两种茶中主要多酚類物质的组成不同，因此对亚硝酸盐的抑制效果有差异。现有研究表明，绿茶中的多酚类物质主要包括EGCG、EC、EGC和ECG 等抗氧化性强的儿茶素类物质，而红茶中的多酚类物质主要是儿茶素类物质发生氧化偶联反应生成的茶红素和茶黄素，茶红素和茶黄素虽保留有大量活性酚羟基以及具有活性的酚酮结构，但其与原结构相比，与儿茶素类似的生物学活性相对减弱[11]。

总体而言，茶多酚对亚硝酸盐具有较好的抑制作用，当茶多酚浓度为0.002%时抑制效果最明显。结果表明，泡菜中的亚硝酸盐减少量和茶多酚添加量不存在明显的剂量依赖效应，可能是由于茶多酚过量时，有利于某些产硝酸盐还原酶的杂菌的生长，从而导致泡菜体系中亚硝酸盐的增加。

2.3 泡菜发酵过程中pH变化

在泡菜发酵过程中，由于主要优势菌群的变化，会导致泡菜pH的变化。研究发现，在泡菜发酵初期，好氧菌和酵母菌为优势菌群，泡菜发酵中后期，具有兼性厌氧特性的乳酸菌成为优势菌群[31-32]。由于乳酸菌发酵会产生乳酸和醋酸，从而引起泡菜的pH降低。一般认为，当pH<4.5时，泡菜基本发酵成熟。乳酸菌作为一种益生菌，在促进泡菜成熟的同时，也能抑制有害杂菌的生长[33]。因此，通过监测泡菜发酵过程中pH的变化，可以预知泡菜是否成熟以及泡菜品质的变化。

不同发酵时间下，未添加和添加了茶多酚的泡菜的pH值见图3。

图3中A和B分别代表不同发酵时间下，不同浓度的绿茶茶多酚和红茶茶多酚对泡菜pH值的影响。由图3可知，对于未添加茶多酚和添加了不同浓度茶多酚的泡菜，与发酵第1天相比，在发酵第3天时泡菜的pH显著降低，且均<4.5，说明此时的泡菜基本发酵成熟。与第3天相比，第5天时泡菜的pH进一步降低，但降低速度有所减缓。大多数泡菜在第5天、第7天和第9天的pH值并无显著性差异，由于此时主要为产生乳酸和醋酸的异型乳酸发酵，此时发酵产物除乳酸外，还有乙醇、乙酸和二氧化碳等多种产物，因此，不会引起体系pH的显著降低。在第11天及后续发酵阶段，泡菜的pH进一步降低，到第15天时，泡菜的pH在3.34～3.69，此时主要为产生大量乳酸的同型发酵，因此，泡菜的pH进一步降低[30]。

由图3中A可知，与未添加茶多酚的泡菜相比，添加绿茶茶多酚后，泡菜的最终pH值更低，说明绿茶茶多酚为乳酸菌的生长提供了较好的环境，使乳酸菌成为优势菌群并发酵产酸，从而使泡菜体系的pH值降低。由图3中B可知，添加红茶茶多酚后，泡菜的pH值也有所降低。此外，与低浓度（<0.004%）的红茶茶多酚相比，当红茶茶多酚的添加量较高时，泡菜pH值降低更显著（P<0.05），说明较高浓度的红茶茶多酚有利于乳酸菌发酵产酸，从而使泡菜的pH值降低更快。

2.4 发酵过程中泡菜硬度变化

通常，泡菜1周左右基本发酵成熟，且其亚硝酸盐含量也比较低。泡菜在发酵过程中的硬度变化也是评价其质地品质的重要指标之一[34]。为此，主要对泡菜发酵过程中的硬度变化进行了分析，具体结果见图4。

图4中A为不同发酵时间下，未添加茶多酚和添加绿茶茶多酚的泡菜硬度变化情况，图4中B为不同发酵时间下，未添加茶多酚和添加红茶茶多酚的泡菜硬度变化情况。由于泡菜在发酵过程中会产酸，导致萝卜中的果胶与纤维素分离，细胞之间的黏结作用也会被破坏，最终导致组织变得松弛，因此泡菜的硬度会降低[35]。同时，萝卜中的果胶还会被果胶酸酶水解成没有黏结能力的果胶酸，从而进一步导致泡菜的硬度降低[34]。此外，酵母菌、大肠杆菌和芽孢杆菌等腐败菌也会引起泡菜的腐败变软现象[28]。

本研究中，随着发酵时间的增加，未添加茶多酚和添加了茶多酚的泡菜硬度均呈现先降低然后逐渐趋于稳定的趋势。添加不同浓度的绿茶茶多酚或红茶茶多酚之后，泡菜的硬度均大于未添加茶多酚的泡菜，說明茶多酚能够通过抑制腐败菌的产生，从而抑制泡菜变软。当绿茶茶多酚的添加量为0.004%时，泡菜的硬度最大，对于红茶茶多酚，其最佳添加量也为0.004%，这可能是由于茶多酚浓度低于0.004%时，其抑菌活性较低，而浓度高于0.004%时，会促进乳酸菌繁殖产酸，酸性条件会导致泡菜组织变软。在相同浓度下，添加绿茶茶多酚的泡菜硬度大于添加红茶茶多酚的泡菜，可能是因为绿茶茶多酚中含有的多酚类物质（如EGCG、ECG和EGC等）的生物活性比红茶茶多酚更强，因此抑菌作用更强[11]。

2.5 泡菜感官品质分析

参考表2的评分标准，对不同发酵时间下，未添加茶多酚和添加茶多酚的泡菜的色泽、香味、滋味和质地进行了感官评价，评价结果见图5。

由图5可知，对于未添加茶多酚的泡菜，随着发酵时间的增加，泡菜的香味越来越浓郁，萝卜泡菜特有的清爽口感也越发明显，酸味与咸味的协调性增加。此时，泡菜的感官评分先增加，在发酵第7天时达到最大，为78，此时的泡菜香味浓郁，滋味鲜美，酸咸协调适中。同时，泡菜形态大小均一，组织较紧密，质地较脆嫩，未见明显菜屑。随着发酵时间继续增加，泡菜表面出现白膜，泡菜水变得浑浊，泡菜组织也逐渐变软，产生馊臭味等不良风味，适口性降低，感官评分值也显著降低。

与对照组相比，向泡菜中加入不同浓度的绿茶茶多酚之后，在相同发酵时间下，对于添加了不同浓度茶多酚的泡菜，泡菜的感官品质明显改善，在不同浓度的茶多酚下，泡菜的最佳发酵时间均为7 d。当茶多酚的添加量为0.004%时，泡菜的感官评分最高，为89.67，此时的泡菜香气浓郁，无异味，具有发酵萝卜特有的清香味，滋味可口，酸咸协调，质地爽口适中。自发酵第9天开始至发酵结束，泡菜的色泽、香味和滋味有一定程度的降低，质地逐渐变软，但在整个发酵过程中，泡菜表面均未出现白膜。与对照组相比，向泡菜中加入不同浓度的红茶茶多酚之后，泡菜的感官品质也有一定提升，泡菜的最佳发酵时间也为7 d。当红茶茶多酚的添加量为0.004%时，泡菜的感官评分最高，为87.67，此时泡菜香味纯正，无异味，软硬适宜。继续增加发酵时间，泡菜的质地逐渐变软，尤其是在第9天时，添加量为0.001%的红茶茶多酚的泡菜表面出现了少许白膜。

现有研究发现，明串珠菌、毕赤酵母等杂菌会导致泡菜的腐败现象和泡菜表面白膜的产生，使泡菜的品质降低[36-37]。添加茶多酚之后，泡菜表面的白膜明显减少甚至无白膜出现，表明茶多酚对于泡菜中的杂菌有较强抑制作用。与红茶茶多酚相比，同浓度下，绿茶茶多酚的抑菌能力更强，且防止泡菜变软的效果也更好。绿茶和红茶两种茶多酚的最佳添加量均为0.004%，说明泡菜品质与茶多酚添加量不存在明显的剂量依赖效应。可能是由于浓度较低时，茶多酚的抑菌活性较低，因此效果不明显。而当茶多酚浓度较高时，乳酸菌等微生物大量繁殖，在微生物的作用下，茶多酚被转化为其他物质，从而导致其活性降低[38]。

3 结论

本文研究了绿茶和红茶两种不同来源的茶多酚对DPPH自由基的清除率，并重点探究了茶多酚对泡菜的亚硝酸盐、pH、色泽、香味、口感和质地等指标和感官品质的影响。研究发现，两种茶多酚对DPPH自由基的清除率较高，均大于75%。在相同浓度下，红茶茶多酚对DPPH自由基的清除率略低于绿茶茶多酚，但无显著性差异，说明茶多酚种类对DPPH自由基的清除率有一定影响。添加茶多酚之后，泡菜中亚硝酸盐含量均下降，说明添加茶多酚是控制泡菜中亚硝酸盐含量的有效途径。在其他发酵条件相同的情况下，当茶多酚添加量为0.002%时，泡菜中亚硝酸盐含量最低。因此，在本文研究的茶多酚浓度范围内，0.002%是降低亚硝酸盐含量的最佳浓度。通过研究茶多酚对泡菜pH的影响，发现添加茶多酚之后，泡菜的pH值有一定程度的降低。对于红茶茶多酚，与低浓度（<0.004%）相比，在较高浓度下，泡菜的pH值降低更快，说明较高浓度的红茶茶多酚促进乳酸菌发酵产酸的作用更强，因此，在不影响泡菜口感的前提下，可适当提高红茶茶多酚的浓度。对泡菜的感官和质构特性研究发现，当茶多酚添加量为0.004%、发酵时间为7 d时，泡菜的整体感官品质最好，此时，泡菜具有发酵萝卜特有的浓郁香味，无异味和馊臭味，酸咸协调，爽口适宜。

总体而言，两种不同来源的茶多酚对泡菜的品质和安全性均有一定程度的提升。当茶多酚添加量为0.002%和0.004%时，泡菜的理化指标和感官指标均比其他浓度佳。在相同浓度下，绿茶茶多酚的效果比红茶茶多酚好。因此，在实际生产生活中，可采用向泡菜中添加一定浓度的茶多酚来提升泡菜的感官品质并抑制亚硝酸盐等有害物质的产生。

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