處理條件對大白菜發(fā)酵過程中總酸及亞硝酸鹽含量的影響

周強(qiáng)，劉蒙佳，譚屬瓊，謝君銓，雷昌貴，孟宇竹

(1.閩南科技學(xué)院 生命科學(xué)與化學(xué)學(xué)院，福建 泉州 362332；2.河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院 食品與化工系，河南 平頂山 467000)

隨著人們對乳酸菌及乳酸生物功能和保健功能認(rèn)識的提高，泡菜日益受到全世界消費者的關(guān)注。乳酸菌可促進(jìn)胃腸蠕動，幫助消化，防止便秘，同時刺激腸道免疫細(xì)胞產(chǎn)生抗體，預(yù)防疾病，還可抑制腸道中腐敗細(xì)菌的生長，減弱腐敗菌在腸道產(chǎn)毒，防止細(xì)胞老化，降低膽固醇及調(diào)節(jié)人體生理功能[1-3]。而影響泡菜安全性的因素主要是亞硝酸鹽及其含量，當(dāng)人體攝入亞硝酸鹽后，亞硝酸與胃中的含氮化合物(仲胺、叔胺、酰胺及氨基酸)結(jié)合成具有致癌性的亞硝胺[4，5]。亞硝酸鹽具有遺傳毒性，能與DNA 堿基結(jié)合而損傷DNA，在酸性環(huán)境下能與胺類物質(zhì)結(jié)合生成致癌物N-亞硝胺[6]，雖然硝酸鹽對人體沒有直接毒害作用, 但它在人體內(nèi)的酶和微生物作用下可轉(zhuǎn)變?yōu)橛卸镜膩喯跛猁}, 使血液的輸氧能力下降, 從而導(dǎo)致高鐵血紅蛋白癥[7]，但可誘發(fā)人體消化系統(tǒng)的癌變[8]。因此, 設(shè)法減少亞硝酸鹽及其前體化合物硝酸鹽的攝入十分重要[9]，如何控制蔬菜中硝酸鹽和亞硝酸鹽含量成為當(dāng)前研究的一個熱點，據(jù)國際糧農(nóng)組織1990年的統(tǒng)計，人體所需的90% VC、60% VA來自蔬菜，蔬菜在提供人體所需維生素的同時，也提供了進(jìn)入人體的硝酸鹽80%[10，11]。人體因攝入了蔬菜中大量的亞硝酸鹽發(fā)生中毒或死亡的案例時有報道[12]。進(jìn)到人體或在體內(nèi)由硝酸鹽轉(zhuǎn)化形成的亞硝酸鹽，可造成血紅蛋白中的二價鐵離子氧化，形成高鐵血紅蛋白，降低輸氧能力，引起急性中毒，嚴(yán)重時可致死亡[13，14]。本文探究了處理條件對大白菜發(fā)酵過程中總酸度和亞硝酸鹽含量的變化規(guī)律，旨在為大白菜及蔬菜發(fā)酵生產(chǎn)提供一定的數(shù)據(jù)及理論支持。

1 試驗材料及儀器

1.1 試驗材料

原料：大白菜、蔗糖、食鹽、八角、花椒、干姜，均購于南安市康美鎮(zhèn)康元路32號豪利有購物廣場。

泡菜乳酸菌：北京川秀科技有限公司。

主要試劑：對氨基苯磺酸、乙酸鋅、超純水、亞硝酸鈉、鹽酸萘乙二胺、酚酞、亞鐵氰化鉀、硼酸鈉、鹽酸、氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液等所用試劑均為分析純，購自國藥集團(tuán)。

1.2 主要儀器

C21-SN216多功能電磁爐 廣東美的生活電器制造有限公司；BSA224S-CW型電子天平 賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司；DNP-9082型電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海精宏實驗設(shè)備有限公司；DHG-9070型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實驗設(shè)備有限公司；HWS-28型電熱恒溫水浴鍋 上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長城科工貿(mào)有限公司；KQ-C型玻璃儀器氣流烘干器 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；721型可見分光光度計 上海光譜儀器有限公司。

2 試驗方法

2.1 泡菜的腌制工藝流程

原料選擇(新鮮大白菜)→預(yù)處理(清洗、整形、瀝干)→配制調(diào)料(乳酸菌、蔗糖、食鹽、香辛料按比例調(diào)配)→入壇泡制→密封→發(fā)酵→成品。

2.2 操作要點

2.2.1 原料處理

清洗，剔除有腐爛、病蟲害的蔬菜及不可食部分，用手或刀將其制成小塊，曬干(或者用涼開水過一遍)。

2.2.2 配制調(diào)料

由于本次試驗是研究單因素對泡菜的影響，必須嚴(yán)格按照比例調(diào)配。

2.2.3 入壇浸泡

將挑選加工好的大白菜置于泡菜壇中，鹽水約占壇容量的1/2。將已配制好、冷卻好的泡菜鹽水倒入壇內(nèi)，直至覆蓋大白菜，約占壇內(nèi)容量的4/5。

2.2.4 密封

將泡菜壇蓋蓋上，并且在壇蓋加鹽水后，放入培養(yǎng)箱中發(fā)酵即可。

2.3 理化性質(zhì)測定方法

2.3.1 總酸的測定

采用標(biāo)準(zhǔn)堿液滴定法測定泡菜中的總酸含量[15]，且測定3次數(shù)據(jù)后取平均值。

2.3.2 亞硝酸鹽含量測定方法

采用鹽酸萘乙二胺法測定泡菜中的亞硝酸鹽含量[16]。

3 分析與討論

3.1 不同加糖量對泡菜總酸度和亞硝酸鹽含量的影響

圖1 不同蔗糖添加量對大白菜發(fā)酵酸度變化的影響 Fig.1 Effects of different additive amount of sucrose on acidity of Chinese cabbage in fermentation

由圖1可知，大白菜發(fā)酵過程中添加2%的蔗糖量后經(jīng)過1～5 d的總酸呈直線增長，第5天總酸度達(dá)到峰值4.95%，第5天之后略微下降。而大白菜發(fā)酵過程中添加4%蔗糖量，總酸含量在第1～3天呈上升趨勢，第3～5天增長速度明顯高于前3 d的速度，第5天達(dá)到了峰值4.23%，第5～7天總酸降低，第9天總酸為4.41%。綜上可知，添加2%的蔗糖其總酸高于4%蔗糖添加量的泡菜。有研究表明，加糖可促進(jìn)白菜發(fā)酵過程中乳酸菌的生長, 加快產(chǎn)品的成熟[17]。但過多的蔗糖會抑制乳酸菌的生長，在一定程度上降低總酸。

圖2 不同蔗糖添加量對大白菜發(fā)酵亞硝酸鹽含量變化的影響Fig.2 Effects of different additive amount of sucrose on nitrite content of Chinese cabbage in fermentation

由圖2可知，添加與2%、4%蔗糖，泡菜中亞硝酸鹽含量均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，且在第5天出現(xiàn)峰值，分別為8.43，9.54 mg/kg。不同添加量比較，添加2%蔗糖的泡菜其亞硝酸鹽較添加4%蔗糖組稍低。

3.2 不同pH對泡菜總酸度和亞硝酸鹽含量的影響

圖3 不同初始pH對大白菜發(fā)酵酸度變化的影響Fig.3 Effects of different initial pH values on the acidity of Chinese cabbage in fermentation

由圖3可知，初始pH 4.0組與初始pH 4.5組的泡菜在1～7 d的酸度上升明顯，第7天兩實驗組泡菜總酸均達(dá)到峰值，分別為3.69%、3.78%，到發(fā)酵后期其酸度稍有下降，兩種泡菜的下降趨勢基本相同。

圖4 不同初始pH對大白菜發(fā)酵亞硝酸鹽含量變化的影響

由圖4可知，初始pH 4.0組與初始pH 4.5組的泡菜的亞硝酸鹽均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，兩實驗組泡菜均在第5天出現(xiàn)了峰值，分別為10.83，8.9 mg/kg，發(fā)酵到第7天，亞硝酸鹽迅速降低，到第9天泡菜亞硝酸鹽含量趨于穩(wěn)定。整體而言，初始pH 4.0組的總酸與亞硝酸鹽較初始pH 4.5組稍高。劉叢叢等[18]調(diào)節(jié)初始發(fā)酵液pH<4.5時,發(fā)現(xiàn)可以抑制發(fā)酵過程中亞硝酸鹽的產(chǎn)生,使其低于3 mg/kg。

3.3 不同鹽水濃度對泡菜總酸度和亞硝酸鹽含量的影響

圖5 不同鹽添加量對大白菜發(fā)酵酸度變化的影響Fig.5 Effects of different additive amount of salt on acidity of Chinese cabbage in fermentation

由圖5可知，兩實驗組在第5天總酸達(dá)最高值，分別為4.32%(鹽添加量8%)、2.52%(鹽添加量10%)，且在發(fā)酵期內(nèi)，8%食鹽添加量的總酸較10%食鹽添加量總酸低，這可能與高鹽導(dǎo)致的乳酸菌生長受抑制有關(guān)。

圖6 不同鹽添加量對大白菜發(fā)酵亞硝酸鹽含量變化的影響Fig.6 Effects of different additive amount of salt on nitrite content of Chinese cabbage in fermentation

由圖6可知，發(fā)酵前期(第1～3天)兩實驗組亞硝酸鹽含量相差不大，兩實驗組泡菜中的亞硝酸鹽含量迅速增長并達(dá)到峰值分別為9.45 mg/kg(鹽添加量8%)、8.14 mg/kg(鹽添加量10%)，而后出現(xiàn)下降。由此表明，在發(fā)酵期內(nèi)，較低的食鹽添加量有利于泡菜產(chǎn)酸量的升高，而其亞硝酸鹽含量相對較高，這與張艷等[19]采用不同食鹽發(fā)酵韓國泡菜的研究結(jié)果一致。較高的食鹽濃度對腐敗菌有抑制作用，同時也不利于乳酸菌的生產(chǎn)代謝及乳酸的累積。

3.4 不同香辛料添加量對泡菜總酸度和亞硝酸鹽含量的影響

圖7 不同香辛料添加量對大白菜發(fā)酵酸度變化的影響Fig.7 Effects of different additive amount of spices on acidity of Chinese cabbage in fermentation

由圖7可知，發(fā)酵期內(nèi)，兩實驗組酸度值均在第5天達(dá)到峰值，香辛料4%組的總酸大于香辛料2%組，這可能與香辛料添加量的升高抑制腐敗菌生長而乳酸菌代謝旺盛有關(guān)。

圖8 不同香辛料添加量對大白菜發(fā)酵亞硝酸鹽含量變化的影響Fig.8 Effects of different additive amount of spices on nitrite content of Chinese cabbage in fermentation

由圖8可知，兩實驗組泡菜的亞硝酸鹽分別在第5天與第7天達(dá)到峰值，其峰值分別為8.45，9.4 mg/kg，由此表明，香辛料含量在一定范圍內(nèi)升高推遲了泡菜亞硝峰的出現(xiàn)時間。有研究表明，在泡菜發(fā)酵過程中一般總是要加入一定量姜、八角、辣椒等香辛料，既可以增強(qiáng)泡菜風(fēng)味，又能夠起到一定的防腐抑菌作用，同時還可提高泡菜的食用安全性。孫力軍等[20]研究4種香辛料對泡菜發(fā)酵過程中乳酸菌生長的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一定濃度的香辛料液對兩種乳酸菌的生長均具有促進(jìn)作用。

3.5 不同溫度對泡菜總酸度和亞硝酸鹽含量的影響

圖9 不同溫度對大白菜發(fā)酵酸度變化的影響Fig.9 Effects of different temperatures on acidity of Chinese cabbage in fermentation

由圖9可知，不同溫度下兩實驗組泡菜的酸度均呈先上升后下降的趨勢，25 ℃發(fā)酵泡菜的酸度高于10 ℃發(fā)酵泡菜的酸度，發(fā)酵第7天酸度達(dá)到峰值，分別為1.71%(10 ℃)、4.05%(25 ℃)。較高溫度下乳酸菌生長代謝速度大大提高，其產(chǎn)酸量上升，有利于泡菜的成熟。

圖10 不同溫度對白菜發(fā)酵亞硝酸鹽含量變化的影響Fig.10 Effects of different temperatures on nitrite content of Chinese cabbage in fermentation

由圖10可知，兩實驗組發(fā)酵亞硝酸鹽含量呈先上升后下降趨勢，在第5天達(dá)到峰值6.63 mg/kg(10 ℃)、9.02 mg/kg(25 ℃)。發(fā)酵溫度對白菜的發(fā)酵酸度影響效果明顯，在室溫時產(chǎn)酸量較高。發(fā)酵溫度也影響“亞硝峰”峰值，當(dāng)發(fā)酵溫度較低時，乳酸菌數(shù)量少，繁殖速度慢，對雜菌抑制弱，雜菌大量生長，數(shù)量增加，亞硝峰出現(xiàn)得晚[21]。而徐海菊等[22]研究發(fā)現(xiàn)與低溫比較，溫度高，亞硝酸鹽含量低。這可能與發(fā)酵蔬菜種類、微生物本底數(shù)以及發(fā)酵過程中微生物的繁殖速度有關(guān)，當(dāng)發(fā)酵溫度高時，乳酸菌數(shù)量多，繁殖速度快，對雜菌抑制強(qiáng)，其他雜菌的繁殖會減慢，其數(shù)量也相應(yīng)降低，此時亞硝峰出現(xiàn)得早。

3.6 自然發(fā)酵和接種發(fā)酵對泡菜總酸度和亞硝酸鹽含量的影響

圖11 自然發(fā)酵和接種發(fā)酵對大白菜發(fā)酵酸度變化的影響Fig.11 Effects of natural fermentation and inoculated fermentation on acidity of Chinese cabbage in fermentation

由圖11可知，接種發(fā)酵泡菜其酸度在發(fā)酵第7天時達(dá)到峰值3.6%，而自然接種在發(fā)酵第9天酸度為2.68%，整體而言，接種發(fā)酵組的產(chǎn)酸性能明顯高于自然接種。接種乳酸菌有利于泡菜中乳酸菌的增殖及產(chǎn)酸，并提高泡菜的口感品質(zhì)。

圖12 自然發(fā)酵和接種發(fā)酵對大白菜發(fā)酵亞硝酸鹽含量變化的影響Fig.12 Effects of natural fermentation and inoculated fermentation on nitrite content of Chinese cabbage in fermentation

由圖12可知，自然發(fā)酵與接種發(fā)酵其亞硝酸鹽均呈先上升后下降趨勢，且在第5天達(dá)到峰值，分別為13.19，8.81 mg/kg，接種發(fā)酵組的峰值為自然發(fā)酵組的66.79%。由此表明，接種發(fā)酵加入了乳酸菌，在發(fā)酵過程中有利于產(chǎn)酸量的提高。另外，接種發(fā)酵可以有效地抑制亞硝酸鹽的升高，這可能與接種乳酸菌對腐敗菌的抑制有關(guān)。這與尹華等[23]研究泡辣椒發(fā)酵過程中亞硝酸鹽的動態(tài)變化較一致。

4 結(jié)論

在制作泡菜過程前加入不同的處理條件會對發(fā)酵白菜的總酸、亞硝酸鹽含量變化產(chǎn)生影響。研究發(fā)酵泡菜總酸及亞硝酸鹽含量的變化，結(jié)果表明：處理條件對發(fā)酵泡菜總酸及亞硝酸鹽含量影響明顯。添加蔗糖、食鹽、香辛料、乳酸菌、調(diào)節(jié)不同pH、溫度、總酸及亞硝酸鹽含量均在發(fā)酵后期(第5天或第7天)出現(xiàn)峰值；與另一實驗組比較，蔗糖添加量為2%、香辛料添加量為4%、選取25 ℃及接種發(fā)酵能促進(jìn)泡菜發(fā)酵過程中的產(chǎn)酸并抑制亞硝酸鹽含量的升高。