直投式發(fā)酵工藝對番石榴泡菜亞硝酸鹽含量及品質的影響

邱思，鄧彭艷，江燕，鄭喜，蒲瑩瑩,張佳敏

(1.成都師范學院 化學與生命科學學院，成都 611130；2.肉類加工四川省重點實驗室，成都 611130；3.成都師范學院食品發(fā)酵研究所，成都 611130；4.特色園藝生物資源開發(fā)與利用四川省高等學校重點實驗室，成都 611130)

泡菜在我國已有上千年歷史，四川泡菜更是我國發(fā)酵蔬菜典型的代表。傳統(tǒng)泡菜以蔬菜為原料腌制，其發(fā)酵周期長、原料單一[1-3]。王娟娟等[4]指出，相比于傳統(tǒng)發(fā)酵方式，直投式菌劑發(fā)酵泡菜可明顯縮短發(fā)酵周期，提高泡菜中各種氨基酸和有機酸的總量，大幅度降低亞硝酸鹽含量。

番石榴為桃金娘科(Myrtaceae)番石榴屬(PsidiumguajavaLinn.)，是熱帶果樹番石榴的果實，口感細嫩清脆、風味獨特。番石榴中富含維生素C等維生素及鎂、鐵、鈣等微量元素。番石榴因其豐富的營養(yǎng)成分及獨特的藥理價值，已被廣泛應用于食品、醫(yī)藥領域[5-6]。

目前，國內(nèi)學者已在飲料、果醬、凍干等番石榴產(chǎn)品及番石榴提取物的抑菌活性等方面做了大量研究[7-9]。暢陽[10]以番石榴鮮果和干紅棗為原料，進行了番石榴紅棗果糕的工藝研制。彭月欣等[11]以新鮮番石榴為原材料，在單因素試驗的基礎上，利用L9(34)正交試驗得出番石榴果干加工的最佳工藝。對于番石榴泡菜，廣西地區(qū)有直接用米醋進行泡制的工藝，但制得的泡菜保質期較短，不易貯藏，易受雜菌的污染。目前，國內(nèi)外未見對番石榴進行發(fā)酵的相關研究。

本文將番石榴與泡菜工藝相結合，利用直投式乳酸菌對番石榴進行發(fā)酵，研究不同工藝條件對番石榴泡菜亞硝酸鹽含量及品質的影響，從而為水果型泡菜的生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)，有利于豐富泡菜種類，并提高番石榴的產(chǎn)品附加值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

新鮮番石榴：購于源鄉(xiāng)野水果旗艦店；食用鹽：四川省鹽業(yè)總公司；乳酸菌發(fā)酵劑：北京川秀科技有限公司；冰糖：山東強盛食品開發(fā)有限公司；偏磷酸：成都化夏化學試劑有限公司；鹽酸萘乙二胺：成都市科龍化工試劑廠；對氨基苯磺酸：成都市科隆化學品有限公司；亞鐵氰化鉀：重慶宜豐化工集團有限公司化學試劑廠；硼砂：成都市忠成化工有限責任公司；所有試劑均為分析純AR。

1.2 試驗設備

Vanquish Flex超高效液相色譜儀 賽默飛世爾科技(中國)有限公司；HWS-28電熱恒溫水浴鍋 北京海天友誠科技有限公司；AS30600BT超聲波清洗器 天津奧特賽恩斯儀器有限公司；LD5-2B低速離心機 北京立德離心機有限公司；Vortex-2漩渦混合儀 上海滬析實業(yè)有限公司；DH-600A電熱恒溫培養(yǎng)箱 北京市中興偉業(yè)儀器有限公司；JA3003電子天平 上海良表儀器儀表有限責任公司；721紫外可見分光光度計 上?？等A生化儀器制造有限公司；600Y粉碎機 永康市鉑歐五金制品有限公司；100～1 000 μL、20～200 μL移液槍 大龍興創(chuàng)實驗儀器(北京)有限公司。

1.3 試驗方法

依據(jù)圖1中流程制備番石榴泡菜，發(fā)酵過程基本工藝參數(shù)為鹽濃度5%、發(fā)酵劑接種量4%，在26 ℃下發(fā)酵番石榴泡菜6 d。分別探究不同發(fā)酵溫度、乳酸菌接種量、鹽濃度、發(fā)酵時間對發(fā)酵后番石榴泡菜中總酸、抗壞血酸、亞硝酸鹽含量的影響。

圖1 番石榴泡菜發(fā)酵工藝流程圖Fig.1 Fermentation process flow chart of guava pickle

1.4 檢測方法

1.4.1 總酸含量的檢測方法

參照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》。

1.4.2 亞硝酸鹽含量的檢測方法

參照GB 5009.33—2016《食品安全國家標準 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》中第三法紫外分光光度法。

1.4.3 抗壞血酸含量的檢測方法

參照GB 5009.86—2016《食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定》中第一法高效液相色譜法。

2 數(shù)據(jù)分析

每組數(shù)據(jù)重復測定3次，試驗數(shù)據(jù)使用SPSS軟件進行ANOVA差異顯著性分析，使用MATLAB進行數(shù)據(jù)相關性分析，并使用Excel進行作圖。

3 結果與分析

3.1 發(fā)酵劑接種量對番石榴泡菜的影響

由圖2和圖3可知，隨著發(fā)酵劑接種量的增加，番石榴泡菜產(chǎn)品中總酸含量呈上升趨勢，而亞硝酸鹽含量呈下降趨勢，其原因在于發(fā)酵劑接種量越多，終產(chǎn)品中形成的酸性物質越多，泡菜發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酒石酸、乳酸、草酸、蘋果酸等可使泡菜中亞硝酸鹽被酸分解[12]；發(fā)酵液pH越低，酸對亞硝酸鹽的降解越快[13]。本試驗中發(fā)酵劑為直投式乳酸菌，乳酸菌分泌的亞硝酸鹽還原酶能促進亞硝酸鹽的分解。因此，隨著發(fā)酵劑接種量的增加，番石榴泡菜產(chǎn)品中亞硝酸鹽含量逐漸降低[14-15]。

圖2 發(fā)酵劑接種量對番石榴泡菜總酸含量的影響Fig.2 Effect of inoculation amount of starter on total acid content of guava pickle

圖3 發(fā)酵劑接種量對番石榴泡菜亞硝酸鹽含量的影響Fig.3 Effect of inoculation amount of starter on nitrite content of guava pickle

圖4 發(fā)酵劑接種量對番石榴泡菜抗壞血酸含量的影響Fig.4 Effect of inoculation amount of starter on ascorbic acid content of guava pickle

由圖4可知，隨著發(fā)酵劑接種量的增加，番石榴泡菜產(chǎn)品中抗壞血酸的含量總體也呈上升趨勢。但總體來說，發(fā)酵之后的番石榴泡菜產(chǎn)品的抗壞血酸含量均小于番石榴原料(抗壞血酸含量243.53 mg/100 g)。由于本試驗發(fā)酵采用直投式乳酸菌發(fā)酵劑，當其添加量足夠多時，乳酸菌能迅速成為優(yōu)勢菌群，同時，產(chǎn)酸量也較多。由于抗壞血酸在酸性環(huán)境中更易保存[16]，從而表現(xiàn)出在一定范圍內(nèi)乳酸菌發(fā)酵劑接種量越多，番石榴泡菜中抗壞血酸含量也越高。

3.2 鹽濃度對番石榴泡菜的影響

由圖5和圖6可知，隨著鹽濃度的增加，番石榴泡菜產(chǎn)品中總酸含量呈下降趨勢，亞硝酸鹽含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。由于食鹽會影響乳酸菌的活性及生理代謝活動，從而出現(xiàn)隨著鹽濃度的增加，番石榴泡菜中總酸含量減少的現(xiàn)象。在番石榴泡菜發(fā)酵過程中影響產(chǎn)品亞硝酸鹽含量的因素主要有兩方面：其一，泡菜發(fā)酵過程中產(chǎn)生的有機酸能分解泡菜中亞硝酸鹽，從而表現(xiàn)出亞硝酸鹽含量隨著有機酸含量的增加而減少；其二，泡菜中亞硝酸鹽含量還與鹽濃度相關，高濃度食鹽能夠不同程度地抑制硝酸還原菌的繁殖，降低亞硝酸鹽的含量[17]。在一定范圍內(nèi)，酸度為影響泡菜中亞硝酸鹽含量的主要因素，隨著體系內(nèi)酸度的降低和鹽含量的增加，食鹽成為影響亞硝酸鹽含量的主要因素，從而表現(xiàn)為隨著鹽濃度的增加，亞硝酸鹽含量降低。

圖5 鹽濃度對番石榴泡菜總酸含量的影響Fig.5 Effect of salt concentration on total acid content of guava pickle

圖6 鹽濃度對番石榴泡菜亞硝酸鹽含量的影響

圖7 鹽濃度對番石榴泡菜抗壞血酸含量的影響Fig.7 Effect of salt concentration on ascorbic acid content of guava pickle

由圖7可知，隨著鹽濃度的增加，番石榴泡菜中抗壞血酸含量總體呈下降趨勢，且均小于番石榴原料(抗壞血酸含量243.53 mg/100 g)。由于抗壞血酸在酸性條件下較穩(wěn)定，而在不同鹽濃度的發(fā)酵體系中，總酸含量不同，表現(xiàn)出發(fā)酵體系對抗壞血酸的保護程度不同，從而導致番石榴泡菜中抗壞血酸的最終含量有所不同。

3.3 發(fā)酵時間對番石榴泡菜的影響

由圖8和圖9可知，隨著發(fā)酵時間的延長，發(fā)酵產(chǎn)酸量逐漸升高，發(fā)酵第6天和第7天，總酸含量差異不顯著。由于有機酸對亞硝酸鹽有降解作用，番石榴泡菜中亞硝酸鹽的含量總體呈下降趨勢，但未見明顯亞硝峰。這一現(xiàn)象表明，與自然發(fā)酵相比，純?nèi)斯そ臃N發(fā)酵的泡菜亞硝峰不明顯[18]。

圖8 發(fā)酵時間對番石榴泡菜總酸含量的影響Fig.8 Effect of fermentation time on total acid content of guava pickle

圖9 發(fā)酵時間對番石榴泡菜亞硝酸鹽含量的影響Fig.9 Effect of fermentation time on nitrite content of guava pickle

由圖10可知，雖然酸性環(huán)境對抗壞血酸有一定的保護作用，但加工條件的改變，如發(fā)酵時間的延長，也會影響抗壞血酸的含量。原因是在發(fā)酵體系中，發(fā)酵液所賦予的滲透壓環(huán)境會加快果蔬內(nèi)細胞水分流失，易溶于水的抗壞血酸可隨著水的流失而減少，隨著發(fā)酵時間的推移，抗壞血酸的損失量也會增加。與此同時，番石榴與容器內(nèi)氧氣接觸而產(chǎn)生的氧化作用及番石榴自身的呼吸代謝等生理功能消耗也將更多，這也會導致抗壞血酸含量大幅度降低，從而表現(xiàn)為抗壞血酸的含量隨著發(fā)酵時間的延長呈遞減的趨勢[16]。

圖10 發(fā)酵時間對番石榴泡菜抗壞血酸含量的影響Fig.10 Effect of fermentation time on ascorbic acid content of guava pickle

3.4 發(fā)酵溫度對番石榴泡菜的影響

在一定溫度范圍內(nèi)升溫能促進發(fā)酵進程。由圖11和圖12可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，番石榴產(chǎn)品的總酸含量增加，與此同時，豐富的有機酸也在一定程度上促進了亞硝酸鹽的降解，從而表現(xiàn)為隨著發(fā)酵溫度的升高，亞硝酸鹽含量降低。

圖11 發(fā)酵溫度對番石榴泡菜總酸含量的影響Fig.11 Effect of fermentation temperature on total acid content of guava pickle

圖12 發(fā)酵溫度對番石榴泡菜亞硝酸鹽含量的影響Fig.12 Effect of fermentation temperature on nitrite content of guava pickle

由圖13可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，番石榴產(chǎn)品中抗壞血酸含量逐漸減少。原因是除了滲透作用及抗氧化作用使抗壞血酸損失之外，從理化性質上來說，抗壞血酸不耐熱，溫度的升高會導致抗壞血酸含量降低，從而表現(xiàn)為隨著發(fā)酵溫度的升高，產(chǎn)品中抗壞血酸含量減少。

圖13 發(fā)酵溫度對番石榴泡菜抗壞血酸含量的影響Fig.13 Effect of fermentation temperature on ascorbic acid content of guava pickle

3.5 發(fā)酵工藝參數(shù)與番石榴泡菜各指標的相關性分析

表1呈現(xiàn)了本文所探究的發(fā)酵工藝參數(shù)與總酸、亞硝酸鹽、抗壞血酸之間相關性的分析。主要作用在于研究發(fā)酵條件對總酸、亞硝酸鹽、抗壞血酸各項指標的影響。結果表明，發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度、鹽濃度對番石榴泡菜總酸含量有極顯著影響，發(fā)酵劑接種量對番石榴泡菜總酸含量有顯著影響；發(fā)酵劑接種量、發(fā)酵溫度對番石榴泡菜亞硝酸鹽含量有極顯著影響，發(fā)酵時間對番石榴泡菜亞硝酸鹽含量有顯著影響；發(fā)酵時間和發(fā)酵溫度對抗壞血酸含量有極顯著影響。

表1 發(fā)酵工藝參數(shù)與番石榴泡菜各指標的相關性Table 1 Correlation between fermentation process parameters and various indicators of guava pickle

4 結論與討論

本文研究了不同發(fā)酵工藝對番石榴泡菜品質特性的影響?？傮w來說，在一定范圍內(nèi)，隨著發(fā)酵劑接種量、發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度的增加，泡菜產(chǎn)品的總酸含量呈現(xiàn)增長趨勢，而鹽濃度的增加卻會使泡菜產(chǎn)品的總酸下降。其原因在于發(fā)酵劑接種量、發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度在一定程度上能增加乳酸菌的數(shù)量及活性，而鹽濃度的增加會對乳酸菌的增殖起到抑制作用，上述因素最終會表現(xiàn)為影響乳酸菌的產(chǎn)酸量，進而影響番石榴泡菜中總酸的含量。

番石榴泡菜產(chǎn)品亞硝酸鹽含量相對較低且并未出現(xiàn)明顯的亞硝峰，這可能與番石榴富含抗壞血酸有一定關系。此外，雖然番石榴泡菜中抗壞血酸的含量經(jīng)泡制工序后會下降，但是不同的加工條件，其影響的程度有所不同，具體表現(xiàn)為：抗壞血酸隨著發(fā)酵劑接種量的增加而增加，隨著鹽濃度、發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度的增加而減少。該現(xiàn)象除了與抗壞血酸在酸性環(huán)境中更易保存有關之外，還與抗壞血酸在高溫下不穩(wěn)定等因素有關。

通過相關性分析結果可知，工藝參數(shù)中，發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度、鹽濃度對番石榴泡菜總酸含量均有極顯著影響，而發(fā)酵劑接種量對總酸含量有顯著影響，其中發(fā)酵溫度和鹽濃度與總酸含量呈負相關關系，而發(fā)酵劑接種量和發(fā)酵時間與總酸含量呈正相關關系；發(fā)酵劑接種量、發(fā)酵溫度對亞硝酸鹽含量影響極顯著，發(fā)酵時間對亞硝酸鹽含量影響顯著，且亞硝酸鹽含量與發(fā)酵劑接種量、發(fā)酵時間呈負相關關系，與發(fā)酵溫度呈正相關關系。抗壞血酸含量與發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度呈極顯著負相關關系。

鑒于番石榴泡菜中亞硝酸鹽含量一直處于安全范圍內(nèi)，總酸能賦予番石榴泡菜良好的口感，為了最大限度地保持番石榴泡菜中抗壞血酸含量，對于番石榴泡菜制作工藝，應適當提高發(fā)酵劑接種量，降低食鹽用量，以促進總酸的形成，同時，適當降低發(fā)酵溫度也能促進總酸形成和有效降低亞硝酸鹽含量，并最大限度地保持抗壞血酸含量。此外，番石榴泡菜發(fā)酵成熟后，還應適當縮短發(fā)酵時間，以兼顧總酸的生成、亞硝酸鹽的降解及抗壞血酸的保留。