基于热风干燥的宜宾芽菜的加工工艺研究

徐明义 罗素琴 陈俊宏 张靖 王洋 杨强 叶阳

摘要：为解决传统宜宾芽菜原料在晾晒时受气候影响大和成品风味不突出等问题，试验用热风干燥替代自然晾晒，以亚硝酸盐含量、还原糖含量、pH和色度为指标，设置单因素试验，对不同长度的芽菜原料发酵时加入的糖类、接种菌种、糖浓度和盐浓度进行比较，再取最佳单因素条件进行风味物质研究。结果表明，经热风干燥后，芽菜最优加工条件为长度20 cm，添加红糖、1%植物乳杆菌、12%红糖和10%食盐，测得最终亚硝酸盐含量、还原糖含量、pH和色度分别为（6.92±0.05） mg/kg、（3.42±0.04） g/100 g、4.39±0.001和39.68±0.23。整個发酵过程和结果的理化指标均符合酱腌菜的标准；其风味物质检测出37种，比传统芽菜多17种，其中相对含量较高的是（-）-4-萜品醇、里那醇、α-松油醇、茴香脑。结果可为机械烘干芽菜原料的加工工艺提供理论依据。

关键词：机械烘干；宜宾芽菜；接种发酵；还原糖含量；风味物质

中图分类号：TS205.1      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2023）05-0136-07

Abstract： In order to solve the problems that traditional Yibin sprout raw materials are greatly affected by the climate during drying and the flavor of the finished product is not prominent， in this study， hot air drying is used to replace the natural drying， and the single factor test is designed with nitrite content， reducing sugar content， pH and chroma as the indexes. The sugar types， inoculation strains， sugar concentration and salt concentration added during the fermentation of different lengths of sprout raw materials are compared， and then the best single factor conditions are selected to study the flavor substances. The results show that after hot air drying， the optimal processing conditions of sprouts are the length of 20 cm， adding brown sugar， 1% Lactobacillus plantarum， 12% brown sugar and 10% salt. It is determined that the final nitrite content， reducing sugar content， pH and chroma are （6.92±0.05） mg/kg， （3.42±0.04） g/100 g， 4.39±0.001 and 39.68±0.23 respectively. The physical and chemical indexes of the whole fermentation process and results are all in line with the standards of pickled vegetables. Thirty-seven kinds of flavor substances are detected， seventeen kinds more than traditional sprouts， and the flavor substances with higher relative content are （-）-4-terpineol， linalool， α-terpineol and anethole. The results can provide a theoretical basis for the processing technology of mechanically drying sprout raw materials.

Key words： mechanical drying; Yibin sprouts; inoculation fermentation; reducing sugar content; flavor substances

收稿日期：2022-11-05

基金项目：宜宾市科技局2021年省级科技计划转移支付项目（2021ZYNY003）；川菜工业化四川省高等学校工程研究中心项目（GCZX22-28）

作者简介：徐明义（1997—），男，硕士，研究方向：食品调味品。

*通信作者：叶阳（1982—），女，副教授，博士，研究方向：农畜产品精深加工。

宜宾芽菜是四川“四大腌菜”之一，以“香、甜、脆、嫩、鲜”等独特风味闻名，是芽菜的嫩茎通过清洗、划丝、晾晒、腌制、发酵等工艺制作而成的一种传统蔬菜发酵产品[1]。芽菜原料的清洗、划丝和晾晒通常由农户完成，其中晾晒能降低蔬菜中的水分，抑制有害微生物的生长[2]，但是晾晒不充分或时间不足会导致其水分含量过高，不仅会影响芽菜成品品质[3]，而且会影响其发酵风味[4]。农户还会在阴雨天时提前加入大量食盐腌制芽菜原料，导致发酵后芽菜的风味不足和成品盐含量过高[5]。因此，芽菜原料的脱水方式急需改进。

目前，常见的蔬菜机械干燥方式有微波干燥、太阳能干燥、热风干燥等，不同干燥方式对原料干燥品质有不同的影响[6]。Xu等[7]通过机械干燥提高果蔬质量，解决原料易腐败、易受天气影响和质量不均等问题。Shi等[8]将微波干燥和热风干燥联合使用，既缩短了烘干时间，改善了茶花的色泽和外观，又引入了额外的花香。谷文荣[9]研究了热风干燥技术对泡菜产品品质的影响，建立了热风干燥工艺的干燥模型。除干燥方式外，芽菜原料腌制时的盐浓度和糖浓度也能极大地影响芽菜的感官和风味[10-11]。芽菜原料腌制后通常采用自然发酵，但王蕾等[12]采取人工接種发酵，能显著缩短发酵周期，提高芽菜产品的稳定性。蔬菜发酵时乳酸菌是主要的微生物之一[13]，而植物乳杆菌为酱腌菜发酵中期和后期的主要优势菌属[14]，张梦梅等[15]以人工接种植物乳杆菌和肠膜明串珠菌发酵白菜，结果表明，接种植物乳杆菌的白菜滋味更鲜美，感官品质更好。Xiang等[16]研究了混合接种和纯种接种对四川泡菜的影响，最终得出了混合接种的泡菜品质优于纯种接种的泡菜品质的结论。

当前，对于热风干燥后芽菜发酵的研究较少。因此，本试验采用热风干燥芽菜原料，研究不同长度芽菜、发酵中加入的糖类、接种菌种、糖浓度和盐浓度在发酵期间理化指标的动态变化，并对每个单因素最佳加工条件下芽菜的风味物质进行分析，本研究可为热风干燥芽菜原料的发酵工艺提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原料

新鲜芽菜原料（二平桩）：由四川宜宾碎米芽菜有限公司提供；植物乳杆菌、混合菌粉（植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、乳双歧杆菌、干酪乳杆菌、长双歧杆菌）：市售，由江南大学联合实验室研发；辅料：食盐、白砂糖、红糖、八角、花椒、山奈：均采购于宜宾市临港区绿源超市。

1.1.2 仪器和设备

ZDJ-4A自动电位滴定仪 上海精密科学仪器有限公司；GZX-9140MBE电热鼓风干燥箱 上海博迅医疗生物仪器股份有限公司；RE-52CS-1旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂；UV-19001紫外可见分光光度计 日本岛津仪器有限公司；6890N-5979B气相色谱-质谱联用仪 美国安捷伦公司；SPME固相微萃取进样器 美国Supelco公司；YMX-958-430真空包装机 泉州市亿闽信贸易有限公司；UltraScan VIS台式色差仪 美国HunterLab公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

择菜→理菜→热风烘干→盐腌→拌料→浇糖→接种→装坛→密封→发酵→成品→检验。

1.2.2 单因素试验

1.2.2.1 芽菜原料长度对比

将芽菜原料发酵时的长度设置为0.2，10，20 cm 3组，在60 ℃下的电热鼓风干燥箱中干燥10 h左右，加入12%食盐和12%白糖液，拌入香料，进行自然发酵。

1.2.2.2 红糖和白糖对比

取20 cm长度的芽菜原料在电热鼓风干燥箱中干燥后等量分为2组，加入12%食盐后，一组加入12%白糖液，另一组加入12%红糖液，拌入香料，进行自然发酵。

1.2.2.3 发酵方式对比

取3组等量20 cm长度的芽菜，在电热鼓风干燥箱中干燥后加入12%食盐和12%红糖液，拌入香料，一组进行自然发酵，一组加入1%植物乳杆菌进行发酵，一组加入1%混合菌种进行发酵。

1.2.2.4 植物乳杆菌发酵下红糖添加量对比

取20 cm长度的芽菜等量分为4组，在电热鼓风干燥箱中干燥后分别加入12%食盐后，设置红糖液添加量依次为10%、12%、14%、16%，拌入香料，最后分别加入1%植物乳杆菌进行发酵。

1.2.2.5 植物乳杆菌发酵下食盐添加量对比

取4组20 cm长度的芽菜，在电热鼓风干燥箱中干燥后加入食盐，食盐添加量依次为8%、10%、12%、14%，均加入红糖液12%，拌入香料，加入1%植物乳杆菌进行发酵。

1.2.3 装坛发酵

将处理好的芽菜原料装入坛中发酵，在发酵过程中每隔7 d取样并测定芽菜发酵过程中的理化指标。

1.2.4 芽菜中各种指标的测定方法

色差的测定：参照王金美[17]的方法将芽菜取样后进行真空密封，采用UltraScan VIS台式色差仪分别测定芽菜的L*值（亮度），重复测定3次，取平均值；pH的测定：依据GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》中的pH计法；还原糖的测定：依据GB 5009.7—2016《食品安全国家标准 食品中还原糖的测定》中的直接滴定法（以葡萄糖计）；亚硝酸盐的测定：依据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》中的分光光度法[18]；挥发性风味物质的测定：参照杨建飞等[19]的顶空固相微萃取-气质联用法（SPME-GC-MS）。

1.3 数据处理与分析

试验数据采用Excel 2010和Origin 9进行统计分析。

2 结果与讨论

2.1 不同单因素下芽菜的理化指标的变化

2.1.1 不同长度的芽菜的理化指标的变化

由图1可知，芽菜的亚硝酸盐含量均呈先增加后减少的趋势，3个不同长度的芽菜的亚硝酸盐峰都在21 d，其中10 cm的芽菜亚硝酸盐峰值最大，为10.35 mg/kg，远低于酱腌菜的国标限量[20]，长度为10 cm和20 cm的芽菜的还原糖在整个过程中消耗量较大，各组pH值都有不同程度的下降，这是因为在发酵初期乳酸生成量少，亚硝酸盐大量生成；发酵后期，乳酸生成量变大，产生的酸性环境开始抑制亚硝酸盐的生成[20]。长度为10 cm和20 cm的芽菜的L*值都随腌制时间的延长而减小，最终L*值都在40左右，推测是发酵后期pH降低，色素溶出量提高，芽菜颜色加深[21]。长度为0.2 cm的芽菜的亚硝酸盐含量、pH、还原糖含量基本处于一个稳定波动的状态，色差变化不明显，说明其发酵较慢。还原糖是微生物发酵芽菜时的必需物质，长度为20 cm的芽菜在发酵中后期消耗还原糖最多，说明其微生物发酵效果比长度为0.2 cm与10 cm的芽菜更好，其最终还原糖含量为2.56 g/100 g，最接近传统芽菜中的2.66 g/100 g，所以20 cm的芽菜发酵效果最好。

2.1.2 不同糖类的芽菜的理化指标的变化

由图2可知，添加红糖的芽菜和添加白糖的芽菜的亚硝酸盐含量均先增后减，添加红糖的芽菜的亚硝酸盐峰值最大，为9.53 mg/kg，符合国标限量。添加红糖的芽菜的还原糖含量呈降低的趋势，在21～28 d内还原糖含量比添加白糖的芽菜下降趋势略快。推测是由于红糖中含有丰富的营养物质及生长因子，包括矿物质、维生素等，这些物质有利于乳酸菌的生长，使得红糖消耗得更快[22]。添加红糖的芽菜和添加白糖的芽菜的pH和色度差别不大，整个发酵过程中pH都在4.8上下波动，适合乳酸菌的生长，但添加红糖的芽菜的L*低于添加白糖的芽菜，说明红糖组颜色更深，颜色更加偏向金黄色，可能是红糖本身含有焦糖，而白糖中没有，乳酸菌生长消耗的糖类主要是低聚糖[23]，焦糖消耗较少，使得添加红糖的芽菜呈金褐色。微生物发酵芽菜时离不开还原糖，添加红糖的芽菜发酵时消耗的还原糖更多，说明其发酵效果比添加白糖的芽菜更好，最终结果为2.66 g/100 g，与自然发酵的芽菜的还原糖含量不相上下，所以添加红糖的芽菜发酵效果最好。

2.1.3 不同发酵方式的芽菜的理化指标的变化

由图3可知，自然发酵的芽菜的亚硝酸盐初始含量和最终含量都比接种发酵的芽菜的亚硝酸盐含量低，接种发酵的芽菜中亚硝酸盐在28 d降低速度更显著，与杨颖等[24]的研究结果一致。自然发酵、接种植物乳杆菌、接种混合菌种的芽菜的最终亚硝酸盐含量分别为6.26，6.87，6.51 mg/kg，在腌制菜亚硝酸盐国标限量范圍内。自然发酵的芽菜中还原糖含量都先升后降，推测是由于前期芽菜中的纤维素、碳水化合物等水解产生还原糖占主导地位，后期微生物发酵消耗还原糖占主导地位[20]。接种植物乳杆菌的芽菜比接种混合菌种的芽菜的还原糖消耗得更多， 推测是前者比后者能将更多的蔗糖和多糖转化为还原糖[25]。发酵前期各组pH波动平缓，发酵中后期接种发酵的两组芽菜的pH值迅速下降且下降速度高于自然发酵组，可能是接种发酵与自然发酵相比，能提前到达发酵终点并缩短发酵周期[25]。接种植物乳杆菌的芽菜最终的色度L*最低，为42.63， 最接近金褐色。芽菜发酵时微生物要利用还原糖，发酵前期3组芽菜的还原糖含量变化不大；发酵中后期，接种植物乳杆菌和混合菌种的芽菜发酵效果较好，但是接种混合菌种的芽菜的最终还原糖含量为1.17 g/100 g，远低于传统芽菜的最终还原糖含量，而接种植物乳杆菌的芽菜最终还原糖含量为2.55 g/100 g，与传统芽菜的最终还原糖含量相近，所以接种植物乳杆菌的发酵效果最好。

2.1.4 不同红糖添加量的芽菜的理化指标的变化

由图4可知，4组不同红糖添加量的芽菜在发酵过程中亚硝酸盐含量变化和峰值都差别不大，峰值在8 mg/kg左右，柳建华[26]的研究也发现糖浓度对于亚硝酸盐峰值的影响不大；各组芽菜在发酵过程中还原糖含量在不同时期均出现了上升的趋势，但最终都下降了，可能是乳酸菌中含有的转化酶将蔗糖分解成葡萄糖和果糖，而后期葡萄糖作为能量来源被乳酸菌消耗[27]；添加了12%、14%和16%红糖的芽菜的色度L*值最终都有所下降，说明随着时间的延长，芽菜的颜色逐渐加深，4组不同红糖添加量的芽菜中，添加12%和14%红糖的芽菜最终色度最小，颜色最深；4组芽菜的pH值都处于稳定下降状态，但是添加14%红糖的芽菜的pH值最先在7～14 d骤降后稳定在4.0左右，而乳酸菌是泡菜发酵过程中的主要微生物[28]，低pH的环境不适宜乳酸菌发酵。添加12%红糖的芽菜的最终还原糖含量为2.32 g/100 g，与传统芽菜的还原糖含量2.66 g/100 g差别不大，所以最适合接种植物乳杆菌的芽菜进行发酵的红糖浓度是12%。

2.1.5 不同食盐添加量的芽菜的理化指标的变化

由图5可知，当食盐浓度为14%时，亚硝酸盐峰出现的时间提前到14 d；当食盐浓度为12%时，亚硝酸盐峰出现的时间延长到28 d；其余试验组亚硝酸盐峰出现的时间仍保持在21 d左右。各试验组中亚硝酸盐的峰值保持在8～9 mg/kg范围内，远低于国标限量；除添加8%食盐的芽菜的还原糖含量峰值在7 d外，其余3组芽菜的还原糖含量峰值都在14 d，推测是因为添加8%以上食盐的芽菜盐浓度较高，产生较高的渗透压，对乳酸菌的抑制效果较大，使其各组峰值延后[29]；4组芽菜的pH随着发酵的进行发生了不同程度的降低，添加8%食盐的芽菜的pH值下降速度最快，而添加10%以上食盐的芽菜的pH值下降速度缓慢，这是因为乳酸菌的代谢率在高盐浓度下降低[30]；4组芽菜在腌制过程中颜色变化不明显，最终色度值最低的是添加14%食盐的芽菜，色度为42.8。虽然添加8%食盐的芽菜和10%食盐的芽菜的还原糖含量和最终还原糖含量差别不大，与传统芽菜接近，但是添加8%食盐的芽菜在中后期pH值在4.0左右，不利于植物乳杆菌发酵，所以最适合接种植物乳杆菌的芽菜发酵的食盐浓度是10%。

2.2 不同条件下芽菜挥发性风味成分的比较

以还原糖含量变化为指标，选出单因素最佳的芽菜进行挥发性风味成分的测定并与传统宜宾芽菜对比，相对含量见表1。

由表1可知，在所有样品中检测出的共同物质主要有（－）-4-萜品醇、棕榈酸、茴香脑、棕榈酸乙酯。样品A中含有20种挥发性风味物质，主要有（－）-4-萜品醇、茴香脑、棕榈酸乙酯、棕榈酸甲酯等，这些风味物质在市售传统宜宾芽菜的挥发性香气中发挥着主要作用[31]。样品B中含有31种挥发性风味物质，主要有（－）-4-萜品醇、里那醇、对甲氧基苯乙烯、氧化柠檬烯、肉桂酸乙酯等。样品C中有31种挥发性风味物质，相对含量较高的有（－）-4-萜品醇、α-松油醇、4-烯丙基苯甲醚、甲氧基肉桂酸乙酯等；样品D中含有的挥发性风味物质为29种，相对含量较高的有（－）-4-萜品醇、里那醇、茴香脑、十七碳烯酸甲酯等；样品E中风味物质种类有27种，主要的风味物质包括（－）-4-萜品醇、里那醇、α-松油醇、茴香脑；样品F中共有36种风味物质，其中相对含量较高的是（－）-4-萜品醇、里那醇、α-松油醇、茴香脑等。

比较样品A～F可知，人工接种发酵的宜宾芽菜中风味物质种类高于传统自然发酵，与陈卓等[32]的结论相同，Annalisa等[33]也研究证明接种植物乳杆菌发酵的果汁中总挥发性风味物质含量大量增加。热风干燥条件下的样品中检测出的风味物质种类均高于传统工艺下的宜宾芽菜样品，其样品与传统宜宾芽菜相比，醇类、酸类、烯类物质种类大量减少，酯类物质种类大量增加，增加的十四酸乙酯、对甲氧基肉桂酸乙酯具有令人愉快的水果香气，赋予了芽菜更丰富的酯类香味成分[34-35]。热风干燥后的芽菜发酵后的醚类物质只检测出4-烯丙基苯甲醚，其相对含量有较大提高，具有香草香气，这一结果与王芮东等[36]的研究结果相似。同时在多个样品中都检测出了茴香脑且相对含量较高，与张静等[31]的研究结果相似，茴香脑具有类似甜茴香的味道，是多种食用香精中的原料。样品F中风味物质种类最丰富，醇类、酸类、烯类、酯类、醚类、烷类、酮类和醛类都包含在其中，其风味物质比传统芽菜多16种，尤其是酯类，前者比后者多7种，且酯类相对含量达到15.88%，与夏季等[37]研究的泡菜中纯种发酵的风味物质种类更丰富且相对含量较高的结果一致。

3 结论

经热风干燥后，芽菜的最优加工条件为长度20 cm，添加红糖、1%植物乳杆菌、12%红糖和10%食盐，测得最终亚硝酸盐含量、还原糖含量、pH和色度分别为（6.92±0.05） mg/kg、（3.42±0.04） g/100 g、4.39±0.001和39.68±0.23，风味物质检测出36种，其中相对含量较高的是（-）-4-萜品醇、里那醇、α-松油醇、茴香腦。

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