3種白菜腌制酸菜貯期非酶褐變的比較

王 琛，高 雅，張曉黎，韓艷秋，吳興壯

(遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品與加工研究所，遼寧 沈陽 110161)

酸菜是酸漬大白菜的簡稱，指在低濃度食鹽條件下，經(jīng)過自然發(fā)酵或乳酸菌發(fā)酵而形成的一種北方地區(qū)特色的傳統(tǒng)發(fā)酵食品[1]。近幾年，遼寧省的酸菜產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，僅沈陽地區(qū)的酸菜企業(yè)就有58家，主要集中在新民4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，年產(chǎn)量達(dá)14萬 t，國內(nèi)占有率達(dá) 80%，生產(chǎn)總值超 5億元[2]。但是酸菜在發(fā)酵、運(yùn)輸及保藏過程中常會(huì)因?yàn)闇囟取⒐庹盏纫蛩匕l(fā)生褐變，生成一種不易溶于水的類黑素高聚物，在人體內(nèi)很難被消化吸收，導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)下降。

果蔬褐變一般分為酶促褐變和非酶褐變。由于成熟酸菜的pH值一般在3～4之間，過氧化物酶和過氧化氫酶的活性都很低，所以，酸菜的褐變主要與非酶褐變有關(guān)[3～4]。董霞等認(rèn)為酸菜的褐變是Vc分解和多酚氧化聚合的結(jié)果，不排除美拉德反應(yīng)[5]；而羅祖友等和張?zhí)m威等認(rèn)為酸菜的褐變是Vc脫氫氧化后與氨基酸之間發(fā)生美拉德反應(yīng)的結(jié)果[6，7]；易俊杰等認(rèn)為超高壓處理后的酸菜褐變是由于多酚氧化聚合造成的[8]；吳錦濤認(rèn)為加熱會(huì)加大酸菜的褐變，引起美拉德反應(yīng)和Vc的氧化分解。綜合前人的研究結(jié)果，貯藏期間酸菜的褐變可能與其自身的Vc、多酚、還原糖、氨基態(tài)氮和5-HMF等化合物的含量變化有關(guān)，且這種含量變化與發(fā)酵條件、外界環(huán)境有這密切關(guān)系。

目前，關(guān)于酸菜褐變的研究主要集中在了貯藏期間溫度、光照強(qiáng)度、震動(dòng)頻率和包裝材料幾個(gè)方面[9]，但白菜品種的不同可能也是引起酸菜褐變的又一因素。因此，本文以3種白菜為研究對(duì)象，通過人工接種制成酸菜，分析比較貯藏期間非酶褐變相關(guān)因素在3種酸菜中的變化差異，旨在為酸菜適宜白菜品種的篩選提供有力的理論依據(jù)，進(jìn)而降低酸菜褐變的可能，推動(dòng)酸菜產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

新鮮大白菜(Brassica rapa spp.Pekinensis)2019年11月采摘于新民市大民屯鎮(zhèn)益村新城蔬菜種植專業(yè)合作社，3種白菜分別為韓國大黃心、新北京3號(hào)和天津青麻葉，各種包菜大小適中、體型均勻、無機(jī)械損傷、無病蟲害。

1.2 生產(chǎn)工藝

精選新鮮大白菜，葉白色嫩葉，心實(shí)，重約1 kg，去掉根和老葉，自然晾曬1 d；再清洗干凈用熱水漂燙2～3 min；把白菜橫向放入缸內(nèi)，撒入2%的食鹽腌制1 d；再加入2%自制的乳酸菌接種液(內(nèi)含乳酸菌109cfu/ml)，用水稀釋直至沒過白菜；混合均勻后封口發(fā)酵；發(fā)酵30 d后出缸、切絲、真空包裝，每袋酸菜要求包含100 g酸菜幫和100酸菜葉，并于室溫條件貯藏；每隔50 d取樣測(cè)定各指標(biāo)。

1.3 褐變度

采用消光值法，參考郁志芳等人的方法[10]，略加改動(dòng)。取樣后將幫和葉混合打漿，過濾10ml漿液，在410nm波長下測(cè)定樣液吸光度值，以10·A410表示褐變度。

1.4 色澤

參考易俊杰的方法，將樣品中的酸菜幫和葉混合打漿，裝入樣品杯，采用SC-80色差儀測(cè)定酸菜的L，a和b值。其中L代表亮度軸(0表示黑色，100表示白色)；a代表紅綠軸(正值表示紅，負(fù)值表示綠)；b代表黃藍(lán)軸(正值表示黃，負(fù)值表示藍(lán))[8]。

1.5 p H值

參考曹秋閣的方法，將樣品中的酸菜幫和葉混合打漿后過濾，釆用型數(shù)字顯示計(jì)測(cè)定[11]。

1.6 Vc含量

參考GB/T5009.159-2003的方法，取樣后將酸菜幫和葉與等重的2%草酸溶液混合打漿均質(zhì)，采用 6-二氯靛酚溶液滴定法測(cè)定 Vc的含量[12]。

1.7 總酚含量

參考Chu et al.的方法，取樣后將酸菜幫和葉與等質(zhì)量的75%甲醇溶液混合，在冷研缽中充分研磨成漿，然后采用福林酚法測(cè)定多酚類物質(zhì)的含量[13]。

1.8 還原糖含量

參考齊育君等的方法，取樣后將酸菜的幫和葉與等質(zhì)量的沸水中研磨成漿，然后采用3，5-二硝基水楊酸(DNS)法測(cè)定還原糖的含量[14]。

1.9 氨基態(tài)氮含量

參考GB1143.2-89的方法，取樣后將酸菜幫和葉與等質(zhì)量的沸水磨成漿，再用甲醛值法測(cè)定氨基氮的含量[15]。

1.10 5-HMF含量

參考Price&Ide的方法，5-HMF(5-羥甲基糠醛)采用高效液相色譜法wangters-2695型液相色譜(wangters-2695HPLC)測(cè)定[16]。

1.11 數(shù)據(jù)分析

所有指標(biāo)測(cè)試重復(fù)3次，每次3個(gè)平行。數(shù)據(jù)分析通過SPSS22.0單因素ANOVA進(jìn)行差異性顯著分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 褐變度和p H值變化的比較

圖2-A所示，發(fā)酵結(jié)束后(貯藏0 d)，天津青麻葉組的褐變度最高，新北京3號(hào)組次之，韓國大黃心組最低，這可能與白菜品種自身顏色的差異有關(guān)。隨著貯藏時(shí)間的延長，各組酸菜的褐變度逐漸上升，其中大黃心組的褐變度上升最快，貯藏150 d時(shí)與天津青麻葉組接近，說明大黃心腌制的酸菜褐色物質(zhì)積累較快，容易發(fā)生褐變反應(yīng)。整個(gè)貯藏期間，新北京3號(hào)組的褐變度變化相對(duì)平緩且始終保持最低，且在貯藏200 d時(shí)明顯低于韓國大黃心組和天津青麻葉組(P＜0.05)，說明新北京3號(hào)腌制的酸菜在貯藏期間不易發(fā)生褐變反應(yīng)。

圖2-B所示，發(fā)酵結(jié)束后(貯藏0 d)，天津青麻葉組酸菜的p H值明顯高于其他2組(P＜0.05)，說明乳酸菌對(duì)天津青麻葉在發(fā)酵期間產(chǎn)酸能力較弱。整個(gè)貯藏期間，各組酸菜的p H值均變化不大，其中，韓國大黃心的始終最低，在3.2～3.35之間波動(dòng)，新北京 3號(hào)組的其次，在3.3～3.7之間波動(dòng)，兩者差異并不顯著，但天津青麻葉組的始終最高，在 3.8～4.2之間波動(dòng)。所以，韓國大黃心和新北京3號(hào)腌制的酸菜酸度更加適宜。

2.2 色澤變化的比較

圖3 (A)所示，發(fā)酵結(jié)束后(貯藏 0 d)，韓國大黃心組和新北京3號(hào)組的L值明顯高于天津青麻葉組(P＜0.05)。隨著貯藏時(shí)間的延長，3組酸菜的L值緩慢下降，其中，韓國大黃心組下降的相對(duì)較快，逐漸與天津青麻葉組接近，該結(jié)果與褐變的變化差異相一致，說明貯藏期間韓國大黃心腌制的酸菜黑色物質(zhì)積累的較多。

圖3(B)所示，發(fā)酵結(jié)束后(貯藏0 d)，3組酸菜的a值均為負(fù)數(shù)，其中天津青麻葉組的a值最低，說明天津青麻葉腌制的酸菜綠色調(diào)較高，這可能與其白菜品種自身色澤有關(guān)。隨著貯藏時(shí)間的延長，3組酸菜的a值向正數(shù)方向逐漸升高，說明3組酸菜色調(diào)逐漸由綠色轉(zhuǎn)向紅色，其中，天津綠麻葉組轉(zhuǎn)變得最快，韓國大黃心次之，而新北京3號(hào)相對(duì)最慢。

圖3(C)所示，發(fā)酵結(jié)束后(貯藏0 d)，3組酸菜的b值在黃色區(qū)域且差異不顯著，但隨著貯藏時(shí)間的延長，各組酸菜的b值開始逐漸升高，向較深的色調(diào)轉(zhuǎn)變，其中韓國大黃心組和天津青麻葉組上升的較快，而新北京3號(hào)組的b值始終保持最低，說明貯藏期間新北京3號(hào)腌制的酸菜黃色調(diào)保持得較好的。

2.3 Vc含量變化的比較

Vc具有一定的酸性和還原性，在有氧或無氧的條件下均能極易氧化變色[7]。發(fā)酵結(jié)束后(貯藏0d)，韓國大黃心組的Vc含量與天津青麻葉組的接近，但明顯高于新北京3號(hào)組，這與白菜品種和發(fā)酵過程中Vc損失率有一定關(guān)系。隨著貯藏時(shí)間的延長，各組酸菜的Vc含量逐漸下降，其中，韓國大黃心組下降最快，在貯藏100d后其Vc含量開始明顯低于其他 2組(P＜0.05)，說明大黃心腌制的酸菜在貯藏期間較易發(fā)生Vc氧化褐變。整個(gè)貯藏期間，新北京3號(hào)和天津青麻葉2組的Vc含量的下降無明顯差異。

2.4 多酚含量變化的比較

酚類物質(zhì)不僅是酶促褐變的底物，也能夠發(fā)生自動(dòng)氧化[17]。圖5中，發(fā)酵結(jié)束后，各組酸菜多酚含量的的差異不明顯，說明乳酸發(fā)酵對(duì)個(gè)品種白菜多酚含量的影響不大。隨著貯藏時(shí)間的延長，各組酸菜的多酚含量均呈下降的趨勢(shì)，其中韓國天津青麻葉組下降得相對(duì)較快，貯藏50d開始明顯低于其他2組，貯藏200d時(shí)，其多酚含量快速降至0.18mg/100g，明顯低于其他 2組(0.33 mg/100g和0.35mg/100g)。整個(gè)貯藏期間，韓國大黃心組和新北京3號(hào)組的多酚含量變化差異不大(P＞0.05)。由此可知，天津青麻葉腌制的酸菜中多酚類物質(zhì)更容易氧化發(fā)生褐變反應(yīng)。

2.5 還原糖含量變化的比較

還原糖是美拉德反應(yīng)的底物之一，與氨基酸反應(yīng)后的聚合產(chǎn)物是一種類黑色素[18]。如圖6所示，發(fā)酵結(jié)束后，韓國大黃新腌制的酸菜中還原糖的含量明顯高于其他2組(P＜0.05)，這可能與韓國大黃心白菜品種中糖類物質(zhì)含量較高有關(guān)。整個(gè)貯藏其間，各組酸菜還原糖含量呈下降趨勢(shì)，其中韓國大黃心下降最快，在貯藏100d時(shí)低于其他2組，而新北京3號(hào)組和天津青麻葉組的還原糖含量下降相對(duì)較慢，且2組無明顯差異。還原糖含量的下降可能與美拉德反應(yīng)有關(guān)，但這還需要分析美拉德反應(yīng)的另一底物氨基酸含量的變化情況。

2.6 氨基態(tài)氮含量變化的比較

氨基態(tài)氮可以反映氨基酸含量的變化情況，而氨基酸是美拉德反應(yīng)的又一底物[9]。如圖7所示，發(fā)酵后韓國大黃心腌制的酸菜中氨基態(tài)氮含量明顯高于其他2組，說明韓國大黃心白菜中的蛋白質(zhì)能容易被乳酸菌利用。隨著貯藏時(shí)間的延長，新北京3號(hào)組和天津青麻葉組酸菜的氨基態(tài)含量變化平緩，而韓國大黃心的快速下降，貯藏200d時(shí)下降率是貯藏0d時(shí)的46.34%，幾乎下降了一半。結(jié)合還原糖下降的情況，認(rèn)為韓國大黃心腌制的酸菜在貯藏期間發(fā)生了美拉德褐變。

2.7 5-HMF含量變化的比較

5-HMF代表美拉德反應(yīng)的一個(gè)中間產(chǎn)物，被認(rèn)為是美拉德反應(yīng)的一個(gè)重要指標(biāo)[19]。如圖8所示，各組酸菜5-HMF含量均呈上升的趨勢(shì)，其中天津青麻葉腌制酸菜的5-HMF含量始終保持最低。貯藏 50～100d時(shí)，韓國大黃心組的 5-HMF含量明顯高于其他2組，而其他2組差距不顯著，貯藏150～200d時(shí)，韓國大黃心組和新北京3號(hào)組酸菜的5-HMF含量快速上升，且明顯高于天津青麻葉組，說明韓國大黃心腌制的酸菜在整個(gè)貯藏期都發(fā)生了較明顯的美拉德褐變反應(yīng)，而新北京3號(hào)腌制的酸菜在貯藏后期才發(fā)生較明顯的美拉德褐變反應(yīng)。

3 討論

非酶褐變是一種復(fù)雜的過程，受外界和內(nèi)在因素的影響。美拉德反應(yīng)是指羰基化合物(還原糖)和氨基化合物(氨基酸和蛋白質(zhì))經(jīng)過一系列的重排、脫水、縮合和聚合反應(yīng)生成假黑色素的過程[20]。美拉德反應(yīng)存在3種類型的反應(yīng)，其中一種是在酸性條件下由1，2-烯醇化形成糠醛和5-HMF[21]。各組酸菜氨基態(tài)含量的變化不是很明顯，相對(duì)比較平緩，這是因?yàn)槿樗峋^續(xù)發(fā)酵不斷產(chǎn)生新的氨基的緣故。但還原糖含量和5-HMF含量變化均發(fā)生了非常明顯的變化，說明酸菜的非酶褐變應(yīng)該與美拉德反應(yīng)有關(guān)，其中韓國大黃心表現(xiàn)的最為突出，其更容易發(fā)生美拉德褐變。在有氧條件下，Vc產(chǎn)生還原酮，參與美拉德反應(yīng)形成黑色素樣色素，在無氧條件下氧化分解生成furfural[22]。3種白菜腌制的酸菜的Vc都發(fā)生了不同程度的氧化，其中韓國大黃新組和天津青麻葉組下降最快，且5-HMF含量也較高，這可能因?yàn)?組中的活性氧離子較高，過多的Vc發(fā)生有氧分解后更易與氨基酸發(fā)生了美拉德反應(yīng)。多酚類物質(zhì)的氧化褐變也與體系pH有關(guān)。一般蘋果汁p H值在4時(shí)，能發(fā)生褐變；在3.7時(shí)，褐變速度大減；在2.5時(shí)，褐變完全被抑制[23]。3組酸菜貯藏期間的pH值分在3.2～3.35、3.3～3.7和 3.8～4.2之間波動(dòng)，所以，天津青麻葉組多酚含量下降最快，也最容易發(fā)生多酚氧化。不同的白菜品種經(jīng)過發(fā)酵后提供的物質(zhì)基礎(chǔ)不同，所產(chǎn)生的非酶褐變類型也不同。

4 結(jié)論

綜合比較，韓國大黃心腌制的酸菜在貯藏期間最易發(fā)生Vc氧化和美拉德褐變，其色澤和褐變度下降最快；新北京3號(hào)腌制的酸菜中Vc含量和多酚含量在貯藏期間始終最高，其色澤和褐變度下降最緩慢；天津青麻葉腌制的酸菜受自身顏色的影響，其褐變度和色澤變化始終處于較高的水平，并與多酚的氧化聚合有關(guān)。因此，腌制酸菜最適宜的白菜品種為新北京3號(hào)，其更有利于保護(hù)酸菜的色澤，實(shí)現(xiàn)長期貯藏的目的。