微波協(xié)同GSH消減泡菜中亞硝酸鹽含量的工藝研究

劉俊紅，張曉亞，趙東曉，邱旭

(1.河南城建學(xué)院 生命科學(xué)與工程學(xué)院，河南 平頂山 467044；2.平頂山一中，河南 平頂山 467000)

微波協(xié)同GSH消減泡菜中亞硝酸鹽含量的工藝研究

劉俊紅1，張曉亞2，趙東曉1，邱旭1

(1.河南城建學(xué)院 生命科學(xué)與工程學(xué)院，河南 平頂山 467044；2.平頂山一中，河南 平頂山 467000)

泡菜是一種傳統(tǒng)的發(fā)酵蔬菜制品，含有豐富的維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，深受大眾消費者的喜愛。但是在泡菜發(fā)酵過程中難免會產(chǎn)生亞硝酸鹽，若亞硝酸鹽的含量超標(biāo)，不僅對消費者產(chǎn)生危害，同時也限制了泡菜的發(fā)展。為了安全、有效地降低泡菜中亞硝酸鹽的含量，文章以白蘿卜為原料，利用微波協(xié)同GSH的方法消減泡菜中的亞硝酸鹽含量，找出降低亞硝酸鹽含量的最優(yōu)工藝。分別分析了微波功率、微波照射時間、GSH濃度、鹽濃度等因素對降低亞硝酸鹽含量的影響，進而找到消減泡菜中亞硝酸鹽含量的最佳條件。在以上4個單因素的基礎(chǔ)上，設(shè)計正交實驗，對微波結(jié)合還原型谷胱甘肽降低泡菜中亞硝酸鹽的工藝條件進行了優(yōu)化，確定了降低泡菜中亞硝酸鹽含量的最佳工藝條件。實驗結(jié)果顯示：當(dāng)微波功率為640 W，GSH濃度為0.15%，微波照射時間為40 s，鹽水濃度為4%時，泡菜中亞硝酸鹽含量最低，為0.052 mg/kg。

泡菜；亞硝酸鹽；微波；GSH

1 概述

泡菜是常用的發(fā)酵食品，發(fā)酵過程主要為乳酸菌發(fā)酵，不僅制作簡單、脆嫩芳香、口感獨特，而且還具有健胃理氣、預(yù)防腦血管疾病、降血脂、抗腫瘤等醫(yī)療功效，同時具有豐富的益生菌、營養(yǎng)物質(zhì)和維生素，深受廣大消費者喜愛[1]。但是在蔬菜發(fā)酵過程中會存在亞硝酸鹽積累的問題，蔬菜本身由于生長過程中吸收氮肥或其他含氮物質(zhì)而本身含有大量的硝酸鹽，因此在腌制過程中，有害微生物如大腸桿菌等所分泌的硝酸鹽還原酶會將蔬菜中的硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，若人體內(nèi)的亞硝酸鹽含量積累超標(biāo)，亞硝酸鹽會與胃中的含氮化合物反應(yīng)結(jié)合成亞硝胺，亞硝胺在體內(nèi)有致癌作用，當(dāng)人體攝入亞硝酸鹽的總量達到3 g時，會引起死亡[2，3]。如何消減泡菜中亞硝酸鹽的含量成為消費者極為關(guān)注的問題。

已經(jīng)有研究利用在泡菜中添加Vc和茶多酚以及添加食醋來減少泡菜中亞硝酸鹽的含量，并取得了明顯的效果[4]。趙秋艷等研究表明：添加0.5‰的茶多酚可使泡菜和腌漬液中的亞硝酸鹽峰值分別降低45.5%，88.7%；添加0.5‰的VC可使泡菜和腌漬液中的亞硝酸鹽峰值分別降低7.5%，13.7%[5，6]。柴政等研究表明：泡菜中添加食醋降低亞硝酸鹽含量的效果顯著[7]。在腌制蔬菜的過程中添加蔥、姜、蒜、干辣椒、抗血酸均能不同程度抑制泡菜中亞硝酸鹽的產(chǎn)生，在一定范圍內(nèi)加大大蒜的用量對亞硝酸鹽的含量清除作用會加強[8]。

微波處理方法用來降低亞硝酸鹽含量的原理在于：一方面，可能是還原型谷胱甘肽在泡菜腌制過程中能夠抑制泡菜原料中的硝酸鹽還原酶的活性，硝酸鹽還原酶的活性降低會使蔬菜腌制過程中硝酸鹽還原成亞硝酸鹽的催化反應(yīng)受到抑制，從而使泡菜中亞硝酸鹽含量減少；另一方面，還原型谷胱甘肽中含有巰基，在蔬菜腌制過程中，泡菜中的亞硝酸鹽能與還原型谷胱甘肽中的巰基生成硫代亞硝酸鹽酯，也能起到減少亞硝酸鹽含量的作用。

本實驗的研究方法是將泡菜原料預(yù)先用微波照射進行前處理，然后在制作泡菜的過程中加入還原型谷胱甘肽，兩者協(xié)同進行消減泡菜中的亞硝酸鹽含量，并對影響亞硝酸鹽含量的幾個重要因素進行研究；在單因素實驗的基礎(chǔ)上，設(shè)計正交實驗，優(yōu)化工藝條件，找出消減泡菜中亞硝酸鹽含量的最佳工藝。

2 材料與方法

2.1 材料與儀器

2.1.1 實驗材料

白蘿卜、生姜、花椒、碘鹽。

2.1.2 主要試劑

亞硝酸鈉、亞鐵氰化鉀、乙酸鋅、四硼酸鈉、無水對氨基苯磺酸、鹽酸奈乙二胺、還原型谷胱甘肽等。

2.1.3 主要實驗儀器

粉碎機、電子天平、電熱恒溫水浴鍋、紫外分光光度計、生化培養(yǎng)箱。

2.2 方法

2.2.1 亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

吸取0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.5，2.0 mL亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液(5 μg/mL)，相當(dāng)于1，2，3，4，5，7.5，10 μg的亞硝酸鈉，分別將吸取的溶液置于50 mL的容量瓶中，每個容量瓶加入2 mL對氨基苯磺酸溶液(4 g/L)，混勻后靜置3 min，后在每個容量瓶中加入2 mL鹽酸奈乙二胺(2 g/L)，加水定容至刻度，混勻后靜置15 min，在波長538 nm處測吸光值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2.2.2 單因素實驗

將整理后的新鮮蘿卜和花椒、生姜用煮沸并冷卻的雙蒸水洗干凈后對白蘿卜進行微波預(yù)射，之后切成5 cm的條狀裝入燒杯中(同時加入準(zhǔn)備好的花椒、生姜以及還原型谷胱甘肽)，倒入鹽水，密封后在26 ℃條件下發(fā)酵，發(fā)酵過程中每24 h對亞硝酸鹽含量進行測定[9]。

2.2.2.1 微波功率的影響

將定量、洗干凈并晾干的白蘿卜放入微波爐中，依次設(shè)定功率為320，400，480，560，640 W，分別照射20 s，微波預(yù)射后將蘿卜橫切成長為5 cm左右的段，然后再縱切成條，之后裝入洗凈并晾干的燒杯中，同時加入相應(yīng)量的生姜和花椒。向燒杯中加入0.2%的還原型谷胱甘肽和6%的鹽(以水的量計)，用保鮮膜封口以保證厭氧環(huán)境。每天采用鹽酸奈乙二胺法定期對泡菜進行亞硝酸鹽的測定，并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算出泡菜中亞硝酸鹽的含量。

2.2.2.2 微波處理時間的影響

微波功率480 W，設(shè)定微波處理時間依次為10，20，30，40，50 s，其余操作同2.2.2.1。

2.2.2.3 GSH濃度的影響

微波功率480 W，時間20 s，將蘿卜橫切成長為5 cm左右的段，再縱切成條，然后裝入燒杯中，加入相應(yīng)量的香辛料。向燒杯中加入GSH，濃度梯度設(shè)定為0.05%，0.1%，0.15%，0.2%，0.25%，其余操作同2.2.2.1。

2.2.2.4 鹽水濃度的影響

微波功率 480 W，分別照射20 s，將蘿卜橫切成長為5 cm左右的段，再縱切成條，然后裝入燒杯中，加入相應(yīng)量的香辛料。向燒杯中加入0.2%的GSH，加入鹽水，鹽水濃度梯度為4%，5%，6%，7%，8%，其余操作同2.2.2.1。

2.2.3 亞硝酸鹽的測定

2.2.3.1 泡菜樣品處理

取適量泡菜用吸水紙吸干表面水分，然后用組織絞碎機將泡菜樣品絞碎，稱取15 g絞碎的泡菜樣品放入500 mL的燒杯中，隨后加入12.5 mL飽和硼砂溶液，用70 ℃的水300 mL將處理的泡菜樣品洗入500 mL的容量瓶中，然后放在80 ℃的水浴鍋中水浴加熱20 min，加熱完畢后冷卻至室溫，冷卻后一邊搖動一邊加入5 mL的亞鐵氰化鉀溶液，然后加入5 mL的乙酸鋅溶液和2 g活性炭，定容至刻度后過濾，棄去初濾液30 mL。

2.2.3.2 試樣測定

吸取樣品過濾液40 mL置于50 mL的容量瓶中，加入2 mL對氨基苯磺酸溶液(4 g/L)，混勻后靜置3 min，加入2 mL鹽酸奈乙二胺(2 g/L)，加水定容至刻度，混勻后靜置15 min，在波長538 nm處測定吸光值，計算亞硝酸鹽的含量。

2.2.4 結(jié)果計算

式中：x為吸光值和標(biāo)準(zhǔn)曲線所對應(yīng)的亞硝酸鹽的量，μg；m為所測樣品的質(zhì)量，g；0.08為測定時樣品液的體積數(shù)與泡菜樣品處理液總體積數(shù)之比。

2.2.5 正交實驗

結(jié)合單因素實驗的結(jié)果，設(shè)計正交實驗，對微波結(jié)合還原型谷胱甘肽降低泡菜中亞硝酸鹽的工藝條件進行優(yōu)化。

3 結(jié)果與分析

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程為y=0.1314x+0.0001(R2=0.998)，其中y為吸光值，x為配制的0 mL亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液中亞硝酸鹽的含量，亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1。

圖1 亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)曲線

3.2 單因素實驗

3.2.1 微波功率對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響

微波功率對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響見圖2。

圖2不同功率的微波預(yù)射對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響

由圖2可知，在泡菜發(fā)酵的過程中亞硝酸鹽含量的變化趨勢是先上升后下降，期間會出現(xiàn)亞硝酸鹽含量的峰值，采用不同微波功率預(yù)射泡菜原材料均可以降低泡菜中亞硝酸鹽的含量。其中，微波功率320，400 W預(yù)先照射時在泡菜發(fā)酵的第2天便出現(xiàn)峰值，且峰值較高，而對照組和480，560，640 W預(yù)射的泡菜則在發(fā)酵的第3天達到亞硝酸鹽的峰值，且亞硝酸鹽含量的峰值隨著微波功率的增大而減小，480，560，640 W預(yù)射時亞硝酸鹽峰值相差較小，560 W照射時亞硝酸鹽含量相應(yīng)最低。微波預(yù)射泡菜原材料可以抑制蔬菜中硝酸鹽還原酶的活性，同時微波加熱可以使蔬菜本身的細胞結(jié)構(gòu)遭到破壞，細胞內(nèi)所含的維生素、酚類等物質(zhì)會溶出，這些物質(zhì)也能起到消減亞硝酸鹽含量的作用，當(dāng)微波功率較小時，不能完全使蔬菜內(nèi)的硝酸鹽還原酶遭到破壞，也不能使植物細胞結(jié)構(gòu)完全破壞，所以亞硝酸鹽含量會相應(yīng)較高；隨著微波功率的增加，溫度增加，提高了對亞硝酸鹽的清除率，而且硝酸鹽還原酶的蛋白變性、活性降低或喪失，所以亞硝酸鹽的含量會降低。

3.2.2 微波照射時間對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響

微波照射時間對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響見圖3。

圖3 微波照射時間對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響

由圖3可知，亞硝酸鹽含量也是先升高再降低，在第3天時達到峰值，隨著微波照射時間的增加，泡菜中亞硝酸鹽含量的峰值也有所降低，其中照射40 s時亞硝酸鹽的峰值最低。短時間照射時，泡菜中還存在硝酸鹽還原酶，所以泡菜腌制過程中仍然存在相應(yīng)程度的硝酸鹽還原成亞硝酸鹽的催化反應(yīng)，所以亞硝酸鹽含量峰值在一定時間范圍照射時有小幅度的升高，但隨著照射時間的增加，泡菜中硝酸鹽還原酶被大程度地破壞，活性降低，則會出現(xiàn)亞硝酸鹽峰值降低。

3.2.3 GSH的濃度對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響

GSH的濃度對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響見圖4。

圖4 GSH的濃度對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響

由圖4可知，不同濃度的GSH均可以消減泡菜中亞硝酸鹽的含量，且亞硝酸鹽的含量呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢，隨著GSH濃度的升高，亞硝酸鹽含量有所降低，其中0.15%和0.20%時亞硝酸鹽含量峰值接近，考慮到節(jié)約成本，所以GSH的濃度選取0.15%。

還原型谷胱甘肽中含有巰基，能與亞硝酸鹽作用形成硫代亞硝酸鹽酯，使泡菜中亞硝酸鹽的含量降低；另外，也可能是還原型谷胱甘肽能夠直接抑制硝酸鹽還原酶的活性，使亞硝酸鹽的含量降低。

3.2.4 鹽水濃度對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響

鹽水濃度對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響見圖5。

圖5 鹽水濃度對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響

由圖5可知，在泡菜腌制的第4天均出現(xiàn)了亞硝酸鹽最小的情況，到第5天泡菜中亞硝酸鹽的含量又出現(xiàn)上升的情況，其中4%，5%，6%鹽水濃度的泡菜中亞硝酸鹽含量降低幅度較大，4%，6%鹽水濃度時亞硝酸鹽含量降低幅度相近，且降低幅度最大，由此可見，蔬菜腌制過程中食鹽的濃度可以影響亞硝酸鹽的含量，而且食鹽濃度較低時，在前4天降低的幅度較大，食鹽濃度越高，前4天亞硝酸鹽含量降低幅度偏小。

3.3 優(yōu)化工藝研究

3.3.1 正交實驗

微波功率為560 W，GSH濃度為0.15%，微波照射時間為40 s，鹽水濃度為6%的條件下，利用正交分析軟件，設(shè)計相關(guān)實驗。正交實驗的因素水平表和具體實驗安排見表1和表2。

表1 正交實驗設(shè)計的因素及水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experimental design

表2 正交試驗設(shè)計的實驗表Table 2 Arrangement and results of orthogonal experimental design

3.3.2 正交實驗結(jié)果及分析

由表2可知，影響實驗結(jié)果的主要因素是微波照射功率，GSH濃度和鹽水濃度次之，影響最小的是微波照射時間。

直觀分析的結(jié)果顯示：A2B1C2D3是最佳的處理條件，當(dāng)微波功率為560 W，GSH濃度為0.10%，微波照射時間為40 s，鹽水濃度為6%時，泡菜中亞硝酸鹽含量的最小值比其他組要低。

極差分析結(jié)果顯示：A3B2C1D1或A3B2C2D1是最優(yōu)處理條件，即當(dāng)微波功率為640 W，GSH濃度為0.15%，微波照射時間為30 s或40 s，鹽水濃度為4%時亞硝酸鹽含量最小。 驗證實驗結(jié)果顯示：A3B2C2D1為最佳條件，亞硝酸鹽含量為0.052 mg/kg。

[1]李書華,陳封政.泡菜的研究進展及生產(chǎn)中存在的問題[J].食品科技,2007,32(3):8-11.

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[4]馬延巖.泡菜發(fā)酵過程中亞硝酸鹽生成及降解機理研究[J].食品科技,2013(10):277-280.

[5]趙秋艷,宋蓮軍,張平安,等.VC與茶多酚對自然發(fā)酵泡菜中亞硝酸鹽含量的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(2):900-901.

[6]李美茹,任志平.降低腌制白蘿卜中亞硝酸鹽含量的方法探討[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(27):12002-12003.

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Study on the Process of Reducing Nitrite Content in Pickled Vegetable by Combination of Microwave Irradiation and GSH

LIU Jun-hong1, ZHANG Xiao-ya2, ZHAO Dong-xiao1, QIU Xu1

(1.School of Life Science and Engineering, He'nan University of Urban Construction,Pingdingshan 467044, China; 2.No.1 Middle School of Pingdingshan, Pingdingshan 467000, China)

Pickled vegetable, a traditionally fermented vegetable product, is rich in vitamins and other nutrients and it is popular with people. But in the fermentation process of pickled vegetable,nitrite will inevitably produce, the absorption of exceeded nitrite, not only does harm to consumers, but also limits the development of pickled vegetable. In order to reduce nitrite content in pickled vegetable, take white radish as raw material and use the combination of microwave and GSH method,study the effects of microwave power, irradiation time, GSH concentration,salt concentration and other factors on nitrite content. On the basis of these four single factors, orthogonal experiment is designed to optimize the conditions.The results show that the minimum nitrite content reaches 0.052 mg/kg under the conditions of microwave power of 640 W,GSH concentration of 0.15%, microwave irradiation time of 40 s, salt concentration of 4%.

pickled vegetable；nitrite；microwave；GSH

2017-01-08

劉俊紅(1972-)，女，河南鶴壁人，副教授，博士，研究方向：生物活性物質(zhì)分離純化。

TS255.54

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.07.012

1000-9973(2017)07-0055-04