甘藍(lán)發(fā)酵過(guò)程中亞硝酸鹽含量的變化規(guī)律及降低方法

董 靜， 王利國(guó)

(江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安 223003)

酸甘藍(lán)是世界各國(guó)的主要腌制蔬菜之一，其中最著名的是德國(guó)的甜酸甘藍(lán)。酸甘藍(lán)也是中國(guó)東北一種備受人們喜歡的大眾傳統(tǒng)型發(fā)酵蔬菜腌制品。在發(fā)酵初期，硝酸還原酶將甘藍(lán)中硝酸鹽還原成亞硝酸鹽，并且在還原過(guò)程中亞硝酸鹽含量會(huì)形成峰值，被稱(chēng)為“亞硝峰”［1-2］。大量的亞硝酸鹽可將人體紅細(xì)胞中亞鐵血紅蛋白氧化成高鐵血紅蛋白，使血紅蛋白失去攜氧能力，致使全身組織缺氧，產(chǎn)生高鐵血紅蛋白血癥;另外，亞硝酸鹽在適當(dāng)條件下可與食物或胃中共存的仲胺類(lèi)物質(zhì)發(fā)生亞硝基化反應(yīng)，生成強(qiáng)致癌物亞硝胺，該物質(zhì)可導(dǎo)致人體多種癌癥的發(fā)生［3-5］。因此，如何有效控制或降低酸菜中亞硝酸鹽的含量，提高其食用安全性，保障人體健康，越來(lái)越引起人們的重視，已成為廣大消費(fèi)者關(guān)注的熱點(diǎn)，成為食品安全領(lǐng)域重要的研究課題。

孟良玉等［6］、劉巖等［7］等研究了酸白菜中亞硝酸鹽含量變化規(guī)律及抑制措施，認(rèn)為用水浸泡或添加VC可減少酸菜中亞硝酸鹽含量;張少穎［8］認(rèn)為采用預(yù)先添加還原型谷胱甘肽，ClO2浸泡原料，調(diào)整起始pH，微波預(yù)先輻射等方式可降低泡菜中亞硝酸鹽含量;趙秋艷等［9］認(rèn)為添加VC、茶多酚可降低泡菜中亞硝酸鹽含量;吳暉等［10］認(rèn)為采用純種乳酸菌或混合乳酸菌發(fā)酵生物法和添加大蒜、大蔥、姜、糖以及酸物理法可抑制亞硝酸鹽生成;陳有容等［11］也認(rèn)為采用添加抗壞血酸，乳酸菌純種發(fā)酵，低鹽多種純種乳酸菌發(fā)酵等方法可以降低腌制蔬菜中亞硝酸鹽含量。目前，抑制泡菜、醬腌菜中亞硝酸鹽含量的方法已有很多，但對(duì)抑制酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量的研究還有待進(jìn)一步深入。本試驗(yàn)研究不同發(fā)酵條件下酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量的變化規(guī)律，以及添加D-異抗壞血酸鈉、檸檬酸對(duì)亞硝酸鹽生成的抑制效果，為通過(guò)控制發(fā)酵條件和添加天然添加劑降低酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量，生產(chǎn)營(yíng)養(yǎng)、安全、健康的酸甘藍(lán)產(chǎn)品提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

圓球甘藍(lán)、食鹽，市售。菌種植物乳桿菌由本實(shí)驗(yàn)室從自然發(fā)酵酸甘藍(lán)中分離、純化。

1.2 試劑

亞鐵氰化鉀、乙酸鋅、冰醋酸、硼酸鈉、對(duì)氨基苯磺酸、鹽酸、鹽酸萘乙二胺、亞硝酸鈉均為分析純;D-異抗壞血酸鈉、檸檬酸，食品級(jí)。

1.3 主要儀器和設(shè)備

FA1004電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品;S22pc可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海棱光技術(shù)有限公司產(chǎn)品;HH-D4型數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇市雙捷實(shí)驗(yàn)儀器廠(chǎng)產(chǎn)品;LHS-150SC電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品;5 L泡菜壇，市售。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 不同發(fā)酵方法對(duì)酸甘藍(lán)亞硝酸鹽含量的影響試驗(yàn) 采用自然發(fā)酵和人工接種結(jié)合自然發(fā)酵2種方法制備酸甘藍(lán)。自然發(fā)酵:挑選新鮮、成熟、無(wú)腐爛、無(wú)病蟲(chóng)害甘藍(lán)，去除外葉、老根等不可食用部分，清洗干凈，切成 2～3 mm 寬的細(xì)絲［12］，然后裝入泡菜壇，裝滿(mǎn)、壓緊，加入用菜質(zhì)量4%的食鹽配制成的鹽水，使鹽水淹沒(méi)菜，蓋好泡菜壇蓋，用水密封，最后置于30℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)發(fā)酵。人工接種結(jié)合自然發(fā)酵:按上述方法裝壇同時(shí)接入植物乳桿菌(1 ml活菌數(shù)≥108個(gè))，接種量為5%(質(zhì)量比)，其他操作同自然發(fā)酵。2種方法各重復(fù)3次。用GB/T5009.33-2010分光光度計(jì)法，每隔12 h測(cè)定酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量。

1.4.2 不同人工接種結(jié)合自然發(fā)酵條件對(duì)酸甘藍(lán)亞硝酸鹽含量的影響試驗(yàn) 在加鹽量2%、發(fā)酵溫度30℃條件下，分別接入1%、5%、10%(質(zhì)量比)植物乳桿菌制備酸甘藍(lán)，重復(fù)3次，每隔12 h測(cè)定酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量;在接種量5%、發(fā)酵溫度30℃條件下，分別加入1%、2%、4%(質(zhì)量比)的食鹽制備酸甘藍(lán)，重復(fù)3次，每隔12 h測(cè)定酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量;在加鹽量2%、接種量5%條件下，分別在10℃、20℃、30℃發(fā)酵溫度下制備酸甘藍(lán)，重復(fù)3次，每隔12 h測(cè)定酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量。

1.4.3 D-異抗壞血酸鈉、檸檬酸對(duì)酸甘藍(lán)亞硝酸鹽含量的影響試驗(yàn) 對(duì)照組:在加鹽量2%、接種量5%、20℃的發(fā)酵條件下腌制甘藍(lán);處理I組:發(fā)酵條件同對(duì)照組，在腌制時(shí)添加0.38 mg/kg D-異抗壞血酸鈉;處理II組:發(fā)酵條件同對(duì)照組，在腌制時(shí)添加0.38 mg/kg D-異抗壞血酸鈉和0.63 mg/kg檸檬酸輔助劑。重復(fù)3次，每隔12 h測(cè)定酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘藍(lán)自然發(fā)酵、人工接種結(jié)合自然發(fā)酵過(guò)程中亞硝酸鹽含量的變化規(guī)律

在自然發(fā)酵、人工接種結(jié)合自然發(fā)酵過(guò)程中甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)先上升后下降(圖1)。在自然發(fā)酵條件下，亞硝酸鹽含量在發(fā)酵12 h時(shí)最高(56.68 mg/kg)，出現(xiàn)亞硝峰，亞硝酸鹽含量超過(guò)國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(≤20 mg/kg);當(dāng)發(fā)酵12 h后，亞硝酸鹽含量開(kāi)始急劇下降，直至發(fā)酵至24 h后呈現(xiàn)平緩下降趨勢(shì);發(fā)酵到96 h，亞硝酸鹽含量在4.59 mg/kg以下。而在人工接種結(jié)合自然發(fā)酵整個(gè)過(guò)程中，酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量均未超出國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。人工接種結(jié)合自然發(fā)酵能使乳酸菌在發(fā)酵一開(kāi)始就占優(yōu)勢(shì)，從而抑制硝酸還原菌的生長(zhǎng)，同時(shí)乳酸菌的大量繁殖產(chǎn)生大量乳酸，較高的酸度除能抑制有害微生物外，還能分解破壞亞硝酸鹽。說(shuō)明人工接種結(jié)合自然發(fā)酵比自然發(fā)酵能較好地抑制亞硝酸鹽的生成。

圖1 甘藍(lán)自然發(fā)酵和人工接種結(jié)合自然發(fā)酵過(guò)程中亞硝酸鹽含量的變化Fig.1 Variation of nitrite concentration during cabbage spontaneous fermentation and natural fermentation combining artificial inoculation

2.2 不同接種量下甘藍(lán)發(fā)酵過(guò)程中亞硝酸鹽含量的變化規(guī)律

分別測(cè)定接種1%、5%、10%乳酸菌發(fā)酵條件下酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量，結(jié)果如圖2所示。從圖2中可以看出，在接種量為1%、5%、10%的3種發(fā)酵條件下，酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量接近，變化規(guī)律相似。整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量在發(fā)酵12 h時(shí)出現(xiàn)最大值，隨后迅速降低且變化趨勢(shì)平緩，至發(fā)酵60 h時(shí)，亞硝酸鹽含量低于鮮甘藍(lán)中含量。

2.3 不同加鹽量下甘藍(lán)發(fā)酵過(guò)程中亞硝酸鹽含量的變化規(guī)律

圖2 不同接種量下甘藍(lán)發(fā)酵過(guò)程中亞硝酸鹽含量的變化Fig.2 Variation of nitrite concentration during cabbage fermentation inoculated with different lactobacillus amounts

分別測(cè)定添加菜質(zhì)量的1%、2%、4%食鹽發(fā)酵條件下酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量，結(jié)果如圖3所示。從圖3中可以看出，在加鹽1%、2%、4%發(fā)酵條件下，甘藍(lán)發(fā)酵過(guò)程中亞硝酸鹽含量變化趨勢(shì)相似。發(fā)酵12 h時(shí)，亞硝酸鹽含量最高，然后迅速降低;發(fā)酵24 h后，亞硝酸鹽含量逐漸減少，變化平緩。在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中亞硝酸鹽含量都低于國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。加鹽1%條件下，發(fā)酵12 h時(shí)亞硝酸鹽峰值最小，發(fā)酵72 h時(shí)亞硝酸鹽含量最低。由此可見(jiàn)，在腌制過(guò)程中加鹽量影響酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量，低鹽發(fā)酵酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽峰值較低、含量較少。

圖3 不同加鹽量下甘藍(lán)發(fā)酵過(guò)程中亞硝酸鹽含量的變化Fig.3 Variation of nitrite concentration during cabbage fermentation added with different concentrations of salt

2.4 不同發(fā)酵溫度下甘藍(lán)發(fā)酵過(guò)程中亞硝酸鹽含量的變化規(guī)律

分別測(cè)定10℃、20℃、30℃發(fā)酵溫度下酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽的含量，結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以看出，在20℃、30℃發(fā)酵的整個(gè)過(guò)程中，酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量都在國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)20 mg/kg以下;當(dāng)發(fā)酵12 h時(shí)，酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量達(dá)到最高值，但20℃發(fā)酵條件下亞硝酸鹽含量要比在30℃下低;發(fā)酵12 h后，酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量迅速下降，發(fā)酵24 h后降低趨勢(shì)平緩。10℃發(fā)酵條件下，在發(fā)酵至48 h時(shí)才出現(xiàn)亞硝峰，隨后亞硝酸鹽含量逐漸減少，直至發(fā)酵144 h后亞硝酸鹽含量才達(dá)到20 mg/kg以下。由此可見(jiàn)，發(fā)酵溫度較高時(shí)，亞硝峰出現(xiàn)早，峰值低;反之，發(fā)酵溫度較低時(shí)，亞硝峰出現(xiàn)晚，峰值高。

圖4 不同發(fā)酵溫度下甘藍(lán)發(fā)酵過(guò)程中亞硝酸鹽含量的變化Fig.4 Variation of nitrite concentration during cabbage fermentation at different temperatures

2.5 抗氧化劑對(duì)酸甘藍(lán)發(fā)酵過(guò)程中亞硝酸鹽生成的抑制作用

趙甲元等［5］認(rèn)為除了控制發(fā)酵條件、采用純種發(fā)酵外，添加抗氧化劑也可以消減發(fā)酵蔬菜中的亞硝酸鹽。從圖5中可以看出，3組處理樣品都在發(fā)酵12 h出現(xiàn)亞硝峰，處理II組(添加0.38 mg/kg D-異抗壞血酸鈉和0.63 mg/kg檸檬酸輔助劑)峰值最小，其次是處理I組(添加0.38 mg/kg D-異抗壞血酸鈉);在發(fā)酵24 h時(shí)，處理I組、II組亞硝酸鹽含量明顯降低到較低水平;發(fā)酵48 h時(shí)，處理II組亞硝酸鹽含量最低，其次是處理I組。添加異抗壞血酸鈉對(duì)降低亞硝酸鹽含量的效果較好，亞硝酸鹽含量降低速度快，檸檬酸對(duì)D-異抗壞血酸鈉具有協(xié)同效應(yīng)。添加D-異抗壞血酸鈉之所以能降低亞硝酸鹽含量，一方面是由于酸菜在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的乳酸等有機(jī)酸與D-異抗壞血酸鈉反應(yīng)生成抗壞血酸使亞硝酸鹽分解而減少，另一方面是由于還原菌的繁殖和所產(chǎn)生酶的氧化還原作用受到D-異抗壞血酸鈉抑制以及D-異抗壞血酸鈉、檸檬酸的抗氧化作用影響［13-14］。

圖5 D-異抗壞血酸鈉、檸檬酸對(duì)甘藍(lán)發(fā)酵過(guò)程中亞硝酸鹽含量的影響Fig.5 The effect of D-sodium erythorbate and citric acid on nitrite concentration during cabbage fermentation

3 討論

甘藍(lán)在不同的發(fā)酵方式和發(fā)酵條件下發(fā)酵，亞硝酸鹽含量的變化都是先上升達(dá)到亞硝峰，再開(kāi)始下降。與自然發(fā)酵法相比，人工接種結(jié)合自然發(fā)酵方法腌制酸甘藍(lán)過(guò)程中亞硝酸鹽含量峰值低，降低速度快，含量少。人工接種結(jié)合自然發(fā)酵法整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中亞硝酸鹽含量都在國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(20 mg/kg)以下，此種發(fā)酵方法可以抑制亞硝酸鹽的生成，提高食品安全性。

在人工接種結(jié)合自然發(fā)酵過(guò)程中，加鹽量、接種量、發(fā)酵溫度等發(fā)酵條件影響甘藍(lán)發(fā)酵過(guò)程中亞硝酸鹽含量，其中發(fā)酵溫度對(duì)酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量的影響最大，其次是鹽濃度的影響，接種量的影響最小。用相對(duì)較低的食鹽添加量腌制時(shí)亞硝酸鹽峰值低，最終產(chǎn)品亞硝酸鹽含量低;采用大于1%的乳酸菌接種量可以很好地降低亞硝酸鹽含量，但增大接種量對(duì)其抑制效果不顯著;發(fā)酵溫度較高條件下亞硝峰出現(xiàn)早且消失快，20℃發(fā)酵時(shí)亞硝峰值較小，發(fā)酵溫度較低(10℃)時(shí)亞硝峰出峰晚，峰值大，高峰持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

腌制酸甘藍(lán)時(shí)添加D-異抗壞血酸鈉可以快速降低亞硝峰，降低效果顯著。檸檬酸作為輔助劑，有助于酸甘藍(lán)中亞硝酸鹽含量的降低。

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