不同處理方式下毛竹筍發酵過程中主要營養物質對比分析

李梅，龔佳，肖梅，吳月，崔洋，卜孟軍，蘇曼文，胡永正，李明元，丁文武

(西華大學 食品與生物工程學院，四川 成都, 610039)

生產與科研經驗

不同處理方式下毛竹筍發酵過程中主要營養物質對比分析

李梅，龔佳，肖梅，吳月，崔洋，卜孟軍，蘇曼文，胡永正，李明元，丁文武

(西華大學 食品與生物工程學院，四川 成都, 610039)

通過對不同處理方式下毛竹筍發酵過程中主要營養成分進行對比分析，為鮮筍發酵保鮮提供理論依據；結果表明：在4種處理方式中(竹筍經漂燙或不漂燙后采用自然發酵或乳酸菌接種發酵處理)，漂燙乳酸菌發酵竹筍保鮮效果最好，經處理保藏63 d后，竹筍中可溶性糖、粗纖維和蛋白質含量分別為0.13%，8.87%和0.36/100 (g/g)，K和Ca含量分別增加了458.48 mg/kg和50.53 mg/kg，Fe、Mg等各元素損失最小；與其他3種方法相比，此法能夠有效保持竹筍中可溶性糖和蛋白質含量，降低毛竹筍的粗纖維含量，減緩毛竹筍木質化的速度，加快竹筍與發酵液之間礦物質元素的交換，有利于提高竹筍中的礦物質元素含量，改善發酵毛竹筍食用品質并有效延長其貯藏期。

毛竹筍；發酵；營養物質；乳酸菌；漂燙

竹筍(Phyllostachyseduis)，又名竹胎，為多年生植物竹子的嫩莖,含有豐富的營養物質[1]，并具有一定的藥用價值，可防治高血脂、高血壓、冠心病、肥胖病、糖尿病、腸癌及痔瘡等疾病[2]。此外，竹筍還具有抗菌性、抗氧化性以及降血壓等生理活性功能[3-4]。然而，采后的新鮮毛竹筍在常溫下貯藏24 h就有60%的部位發生木質化，48 h后幾乎失去食用價值；同時，因采后竹筍具有較高的呼吸強度、筍體表面的微生物和采摘造成的機械損傷等因素加快竹筍腐爛變質，使其失去食用價值。因此，研究并選擇適宜的保鮮貯藏方式對竹筍的后續加工具有重要意義。

竹筍有多種不同加工貯藏方式[5]，本研究選用發酵方式對毛竹筍進行保藏及深加工，既可以延長其貯藏期又可以形成多種不同風味化合物，使其具有特殊的風味，同時竹筍在發酵過程中其蛋白質、可溶性糖、粗纖維、礦質元素、果膠、VC、pH值等也會發生一定規律的變化，對毛竹筍的品質產生一定的影響[6-9]。

本實驗在前人研究的基礎上，選用我國分布較為廣泛的毛竹筍進行發酵處理，研究毛竹筍在發酵過程中，可溶性糖、粗纖維、蛋白質、礦質元素等營養物質的變化，并比較了4種不同處理方式對毛竹筍中的主要營養物質含量變化的影響，以期為竹筍的發酵保鮮工藝提供理論支持。

1 材料與方法

1.1材料與試劑

毛竹春筍，采自宜賓市長寧縣蜀山食品有限公司毛竹筍種植基地；食鹽、白砂糖，成都市郫縣紅光市場；乳酸菌粉(植物乳桿菌)，四川省食品發酵工業研究設計院提供；硫酸銅、硫酸鉀、濃硫酸、溴甲酚綠、甲基紅、2,4-二硝基苯肼、蒽酮等均為分析純 ，購自成都市迪維樂普科技有限公司。

1.2儀器與設備

凱氏定氮儀，濟南海能儀器股份有限公司(KDN-04B)；WXJ-III微波消解儀，上海衡平儀器儀表廠；HH-8數顯恒溫水浴鍋，金壇市順華儀器有限公司；AA-6800F/AAC原子吸收儀，島津香港有限公司；UV2800紫外分光光度計，上海舜宇恒平科學儀器有限公司等；KH3200E型超聲波清洗器，昆山禾創超聲儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1 毛竹筍發酵

挑選無破損、新鮮、色澤較好、筍齡和大小相對一致的同一批新鮮竹筍，洗凈，將其切分為4 cm×3 cm×3 cm的塊狀，然后取一部分樣品在100 ℃熱水漂燙60 s，剩下的部分樣品則不進行漂燙處理，然后分別按以下方式進行處理：

(1)自然發酵：將漂燙或未漂燙過的竹筍分別裝入含有食鹽4%(W/V)、蔗糖4%(W/V)的混合溶液中于25～30 ℃條件下進行自然發酵，其中竹筍與發酵液料液比為1∶2(g:mL)。

(2)乳酸菌發酵：發酵方法同自然發酵，不同之處在于向發酵液中加入5%(W/V)活化后的乳酸菌懸液。

自然發酵是利用筍體表面復雜的微生物進行發酵，具有不可控性；乳酸菌發酵由于接入優勢乳酸短桿菌，能在一定程度上抑制其他菌的活動，能加速發酵過程，不同的發酵方式是影響發酵效果的主要因素。

1.3.2 指標的測定

蛋白質含量測定：參照GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質的測定》[10]，采用凱氏定氮法；可性糖含量測定：參照NY/T 1278—2007《蔬菜及其制品中可溶性糖的測定銅還原碘量法》[11]，采用銅還原典量法；粗纖維含量測定：參照GB/T 5009.10—2003《植物類食品中粗纖維的測定》[12]，采用酸堿洗滌法；礦質元素含量測定：參照GB/T 23375—2009《蔬菜及其制品中銅、鐵、鋅、鈣、鎂、磷的測定》[13]，采用原子吸收儀測定。

2 結果與分析

2.1毛竹筍在發酵過程中可溶性糖含量的變化

毛竹筍腌制過程中可溶性糖含量的變化如圖1所示。可以看出，腌制過程毛竹筍中的可溶性糖隨發酵時間呈現出先增加后減少的現象。不同發酵方式下的可溶性糖都在第7天得到最高值，其原因可能是竹筍自身后熟導致在發酵過程中竹筍中的脂肪和淀粉轉化成可溶性糖，或是發酵初期產生的纖維素酶降解纖維素生成了單糖物質，從而使竹筍中的可溶性糖含量增加[14-15]，其中，漂燙乳酸菌發酵增加最大為0.35 mg/g，增加了31.25%；而未漂燙自然發酵增加量最少為0.07 mg/g，僅增加了7.29%；在此之后，樣品中的可溶性糖含量逐漸下降，可能是竹筍自身代謝作用消耗能量，使竹筍還原糖含量減少[16]，63 d之后，漂燙乳酸菌發酵樣品和未漂燙自然發酵樣品可溶性糖含量分別降低至0.13 mg/g和0.04 mg/g。總體上分析，自然發酵的樣品下降幅度要大于乳酸菌發酵樣品，未漂燙竹筍樣品下降幅度大于漂燙竹筍樣品，到發酵結束時，采取未漂燙自然發酵的樣品中可溶性糖減少了95.41%，而采取漂燙乳酸菌發酵的樣品中的可溶性糖僅減少了86.56%，自然發酵減少幅度大于乳酸菌發酵的幅度，則可能是自然發酵時發酵液中的菌種復雜，在乳酸菌成為優勢菌群之前，其他雜菌的生命活動加大了糖的消耗量；最后從圖中還可以看出，以第35天為分界點，可溶性糖的下降速度也可以分為快速下降和緩慢下降兩個階段，出現這種情況的原因是，第35天以前，發酵環境良好，適合菌株生長繁殖等生命活動，所以其生命活動旺盛加速了糖的消耗，而隨著發酵的進行，菌株產生的代謝物質尤其是乳酸菌產生的乳酸惡化了發酵環境，抑制了菌株的生命活動，進而導致了菌株對糖利用率的降低。

圖1 毛竹筍腌制過程中可溶性糖含量的變化Fig.1 Change of soluble sugar content during pickling of bamboo shoots

2.2毛竹筍在發酵過程中粗纖維含量的變化

毛竹筍發酵過程中粗纖維含量的變化如圖2所示。

圖2 毛竹筍發酵過程中粗纖維含量的變化Fig.2 Change of cellulose content during fermenting of bamboo shoots

發酵過程中，毛竹筍中粗纖維含量呈現先減少后增加的趨勢，其中發酵前7天各樣品的含量都急劇降低，其中以漂燙乳酸菌發酵方式減少量最大為43.14%，未漂燙自然發酵方式下減少量最小為31.86%，繼而從第14或21天開始樣品中的粗纖維含量又緩慢上升，發酵處理63 d后漂燙乳酸菌發酵樣品中粗纖維含量僅8.87%。發酵前期樣品中粗纖維下降的主要原因是，由于竹筍中的纖維素等成分在酸和纖維素酶的作用下被分解為還原糖后參加了其他的復雜反應[17]；而在發酵中后期粗纖維含量增加的原因則是由于纖維素酶活性急劇下降造成的[18]。

此外，從樣品發酵方式的對比分析中可以發現，經漂燙自然發酵樣品和乳酸菌發酵兩種樣品中的粗纖維含量平均下降了39.20%，該值高于未漂燙發酵方式下兩種樣品的平均下降值35.56%，這說明與未漂燙的處理方式相比，漂燙處理可以使竹筍中的粗纖維含量快速下降，其原因可能是漂燙后竹筍中纖維素酶活性降低從而導致竹筍中纖維素的分解速度下降造成的[19]；另外還有研究表明，竹筍品質的劣化不僅與木質素和纖維素大量合成有關，還與苯丙氨酸解氨酶、過氧化物酶和多酚氧化酶有關[20]，而漂燙作用可以蔬菜中的酶如過氧化物酶、多元酚氧化酶等的活性下降，因而限制或阻止了蔬菜由于酶的作用而引起的一系列生化反應[15]，正是這一原因，不僅造成了發酵前7天漂燙樣品中的纖維素含量下降迅速，也造成了發酵中后期纖維素含量上升緩慢。

最后，通過綜合對比發現，經乳酸菌發酵的2種樣品粗纖維含量平均下降了41.09%，該值高于經自然發酵的兩種樣品中的粗纖維平均下降值33.56%，這說明與自然發酵方式相比，乳酸菌發酵可以使竹筍中的粗纖維含量快速下降，出現這種現象的原因可能是，以乳酸菌發酵，乳酸菌可以快速繁殖成為發酵液中的優勢菌群，而乳酸菌旺盛的生命活動也加大了纖維素分解產物的消耗，從而導致乳酸菌發酵樣品中粗纖維含量快速降低。

2.3毛竹筍在發酵過程中蛋白質含量的變化

發酵過程中，竹筍中的蛋白質含量變化如圖3所示。從圖3中可以看出，竹筍中的蛋白質隨著發酵時間的延長呈現逐漸下降的趨勢。發酵過程中，竹筍中蛋白質的損失，其主要原因是一部分被酶和微生物分解利用，另一部分逐漸滲入到發酵液中去了。從發酵過程來分析，以漂燙乳酸菌發酵方式進行處理，在發酵初期蛋白質損失最少，其主要原因是漂燙后蛋白質水解酶失活致使蛋白質酶解速度下降所致[21]，而采取漂燙自然發酵的樣品其蛋白質損失速度較快，是因為雖然漂燙使得竹筍中蛋白酶失活，但是自然發酵含有各種雜菌，在發酵初期有些菌株能夠產生蛋白酶對蛋白質進行分解。

圖3 毛竹筍腌制過程中蛋白質含量的變化Fig.3 Change of protein content during pickling of bamboo shoots

從總體上分析，經過63 d發酵，采取自然發酵的2種樣品中的蛋白質平均減少了91.43%，而通過乳酸菌發酵的2種樣品平均減少了89.34%，兩者相差不大；采取漂燙措施的樣品中的蛋白質平均減少了89.43%，而沒有漂燙的2種竹筍樣品中的蛋白質含量則減少了91.34%，2者相差也并不大；因而通過以上分析可以得到，無論采取何種方式進行發酵、發酵前是否漂燙，都會造成蛋白質的損失，而且損失程度相差不大，其中采用漂燙乳酸菌發酵方式發酵結束時，樣品中蛋白質含量為0.36 g/100 g。

2.4毛竹筍在發酵過程中礦質元素含量的變化

竹筍發酵過程中礦物質元素的變化如圖4(A和B)、圖5(A-E)所示。毛竹筍鮮樣樣品中礦物質元素含量最高的為K達1 360.21 mg/kg，含量最少的為Cu僅0.83 mg/kg；發酵63天之后，4種樣品的K含量平均增加至1 727.84 mg/kg，而Cu含量卻平均減少至0.22 mg/kg，其他各種元素也分別有增加或減少，由此說明在發酵過程中各礦質元素的含量發生了較為顯著的變化。此外，還可以看出，與鮮樣相比，發酵竹筍中K和Ca的含量有明顯增加，至發酵結束時，漂燙的竹筍經乳酸菌發酵處理后K和Ca的含量分別增加了458.48 mg/kg和50.53 mg/kg，增加率分別為33.71%和37.24%，高于自然發酵的增加值29.17%和24.90%；同理，未漂燙的竹筍經乳酸菌發酵中K和Ca的含量分別增加了32.43%和27.09%，也高于自然發酵的增加值23.41%和24.26%，這說明無論漂燙與否，以乳酸菌發酵都會比自然發酵吸收更多的K和Ca，原因是以乳酸菌發酵過程當中其優勢菌群是乳酸菌，能夠明顯抑制發酵環境中其他微生物的生長繁殖，從而更快地消耗竹筍當中的營養物質，進而破壞了竹筍細胞結構，使K和Ca等元素能夠快速地被吸收或溶出；同理，通過比較上述數據還可以看出，漂燙處理比未漂燙處理的竹筍會吸收更多的K和Ca，說明是漂燙處理對竹筍細胞結構產生了一定的破壞作用，加快了食鹽中的礦質元素在竹筍細胞與發酵液之間相互滲透[22]。

圖4 毛竹筍發酵過程中K和Ca含量的變化Fig.4 Change of K and Ca content during fermenting of bamboo shoots

由圖4A和圖4B可以看出，毛竹筍在發酵過程中K和Ca含量隨著發酵時間的延長而逐漸增加，直至發酵從第42天開始，K和Ca含量變化趨于平衡狀態，出現這種現象是因為食鹽中K和Ca的含量多，通過滲透作用使毛竹筍中K和Ca的含量上升；其中漂燙處理比未漂燙處理增加較快，乳酸菌發酵處理比自然發酵處理上升較快，與上述討論結果一致。

圖5 毛竹筍發酵過程中礦物質含量的變化Fig.5 Change of mineral content during fermenting of bamboo shoots

從圖5中(A-E)可以看出，竹筍樣品在發酵前28天，Fe、Cu等各元素含量隨著發酵時間的延長而迅速下降，直到發酵進行至28天之后基本保持不變，4種樣品礦質元素變化程度最大的為漂燙自然發酵，變化最小的為未漂燙乳酸菌發酵。礦質元素含量下降的原因是由于食鹽中Fe、Zn等礦質元素含量相對較低，而高溫漂燙加速了上述礦質元素的溶出，因此在發酵過程中這些微量元素不斷地由竹筍內部向發酵液中滲透，直至竹筍和發酵液中各微量元素含量相等[23-25]。漂燙的竹筍經過自然發酵和乳酸菌發酵63 d后，Fe、Cu、Mg、Zn四種微量元素損失差異不明顯，其中通過自然發酵Fe、Cu、Mg、Zn分別下降了69.6%、79.3%、76.8%、79.6%，采取乳酸菌發酵63 d之后分別下降了66.4%、74.7%、74.0%、74.8%，而只有Mn的含量與鮮樣樣品中的相比分別下降了73.58%和83.80%，這說明經漂燙后采用不同的發酵方式會對竹筍當中Mn元素含量產生較大影響；因此，綜上得出，除了Mn元素以外，其他各元素損失速度相差不大，說明漂燙以后，采用何種方式發酵不會對上述微量元素的損失造成太大影響；此外，未漂燙的竹筍經過自然發酵和乳酸菌發酵63 d后，Cu、Mg、Mn三種微量元素損失差異較顯著，其中通過自然發酵Cu、Mg和Mn分別下降了75.90%、75.72%和82.34%，采取乳酸菌發酵63 d之后分別下降了63.86%、65.81%和72.99%，由數據可以看出，如果不進行漂燙，采取不同的發酵方式將對竹筍中的礦物質含量尤其是是Cu、Mg、和Mn的含量產生一定影響，不漂燙自然發酵將造成竹筍中的金屬礦物質損失更多。

通過圖4(A和B)和圖5(A-E)的綜合對比分析可以發現，采后毛竹筍經漂燙處理之后采用乳酸菌進行發酵處理，可在一定程度上降低竹筍體內的礦質元素溶出速率，減少竹筍中對人體有益的微量元素的損失；此外，通過K、Ca元素含量增加，而其他各元素均呈下降趨勢，說明竹筍在發酵過程中具有吸附能力，若要在竹筍保鮮過程中防止營養素的損失，可有針對性的向發酵液中添加相應的元素。

3 討論

竹筍加工企業多采用傳統的硫熏方式對竹筍進行保鮮，但竹筍中殘留的二氧化硫和其他有害物質超標嚴重影響了食品的安全性，限制竹筍產業的發展，因此分析竹筍老化機理，研究竹筍無硫化保鮮顯得尤為迫切。傳統的發酵方式是利用蔬菜自帶菌株進行自然發酵，發酵過程及安全性不易控制，因此本文采用接種乳酸菌方式試圖對原發酵方式進行改進；此外，采用漂燙進行前處理能使蔬菜中部分酶失活以達到終止某些生化反應的目的[6]，從而保持蔬菜特性的穩定性，因而漂燙與否對竹筍保鮮的影響也是值得討論的一個課題；實驗研究結果發現，因漂燙處理的滅酶作用或者乳酸菌優勢菌群的原因，采取漂燙處理或者以乳酸菌進行發酵，都可以有效地減少還原糖的損失，減緩竹筍纖維化速度進而有利于保持竹筍的優良品質；然而，漂燙也加速了竹筍和發酵液之間的礦質元素的交換，發酵過程中可能造成某些元素的損失，因此在發酵過程中適量添加一定的礦質元素，不僅可以提高竹筍中礦質元素的含量，豐富竹筍中的營養物質，也必然有利于發酵液中微生物的生長繁殖；此外由于4種發酵方式對竹筍中的蛋白質含量影響相差不大，因此，綜合考察四種發酵處理方式對竹筍中營養物質的影響，以漂燙乳酸菌發酵的方式最有利于竹筍中營養物質的保持。

4 結論

(1)本文以不同處理方式對毛竹筍中營養物質含量的影響進行了對比分析，結果表明，采取漂燙或以乳酸菌發酵，都能有效地減少還原糖的損失，減緩竹筍粗纖維的合成，有利于保持竹筍可食用品質，其中以漂燙乳酸菌發酵處理可溶性糖含量損失最小為82.31%，粗纖維含量最低為8.87%；四種方式處理下其蛋白質含量都會減少，且損失程度差異不明顯，其中以漂燙乳酸菌發酵處理蛋白質損失最少為2.62 g/100 g；漂燙和乳酸菌發酵都可加速竹筍和發酵液之間的礦質元素的交換，有利于采取相應的措施提高竹筍中礦質元素的含量；從而減少竹筍中礦質元素的損失。

(2)4種處理方式中，漂燙乳酸菌發酵能夠有效保持竹筍可溶性糖和蛋白質含量，降低毛竹筍的粗纖維含量，進而延緩毛竹筍木質化的速度，保持毛竹筍其他有效營養成分，從而達到改善發酵毛竹筍食用品質的效果并能有效延長毛竹筍的貯藏期，因而以漂燙乳酸菌發酵竹筍的保鮮效果最好。

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Analysisandcomparisonofmainnutrientsofbambooshoots(Phyllostachyseduis)fermentedwithdifferenttreatments

LI Mei, GONG Jia,XIAO Mei, WU Yue, CUI Yang, BU Meng-jun, SU Man-wen, HU Yong-zheng, LI Ming-yuan, DING Wen-wu*

(College of Food and Biological Engineering，Xihua University，Chengdu 610039，China)

The contents of main nutrients of bamboo shoots (Phyllostachyseduis) in the fermentation process with different treatments were analyzed and compared to provide theoretical basis for preservation of fresh bamboo shoots. The results showed that the effect of blanching was the best for preservation of bamboo shoots compared with the other three treatments. After 63 d of fermentation, the soluble sugar, cellulose and protein in the bamboo shoots were 0.13%, 8.87% and 0.36/100 (g/g), respectively. The contents of potassium and calcium respectively increased 458.48mg/kg and 50.53mg/kg while the losses of iron and magnesium were the least. Compared with the other three methods, the treatment of blanching and fermentation could keep the contents of soluble sugar and protein of bamboo shoots better, reduce the rate of lignification and accelerate the element transfer between the bamboo shoot and the broth, which was beneficial for increasing the contents of elements in the bamboo shoots. These results indicated that the edible quality of bamboo shoots could be kept effectively while the bamboo shoots could be preserved longer by this method.

Phyllostachyseduis; fermentation; nutrient composition; lactic acid bacteria; blanching

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.014179

碩士研究生(丁文武副教授為通訊作者,E-mail:swgc@mail.xhu.edu.cn)。

四川省科技廳支撐項目 (2016KZ0080 ，2015NZ0007，2014NZ0132)；四川省教育廳項目(15ZB0126)；西華大學校重點科研基金項目(z1420523)；西華大學大學生創新創業訓練項目(201510623097)； 四川省高校重點實驗室開放項目(szjjz015-001)；西華大學研究生創新基金(ycjj2016147)

2017-02-28，改回日期：2017-04-06