多酚提取物與維生素C對(duì)泡菜發(fā)酵的影響

王曉婧

(山西工商學(xué)院，太原 030006)

泡菜是一種常見的乳酸發(fā)酵蔬菜制品，富含乳酸菌、乳酸和其他多種風(fēng)味物質(zhì)。但是在泡菜發(fā)酵過程中亞硝酸鹽總是不可避免地產(chǎn)生，亞硝酸鹽中毒的事件時(shí)有發(fā)生[1]，雖然沒有報(bào)道因食用泡菜而發(fā)生亞硝酸鹽中毒的文章，但如何降低泡菜發(fā)酵過程中亞硝酸鹽的含量成為泡菜工藝研究中的一個(gè)重要方向。

植物多酚廣泛存在于植物體內(nèi)，是一大類多元酚混合物，包括花青素、茶多酚、鞣花酸等，具有抗菌、抗炎、抗氧化等作用。已有很多文章[2]研究了多酚提取物在模擬胃液條件下對(duì)亞硝酸鹽的清除，也有不少學(xué)者利用多酚提取物的抗氧化作用來降低泡菜發(fā)酵時(shí)的亞硝酸鹽濃度，取得了一定程度的進(jìn)展。不論是體外模擬胃液條件還是在泡菜發(fā)酵時(shí)的添加，很多學(xué)者的陽性對(duì)照物均使用維生素C。本文主要對(duì)在泡菜發(fā)酵時(shí)添加多酚提取物和維生素C的試驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)挖掘，從而獲得在泡菜發(fā)酵時(shí)添加多酚提取物和維生素C更具體的應(yīng)用效果。

1 材料與方法

關(guān)于泡菜發(fā)酵中亞硝酸鹽濃度數(shù)據(jù)所使用的文章均為國內(nèi)已發(fā)表的論文，其中包含11篇[3-13]與泡菜發(fā)酵過程中亞硝酸鹽濃度有關(guān)的文章，文章中共使用了8種蔬菜做泡菜，包括包菜、芥菜、泡子姜、菜花、白菜、紫甘藍(lán)、胡蘿卜和蘿卜，5種植物或植物提取物作為清除泡菜發(fā)酵中亞硝酸鹽的添加物，包括原花青素、茶多酚、花椒、石榴皮多酚和白花菜提取物，共有7個(gè)多酚提取物組；使用維生素C作為陽性對(duì)照物的試驗(yàn)組共有9組；空白對(duì)照組有12組。將每個(gè)試驗(yàn)組的數(shù)據(jù)輸入Excel之后，使用各組的平均值作圖。

2 統(tǒng)計(jì)分析方法

使用Engauge Digitizer軟件將各文章中的曲線圖數(shù)據(jù)化，文章中有數(shù)據(jù)的使用文章中的數(shù)據(jù)。使用Excel整理數(shù)據(jù)，SPSS 20.0進(jìn)行單因素方差分析，Tukey法進(jìn)行多重比較，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

3 結(jié)果與分析

3.1 多酚提取物與維生素C對(duì)泡菜發(fā)酵過程中亞硝酸鹽濃度的影響

在發(fā)酵液中添加維生素C或多酚提取物可以改變泡菜發(fā)酵過程中亞硝酸鹽的濃度，具體結(jié)果見圖1。

圖1 泡菜發(fā)酵過程中亞硝酸鹽濃度的變化Fig.1 The change of nitrite content during the fermentation of pickles

由圖1可知，泡菜發(fā)酵過程中的亞硝酸鹽濃度均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。在泡菜液中添加維生素C或多酚提取物會(huì)降低亞硝酸鹽的峰值濃度，且多酚提取物降低幅度大于維生素C?？瞻讓?duì)照組和多酚提取物的亞硝酸鹽峰值濃度出現(xiàn)在發(fā)酵的第2天，分別為22.50，14.65 mg/kg。維生素C組的亞硝酸鹽峰值濃度出現(xiàn)在發(fā)酵的第3天，為19.65 mg/kg。

泡菜發(fā)酵過程實(shí)質(zhì)上是乳酸菌利用新鮮蔬菜中的可溶性糖分發(fā)酵產(chǎn)生乳酸的過程[14]。大量乳酸積累在泡菜中，使得泡菜浸泡在pH值為3.5以下的泡菜液中。在厭氧的環(huán)境中，這個(gè)pH值可以抑制幾乎所有的細(xì)菌活動(dòng)，包括乳酸菌。而在泡菜發(fā)酵的初期，各種好氧細(xì)菌及腐敗菌生長旺盛，會(huì)產(chǎn)生大量的亞硝酸鹽。大部分的多酚提取物都是抑菌與抗氧化作用并存[15]。在泡菜液中添加多酚提取物會(huì)在發(fā)酵前期抑制細(xì)菌的生長，降低發(fā)酵前期亞硝酸鹽的濃度及峰值濃度，所以在發(fā)酵前期亞硝酸鹽的濃度上升比較慢，峰值濃度也比較低。而在發(fā)酵后期由于抑菌作用的存在，導(dǎo)致亞硝酸鹽濃度下降速度較慢，濃度較高。如孫志棟等[16]研究發(fā)現(xiàn)添加0.25%花椒的泡菜發(fā)酵液亞硝酸鹽濃度高于不添加花椒組。有的植物中含有超氧化物歧化酶(SOD)，可以快速地將亞硝酸鹽降解還原[17]。

維生素C降低亞硝酸鹽峰值濃度的作用機(jī)理與植物多酚不同。維生素C在泡菜發(fā)酵中作為一種還原劑與營養(yǎng)劑，一方面可以促進(jìn)細(xì)菌的生長繁殖，另一方面可以促進(jìn)亞硝酸鹽被還原成氨或者NO，降低亞硝酸鹽的濃度。如燕平梅在發(fā)酵泡菜中加入維生素C以后，隨著維生素C濃度的增加，發(fā)酵第2天的細(xì)菌總數(shù)和腸桿菌數(shù)目均增加，而乳桿菌的數(shù)量在添加量為0.06%時(shí)最多，添加量為0.09%時(shí)乳桿菌數(shù)量反而下降，說明維生素C的添加量并不是越多越好。

3.2 多酚提取物與維生素C對(duì)泡菜發(fā)酵到達(dá)終點(diǎn)時(shí)亞硝酸鹽濃度的影響

因各組間數(shù)據(jù)量不相同，進(jìn)行單因素方差分析前先進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)，發(fā)酵第9天和發(fā)酵終點(diǎn)的方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果分別為0.720和0.318，方差整齊，之后使用單因素方差分析，具體結(jié)果見表1。

表1 泡菜發(fā)酵中的亞硝酸鹽濃度(mg/kg)Table 1 The concentration of nitrite (mg/kg) in the fermentation of pickles

注：同行肩標(biāo)無相同小寫字母說明差異顯著(P<0.05)，無相同大寫字母說明差異極顯著(P<0.01)。

在泡菜發(fā)酵的第9天，空白對(duì)照組的亞硝酸鹽濃度為10.34 mg/kg，維生素C組的亞硝酸鹽濃度為5.47 mg/kg，多酚提取物組的亞硝酸鹽濃度為8.94 mg/kg；維生素C組的亞硝酸鹽濃度比空白對(duì)照組下降了47.10%，多酚提取物組的亞硝酸鹽濃度比空白對(duì)照組下降了13.54%。但是3組的亞硝酸鹽濃度之間沒有顯著性差異(P>0.05)。

在泡菜發(fā)酵的終點(diǎn)，空白對(duì)照組的亞硝酸鹽濃度為9.58 mg/kg，維生素C組的亞硝酸鹽濃度為4.88 mg/kg，多酚提取物組的亞硝酸鹽濃度為6.97 mg/kg；維生素C組的亞硝酸鹽濃度比空白對(duì)照組下降了49.06%，多酚提取物組的亞硝酸鹽濃度比空白對(duì)照組下降了27.24%。但是3組的亞硝酸鹽濃度之間沒有顯著性差異(P>0.05)。

所有試驗(yàn)結(jié)果顯示添加多酚提取物或者維生素C可以降低泡菜發(fā)酵終點(diǎn)的亞硝酸鹽濃度。在多酚提取物作為單獨(dú)研究對(duì)象的試驗(yàn)中，多酚提取物組的亞硝酸鹽濃度多低于陽性對(duì)照組即維生素C組，而將維生素C作為主要研究對(duì)象的試驗(yàn)加入所有試驗(yàn)結(jié)果后，取所有試驗(yàn)的均值可以看出，在發(fā)酵第9天和發(fā)酵終點(diǎn)維生素C組的亞硝酸鹽濃度均低于多酚提取物組。由11個(gè)試驗(yàn)的結(jié)果分析可知，無論是多酚提取物還是維生素C對(duì)泡菜發(fā)酵終點(diǎn)的亞硝酸鹽濃度均沒有顯著低于空白對(duì)照組。

由表1可知，各組在發(fā)酵終點(diǎn)的亞硝酸鹽濃度均低于發(fā)酵第9天的亞硝酸鹽濃度。多酚提取物、維生素C和空白對(duì)照組發(fā)酵終點(diǎn)的亞硝酸鹽濃度比第9天的濃度分別下降了22.04%、10.79%和7.35%，多酚提取物組下降最多。這說明泡菜發(fā)酵的pH降低到3.5以下后，多酚提取物和維生素C對(duì)亞硝酸鹽的清除仍未停止，在發(fā)酵后期，多酚提取物的作用與維生素C類似，都是作為還原劑被亞硝酸鹽氧化。

在檢測多酚提取物和維生素C對(duì)亞硝酸鹽清除的試驗(yàn)中多采用模擬胃液條件[18]，pH 3.0的磷酸鹽緩沖液，于37 ℃水浴1 h。說明即使在發(fā)酵終點(diǎn)，微生物停止活動(dòng)，多酚提取物和維生素C仍可對(duì)亞硝酸鹽進(jìn)行清除。如趙秋艷和孫志棟的研究都發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵后期維生素C的含量顯著下降，分別約為最初含量的7%和22%。而泡菜發(fā)酵多在室溫下進(jìn)行，pH只是在一個(gè)范圍內(nèi)變動(dòng)，與模擬胃液條件差別較大，再疊加發(fā)酵過程中繼續(xù)產(chǎn)生亞硝酸鹽和降低溫度的因素，亞硝酸鹽降低的速度低于模擬胃液的反應(yīng)速度，使得在第9天之后的一段時(shí)間內(nèi)亞硝酸鹽的濃度仍在降低。

3種處理的發(fā)酵終點(diǎn)亞硝酸鹽濃度均小于20 mg/kg，都符合國家標(biāo)準(zhǔn)[19]。

3.3 泡菜發(fā)酵過程中的pH值與細(xì)菌數(shù)

在泡菜發(fā)酵終點(diǎn)時(shí)，泡菜的pH一般為3.0～3.5[20]，董英等[21]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)發(fā)酵液的pH為5.15時(shí)，雜菌非常多，腸桿菌達(dá)到8.5×103CFU/mL，當(dāng)pH低于3.7時(shí)，乳酸菌占據(jù)主導(dǎo)地位，含量達(dá)到4.7×108CFU/mL，而腸桿菌降到20 CFU/mL以下。錢志偉和燕平梅的試驗(yàn)都發(fā)現(xiàn)隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，乳酸菌的數(shù)量一直在增長，直到乳酸濃度達(dá)到0.8%左右，pH降低到4以下。而在pH低于4以后腸桿菌數(shù)量呈現(xiàn)下降趨勢。張婷等[22]的研究表明當(dāng)pH下降到4以下，細(xì)菌總數(shù)和亞硝酸鹽濃度開始快速下降，而乳酸菌一直保持在高峰期的數(shù)值；楊晶等[23]研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)酸對(duì)亞硝酸鹽有降解作用。朱琳等[24]對(duì)亞硝酸鹽高峰期和發(fā)酵終點(diǎn)的細(xì)菌群落進(jìn)行高通量分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進(jìn)行到發(fā)酵終點(diǎn)時(shí)，乳酸菌的比例從10%左右上升到了20%左右，且發(fā)酵終點(diǎn)的細(xì)菌總數(shù)低于亞硝酸鹽高峰期的數(shù)值，降低了10%左右，而細(xì)菌種類也降低了約10%。以上研究都說明在接近泡菜發(fā)酵的終點(diǎn)時(shí)，pH穩(wěn)定而細(xì)菌數(shù)下降，這個(gè)時(shí)間為12 d左右。

3.4 泡菜發(fā)酵與多酚提取物的選擇

在泡菜發(fā)酵時(shí)添加多酚提取物與維生素C都可以降低亞硝酸鹽峰值時(shí)的濃度，但二者機(jī)理不同，最好二者配合使用。添加多酚提取物在前期發(fā)揮抑菌作用，降低有害菌的生長繁殖；添加維生素C可促進(jìn)泡菜發(fā)酵和降低后期亞硝酸鹽的濃度[25]，這與孫志棟的研究結(jié)果相似。在泡菜發(fā)酵時(shí)添加維生素C與合適種類和濃度的香辛料可以提高泡菜的發(fā)酵品質(zhì)和口感。但是多酚提取物的使用應(yīng)當(dāng)慎重選擇，畢竟不同種類的多酚提取物在香味、抑菌程度上區(qū)別很大。如茶多酚和原花青素的主要作用是抗氧化，抑菌作用較低或者沒有，這與維生素C的作用相雷同，且單價(jià)較貴，在泡菜發(fā)酵時(shí)添加這些并不能特別體現(xiàn)出多酚提取物的作用。而花椒提取物[26]和石榴皮提取物[27]的抑菌效果都不錯(cuò)，在泡菜發(fā)酵時(shí)添加可以彌補(bǔ)維生素C在抑菌方面的不足。

4 結(jié)論

在泡菜發(fā)酵時(shí)添加多酚提取物與維生素C都可以降低亞硝酸鹽的濃度，但都與空白對(duì)照組最終的亞硝酸鹽濃度沒有顯著差異。且多酚提取物和維生素C對(duì)泡菜發(fā)酵作用的機(jī)理不同，最好將具有抑菌作用的多酚提取物和維生素C相配合使用，而維生素C的合理使用量介于0.05%～0.06%之間。

同時(shí)對(duì)多酚提取物和維生素C抗氧化作用的研究發(fā)現(xiàn)，在食用泡菜的同時(shí)吃一些新鮮水果[28]或者飯后喝一杯綠茶[29]都可以有效降低吃進(jìn)體內(nèi)的亞硝酸鹽濃度。