酸化处理对竹笋品质及风味的影响

吴海涛,马艳涛

1(黑龙江八一农垦大学 理学院,黑龙江 大庆,163319)2(黑龙江八一农垦大学 食品学院,黑龙江 大庆,163319)

竹笋味道鲜美,营养价值丰富,蛋白质含量较高,富含多种人体必需氨基酸、微量元素和维生素[1],新鲜的竹笋在储藏过程中容易木质化,影响竹笋的品质。虽然发酵处理可以在一定程度上改善竹笋的品质和风味,但是发酵也会影响竹笋的原有口感、色泽、营养等,发酵处理过程也相对复杂。因此,研究并选择适宜的处理方式对竹笋的加工具有重要意义。

一些有机酸如柠檬酸、乳酸、醋酸等常被用在食品工业中充当调味剂、防腐剂及用作果蔬清洗消毒[2]。NASTOU等[3]研究了不同浓度醋酸对黄瓜、芹菜以及生菜上单增李斯特氏菌的灭杀效果,结果表明,醋酸的浓度每升高0.5%,都会显著增加对单增李斯特氏菌的灭杀效果。使用有机酸对食品进行处理,不仅进行了清洗消毒,还会抑制加工和贮存过程中致病菌的生长,延长保质期。

酸化处理会对竹笋产生以下具体影响,在营养和风味方面,朱照华[4]研究表明毛竹笋酸笋的蛋白质和糖含量较少,膳食纤维含量适宜,人体必需的7种氨基酸含量丰富,毛竹笋酸笋具有一定的营养价值,其中挥发性风味物质主要为酸类、醇类、酚类、醛类。杨维维等[5]通过柠檬酸、乳酸、醋酸以2∶1∶1的比例混合制备酸渍苦笋,结果表明酸渍苦笋能更好地保持苦笋原有的营养成分,苦味氨基酸的含量降低使其风味得到改善。在质构方面,杨维维等[5]研究表明酸渍苦笋的硬度、脆度、弹性和咀嚼性均优于发酵苦笋。本研究首先采用人工合成的乳酸与柠檬酸对竹笋进行酸化处理,并比较了不同处理竹笋(新鲜竹笋、酸化竹笋和发酵竹笋)营养指标和质构特性以及微观结构的差异,旨在探究酸化处理对竹笋品质及风味的影响,为酸化竹笋的开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜竹笋:挑选无破损、新鲜、色泽较好、笋龄和大小相对一致的同一批新鲜麻竹笋,购于广西省玉林市容县,24 h内冷藏运输至实验室。发酵竹笋:鲜麻笋发酵,福州宝丰食品有限公司生产。

TA-300 W质构仪,上海智城分析仪器制造有限公司;ES-2030冷冻干燥仪、钨灯丝扫描电子显微镜,日本日立公司;TQ8040三重四级杆气质联用仪,岛津仪器(苏州)有限公司;8500紫外分光光度计,成都豪创光电仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 酸笋制作工艺

竹笋清洗→切割→装坛→加酸液→密封→浸泡→捞出晾干→真空包装→巴氏灭菌→储存

(1)清洗:挑选新鲜无损伤,色泽较好的竹笋用清水清洗至无杂质,捞出。

(2)切割:选取竹笋中部部分,切成笋块(2 cm×2 cm×0.5 cm)。

(3)加酸液:NaCl质量浓度为100 g/L, 酸为30 g/L,基础酸液为[V(柠檬酸)∶V(乳酸)∶V(NaCl)=2∶1∶2], 按笋和基础酸液为5∶1的质量比, 加入基础酸液[5],倒入坛中至完全没过笋片,随后将坛子放于室内阴凉处。

(4)真空包装:称取浸泡完成后的笋块50 g放入包装袋中,将其排列整齐,防止包装时产生损伤,在袋外贴上标签进行标记,随后用真空包装机封装。

(5)巴氏灭菌:设置水浴温度为90 ℃,将包装后的笋块放入其中,高温灭菌15 min。

(6)储存:灭菌结束后将笋块取出,置于室温无光照处储存。

1.2.2 营养成分检测

纤维素、木质素检测方法参考刘侠等[6]。蛋白质含量测定参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》。还原糖质量分数采用蒽酮比色法[7]测定。

1.2.3 质构分析

将样品置于质构仪P5探头下对样品硬度(g)、咀嚼性、弹性进行测试。质构测定参数:测定前速率5 mm/s,测试速率1 mm/s,形变70%,2次下压停留间隔时间5 s,每组样品测定6次。

1.2.4 扫描电镜分析

样品干燥4 h后将观察面向上,用导电胶带粘在扫描电镜样品台上。用离子溅射镀膜仪在样品表面镀上一层100～150埃的金属膜。将处理好的样品放入样品盒中,用10～1 000倍镜进行观察。

1.2.5 挥发性风味物质测定

称取适量粉碎样品于顶空瓶中,加入2 g NaCl,压盖,置于80 ℃水浴中平衡20 min,再将固相微萃取针扎进顶空中,继续放入80 ℃水浴中20 min,待上机解析5 min。实验条件:GC-MS,Thermo 1300;色谱柱,TG-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm);程序升温,初始温度50 ℃,保持3 min,6 ℃/min速度升至250 ℃,保持5 min;电离方式,EI;电子能量70 eV,质量范围40～650 amu;接口温度250 ℃;离子源温230 ℃;四级杆温度200 ℃。

1.2.6 数据统计及分析

数据采用平均值±标准偏差的形式。使用SPSS 26.0软件进行方差分析,使用Origin 9.65绘图处理。所有试验至少重复3次。

2 结果与分析

2.1 不同处理竹笋营养指标对比分析

2.1.1 不同处理竹笋纤维素含量对比分析

如图1所示,酸化竹笋的纤维素含量显著低于新鲜竹笋(P<0.05),酸化竹笋的纤维素含量显著高于发酵竹笋(P<0.05)。陈海光等[8]用柠檬酸对竹笋进行处理,发现其过氧化物酶和多酚氧化酶的活性均受到抑制,降低了竹笋的老化程度。这与本研究的结果一致。这是因为酸抑制了竹笋纤维化的关键酶的活性,同时部分纤维素被酸催化导致了分解,使酸化竹笋总体纤维素含量降低。微生物发酵过程可以将纤维素转化成可溶性膳食纤维,这是导致酸化竹笋的纤维素含量显著低于新鲜竹笋(P<0.05)的原因。

图1 不同处理竹笋纤维素含量对比分析

2.1.2 不同处理竹笋木质素含量对比分析

木质素是一种复杂酚类聚合物,木质素含量增加会影响蔬菜的食用品质[9]。由图2可知,酸化竹笋的木质素含量显著低于新鲜竹笋(P<0.05),可能是由于酸环境降低了竹笋细胞的生理活动,抑制了合成木质素的酶活性,如苯丙氨酸解氨酶、4-香豆酸-辅酶A连接酶等。酸化竹笋的木质素含量显著高于发酵竹笋(P<0.05),这是因为微生物发酵过程中木质素被分解利用。这与俞暾等[10]关于外源草酸对绿竹笋抗氧化酶和木质化的影响的结果一致。一定浓度的酸可能导致部分木质素被酸降解,增加了竹笋的食用率。酸化竹笋的木质素含量显著高于发酵竹笋(P<0.05),这是因为微生物发酵过程中木质素被分解利用。

图2 不同处理竹笋木质素含量对比分析

2.1.3 不同处理竹笋蛋白质含量对比分析

结果如图3所示,酸化竹笋的蛋白质含量显著低于新鲜竹笋(P<0.05),可能是在处理过程中逐渐渗入酸液,部分蛋白质被浸出,导致蛋白质含量降低。酸化竹笋的蛋白质含量显著高于发酵竹笋(P<0.05),这是因为微生物发酵过程中部分蛋白质被微生物和酶分解利用。这与杨维维等[5]关于酸渍苦笋与发酵苦笋的品质对比研究结果一致。

图3 不同处理竹笋蛋白质含量对比分析

2.1.4 不同处理竹笋还原糖含量对比分析

如图4所示,酸化竹笋的还原糖含量显著低于新鲜竹笋(P<0.05),可能是在腌制过程中还原糖被浸出,导致还原糖含量降低。酸化竹笋的还原糖含量显著高于发酵竹笋(P<0.05),这是因为微生物发酵过程中部分还原糖被微生物和酶分解利用,产生有机酸、乳酸、CO2、酒精等。这与郑炯等[11]研究的大叶麻竹笋腌制过程中主要营养成分的变化结果一致。

图4 不同处理竹笋还原糖含量对比分析

2.2 不同处理竹笋质构对比分析

2.2.1 不同处理竹笋硬度对比分析

本研究通过质构仪法测定不同处理竹笋的硬度,如图5所示,酸化竹笋的硬度显著低于新鲜竹笋(P<0.05),细胞变形和破裂是引起硬度降低的主要因素,在食盐条件下酸化竹笋受微生物和相关酶等因素的影响较小,其细胞结构受到的破坏程度较小。酸化竹笋的硬度显著高于发酵竹笋(P<0.05),是因为微生物发酵过程中会产生分解竹笋细胞结构物质,如果胶、纤维素的酶,使其分解,进而引起细胞间结合力发生下降,甚至结构遭到破坏,从而导致其硬度降低[12]。此外,细胞壁的主要物质是纤维素,形成了细胞壁的框架,从而使细胞壁获得刚性[13],竹笋的硬度与纤维素含量呈正相关,这与纤维素含量的结果相一致。

图5 不同处理竹笋硬度的对比分析

2.2.2 不同处理竹笋脆度对比分析

如图6所示,酸化竹笋的脆度显著低于新鲜竹笋(P<0.05),而酸化竹笋的硬度显著高于发酵竹笋(P<0.05),竹笋的脆性主要与鲜嫩细胞的膨压以及细胞壁的原果胶的含量密切相关[14],酸化竹笋在盐处理下,引起脱水,进而降低细胞膨压,导致脆度下降,此外,Na+可以置换Ca2+,导致了原果胶降解成水溶性果胶。发酵竹笋中原果胶由于微生物分泌的果胶酶类,将原果胶逐步分解[15]。

图6 不同处理竹笋脆度的对比分析

2.2.3 不同处理竹笋咀嚼性对比分析

如图7所示,酸化竹笋的咀嚼性显著低于新鲜竹笋(P<0.05),而酸化竹笋的咀嚼性显著高于发酵竹笋(P<0.05)。这与竹笋的硬度相一致,因为咀嚼性与竹笋处理过程中硬度和内聚性密切相关。扫描电镜结果表明新鲜竹笋组织结构与细胞保持较为完整,酸化竹笋的组织结构变形相对较小,发酵竹笋的组织结构与细胞形变较为明显。周春红[16]研究结果表明腌制的大叶麻竹笋的组织纤维排列整齐,李梅等[17]研究结果表明毛竹笋在发酵之后,其薄壁细胞组织出现明显皱缩,细胞间隙增加。这与本研究观察到的结果较为一致。

图7 不同处理竹笋咀嚼性的对比分析

2.3 不同处理竹笋微观结构对比分析

为了比较竹笋进行酸化处理时,竹笋组织结构的变化,研究采用扫描电镜对酸化竹笋、新鲜竹笋和发酵竹笋的组织结构观察并比较,结果如图8所示。

a1-300×新鲜竹笋;a2-1 000×新鲜竹笋;b1-300×酸化竹笋;b2-1 000×酸化竹笋;c1-300×发酵竹笋;c2-1 000×发酵竹笋

新鲜竹笋(图8-a1)的组织结构与细胞形态较为完整,1 000倍放大图(图8-a2)显示细胞形状和大小相对均匀,细胞断口处有类似撕裂的现象,可能是由于新鲜竹笋的细胞壁有着一定强度,在切割时受到剪切力所致。酸化竹笋(图8-b1)的组织结构变形相对较小,1 000倍放大图(图8-b2)显示细胞形状保持完整,细胞断口处整齐平滑,可能是由于在酸处理过程中,硬度下降所致,可能导致酸化竹笋的口感与新鲜竹笋产生一定区别。发酵竹笋(图8-c1)的组织结构与细胞变形较为明显,由于干燥过程中细胞脱水,导致细胞壁收缩和不规则变形,1 000倍放大图(图8-c2)显示细胞变形程度较大,细胞断口处未见到明显的撕扯现象,可能是微生物发酵过程中破坏细胞结构引起的。综上所述,竹笋经过酸化处理后,组织与细胞结构变化较小,硬度降低,口感更佳软嫩。

2.4 不同处理竹笋挥发性风味物质的测定结果

本研究采用顶空固相微萃取与气相色谱-质谱联用技术检测不同处理竹笋进行挥发性物质及相对含量,如表1所示。

表1 挥发性风味物质对比结果 单位:%

不同处理竹笋中醇类物质含量有较大差异,新鲜竹笋中醇的含量为40.08%,酸化竹笋中醇的含量为16.32%,发酵竹笋中醇的含量为6.16%。新鲜竹笋中含量较高的醇类物质有异戊醇(8.05%)、乙醇(7.71%)、正己醇(6.50%)、苯乙醇(4.96%)、反式-2-辛烯-1-醇(1.76%)、3-辛醇(1.52%)、苄醇(1.28%)等,酸化竹笋中含量较高的醇类物质有异辛醇(7.02%)、1-辛基-3-醇(4.26%)、苯乙醇(2.57%)、E-11,13-四烯烃-1-醇(1.53%)等,发酵竹笋中的醇含量较低,主要为苄醇(1.65%)、4-羟基-苯甲醇(1.42%)、苯乙醇(0.52%)、2-乙基-1-己醇(0.46%)。其中,2-乙基-1-己醇有特殊气味,1-辛基-3-醇有蘑菇味[18],苯乙醇有花香和果香[19],可能对酸化竹笋的风味产生影响。异戊醇有醇香、醚香和香蕉香,乙醇有刺激性气味,正己醇有果香,可能使酸化竹笋和新鲜竹笋的风味产生差异。

新鲜竹笋中醛类物质含量为21.9%,酸化竹笋中醛类物质含量为31.25%,发酵竹笋中醛类物质含量为75.61%。新鲜竹笋中含量较高的醛类物质有对羟基苯甲醛(15.35%),有一定含量的是己醛(2.66%)、反-2-辛烯醛(1.47%)、2-甲基-2-丁烯醛(1.36%)、壬醛(1.06%),酸化竹笋中含量较高的醛类物质有己醛(25.80%)、壬醛(1.95%)、4-氧黄醛(1.21%)、反-2-辛烯醛(1.15%)、对羟基苯甲醛(1.14%)等,发酵竹笋中对羟基苯甲醛的含量最高(72.76%)、乙醛(1.97%)、3-甲基-丁醛(0.88%)等。己醛有青草味和豆味[20],壬醛有蜡香、脂肪香、花香和柑橘香[21],在酸化竹笋中有一定含量,可能对酸化竹笋的味道有一定影响。对羟基苯甲醛有芳香气味[22],导致不同处理的竹笋具有不同的风味。

新鲜竹笋中酸类物质含量为4.36%,酸化竹笋中酸类物质含量为20.74%,发酵竹笋中酸类物质含量为1.35%。新鲜竹笋中酸类物质有乙酸(2.28%)、正十六烷酸(2.08%);酸化竹笋中含量较高的酸类物质有正十六烷酸(14.80%),有一定含量的为辛酸(3.45%)、正癸酸(1.13%)、月桂酸(1.36%)等;发酵竹笋中酸类物质有富马酸(0.23%)、乙酸(0.66%)、正十六烷酸(0.46%)。正十六烷酸有腐败脂肪气味和水果香[23],辛酸有酸败味,稀释后呈现出干酪味[24],正癸酸有香味[23],月桂酸具有月桂油香味[25],导致不同处理的竹笋具有不同的风味。

新鲜竹笋中酯类物质含量为18.12%,酸化竹笋中酯类物质含量为2.76%;发酵竹笋中酯类物质含量为4.60%。新鲜竹笋中酯类物质有乙酸乙酯(16.12%),其余物质含量较低,分别为4-氟苯甲酸-2-苯乙基酯(1.10%)、十六酸乙酯(0.90%)等;酸化竹笋中酯类物质有磷酸三乙酯(1.08%)、2-乙基己基乙酸酯(0.82%)、甲基膦酸二癸酯(0.86%)等;发酵竹笋中酯类物质有1,2-苯二甲酸单酯(3.37%)、乙酸2-苯乙基酯(0.61%)、十六酸乙酯(0.62%)等。关于磷酸三乙酯、2-乙基己基乙酸酯、甲基膦酸二癸酯的气味描述文献较少,暂时无法确定其对酸化竹笋的风味有何影响。乙酸乙酯有水果香,可能导致酸化竹笋与新鲜竹笋的风味产生差异。

新鲜竹笋中酮类物质含量为0.77%,酸化竹笋中酮类物质含量为8.60%,发酵竹笋中酮类物质未检测出。新鲜竹笋中酮类物质有3-辛酮(0.48%)、大马酮(0.29%),酸化竹笋中酮类物质含量较高的有3,5-辛二烯-2-酮(5.81%)、3-辛烯-2-酮(2.79%)等。3-辛酮具有霉香、酮香、青香、蜡香、蔬菜香,大马酮有玫瑰香,3-辛烯-2-酮有泥土、干草香、甜香和蘑菇的味道,可能对酸化竹笋的风味产生影响。

在3种竹笋共同存在的物质较少,且含量存在差异,说明不同处理对竹笋的挥发性风味物质会产生较大变化。与新鲜竹笋相比,酸化竹笋的风味中酸与醛占比更高,与新鲜笋的风味形成较大差别;与发酵竹笋对比,酸化竹笋的物质种类与含量的多样性更胜于发酵竹笋,风味更丰富。

3 结论

酸化竹笋的纤维素含量、木质素含量、蛋白质含量、还原糖含量均显著低于新鲜竹笋,而显著高于发酵竹笋,具有良好的质构特性。新鲜竹笋组织结构与细胞保持较为完整,酸化竹笋的组织结构变形相对较小,发酵竹笋的组织结构与细胞变形较为明显。不同处理竹笋的挥发性风味物质差异较大,与新鲜竹笋相比,酸化竹笋的风味中酸与醛占比更高,与发酵竹笋对比,酸化竹笋的挥发性风味物质种类和含量都高于发酵竹笋。综上,酸化处理改善了竹笋的品质,丰富了其风味,日后可作为竹笋加工处理的常用方法。