“梅”与“盐”的缘分——乌梅对泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量影响及作用机制初探

◎长沙市稻田中学 李宸瑞 卢思晓 徐思睿

本期点评专家

黄新阶正高级教师，特级教师，全国优秀教师，中国化学会2017年度基础化学奖获得者，湖北省首批十大名师，教育部第三批国培计划专家库专家，赤壁市“市长杯”青少年科技创新大赛评审专家。

一、发现问题

泡菜是为了有利于长时间保存而经过发酵的蔬菜。它含有活性乳酸杆菌、维生素和钙、磷等矿物质，以及人体所需的十余种氨基酸，味道独特，入口爽脆。

我们仨都喜欢吃泡菜，但家长不让我们多吃，说对身体不好。因为在腌制过程中，泡菜里面的微生物在代谢时会产生亚硝酸盐，有致癌作用。

能不能想办法降低泡菜中的亚硝酸盐含量，使得泡菜更安全呢？在老师的指导下，我们查找资料。

二、研究资料

我们了解到目前控制泡菜中亚硝酸盐含量的方法有不少，在泡菜中添加中草药是近年出现的一种新方法，研究指出某些中药可以有效降低泡菜中的亚硝酸盐含量。

乌梅是一味中药，含有多种有机酸，其中的醇提取物和水提取物对大肠杆菌和金色葡萄球菌的生长均有抑制作用。

将乌梅加入泡菜中，乌梅能否通过产生酸抑制微生物生长，从而降低泡菜中亚硝酸盐的含量呢？带着这个问题，我们进行探究。

三、准备材料

（一）制备乌梅水煎液

称取40 g乌梅放入200 mL烧杯中，每次用其5倍量的蒸馏水浸泡30分钟，之后盖上玻璃皿盖煎煮，每次煎煮30分钟，煎煮3次。每次煎煮完后用4层纱布过滤，完成3次过滤后将滤液混合，加热浓缩至1000 mL，灭菌处理，制得4%乌梅水煎液。接着，用同样的方法制得6%乌梅水煎液、8%乌梅水煎液、10%乌梅水煎液。

（二）制作泡菜

我们将1000 g白菜洗净沥干切碎后平均分成5份，每份200 g，分别放入5个灭菌处理的发酵罐中，往其中4个发酵罐分别加入4%乌梅水煎液、6%乌梅水煎液、8%乌梅水煎液、10%乌梅水煎液，再加入40 g白糖、40 g盐和0.2 g乳酸杆菌（川秀牌乳酸杆菌泡菜发酵粉），混合均匀，放进培养箱30 ℃自然发酵，分别设定为4%乌梅水煎液组、6%乌梅水煎液组、8%乌梅水煎液组、10%乌梅水煎液组。剩下的1个发酵罐中不加乌梅水煎液，改加冷开水1000 mL，作为对照组。

四、实验过程

（一）乌梅对泡菜液pH值的影响

我们在泡菜发酵第2、4、6、8、10、12天取泡菜液测pH值，结果见表1。

表1 泡菜液的pH值变化

结果分析：加入乌梅后，泡菜液的pH值明显降低，且乌梅含量越多，pH值下降得越多。因为乌梅含多种有机酸，能降低泡菜液的pH值。

随着时间增加，各乌梅水煎液组的pH值变化趋势大体相同。对照组的pH值由3.706下降到3.546，大概与泡菜液中的乳酸杆菌增多有关。

（二）乌梅对细菌菌落总数和乳酸杆菌菌落总数的影响

1.实验操作

我们用移液枪取1 mL泡菜液加入灭菌离心管中，加入9 mL生理盐水混匀，稀释倍数为10倍，再取此稀释倍数的样品1 mL，加入另一支离心管中与9 mL生理盐水混合，这时稀释倍数为102。后续按此操作方法持续稀释泡菜液，直至稀释倍数为109。吸取50 uL各浓度的稀释液滴加在固体培养基（牛肉膏蛋白胨培养基和MRS培养基）上，用涂布棒涂抹均匀，再放入37 ℃恒温培养箱培养24小时。

24小时后，将培养皿取出来。我们观察牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落，选择菌落数为30～300的稀释平板来计细菌菌落总数。观察MRS培养基上的菌落，计乳酸杆菌数，挑取菌落进行革兰氏染色，做菌种鉴定。

2.测量数据

牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落较光滑湿润、透明，质地黏稠，小而突起，符合细菌菌落特征。我们每2天测一次细菌菌落总数，测定结果见表2。

表2 细菌菌落总数（取对数值）变化情况

结果分析：乌梅水煎液对泡菜液中的细菌生长有明显抑制作用，推测乌梅中的有机酸降低了泡菜液的pH值，能抑制细菌生长，与前面所测泡菜液pH值的变化结果一致。4%乌梅水煎液组和对照组的细菌菌落总数下降最明显。

图1 牛肉膏蛋白胨培养基（左）和MRS培养基上细菌培养图

MRS培养基上的菌落更光滑湿润，边缘整齐，凸起，呈乳白色，符合乳酸杆菌的菌落特征。其革兰氏染色呈蓝紫色，为G+的杆状细菌，过氧化氢酶检测阴性，可初步确定菌落为乳酸杆菌。我们每两天测一次乳酸杆菌数，测定结果见表3。

表3 乳酸杆菌菌落总数（取对数值）变化情况

结果分析：对照组乳酸杆菌的数量随着发酵时间的增加，呈下降趋势。乌梅水煎液组乳酸杆菌的数量整体呈上升趋势，说明乌梅水煎液能有效促进泡菜液中乳酸杆菌的生长，使泡菜的营养价值大大增加。

（三）乌梅对泡菜中亚硝酸盐含量的影响

我们从实验组和对照组各取5 g白菜样品，用研钵研磨成浆，加入15 mL蒸馏水混合，浆液用滤纸过滤。

根据购买的试剂盒说明配显色剂，试剂3∶试剂4∶试剂5=2.5∶1∶1。

取3根干净的塑料离心管，根据试剂盒说明，依次加入蒸馏水、10-5mmol/mL亚硝酸钠、样品、试剂1、试剂2，混匀后静置10分钟，3500 r/min离心10分钟，添加上清液和显色剂，混匀，15分钟后用分光光度计进行比色分析，空白管调零，546 nm波长测定各管吸光度值。各添加剂的添加量见表4。

表4 各添加剂的添加量

我们每两天取一次泡菜样品，将测得的吸光度值等数据代入亚硝酸盐含量的计算公式，计算得到实验组和对照组泡菜样品的亚硝酸盐含量，具体数值见表5。

表5 各组亚硝酸盐的含量

结果分析：各组的亚硝酸盐含量都在下降，乌梅水煎液组的亚硝酸盐含量明显低于对照组。发酵初期，8%乌梅水煎液组效果最好；发酵末期,4%乌梅水煎液组效果最好。

五、口感对比

泡菜制成后，我们将泡菜样品取出来逐一品尝，并进行了评价。大家一致认为4%乌梅水煎液发酵的泡菜口感最佳，酸甜爽脆，并带有乌梅特有的香味，比对照组味道浓郁。其他乌梅水煎液组的泡菜已经软烂，口感不佳，可能与泡菜液的pH值过低有关。

图2 发酵第12天的泡菜

六、结论

乌梅水煎液可能是通过降低泡菜液的pH值，促进发酵过程中益生菌的生长，增加乳酸杆菌的数量，从而抑制有害细菌生长来快速降低泡菜中的亚硝酸盐含量。

4%乌梅水煎液能快速降低发酵过程中泡菜液的亚硝酸盐含量（6天左右接近国家食品安全水平），有效增加乳酸杆菌的数量，且对细菌总数影响不大，制成的泡菜口感爽脆，故4%乌梅水煎液是制作白菜泡菜的理想添加剂。

（指导老师：谷招娣 龚磊 邹海荣）

专家点评

检索知网等数据库，发现有研究薄荷、乳酸杆菌、食醋、石榴皮多酚、芦荟汁、花椒、菇渣基质、蒜、姜、葱、辣椒、茶多酚、维生素C和中草药对泡菜中亚硝酸盐含量影响的文献，没有研究乌梅辅料的，说明该研究具有创新性。

亚硝酸盐能与氨基酸、胺等物质反应生成致癌物亚硝胺。作者定量研究乌梅对泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量影响及作用机制，找到降低泡菜中亚硝酸盐含量的有效新方法，体现了作者的社会责任感和研究能力，方法科学，成果实用，难能可贵。

泡菜腌制过程中生化反应异常复杂。泡菜发酵条件和方法、外界物理条件及添加合适的辅料（抗氧化剂）等因素都会影响亚硝酸盐的形成。建议和泡菜厂家合作研究，力争把成果运用在生产中。