芋頭葉柄泡菜泡制工藝優(yōu)化及其香氣物質研究

汪甚彤 ，王 麗 ，孫 敏 ，徐 平 ，周毅峰 ，羅興武

（1.湖北民族大學生物科學與技術學院，湖北 恩施 445000；2.生物資源保護與利用湖北省重點實驗室，湖北 恩施 445000）

國內外對芋頭葉柄發(fā)酵食品的研究較少，主要是因為芋頭葉柄中含有特殊的刺激物質使之帶有麻口澀味；芋頭葉柄發(fā)酵食品科技含量不高導致生產力低下，成本較高；亞硝酸鹽和食鹽含量過高，食用安全性差等［6-8］。為推廣芋頭葉柄泡菜等發(fā)酵食品，需針對發(fā)酵過程中主要風味物質變化、發(fā)酵過程中主要化學成分變化，采用適當方法除澀，為芋頭葉柄腌制提供理論和實踐基礎，提升芋頭葉柄產品質量，凸顯發(fā)酵蔬菜特有的風味和品質，使其色、香、味以及安全性得到根本改善［9-11］。

中國芋頭資源豐富，芋稈產量大，對環(huán)境產生巨大的壓力［12］。本研究不僅可以生產出味道鮮美、營養(yǎng)豐富的芋頭葉柄發(fā)酵食品，還能通過加工提高對芋頭葉柄的利用率，節(jié)約成本，因此具有廣闊的開發(fā)和利用前景。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

芋頭葉柄，湖北饞裕食品有限公司提供；乳酸鈣、山梨酸鉀、脫氫乙酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、焦亞硫酸鈉、呈味核苷酸二鈉均為國產食用級，市售；無水硫酸鈉（分析純）、氯化鈉（分析純），購自國藥集團化學試劑有限公司。

WK2102電磁爐，廣州美的生活電器制造有限公司；5977BGC-MS Agilent Technologie；MS1160 真空機，美吉斯真空包裝機工廠；EL204電子天平，上海越平科學儀器有限公司；LC-20A 手動進樣器，上海安譜試驗科技股份有限公司；50∕30 μm DVB∕CAR∕PDMS萃取頭；KM-5硬度計，竹村電械制作所（日本）。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 芋頭葉柄泡菜硬度試驗 將芋頭葉柄分切為三部分，靠近葉片的標識為上、靠近葉原基的標識為下，二者之間標識為中，如表1 所示進行處理，并加入20.00 g∕L 乳酸鈣。拌料前和成熟后分別用硬度計測各段芋頭葉柄的硬度。原料及輔料用量為：芋頭葉柄300 g，食鹽9 g，糖6 g，蒜3 g，紅辣椒6 g，白酒3 g。每天不定時觀察發(fā)酵狀況并及時給壇沿加水，保持壇沿水不干。

表1 芋頭泡菜硬度試驗設計

1.2.3 4 種防腐劑及不同濃度對泡菜pH 的影響試驗

1）防腐劑種類和濃度篩選試驗。根據國標GB 2760—2014 規(guī)定的防腐劑允許使用最大量，在1 kg芋頭葉柄中允許加入選定的防腐劑如表2 所示。待發(fā)酵芋頭葉柄成熟后，各防腐劑依次按最大用量的0%、20%、40%、60%、80%、100%添加到產品中。產品真空包裝后分別在低溫（6～10 ℃）和常溫（20～25 ℃）中貯存，定期測定pH。

5日上午，惠州海事局4名船舶安檢官（FSCO）組成安全檢查組，依據《2009年海上移動式鉆井平臺構造和設備規(guī)則》《海上移動平臺入級與建造規(guī)范》及SOLAS 公約等有關規(guī)定，對“海洋石油982”進行船旗國檢查。安檢組登上平臺后對船舶證書、駕駛臺資源、船體情況、船舶配員、救生消防應急設施、防火布置等方面實施了認真細致的檢查?，F場檢查結束后，安檢組針對發(fā)現的缺陷，進行了仔細梳理，并提出了具體的整改要求。同時，重點針對消防設備、救生設備、應急設施等，向平臺工作人員宣貫了法規(guī)標準和有關要求。

表2 防腐劑在芋頭葉柄中的添加量

2）防腐劑復配試驗。在防腐劑種類和濃度篩選試驗的基礎上，對選定的4 種防腐劑進行不同濃度梯度的復配試驗，待發(fā)酵芋頭葉柄成熟后，加入相應防腐劑，添加量如表3 所示。經真空包裝后分別置低溫（6～10 ℃）和常溫（20～25 ℃）貯存 24 h，測定pH。

表3 復配試驗各防腐劑添加比例

1.2.4 貯藏溫度對產品酸度的影響試驗 將真空包裝的芋頭葉柄泡菜分為2 組，一組置于冰箱（6～10 ℃）中保存，另一組置于常溫（20～25 ℃）中保存，定期取其樣本測量pH。

1.2.5 泡菜增鮮效果的優(yōu)化研究

1）增味劑對泡菜的增鮮效果研究。用增味劑5′-呈味核苷酸二鈉來調整食品風味，改善食品感官品質。GB 2760—2014 規(guī)定該增味劑可按生產需要量添加，經初步試驗，選擇添加0.010～0.035 g∕kg。為控制防腐劑添加量，100 g 泡菜樣品中只添加0.063 g 山梨酸鉀，增味劑添加量為0、0.001 0、0.001 5、0.002 0、0.002 5、0.003 0、0.003 5 g，常溫環(huán)境下放置 72 h。泡菜的感官評價項目及分值分配參考SB∕T 10756—2012，由11 位經培訓、具有經驗的食品科學與工程專業(yè)的教師和學生組成。

2）正交試驗。分別選取泡菜增味劑、防腐劑濃度、泡菜預處理對泡菜感官影響的因素進行正交試驗，以泡菜的感官評分為標準，確定最佳工藝配方，三因素三水平正交試驗設計見表4。

表4 正交試驗因素與水平

1.2.6 產品香氣物質的測定

1）試驗材料處理。選取腌制的芋頭葉柄泡菜為試驗材料，100 g 泡菜中加入 0.002 0、0.002 5、0.003 0 g的泡菜增味劑，同時做空白對照，一個樣品做2 次平行試驗。

2）頂空固相微萃取條件。稱取2.0 g 泡菜于頂空瓶，立即密封頂空瓶。將樣品瓶置于加熱的磁力攪拌器上，在50 ℃的恒溫水浴鍋中平衡40 min，萃取頭（取樣前在氣相色譜進樣口老化處理1 h，老化溫度250 ℃）插入頂空瓶中萃取40 min，然后將手動SPME 裝置插入氣相色譜（GC）進樣口，在相同溫度下解吸附5 min，同時啟動儀器收集數據。

3）GC-MS 分析條件［13］。氣相色譜條件∶色譜柱122-5532 為DB-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）色譜柱，進樣口溫度250 ℃。升溫梯度∶①以3 ℃∕min 升至 100 ℃；②以 8 ℃∕min 升至 250 ℃。載氣 He；檢測器溫度280 ℃。質譜條件∶EI 離子源，離子源溫度為230 ℃，電離能為70 eV，前進樣口溫度為250 ℃，四極桿溫度150 ℃，電離方式為EI，檢索譜庫為NIST。

1.3 數據處理

運用Excel 及SPSS 19.0 軟件對試驗數據進行整理和顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 鈣離子對產品硬度的影響

在拌料工藝中加入乳酸鈣來分析鈣離子對產品硬度的影響。在30 ℃環(huán)境下發(fā)酵4 d，芋頭葉柄泡菜發(fā)酵成熟，測其發(fā)酵后的硬度，并將發(fā)酵前后的硬度進行對比，見圖1。芋頭葉柄上部在腌制前后的硬度變化較為明顯，腌制后的芋頭葉柄硬度普遍比新鮮芋頭葉柄的硬度小，不同處理工藝和壇子對芋頭葉柄的硬度影響不同，處理工藝II 的硬度變化比其他處理工藝平穩(wěn)，腌制后芋頭葉柄上、中、下硬度相近，腌制出的泡菜口感均勻。綜合分析，選用處理工藝II腌制泡菜。

圖1 芋頭葉柄腌制前后硬度對比

2.2 不同用量的4 種防腐劑及貯藏環(huán)境對芋頭葉柄泡菜酸度的影響

酸度是衡量泡菜原料發(fā)酵成熟度最重要的指標，試驗選用山梨酸鉀、脫氫乙酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、焦亞硫酸鈉4 種防腐劑，在發(fā)酵芋頭葉柄成熟后依次按其最大用量的0%、20%、40%、60%、80%、100%添加到產品中，常溫貯存24 h 后測定pH，結果見表5。由表5 可知，隨著防腐劑用量增加，泡菜pH呈下降趨勢，說明防腐劑濃度越高，抑菌效果越好，加入乙二胺四乙酸二鈉、焦亞硫酸鈉的泡菜在第二天均出現漲袋現象，說明其對發(fā)酵菌抑制效果差，繼續(xù)測其pH 無意義；其他試驗組第二天僅空白對照有漲袋現象。每隔 1 d 測 1 次 pH，測定 5～6 次，后期每5 d 測1 次，直至其pH 逐漸穩(wěn)定。在防腐劑種類和濃度篩選試驗基礎上，對選定的4 種防腐劑進行不同濃度梯度的復配試驗，包裝后貯存24 h，測定pH，結果見圖2、圖3。結果表明，山梨酸鉀和脫氫乙酸鈉復配效果較好。

貯藏溫度是影響泡菜酸度的重要因素，發(fā)酵成熟的芋頭葉柄泡菜中添加不同用量的防腐劑后分別置于低溫與常溫條件下貯藏，定期測其pH，結果見圖2、圖3，低溫條件時山梨酸鉀、脫氫乙酸鈉、焦亞硫酸鈉復配效果較好；常溫條件時，山梨酸鉀和脫氫乙酸鈉復配效果較好；圖3A 表明，低溫時乳酸菌的活性受抑制，暫時處于休眠狀態(tài)，導致發(fā)酵速度減慢，pH 較高，第九天從低溫環(huán)境下拿出后，乳酸菌活性升高，使泡菜繼續(xù)發(fā)酵，pH 降低，酸度增加。綜合表明，低溫條件下A∶B∶D2復配濃度的抑酸效果較好。

表5 4 種防腐劑不同用量芋頭葉柄泡菜pH 多重比較（SSR 法）

圖2 不同貯藏條件下芋頭葉柄泡菜pH 與防腐劑種類和用量的關系

2.3 泡菜增鮮效果的優(yōu)化

為改善泡菜的風味和感官品質，在發(fā)酵成熟后的泡菜中加入濃度為 0.010～0.035 g∕kg 增味劑 5′-呈味核苷酸二鈉，常溫下放置72 h，從氣味、滋味、色澤形態(tài)和質地4 個方面進行感官評價，評分結果見表6。由表6 可知，6 號綜合感官評分最高，說明風味最好；3、4、5 號間差異較小，2、7 號偏酸；評委普遍認為未添加增味劑的1 號鮮味不夠，增味劑添加量在0.015～0.030 g∕kg 時泡菜較受歡迎。為進一步優(yōu)化產品鮮味，選取泡菜增味劑、防腐劑濃度、泡菜預處理為3 個因素，以泡菜的感官評分為評價標準，進行正交試驗，結果見表7。由表7 可知，山梨酸鉀防腐劑濃度對泡菜感官品質的影響最大，其次是泡菜前處理，而泡菜增味劑添加量影響最?。蛔罴雅浞綖锳3B2C1，即泡菜增味劑添加量為0.03 g∕kg，山梨酸鉀防腐劑濃度0.60 g∕kg，且泡菜不做前處理。SPSS 軟件方差分析結果見表8，由表8 可知，各因素的F均大于F臨界值，對芋頭葉柄泡菜口感和品質影響顯著（P＜0.05）。最優(yōu)條件下，對泡菜最優(yōu)配方進行驗證試驗，并進行感官評價，結果表明優(yōu)化得到的泡菜配方最佳。

圖3 不同貯藏條件下不同用量防腐劑芋頭葉柄泡菜pH 隨時間變化情況

表6 泡菜的感官評分

表7 正交試驗結果

表8 正交試驗方差分析結果

2.4 芋頭葉柄泡菜香氣物質成分分析

為進一步探究芋頭葉柄泡菜中的香氣成分，試驗選取口感較好的3 個泡菜作為試驗材料（增味劑濃度分別為 0.020、0.025、0.030 g∕kg），采用 SPMEGC-MS 測定芋頭葉柄泡菜中的香氣物質，結果見圖4 和表9。由圖4 和表9 可知，芋頭葉柄泡菜的主要香氣成分為酯類、酚類、醛類、酸類等物質，其中酯類8 種、酚類 5 種、醛類 3 種、酸類2 種。酸類物質（除山梨酸外）、酚類物質、酯類物質、醛類物質依次占總揮發(fā)性物質的19.78%、7.67%、6.93%、4.75%。芋頭葉柄泡菜主要呈香物質包括4-己烯酸、苯甲醛、己基-4-烯酸乙酯、2，4-二叔丁基苯酚、4-乙基苯酚、甲酸異戊酯、4-乙基愈創(chuàng)木酚等，約占總揮發(fā)性物質的38%（添加的山梨酸除外）。

圖4 芋頭葉柄泡菜揮發(fā)性成分GC-MS 總離子流

表9 芋頭葉柄泡菜香氣物質成分檢測結果

2.5 增味劑對芋頭葉柄泡菜香氣物質成分的影響

增味劑可以改善食品風味，試驗采用增味劑5’-呈味核苷酸二鈉，研究不同濃度增味劑下泡菜揮發(fā)性物質的相對含量，試驗結果見表10。結果表明，增味劑濃度分別為0.020、0.025、0.030 g∕kg，其揮發(fā)性物質分別有13、10、20 種，比對照樣品分別減少11、14 和4 種，其主要呈香物質仍由醛類、酸類、酚類和酯類構成。但不同濃度增味劑呈香物質所占比例不同。2，4-二叔丁基苯酚、己基-4-烯酸乙酯、苯甲醛、4-乙基苯酚、4-己烯酸、甲酸異戊酯、4-乙基愈創(chuàng)木酚為芋頭葉柄泡菜的主要風味化合物，少量的右旋萜二烯、萜品油烯、棕櫚酸乙酯、2-庚酮等香味物質對泡菜的風味也有重要作用。添加增味劑的泡菜中2，4-二叔丁基苯酚較對照組明顯減少，0.030 g∕kg 增味劑的泡菜中己基-4-烯酸乙酯、苯甲醛、4-乙基苯酚較高，含有較多的酯類、醇類物質，且酸類物質適中，故口感相對較好。

3 小結

本研究旨在對傳統芋頭葉柄泡菜泡制工藝進行優(yōu)化，改善風味品質，延長貯藏期，并對其香氣物質進行分析，同時比較添加不同濃度增味劑的芋頭葉柄泡菜的香氣物質。試驗以酸度為指標，采用防腐劑篩選及多種防腐劑復配試驗，選出最佳防腐劑濃度；通過感官評分確定正交試驗，進行泡菜增香效果的優(yōu)化；采用SPME-GC-MS 分析芋頭葉柄泡菜中的香氣物質成分，研究增味劑對芋頭葉柄泡菜香氣物質成分的影響。確定了常溫條件下最佳防腐劑濃度為山梨酸鉀 0.63 g∕kg、脫氫乙酸鈉 0.36 g∕kg；低溫條件下最佳防腐劑濃度為山梨酸鉀0.30 g∕kg、脫氫乙酸鈉 0.50 g∕kg、焦亞硫酸鈉 0.02 g∕kg。 在芋頭葉柄發(fā)酵成熟后添加5’-呈味核苷酸二鈉增味劑，最佳增香效果條件為增味劑濃度0.030 g∕kg，山梨酸鉀濃度0.60 g∕kg，泡菜不做前處理。芋頭葉柄泡菜的主要香氣成分有酸類、酯類、酚類、醛類等幾類物質，其中酯類8 種、酚類4 種、醛和酮種類及數量均較少，酸的種類較少但所占比例較大，其中酸類（除山梨酸外）、酚類、酯類、醛類依次占總揮發(fā)性物質的19.78%、7.67%、6.93%、4.75%。芋頭葉柄泡菜主要呈香物質包括4-己烯酸、苯甲醛、己基-4-烯酸乙酯、2，4-二叔丁基苯酚、4-乙基苯酚、甲酸異戊酯、4-乙基愈創(chuàng)木酚等，約占總揮發(fā)性物質的38%［14］。添加濃度為0.030g∕kg 增味劑的泡菜中含有較多的酯類和醇類，且酸類含量適中，口感相對較好。

表10 不同濃度增味劑泡菜揮發(fā)性物質的相對含量