草石蠶腌制過程中保脆技術的研究

譚冬梅，袁忠琴，譚書明

(1.貴州大學 釀酒與食品工程學院，貴陽 550025；2.貴州大學 生命科學學院，貴陽 550025；3.貴州省農畜產品貯藏與加工重點實驗室，貴陽 550025)

草石蠶腌制過程中保脆技術的研究

譚冬梅1,3，袁忠琴1,3，譚書明2,3*

(1.貴州大學 釀酒與食品工程學院，貴陽 550025；2.貴州大學 生命科學學院，貴陽 550025；3.貴州省農畜產品貯藏與加工重點實驗室，貴陽 550025)

以草石蠶為原料，采用單因素及正交試驗探究食鹽濃度、氯化鈣濃度、燙漂時間對草石蠶保脆效果的影響，確定草石蠶的最佳保脆配方，并測定新鮮及保脆液處理后草石蠶的硬度、營養成分、果膠酶活性隨時間的變化情況，研究保脆液對草石蠶品質的影響。結果表明：草石蠶的最佳保脆方法為燙漂50 s、食鹽濃度12%、氯化鈣濃度0.2%。影響草石蠶硬度的主次因素為食鹽濃度>氯化鈣濃度>燙漂時間。保脆處理能較好地保持腌制草石蠶的品質。

草石蠶；腌制；保脆技術；營養品質；果膠酶活性

草石蠶(Stachyssieboldii)屬唇形科水蘇屬多年生草本植物，原產于中國，主要產自貴州、四川、云南以及華北和西北等省份[1]。其地下塊莖含豐富的蛋白質及糖類等，營養價值高，含蛋白質約5%、脂肪0.3%、碳水化合物20%等，并含有多種維生素及礦物質元素[2]，有調節胃腸道、保護肝臟等功能[3]。草石蠶口感鮮美、脆嫩、大小適中，是制作泡菜的好原料，將其制成泡菜可攝入泡制發酵過程中產生的有益微生物及其代謝產物，如乳酸、膽堿、酶類等[4]。

中國傳統泡菜具有龐大的發酵機制，腌制過程中微生物菌群種類繁多，各類微生物與原料相互作用，發生一系列生理生化反應，導致泡菜失脆軟化，營養成分嚴重流失，影響口感，甚至生成有毒有害物質，影響食品質量及食用安全性，其失脆機理主要有三個方面：一是果膠物質的分解，二是細胞膨壓的變化，三是細胞結構的變化[5]。為使草石蠶在腌制過程中保持較好的脆度及品質，減少各加工環節的機械損傷，同時合理使用保脆劑來調節細胞內外液的水分活度、滲透壓、pH值等，控制微生物、酶類等的作用是很有必要的[6]。目前常用的保脆劑為氯化鈣和食鹽，氯化鈣溶液利用Ca2+滲入果蔬組織中，與果膠半乳糖醛酸自由羧基的殘基之間形成離子橋梁，從而加強細胞壁結構[7]，并通過調節細胞內的離子環境、pH值等來影響酶的分泌[8]。張甫生等[9]對比了氯化鈣及海藻酸鈉對鮮紅辣椒脆度與色澤的影響，得出氯化鈣保脆效果優于海藻酸鈉。食鹽在果蔬腌制過程中起到改善腌制品風味、抑制有害微生物活性、調節滲透壓等作用，可有效延長果蔬腌制品的保藏期。

泡菜作為中國傳統膳食，為各家各戶所喜愛，不僅風味獨特，還富含乳酸菌及人體所需的酶類等。本文以草石蠶塊莖為原料，運用燙漂及鈣鹽、鈉鹽溶液腌制等方法對草石蠶進行保脆處理，通過測定其硬度、營養成分、果膠酶活性隨時間的變化規律，來表征草石蠶腌制過程中的品質變化，尋求保持草石蠶脆嫩口感、延緩其軟化變質的最佳方法，以更好地滿足人們對草石蠶腌制品的需求。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

草石蠶：采自貴州省遵義市務川縣，選擇新鮮、脆嫩、大小均勻，且無機械損傷、無腐爛跡象的草石蠶塊莖。

1.1.2 試劑

氯化鈣、無水乙醇、咔唑、半乳糖醛酸、濃硫酸、乙酸、乙酸鈉、3,5-二硝基水楊酸(DNS)、葡萄糖、鹽酸、亞硫酸鈉、酚酞等(均為分析純)。

1.2 儀器與設備

超聲波清洗器 上海冠特超聲儀器有限公司；遠紅外干燥箱 天津市泰斯特有限公司；TGL20M型臺式高速冷凍離心機 長沙邁佳森儀器設備有限公司；數顯恒溫水浴鍋 上海梅香儀器有限公司；WFJ7200型可見光分光光度計 上海精密科學儀器有限公司；GY-1型果實硬度計 常州市上哈工具有限公司；手持式折光儀 北京鑫潤科諾儀器儀表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 腌制草石蠶加工工藝流程

原料→摘選→清洗→漂燙→冷卻→保脆液腌制→密封保存。

1.3.2 單因素試驗

選取食鹽濃度(2%，4%，6%，8%，10%，12%，14%)、氯化鈣濃度(0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%)、燙漂時間(20，30，40，50，60，70，80 s)作為單因素試驗，并以硬度為指標，評價各因素對草石蠶保脆效果的影響，為后續的正交試驗分析提供參考。

1.3.3 正交試驗

以燙漂時間、氯化鈣濃度、食鹽濃度為正交試驗因素，以單因素試驗中保脆效果最優的3組數據為水平，采用L9(34)正交表(見表1)，以硬度為指標，確定草石蠶的最佳保脆配方。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Orthogonal experimental factors and levels table

1.3.4 各項指標的測定

取新鮮草石蠶為對照組，保脆液腌制后的草石蠶為保脆組，測定其各項指標隨腌制時間的變化情況，測定方法如下。

1.3.4.1 硬度的測定

采用GY-1型果實硬度計進行測定[10]，取洗凈的新鮮草石蠶及保脆處理后的草石蠶，擦拭表面水分，取其表面3個等距點，削去一小塊薄薄的果皮，并將調試好的硬度計垂直于果實表面，均勻用力將探頭壓入果實內進行測定，讀數并記錄。

1.3.4.2 水分含量的測定

采用烘干干燥法進行測定[11]，分別取洗凈的新鮮草石蠶及保脆處理后的草石蠶，置于稱量皿中，一并放入干燥箱中烘干2 h后轉入干燥器中冷卻，再放入干燥箱中烘干30 min至恒重。并稱量干燥前后樣品及稱量皿的質量，計算公式如下：

X=(M1-M3)(M1-M2)×100%。

式中：X為草石蠶的水分含量；M1為干燥前樣品與稱量皿的總質量；M2為稱量皿的質量；M3為干燥后稱量皿與樣品的總質量。

1.3.4.3 可溶性固形物含量測定

按照GB/T 12295-1990《水果、蔬菜制品、可溶性固形物含量的測定》中的折射儀法測定。

1.3.4.4 果膠物質測定

采用咔唑比色法[12]，將可溶性果膠測定液與原果膠測定液于530 nm波長下以0管為參比測定吸光度值，重復3次取平均值。

1.3.4.5 果膠酶活性的測定

采用3,5-二硝基水楊酸比色法進行測定[13]。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 食鹽濃度單因素試驗

將燙漂處理50 s后的草石蠶分別加入由氯化鈣濃度為0.2%，食鹽濃度為2%，4%，6%，8%，10%，12%，14%的混合液中進行腌制，并分別裝入泡菜壇，存放1周后測定其硬度，結果見圖1。

圖1 食鹽濃度對草石蠶硬度的影響Fig.1 Effect of salt concentration on the hardness of Stachys sieboldii

保脆液中使用食鹽可增高果蔬細胞內溶液的滲透壓，降低溶氧量及微生物可利用的水分，從而控制微生物的正常生長，并對果蔬起到較好的初護色效果[14]。由圖1可知，隨著食鹽濃度的增大，草石蠶的硬度呈先升高后下降的趨勢，食鹽濃度為12%時，硬度達到最高值，濃度過低或過高，其硬度都有所下降。若食鹽濃度過低，會使腌制過程中細胞內生理生化反應加劇，不能有效地抑制有害微生物的繁殖，食鹽濃度過高(≥14%)則會由于滲透壓過大導致草石蠶細胞嚴重失水，并影響其口感及風味，使其產生酸澀味[15]，且過高的濃度易使得Na+與Ca2+發生交換，影響Ca2+與果膠酸發生交聯形成鈣凝膠以提高細胞壁堅固性的作用，從而影響其硬度。

2.1.2 氯化鈣濃度單因素試驗

將燙漂50 s后的草石蠶分別加入由濃度為12%的食鹽以及濃度為0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%的氯化鈣混合液中進行腌制，并分別裝入泡菜壇，存放1周后對其硬度進行測定，結果見圖2。

圖2 氯化鈣濃度對草石蠶硬度的影響Fig.2 Effect of calcium chloride concentration on the hardness of Stachys sieboldii

氯化鈣的保脆原理是通過Ca2+滲入果蔬組織中，與果膠酸形成較穩定的果膠酸鈣，以增強細胞間纖維結構來保護果蔬細胞壁[16]，維持其原有的脆度。由圖2可知，腌制1周后，氯化鈣濃度為0.20%時對草石蠶硬度保持最好。當濃度低于0.20%時，隨著濃度的降低，草石蠶硬度隨之降低，高于0.20%時，變化趨勢平緩。氯化鈣濃度越高，Ca2+與草石蠶細胞內的果膠酸的相互作用越強，可對細胞起到較好的保護作用，從而達到保脆的效果，濃度過低則不能達到此效果，但濃度過高不僅不能對草石蠶起到更進一步的保脆作用，反而會使其產生苦澀味及纖維感，影響草石蠶的口感，故草石蠶保脆液中氯化鈣的最佳濃度為0.20%。

2.1.3 燙漂時間單因素試驗

將燙漂20，30，40，50，60，70，80 s的草石蠶加入到由濃度為12%食鹽以及濃度為0.20%氯化鈣混合液中腌制，并分別裝入泡菜壇，存放1周后對其硬度進行測定，測定結果見圖3。

圖3 燙漂時間對草石蠶硬度的影響Fig.3 Effect of blanching time on the hardness of Stachys sieboldii

燙漂的主要目的是利用高溫抑制或殺滅果蔬中酶的活性，在后續加工及貯藏過程中能夠最大限度地保持其營養價值及原有的感官特性，起到保脆、護色、延緩蔬菜腐敗等作用。由圖3可知，腌制1周后，漂燙時間為50 s時草石蠶硬度保持最好，隨著漂燙時間的降低或升高，硬度均呈下降趨勢。這是由于漂燙時間過短，草石蠶的中心溫度較低，不能起到滅酶和降低微生物殘留量的作用，不利于草石蠶的長期儲藏；而燙漂時間過長，使得草石蠶中的原果膠以β-消除的非酶方式降解，生成可溶于水的果膠酸[17]，破壞草石蠶的細胞結構，導致草石蠶軟化。

2.2 正交試驗

取單因素試驗中保脆效果最優的3組數據進行正交試驗分析，對草石蠶的保脆配方進行優化，并得出各因素對草石蠶保脆效果的影響強弱(見表1)，正交試驗極差分析結果見表2。

表2 正交試驗極差分析表Table 2 The range analysis table for orthogonal test

由表2可知，草石蠶的最佳保脆組合為A3B2C3，即食鹽濃度12%，氯化鈣濃度0.20%，燙漂時間50 s，硬度達到0.951，影響草石蠶保脆效果的主次因素為A>B>C，食鹽濃度影響最大，其次為氯化鈣濃度，影響最小的為燙漂時間。

2.3 保脆液腌制過程中草石蠶各項指標變化

2.3.1 腌制過程中硬度的變化

圖4 腌制過程中草石蠶硬度的變化Fig.4 Changes of hardness of Stachys sieboldiiduring curing process

由圖4可知，隨著腌制時間的延長，對照組硬度顯著下降，20天后降低了24.6%，開始出現綿軟現象，50天后降低了55.2%，已基本失去其原有的脆嫩口感。保脆組硬度保持良好，0～5天內出現了較為明顯的下降趨勢，后期趨于平緩，整體下降趨勢較小。這是因為保脆液腌制過程中，由于保脆劑的作用使得草石蠶細胞失水，導致細胞膨壓降低，脆性減弱，故0～5天內硬度明顯下降，后期隨著鹽溶液與細胞液間的滲透作用逐漸趨于平衡，膨壓回復，脆性也隨之回升[18]，且保脆液中的Ca2+與果膠酸的相互作用使細胞間的粘性增強，對細胞起到保護作用，能較好地保持草石蠶的硬度。

2.3.2 腌制過程中水分含量的變化

圖5 腌制過程中草石蠶水分含量的變化Fig.5 Changes of moisture content of Stachys sieboldiiduring curing process

由圖5可知，對照組與保脆組草石蠶的水分含量總體均呈下降趨勢，腌制前期保脆組水分流失較嚴重，0～5天內水分含量急劇下降，后期逐漸趨于平穩，而對照組水分含量則持續下降，且流失嚴重。這是因為腌制前期保脆液中的離子與草石蠶細胞內的水分發生交換、滲透作用，導致細胞脫水，水分流失較快，后期細胞內離子間逐漸達到平衡狀態，水分流失趨于平穩，而對照組草石蠶無任何處理，水分與空氣不斷進行交換，導致水分持續流失。

2.3.3 腌制過程中可溶性固形物含量的變化

圖6 腌制過程中草石蠶可溶性固形物含量的變化Fig.6 Changes of soluble solids content of Stachys sieboldiiduring curing process

由圖6可知，對照組草石蠶隨時間的推移，可溶性固形物含量呈持續下降的趨勢，而保脆組草石蠶可溶性固形物含量在0～5天內出現了短暫的上升趨勢，后期又逐漸下降，總體含量高于對照組。這是由于在保脆液的作用下，草石蠶細胞液滲透壓變大，細胞內水分與外界溶液中的離子不斷進行交換，水分逐漸減少，導致細胞內可溶性固形物含量相對增加，且保脆液有效地抑制了草石蠶中微生物的生長，減少了對可溶性固形物的消耗，后期細胞內外離子逐漸達到平衡狀態，可溶性固形物不斷溶出，導致含量下降；而新鮮草石蠶雖然水分不斷流失，但微生物的不斷生長及酶類反應等的不斷發生使得可溶性固形物不斷消耗，從而呈持續下降趨勢。

2.3.4 腌制過程中果膠含量的變化

圖7 腌制過程中草石蠶果膠物質的變化Fig.7 Changes of pectic substances of Stachys sieboldiiduring curing process

由圖7可知，對照組與保脆組草石蠶的果膠含量均呈下降趨勢，其中保脆組下降較平緩，對照組下降趨勢急劇。新鮮草石蠶在放置過程中由于微生物、酶類等的作用，使得果膠物質不斷分解為果膠酸和甲醇等物質，導致果膠含量不斷下降，組織軟化；而經保脆液處理后的草石蠶中微生物的生長及酶的活性等均得到一定程度的抑制，減少了對果膠物質的消耗，從而使得保脆組果膠含量下降趨勢較為平緩。

2.3.5 腌制過程中果膠酶活性的變化

圖8 腌制過程中草石蠶果膠酶活性的變化Fig.8 Changes of pectinase activity of Stachys sieboldiiduring curing process

由圖8可知，對照組草石蠶的果膠酶活性隨時間的變化呈先升高后降低的趨勢，0～15天內持續上升，達到峰值后開始下降，而保脆組草石蠶的果膠酶活性則呈0～5天內急劇下降，后期略有上升的趨勢。這是由于隨著腌制時間的推移，新鮮草石蠶中的可溶性果膠不斷被消耗，原果膠不斷溶出，與果膠酶作用，促進了果膠酶活性升高，后期由于底物不斷被消耗殆盡，果膠酶活性隨之降低；而經保脆液處理后草石蠶細胞嚴重失水，水分活度降低，使得細胞內微生物失去了適宜的生長環境，果膠酶與底物的反應也受到一定程度的抑制，故0～5天內活性急劇下降，后期由于腌制過程中草石蠶的發酵，微生物代謝旺盛，并分泌出酶類，導致果膠酶活性有所上升。

3 結論

通過單因素及正交試驗研究了食鹽濃度、氯化鈣濃度、燙漂時間對草石蠶保脆效果的影響，確定其最佳保脆方法，并得出影響草石蠶硬度的因素主次關系，測定了最佳保脆方法下，新鮮草石蠶及保脆處理后草石蠶的硬度、水分含量、可溶性固形物含量、果膠及果膠酶活性隨腌制時間的變化情況，研究保脆液對草石蠶品質的影響。結果表明：草石蠶的最佳保脆方法為A3B2C3組合，即食鹽濃度12%，氯化鈣濃度0.20%，燙漂時間50 s；影響草石蠶硬度的主次因素為食鹽濃度>氯化鈣濃度>燙漂時間；腌制過程中，對照組及保脆組草石蠶的硬度均呈下降趨勢，其中對照組下降趨勢急劇，保脆組較為平緩，保脆組草石蠶的水分、可溶性固形物、果膠物質含量均高于對照組，果膠酶活性呈0～5天內急劇下降，后期略微上升的趨勢，對照組則先升高后下降，總體活性低于對照組。綜上所述，保脆液處理可有效減緩草石蠶腌制過程中營養成分的流失，抑制酶的活性，對草石蠶有較好的保脆效果。

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Research on Brittleness-keeping Technology ofStachys
sieboldiiduring Curing Process

TAN Dong-mei1,3, YUAN Zhong-qin1,3, TAN Shu-ming2,3*

(1.School of Liquor and Food Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025,China； 2.College of Life Sciences,Guizhou University,Guiyang 550025,China；3.Key Laboratory of Agricultural and Animal Products Storage & Processing of Guizhou Province，Guiyang 550025,China)

UseStachyssieboldiias raw material,study the effect of salt concentration, calcium chloride concentration, blanching time on brittleness-keeping ofStachyssieboldiithrough single factor and orthogonal experiments. The changes of hardness, nutrient, pectinase activity with time are investigated to study the effect of freshness-keeping and crispness-keeping treatment onStachyssieboldiiquality.The results show that blanching time of 50 s, salt concentration of 12%, calcium chloride concentration of 0.2% are the best conditions for keeping brittleness ofStachyssieboldii. The hardness influencing factors ofStachyssieboldiiare ranked as follows:salt concentration>calcium chloride concentration>blanching time. Crispness-keeping treatment could keep the quality of pickledStachyssieboldiiwell.

Stachyssieboldii；pickling;brittleness-keeping technology；nutritional quality；pectinase activity

2017-03-17 *通訊作者

草石蠶腌制技術研究(黔科合NY20153025-2)

譚冬梅(1991-)，女，碩士，研究方向：農產品貯藏加工；

譚書明(1964-)，男，教授，碩士生導師，研究方向：農產品貯藏加工。

TS205.2

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.09.002

1000-9973(2017)09-0005-05