發(fā)酵條件對(duì)芋頭葉柄酸菜品質(zhì)的影響

桂青，周立軍，袁淑娜，潘劍，黃堅(jiān)雄，陳俊明

中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所/中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院林下資源綜合利用研究中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部儋州熱帶作物科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站（儋州 571737）

芋頭（Colocasia esculenta（L.）Schott）為天南星科植物，在我國廣泛種植。傳統(tǒng)上，芋頭的主要利用部位是其球莖，可直接作為蔬菜食用，是一種良好的食品資源[1]。芋頭葉柄因營養(yǎng)豐富，在食品、醫(yī)藥和紡織業(yè)等領(lǐng)域也得到了廣泛的利用[2]。酸菜在我國有著悠久的歷史，它是指新鮮蔬菜在一定條件下經(jīng)過發(fā)酵而成的一種傳統(tǒng)的發(fā)酵食品，含有豐富的維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維及其他營養(yǎng)物質(zhì)，按照發(fā)酵方式可分為自然發(fā)酵酸菜和人工接種發(fā)酵酸菜[3]。自然發(fā)酵的酸菜主要是利用新鮮蔬菜在一定條件下通過自身攜帶及環(huán)境中乳酸菌等微生物的作用進(jìn)行發(fā)酵而制成的，其中微生物種類多，過程復(fù)雜，發(fā)酵條件粗放，與人工接種發(fā)酵相比，自然發(fā)酵酸菜的風(fēng)味和滋味更優(yōu)[4]。

我國常見的酸菜有東北酸菜、涪陵榨菜、浙江榨菜、四川泡菜等[5]。芋頭葉柄酸菜是我國南方地區(qū)的一種傳統(tǒng)腌制食品，目前極少見與其相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道[6-7]。學(xué)者對(duì)我國最具代表性的東北酸菜研究報(bào)道較多。韓宏嬌等[8]的研究表明東北酸菜在自然發(fā)酵過程中氨基態(tài)氮、總酸、可溶性糖、亞硝酸鹽及微生物菌落均呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化。岳喜慶等[9]研究結(jié)果表明東北酸菜的硬度、脆度等質(zhì)構(gòu)特性指標(biāo)隨著發(fā)酵時(shí)間的延長呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，發(fā)酵第40～第60天時(shí)食用品質(zhì)最佳。馬藝熒等[10]發(fā)現(xiàn)東北酸菜在發(fā)酵過程中有機(jī)酸呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化，暫時(shí)性感官支配分析法表明，第90天時(shí)酸菜的酸感柔和適中，各種有機(jī)酸含量及比例適宜。

海南省地處熱帶北緣，屬熱帶季風(fēng)氣候，素來有“天然大溫室”的美稱，這里長夏無冬，年平均氣溫22～27 ℃，與我國東北、浙江、四川等地的氣候完全不同，但是酸菜依然是海南人民餐桌上不可或缺的一道小菜，尤以黎家酸菜最為有名。然而，目前未見與海南酸菜相關(guān)的報(bào)道，因此研究不同的自然發(fā)酵條件對(duì)芋頭葉柄酸菜品質(zhì)的影響對(duì)指導(dǎo)在高溫高濕條件下制作較好品質(zhì)的酸菜有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

芋頭葉柄采自中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所林下資源綜合利用基地，采摘時(shí)間為4-8月。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品的處理

芋頭葉柄采后剝?nèi)ケ砥?，洗凈泥沙，曬至一定含水量后，加入適量的食鹽揉搓均勻，置于腌菜壇中壓實(shí)，擰緊壇蓋，放置在適當(dāng)?shù)臏囟认伦匀话l(fā)酵。此次試驗(yàn)分別設(shè)置不同含水量（80%，70%，60%，50%和40%）、食鹽濃度（按原料質(zhì)量計(jì)分別為4.0%，4.5%，5.0%和5.5%）、發(fā)酵溫度（4 ℃，室溫28±2℃和35 ℃）、發(fā)酵時(shí)間（裝罐后每隔3 d取1次樣）4個(gè)因素，研究不同自然發(fā)酵條件對(duì)芋頭葉柄酸菜感官品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)和有害物質(zhì)含量的影響。

1.2.2 分析方法

感官評(píng)定主要對(duì)酸菜的色澤、香味、滋味和色澤進(jìn)行評(píng)分，感官評(píng)定小組由10人組成。總酸的測(cè)定參照GB/T 12456—2008中的酸堿滴定法，以乳酸含量計(jì)；可溶性糖的測(cè)定參考《果蔬采后生理生化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》[11]中的試驗(yàn)方法；亞硝酸鹽含量的測(cè)定參照GB 5009.33—2016中的分光光度法。

1.3 試劑和儀器設(shè)備

數(shù)顯恒溫水浴鍋（XR 53648，新瑞儀器廠，江蘇）；紫外可見分光光度計(jì)（普析T6新世紀(jì)，北京）；試劑均為分析純；蒸餾水。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵條件對(duì)芋頭葉柄酸菜感官品質(zhì)的影響

采用曬干的方式，分別將新鮮芋頭葉柄的水分含量控制在40%，50%，60%，70%和80%，發(fā)酵結(jié)束后對(duì)5個(gè)處理的芋頭葉柄酸菜進(jìn)行感官評(píng)定，結(jié)果如圖1所示。綜合考慮酸菜的色澤、香味、滋味和質(zhì)地，感官評(píng)定分?jǐn)?shù)依次為水分含量70%＞80%＞60%＞50%＞40%，當(dāng)水分含量為70%時(shí)酸菜的綜合分?jǐn)?shù)最高，為99.2分，表明當(dāng)水分含量為70%時(shí)酸菜的感官品質(zhì)最好。

圖1 不同原料水分含量時(shí)芋頭葉柄酸菜的感官評(píng)定分?jǐn)?shù)

取新鮮芋頭葉柄，將水分含量控制在70%，食鹽添加量分別為4.0%，4.5%，5.0%和5.5%，酸菜的感官評(píng)定結(jié)果如圖2所示。當(dāng)鹽濃度為4.5%，5.0%和5.5%時(shí)感官評(píng)定結(jié)果差異較小，當(dāng)鹽濃度為4.0%時(shí)，評(píng)分較高，為101.4分，說明鹽濃度4.0%時(shí)品質(zhì)較佳。

圖2 不同鹽濃度時(shí)芋頭葉柄酸菜的感官評(píng)定分?jǐn)?shù)

溫度試驗(yàn)的感官評(píng)定結(jié)果如圖3所示。結(jié)果表明，溫度越低，芋頭葉柄酸菜的感官評(píng)定分?jǐn)?shù)越高，依次為90.2，94.4和96.2分，其中室溫與4 ℃條件下發(fā)酵后的感官品質(zhì)差異較小。

圖3 不同發(fā)酵溫度時(shí)芋頭葉柄酸菜的感官評(píng)定分?jǐn)?shù)

2.2 發(fā)酵條件對(duì)芋頭葉柄酸菜營養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.2.1 水分含量對(duì)芋頭葉柄酸菜總酸和可溶性糖含量的影響

不同水分含量的芋頭葉柄酸菜中總酸含量如圖4所示。結(jié)果表明，水分含量越低，總酸含量越低，依次為85.48，61.82，50.49，28.94和25.45 g/kg。酸味物質(zhì)含量是影響酸菜滋味的重要成分，因此芋頭葉柄在發(fā)酵前保持較高的含水量，比較有利于酸味物質(zhì)的生成，芋頭葉柄酸菜的品質(zhì)更好。

圖4 不同水分含量時(shí)芋頭葉柄酸菜的總酸含量

芋頭葉柄水分含量對(duì)酸菜可溶性糖含量的影響如圖5所示。結(jié)果表明，水分含量在50%～80%之間，隨著水分含量的增加，總酸含量降低，當(dāng)水分含量為40%時(shí)，總酸含量卻急劇降低，其中水分含量為80%時(shí)可溶性糖含量最低，為65.16 mg/g；水分含量50%時(shí)最高，為233.8 mg/g。這可能是瓶裝酸菜在發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的發(fā)酵水流出，帶走部分可溶性糖，當(dāng)水分含量較高時(shí)，發(fā)酵迅速，水分流失較多，從而可溶性糖也流失較多，而當(dāng)水分含量僅為40%時(shí)，發(fā)酵速度明顯減慢，可溶性糖的生成也較少。

圖5 不同水分含量時(shí)芋頭葉柄酸菜的可溶性糖含量

2.2.2 鹽濃度對(duì)芋頭葉柄酸菜總酸和可溶性糖含量的影響

不同鹽濃度對(duì)芋頭葉柄酸菜總酸含量的影響如圖6所示。結(jié)果表明，鹽濃度越低，總酸含量越高，依次為59.85，65.69，71.23和76.39 g/kg，這可能與鹽濃度低時(shí)乳酸菌生長快有關(guān)[12]。

圖6 不同鹽濃度時(shí)芋頭葉柄酸菜的總酸含量

當(dāng)鹽濃度為4.0%～5.5%時(shí)，芋頭葉柄酸菜中的可溶性糖含量如圖7所示。結(jié)果表明，鹽濃度對(duì)可溶性糖含量的影響不顯著，約為260 mg/g。

圖7 不同鹽濃度時(shí)芋頭葉柄酸菜的可溶性糖含量

2.2.3 發(fā)酵溫度對(duì)芋頭葉柄酸菜總酸和可溶性糖含量的影響

由圖8和圖9可知，在室溫條件下發(fā)酵，酸菜中的總酸和可溶性糖含量比4 ℃和35 ℃發(fā)酵時(shí)的高，高低順序均為室溫＞4 ℃＞35 ℃。室溫條件下酸菜中總酸和可溶性糖含量分別為44.84 g/kg和181.99 mg/g?？梢姕囟冗^高或過低均不利于總酸和可溶性糖的積累，這可能是溫度過高，發(fā)酵速度加快，總酸和可溶性糖的流失也快；而溫度過低，則發(fā)酵緩慢。乳酸菌發(fā)酵的最佳溫度為25～30 ℃，且隨著溫度的升高，發(fā)酵速度也會(huì)加快，但有研究表明在較高溫度下自然發(fā)酵不利于乳酸菌成為優(yōu)勢(shì)菌[13]。由此推測(cè)，溫度過高對(duì)產(chǎn)酸具有不利影響，雜菌生長過快對(duì)可溶性糖的消耗也會(huì)更多更快。

圖8 不同發(fā)酵溫度時(shí)芋頭葉柄酸菜的總酸含量

圖9 不同發(fā)酵溫度時(shí)芋頭葉柄酸菜的可溶性糖含量

2.2.4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)芋頭葉柄酸菜總酸和可溶性糖含量的影響

由圖10可以看出，在發(fā)酵期間，芋頭葉柄酸菜中的總酸含量呈現(xiàn)先升高后略降低的趨勢(shì)，第32天時(shí)達(dá)到最高，為67.84 g/kg。

圖10 不同發(fā)酵時(shí)間芋頭葉柄酸菜的總酸含量

圖11表示的是在發(fā)酵期間芋頭葉柄酸菜中可溶性糖含量的變化。結(jié)果表明，在第4～第8天，可溶性糖含量急劇降低，由117.55 mg/g降低至31.97 mg/g，隨后可溶性糖含量略有降低，第48天時(shí)為24.24 mg/g。

圖11 不同發(fā)酵時(shí)間芋頭葉柄酸菜的可溶性糖含量

2.3 發(fā)酵條件對(duì)芋頭葉柄酸菜中亞硝酸鹽含量的影響

圖12～圖14分別反映了原料的水分含量、鹽濃度和發(fā)酵溫度對(duì)瓶裝酸菜中亞硝酸鹽含量的影響。結(jié)果表明，原料水分含量越低，酸菜中積累的亞硝酸鹽含量越高，這可能與瓶裝酸菜在發(fā)酵過程中發(fā)酵水流水有關(guān)；當(dāng)鹽濃度為4.5%時(shí)，亞硝酸鹽含量最高；當(dāng)鹽濃度為5.5%時(shí)，亞硝酸鹽的含量反而最低；溫度試驗(yàn)說明4 ℃時(shí)亞硝酸鹽的含量最高，室溫發(fā)酵亞硝酸鹽含量最低。

圖12 不同水分含量時(shí)芋頭葉柄酸菜中的亞硝酸鹽含量

圖13 不同鹽濃度時(shí)芋頭葉柄酸菜中的亞硝酸鹽含量

圖15反映的是發(fā)酵期間芋頭葉柄酸菜中亞硝酸鹽含量的變化。結(jié)果表明，亞硝酸鹽含量先急劇降低，然后略有升高，再降低，最后在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。發(fā)酵第4天時(shí)亞硝酸鹽含量為4.41 mg/kg；第12天時(shí)為1.59 mg/kg；第16～第20天時(shí)又升高，為約3.00 mg/kg；第24～第48天時(shí)保持在2.00 mg/kg上下波動(dòng)。在整個(gè)發(fā)酵過程中，亞硝酸鹽含量一直較低，在國家標(biāo)準(zhǔn)要求的限量標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)（我國食品衛(wèi)生法規(guī)定醬腌菜中亞硝酸鈉殘留量不超過20 mg/kg）。

圖14 不同發(fā)酵溫度時(shí)芋頭葉柄酸菜中的亞硝酸鹽含量

圖15 不同發(fā)酵時(shí)間芋頭葉柄酸菜的亞硝酸鹽含量

3 討論

由于發(fā)酵試驗(yàn)所需時(shí)間較長，可能對(duì)相同條件下不同時(shí)間測(cè)得的數(shù)據(jù)不同，可能的原因有：（1）此次試驗(yàn)的時(shí)間跨度長，環(huán)境濕度變化較大；（2）芋頭葉柄的采摘時(shí)間跨度較長，原料的營養(yǎng)成分不完全一致，導(dǎo)致不同時(shí)期在室溫條件下發(fā)酵的酸菜的營養(yǎng)成分和亞硝酸鹽含量不完全一致。但此次試驗(yàn)的單因素試驗(yàn)時(shí)所用原料均一，因此單因素試驗(yàn)的數(shù)據(jù)是可靠的。試驗(yàn)證明環(huán)境對(duì)自然發(fā)酵酸菜的品質(zhì)影響較大，因此若要實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)得到品質(zhì)穩(wěn)定的酸菜，需要嚴(yán)格控制發(fā)酵條件。

大量研究報(bào)道稱隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，東北酸菜中的總酸含量上升，還原糖、亞硝酸鹽含量均先增加后減小[9,14]，此次試驗(yàn)中，總酸的變化趨勢(shì)與之相同，而還原糖和亞硝酸鹽含量的變化與之不一致，這可能與此次試驗(yàn)所采用的玻璃瓶發(fā)酵罐、發(fā)酵溫濕度相對(duì)較高等因素有關(guān)。

亞硝酸鹽一直被認(rèn)為是強(qiáng)致癌物質(zhì)。魯敏等[15]認(rèn)為酸菜腌制過程中亞硝酸鹽含量與食鹽濃度、食鹽加入批次、腌制時(shí)間、環(huán)境溫度、酸度、腌制的衛(wèi)生條件和維生素C的加入等有關(guān)。孟良玉等[16]和蒲朝文等[17]的研究均表明延長腌制時(shí)間及多次換水能有效降低酸菜中的亞硝酸鹽含量。黃麗慧等[18]認(rèn)為亞硝酸鹽可與乳酸作用生成亞硝酸而分解，溫度越高，酸度越大，亞硝酸分解越快，另外加強(qiáng)優(yōu)良乳酸菌種的篩選和純種發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用也是降低產(chǎn)品亞硝酸鹽含量的可行途徑。此次試驗(yàn)中亞硝酸鹽含量一直較低，可能與發(fā)酵溫度較高和發(fā)酵初期發(fā)酵液滲出有一定的關(guān)系。

4 結(jié)論

此次試驗(yàn)研究了不同發(fā)酵條件對(duì)芋頭葉柄酸菜感官品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)和亞硝酸鹽積累的影響。結(jié)果表明，原料的水分含量、鹽濃度、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間均對(duì)酸菜的發(fā)酵影響較大。在海南高溫高濕條件下制作自然發(fā)酵的芋頭葉柄酸菜，芋頭葉柄水分含量為70%，食鹽濃度為4%，室溫下發(fā)酵32 d，所得芋頭葉柄酸菜具有較好的品質(zhì)，亞硝酸鹽含量極低，可安全食用。