甘藍發酵過程中亞硝酸鹽含量的變化規律及降低方法

董 靜， 王利國

(江蘇財經職業技術學院，江蘇 淮安 223003)

酸甘藍是世界各國的主要腌制蔬菜之一，其中最著名的是德國的甜酸甘藍。酸甘藍也是中國東北一種備受人們喜歡的大眾傳統型發酵蔬菜腌制品。在發酵初期，硝酸還原酶將甘藍中硝酸鹽還原成亞硝酸鹽，并且在還原過程中亞硝酸鹽含量會形成峰值，被稱為“亞硝峰”［1-2］。大量的亞硝酸鹽可將人體紅細胞中亞鐵血紅蛋白氧化成高鐵血紅蛋白，使血紅蛋白失去攜氧能力，致使全身組織缺氧，產生高鐵血紅蛋白血癥;另外，亞硝酸鹽在適當條件下可與食物或胃中共存的仲胺類物質發生亞硝基化反應，生成強致癌物亞硝胺，該物質可導致人體多種癌癥的發生［3-5］。因此，如何有效控制或降低酸菜中亞硝酸鹽的含量，提高其食用安全性，保障人體健康，越來越引起人們的重視，已成為廣大消費者關注的熱點，成為食品安全領域重要的研究課題。

孟良玉等［6］、劉巖等［7］等研究了酸白菜中亞硝酸鹽含量變化規律及抑制措施，認為用水浸泡或添加VC可減少酸菜中亞硝酸鹽含量;張少穎［8］認為采用預先添加還原型谷胱甘肽，ClO2浸泡原料，調整起始pH，微波預先輻射等方式可降低泡菜中亞硝酸鹽含量;趙秋艷等［9］認為添加VC、茶多酚可降低泡菜中亞硝酸鹽含量;吳暉等［10］認為采用純種乳酸菌或混合乳酸菌發酵生物法和添加大蒜、大蔥、姜、糖以及酸物理法可抑制亞硝酸鹽生成;陳有容等［11］也認為采用添加抗壞血酸，乳酸菌純種發酵，低鹽多種純種乳酸菌發酵等方法可以降低腌制蔬菜中亞硝酸鹽含量。目前，抑制泡菜、醬腌菜中亞硝酸鹽含量的方法已有很多，但對抑制酸甘藍中亞硝酸鹽含量的研究還有待進一步深入。本試驗研究不同發酵條件下酸甘藍中亞硝酸鹽含量的變化規律，以及添加D-異抗壞血酸鈉、檸檬酸對亞硝酸鹽生成的抑制效果，為通過控制發酵條件和添加天然添加劑降低酸甘藍中亞硝酸鹽含量，生產營養、安全、健康的酸甘藍產品提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

圓球甘藍、食鹽，市售。菌種植物乳桿菌由本實驗室從自然發酵酸甘藍中分離、純化。

1.2 試劑

亞鐵氰化鉀、乙酸鋅、冰醋酸、硼酸鈉、對氨基苯磺酸、鹽酸、鹽酸萘乙二胺、亞硝酸鈉均為分析純;D-異抗壞血酸鈉、檸檬酸，食品級。

1.3 主要儀器和設備

FA1004電子天平，上海精密科學儀器有限公司產品;S22pc可見分光光度計，上海棱光技術有限公司產品;HH-D4型數顯恒溫水浴鍋，金壇市雙捷實驗儀器廠產品;LHS-150SC電熱恒溫培養箱，上海一恒科學儀器有限公司產品;5 L泡菜壇，市售。

1.4 試驗方法

1.4.1 不同發酵方法對酸甘藍亞硝酸鹽含量的影響試驗 采用自然發酵和人工接種結合自然發酵2種方法制備酸甘藍。自然發酵:挑選新鮮、成熟、無腐爛、無病蟲害甘藍，去除外葉、老根等不可食用部分，清洗干凈，切成 2～3 mm 寬的細絲［12］，然后裝入泡菜壇，裝滿、壓緊，加入用菜質量4%的食鹽配制成的鹽水，使鹽水淹沒菜，蓋好泡菜壇蓋，用水密封，最后置于30℃恒溫培養箱內發酵。人工接種結合自然發酵:按上述方法裝壇同時接入植物乳桿菌(1 ml活菌數≥108個)，接種量為5%(質量比)，其他操作同自然發酵。2種方法各重復3次。用GB/T5009.33-2010分光光度計法，每隔12 h測定酸甘藍中亞硝酸鹽含量。

1.4.2 不同人工接種結合自然發酵條件對酸甘藍亞硝酸鹽含量的影響試驗 在加鹽量2%、發酵溫度30℃條件下，分別接入1%、5%、10%(質量比)植物乳桿菌制備酸甘藍，重復3次，每隔12 h測定酸甘藍中亞硝酸鹽含量;在接種量5%、發酵溫度30℃條件下，分別加入1%、2%、4%(質量比)的食鹽制備酸甘藍，重復3次，每隔12 h測定酸甘藍中亞硝酸鹽含量;在加鹽量2%、接種量5%條件下，分別在10℃、20℃、30℃發酵溫度下制備酸甘藍，重復3次，每隔12 h測定酸甘藍中亞硝酸鹽含量。

1.4.3 D-異抗壞血酸鈉、檸檬酸對酸甘藍亞硝酸鹽含量的影響試驗 對照組:在加鹽量2%、接種量5%、20℃的發酵條件下腌制甘藍;處理I組:發酵條件同對照組，在腌制時添加0.38 mg/kg D-異抗壞血酸鈉;處理II組:發酵條件同對照組，在腌制時添加0.38 mg/kg D-異抗壞血酸鈉和0.63 mg/kg檸檬酸輔助劑。重復3次，每隔12 h測定酸甘藍中亞硝酸鹽含量。

2 結果與分析

2.1 甘藍自然發酵、人工接種結合自然發酵過程中亞硝酸鹽含量的變化規律

在自然發酵、人工接種結合自然發酵過程中甘藍中亞硝酸鹽含量隨著發酵時間的延長先上升后下降(圖1)。在自然發酵條件下，亞硝酸鹽含量在發酵12 h時最高(56.68 mg/kg)，出現亞硝峰，亞硝酸鹽含量超過國家衛生標準(≤20 mg/kg);當發酵12 h后，亞硝酸鹽含量開始急劇下降，直至發酵至24 h后呈現平緩下降趨勢;發酵到96 h，亞硝酸鹽含量在4.59 mg/kg以下。而在人工接種結合自然發酵整個過程中，酸甘藍中亞硝酸鹽含量均未超出國家衛生標準。人工接種結合自然發酵能使乳酸菌在發酵一開始就占優勢，從而抑制硝酸還原菌的生長，同時乳酸菌的大量繁殖產生大量乳酸，較高的酸度除能抑制有害微生物外，還能分解破壞亞硝酸鹽。說明人工接種結合自然發酵比自然發酵能較好地抑制亞硝酸鹽的生成。

圖1 甘藍自然發酵和人工接種結合自然發酵過程中亞硝酸鹽含量的變化Fig.1 Variation of nitrite concentration during cabbage spontaneous fermentation and natural fermentation combining artificial inoculation

2.2 不同接種量下甘藍發酵過程中亞硝酸鹽含量的變化規律

分別測定接種1%、5%、10%乳酸菌發酵條件下酸甘藍中亞硝酸鹽含量，結果如圖2所示。從圖2中可以看出，在接種量為1%、5%、10%的3種發酵條件下，酸甘藍中亞硝酸鹽含量接近，變化規律相似。整個發酵過程中酸甘藍中亞硝酸鹽含量在發酵12 h時出現最大值，隨后迅速降低且變化趨勢平緩，至發酵60 h時，亞硝酸鹽含量低于鮮甘藍中含量。

2.3 不同加鹽量下甘藍發酵過程中亞硝酸鹽含量的變化規律

圖2 不同接種量下甘藍發酵過程中亞硝酸鹽含量的變化Fig.2 Variation of nitrite concentration during cabbage fermentation inoculated with different lactobacillus amounts

分別測定添加菜質量的1%、2%、4%食鹽發酵條件下酸甘藍中亞硝酸鹽含量，結果如圖3所示。從圖3中可以看出，在加鹽1%、2%、4%發酵條件下，甘藍發酵過程中亞硝酸鹽含量變化趨勢相似。發酵12 h時，亞硝酸鹽含量最高，然后迅速降低;發酵24 h后，亞硝酸鹽含量逐漸減少，變化平緩。在整個發酵過程中亞硝酸鹽含量都低于國家衛生標準。加鹽1%條件下，發酵12 h時亞硝酸鹽峰值最小，發酵72 h時亞硝酸鹽含量最低。由此可見，在腌制過程中加鹽量影響酸甘藍中亞硝酸鹽含量，低鹽發酵酸甘藍中亞硝酸鹽峰值較低、含量較少。

圖3 不同加鹽量下甘藍發酵過程中亞硝酸鹽含量的變化Fig.3 Variation of nitrite concentration during cabbage fermentation added with different concentrations of salt

2.4 不同發酵溫度下甘藍發酵過程中亞硝酸鹽含量的變化規律

分別測定10℃、20℃、30℃發酵溫度下酸甘藍中亞硝酸鹽的含量，結果如圖4所示。從圖4中可以看出，在20℃、30℃發酵的整個過程中，酸甘藍中亞硝酸鹽含量都在國家衛生標準20 mg/kg以下;當發酵12 h時，酸甘藍中亞硝酸鹽含量達到最高值，但20℃發酵條件下亞硝酸鹽含量要比在30℃下低;發酵12 h后，酸甘藍中亞硝酸鹽含量迅速下降，發酵24 h后降低趨勢平緩。10℃發酵條件下，在發酵至48 h時才出現亞硝峰，隨后亞硝酸鹽含量逐漸減少，直至發酵144 h后亞硝酸鹽含量才達到20 mg/kg以下。由此可見，發酵溫度較高時，亞硝峰出現早，峰值低;反之，發酵溫度較低時，亞硝峰出現晚，峰值高。

圖4 不同發酵溫度下甘藍發酵過程中亞硝酸鹽含量的變化Fig.4 Variation of nitrite concentration during cabbage fermentation at different temperatures

2.5 抗氧化劑對酸甘藍發酵過程中亞硝酸鹽生成的抑制作用

趙甲元等［5］認為除了控制發酵條件、采用純種發酵外，添加抗氧化劑也可以消減發酵蔬菜中的亞硝酸鹽。從圖5中可以看出，3組處理樣品都在發酵12 h出現亞硝峰，處理II組(添加0.38 mg/kg D-異抗壞血酸鈉和0.63 mg/kg檸檬酸輔助劑)峰值最小，其次是處理I組(添加0.38 mg/kg D-異抗壞血酸鈉);在發酵24 h時，處理I組、II組亞硝酸鹽含量明顯降低到較低水平;發酵48 h時，處理II組亞硝酸鹽含量最低，其次是處理I組。添加異抗壞血酸鈉對降低亞硝酸鹽含量的效果較好，亞硝酸鹽含量降低速度快，檸檬酸對D-異抗壞血酸鈉具有協同效應。添加D-異抗壞血酸鈉之所以能降低亞硝酸鹽含量，一方面是由于酸菜在發酵過程中產生的乳酸等有機酸與D-異抗壞血酸鈉反應生成抗壞血酸使亞硝酸鹽分解而減少，另一方面是由于還原菌的繁殖和所產生酶的氧化還原作用受到D-異抗壞血酸鈉抑制以及D-異抗壞血酸鈉、檸檬酸的抗氧化作用影響［13-14］。

圖5 D-異抗壞血酸鈉、檸檬酸對甘藍發酵過程中亞硝酸鹽含量的影響Fig.5 The effect of D-sodium erythorbate and citric acid on nitrite concentration during cabbage fermentation

3 討論

甘藍在不同的發酵方式和發酵條件下發酵，亞硝酸鹽含量的變化都是先上升達到亞硝峰，再開始下降。與自然發酵法相比，人工接種結合自然發酵方法腌制酸甘藍過程中亞硝酸鹽含量峰值低，降低速度快，含量少。人工接種結合自然發酵法整個發酵過程中亞硝酸鹽含量都在國家衛生標準(20 mg/kg)以下，此種發酵方法可以抑制亞硝酸鹽的生成，提高食品安全性。

在人工接種結合自然發酵過程中，加鹽量、接種量、發酵溫度等發酵條件影響甘藍發酵過程中亞硝酸鹽含量，其中發酵溫度對酸甘藍中亞硝酸鹽含量的影響最大，其次是鹽濃度的影響，接種量的影響最小。用相對較低的食鹽添加量腌制時亞硝酸鹽峰值低，最終產品亞硝酸鹽含量低;采用大于1%的乳酸菌接種量可以很好地降低亞硝酸鹽含量，但增大接種量對其抑制效果不顯著;發酵溫度較高條件下亞硝峰出現早且消失快，20℃發酵時亞硝峰值較小，發酵溫度較低(10℃)時亞硝峰出峰晚，峰值大，高峰持續時間長。

腌制酸甘藍時添加D-異抗壞血酸鈉可以快速降低亞硝峰，降低效果顯著。檸檬酸作為輔助劑，有助于酸甘藍中亞硝酸鹽含量的降低。

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