低鹽豇豆泡菜預處理工藝優化及貯藏特性分析

梁 莉，杜阿如娜，馬 濤，陳 芳，廖小軍，胡小松，宋 弋*

（北京食品營養與人類健康高精尖創新中心，國家果蔬加工工程技術研究中心，農業部果蔬加工重點開放實驗室，中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083）

豇豆泡菜是我國傳統特色發酵食品[1-2]，以豇豆為原料乳酸發酵制成，具有多種營養和保健作用[3-6]。在傳統豇豆泡菜生產中，通常采用高濃度食鹽溶液對蔬菜原料進行貯藏，含鹽量高達15%～20%，入池鹽漬時間2～12 個月，后續工序會產生大量鹽漬廢水、出池清洗廢水和脫鹽脫水廢水，造成環境污染[7-9]。工廠生產的高鹽鹽漬豇豆，由于發酵作用較弱，其主體風味主要由后期添加的調味品形成，不僅失去了傳統泡菜的風味特征，且口味過咸不利于健康[10-12]。因此，本實驗針對豇豆原料高鹽貯藏技術的不足，采用中短波紅外干燥技術[13-16]，建立豇豆泡菜原料無鹽貯藏的預處理工藝，確定護色保脆及脫水干燥技術的具體參數，測定豇豆在貯藏期間色度、質構、菌落總數及大腸桿菌等指標，評定微生物安全性，為低鹽豇豆泡菜的工業化生產提供一定借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豇豆（新鮮、長短粗細均勻、無損傷、無腐爛）購于中國農業大學家屬區菜市場；陳泡菜水由本實驗室自制。

乳酸鈣（分析純） 國藥集團化學試劑有限公司；月桂基硫酸鹽胰蛋白胨肉湯 北京陸橋技術股份有限公司；乳酸菌菌粉（活菌數＞2.0×107CFU/g） 四川高福記生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

中短波紅外干燥箱 圣泰科紅外科技有限公司；SC-80C全自動色差儀 北京康光儀器廠；TA.XT-plus質構分析儀 英國SMSTA公司；UV-1800紫外-可見分光光度計、LC-20A高效液相色譜儀 日本島津公司；DLCJ-1F試驗醫用型潔凈工作臺 哈爾濱市東聯電子技術開發有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

原料處理（清洗、切分）→護色保脆處理→中短波紅外干燥→半干制品4 ℃貯藏→半干制品復水、泡制

1.3.2 處理條件

漂燙、護色處理：選取新鮮、粗細均勻、顏色一致的豇豆，用清水洗凈表面，切成10～15 cm的長條，不同溫度的熱水中漂燙一定時間，料液比為1∶10（g/mL）。冷水沖洗并瀝干表面水分后浸泡在不同濃度的乳酸鈣溶液中30 min，料液比為1∶5（g/mL）。空白組以等量室溫去離子水處理。以顏色、質構變化為質量控制指標，確定漂燙溫度（80、90 ℃）、漂燙時間（0.5、1、3 min）、乳酸鈣護色液質量濃度（10、20、30 g/L）條件。漂燙及護色處理后裝入保鮮袋密封置于4 ℃低溫貯藏，30 d后檢測葉綠素含量和過氧化物酶（peroxidase，POD）活力情況。

中短波紅外干燥[17-19]：經前處理后的豇豆進行中短波紅外干燥，對濕基含水量進行測定，以分析干燥速率的變化趨勢，確定中短波紅外干燥過程中不同輻射溫度（50、60、70 ℃）、輻射功率（450、675、900 W）和輻射距離（10、14、18 cm）對豇豆干燥特性的影響，并確定豇豆泡菜半干制品干燥水分臨界點。

復水[20-21]：將經過前處理放置在4 ℃冰箱中冷藏4 周的豇豆樣品分別于溫度為20、30 ℃和60 ℃的潔凈水中浸泡，每隔1 h測定豇豆相應指標變化，確定豇豆樣品最佳復水溫度和復水時間。

泡制：自然發酵、人工發酵和泡菜水發酵是泡菜加工中常見的3 種發酵方式，但由于前處理中的漂燙、干燥等措施能夠使新鮮豇豆表面附著的大部分有利于發酵的微生物失去活性，因此排除自然發酵的加工方式，因此通過添加外來菌種促使豇豆發酵，選擇人工發酵和泡菜水發酵對豇豆半干制品的泡制方式進行優選。人工發酵在自制含鹽量6%的泡菜水中添加乳酸菌菌粉5 g（活菌數高于2.0×107CFU/g）進行泡制，陳泡菜水發酵采用含鹽量6%已經發酵1 個月的泡菜水進行泡制，室溫下發酵7 d。

1.3.3 指標成分的測定

1.3.3.1 色度值的測定

將樣品研磨成漿，裝入自封袋中壓實后，用色差儀進行測定，從不同的角度分別讀數，平行測定3 次，取平均值[22-23]。L*值表示樣品的亮度：黑色為0，白色為100；a*表示紅綠：“+”代表紅色，“-”代表綠色；b*表示黃藍：“+”代表黃色，“-”代表藍色。a*值越小則表明綠色越深，b*值越大則黃色越深。

1.3.3.2 質構的測定

利用質構儀對試樣進行2 次壓縮的機械過程模擬人口腔的咀嚼運動，利用力學測試方法模擬食品質地的感官評價。測試前速率2 mm/s，測試速率2 mm/s，測試后速率1 mm/s，測定間隔時間5 s，壓縮量30%，感應力5.0 g。每組實驗重復10 次，結果以硬度的平均值表示[24]。

1.3.3.3 葉綠素含量的測定

采用80%丙酮溶液浸提法，利用分光光度計測定葉綠素含量[25]。

1.3.3.4 POD活力的測定

POD活力測定采用愈創木酚法[26]。

1.3.3.5 豇豆瞬時濕基含水量的測定

參照王洪彩[27]的方法，每隔30 min取出樣品，迅速在電子天平稱質量后重新放入干燥箱內，稱質量過程時間不超過1 min，樣品重復測定3 次。不同時刻的濕基含水量按照公式（1）計算：

式中：Wt和W0分別為t時刻物料濕基含水量和初始濕基含水量/%；mt和m0分別為t時刻和初始物料質量/g。

1.3.3.6 復水比的測定

復水比的測定參考Giri等[21]的方法，精確稱取樣品約50 g放入水中浸泡，60 min復水后取出，用濾紙吸干表面多余水分進行稱質量，直到連續稱質量相差±0.5 g計數，樣品重復測定3 次。復水比按公式（2）計算：

式中：Rf為復水比；mf、mq分別為試樣復水t時刻和復水前的質量/g。

1.3.3.7 微生物安全性的測定

將經過護色保脆處理，干燥至濕基含水量為70%的豇豆，經真空包裝后放置在4 ℃冰箱中冷藏，參照GB 4789.2—2010《食品微生物學檢驗 菌落總數測定》和GB 4789.3—2010《食品微生物學檢驗 大腸菌群計數》，分別于第0、第1、第2、第3、第4周測定菌落總數和大腸桿菌。

2 結果與分析

2.1 漂燙條件對豇豆貯藏后酶活力及葉綠素含量的影響

豇豆在貯藏期間顏色劣變主要與3 種酶有關：多酚氧化酶、葉綠素酶和POD。一般經過熱燙處理多酚氧化酶、葉綠素酶均易失活，而POD耐熱，通常作為漂燙時的檢測標準[28]。葉綠素含量和POD活力情況見表1。

表1 漂燙處理后POD活力和葉綠素含量Table 1 POD activity and chlorophyll content after blanching

由表1可知，貯藏期結束后，各漂燙處理組的葉綠素含量均高于空白對照組，80 ℃熱燙30 s處理組的葉綠素含量顯著低于其他處理組，且該組的POD活力最高，約為39.33 U，其余各組間葉綠素含量差異不顯著。隨著漂燙溫度升高和漂燙時間延長，豇豆中POD活力逐漸降低，但漂燙過度會破壞豇豆組織細胞，使得營養物質和色素損失較多，從而影響產品質量。綜合考慮，選擇90 ℃漂燙1 min為最適條件。該處理可以很好地控制POD活力，消除酶促褐變的影響，保證貯藏后豇豆葉綠素含量，并可減少漂燙對豇豆各項指標的損失及組織的破壞。

2.2 乳酸鈣溶液對豇豆顏色及硬度的影響

圖1 乳酸鈣溶液對豇豆a*值的影響Fig. 1 Effect of calcium lactate of a* value of cowpea

由圖1可知，隨著貯藏時間的延長各組樣品的綠色均逐漸衰減，但各組間a*值的變化程度不同。質量濃度為10 g/L的處理組a*值變化與空白組的差別較小，護色效果不佳。20 g/L和30 g/L處理組的護色效果較為明顯。主要原因是鈣離子對葉綠素脫鎂和美拉德反應的抑制作用，保護葉綠素的同時減少了褐色物質的生成。

圖2 乳酸鈣溶液對豇豆硬度的影響Fig. 2 Effect of calcium lactate on hardness of cowpea

由圖2可以看出，豇豆的硬度隨著貯藏時間的延長而降低，即貯藏期間豇豆的質構有軟化的趨勢。軟化的主要原因是豇豆中原果膠在酶或酸的作用下分解成可溶性果膠，組織逐漸趨于變軟。可溶性果膠在果膠酶或酸、堿的作用下進一步分解成果膠酸，致使果蔬組織軟爛。果膠酸可以與鈣離子等結合形成黏連度較大的不溶性果膠酸鹽，從而使原料脆度上升。實驗結果表明，20 g/L的乳酸鈣溶液能夠在一定程度上抑制軟化，維持豇豆的脆度。但乳酸鈣溶液質量濃度低于20 g/L或高于20 g/L都不能起到護脆作用，這一現象與劉帥等[29]利用氯化鈣對雪蓮果進行護脆處理得到的結果有相似之處，但具體原因還有待進一步研究。綜合乳酸鈣溶液對豇豆貯藏過程中顏色和硬度的影響，選擇20 g/L為乳酸鈣溶液處理的最佳質量濃度。

2.3 中短波紅外干燥條件對豇豆濕基含水量的影響

2.3.1 輻射溫度對濕基含水量的影響

圖3 輻射溫度對豇豆干燥脫水的影響Fig. 3 Effects of radiation temperature on dehydration of cowpea

由圖3可知，干燥初期各組間濕基含水量相近，干燥速率差異較小，隨著干燥時間延長，各組干燥速率逐漸升高且差異增大，不同組間濕基含水量的差異也隨之增大，干燥后期，各組干燥速率波動減弱，濕基含水量變化速率逐漸趨于相同。輻射時間180 min時，50、60、70 ℃條件下豇豆的濕基含水量分別約為40%、36%、30%，輻射溫度越高，輻射干燥脫水的整體速率越大，因為高溫有利于物料內部水分的迅速擴散，能夠提高干燥效率。王洪彩[27]實驗結果表明，如果干燥溫度過高會使物料出現顏色加深、表面皺縮、卷邊增加、香氣逸出和產生焦味等不良現象。本實驗各溫度條件下未出現焦化現象，因此選擇70 ℃為最適的干燥溫度。

2.3.2 輻射功率對濕基含水量的影響

圖4 輻射功率對豇豆干燥脫水的影響Fig. 4 Effect of radiation power on dehydration efficiency of cowpea

由圖4可知，各處理組干燥速率變化趨勢一致，均為逐漸升高后緩慢下降，且功率越大濕基含水量下降越快。達到干燥終點時，450、675、900 W輻射功率條件下豇豆的濕基含水量分別為30%、22%、17%，表明輻射功率越大，單位時間內達到的干燥效果越好，因此應選擇較大的輻射功率900 W。

2.3.3 輻射距離對濕基含水量的影響

由圖5可知，輻射時間180 min時，10、14、18 cm輻射距離條件下豇豆的濕基含水量分別為30%、36%、43%。10 cm輻射距離下，豇豆的干燥速率顯著快于另外2 個處理組（P＜0.05），表明輻射距離越短，輻射干燥脫水所需的時間越短，干燥速率越快，這是因為輻射能與輻射距離相關性較強，按逆二次方定律衰減，當輻射距離較短時，輻射更為集中，干燥速率快[30]。因此在不影響最終產品品質的前提下應選擇較短的輻射距離10 cm。

圖5 輻射距離對豇豆干燥脫水的影響Fig. 5 Effect of radiation distance on dehydration efficiency of cowpea

2.4 豇豆半干制品干燥水分臨界點的確定

2.4.1 不同濕基含水量豇豆的色度值比較結果

表2 不同濕基含水量豇豆的色度值Table 2 Color values of cowpea with different moisture contents

由表2可知，濕基含水量為70%、50%的2 組樣品間L*值和b*值無顯著性差異，表明與新鮮豇豆相比，這2 組樣品的黃色出現衰減但光澤度無明顯變化。從a*值的變化可以看出，豇豆的綠色隨脫水程度的加深而減弱。將豇豆干燥至濕基含水量為30%時，其a*值顯著高于濕基含水量為50%和70%的樣品（P＜0.05），說明脫水至30%濕基含水量時，豇豆的失綠現象較嚴重且光澤度下降，影響后續加工。

2.4.2 不同濕基含水量豇豆復水過程中的a*值變化

將不同濕基含水量的豇豆半干制品用清水浸泡6 h后，測得的a*值如圖6所示。

圖6 不同濕基含水量豇豆復水過程中的a*值變化Fig. 6 Change in a* value of cowpea with different moisture contents during rehydration

由圖6可知，不同濕基含水量豇豆半干制品的a*值在復水后都得到顯著改善，即復水處理有助于恢復豇豆的綠色，提高產品的外觀品質。濕基含水量為70%和50%的樣品經復水后綠色恢復情況優于濕基含水量為30%的樣品。

2.4.3 不同濕基含水量豇豆泡制后a*值和硬度的變化

表3 不同濕基含水量豇豆泡制后的a*值和硬度Table 3 a* Value and hardness of pickled cowpea with different moisture contents

由表3可知，濕基含水量為70%的豇豆半干制品經泡制后，顏色與新鮮豇豆泡制的成品相似，a*值無顯著性差異（P＞0.05），即在色澤方面，70%濕基含水量的樣品在泡制后能達到與新鮮泡制豇豆相差無幾的理想狀態。濕基含水量為70%和50%豇豆半干制品經泡制后，其硬度與新鮮豇豆泡制的成品相似，豇豆泡菜講究清脆爽口，對成品的硬度有比較高的要求，綜合顏色、復水效果和泡制后品質最終選擇的豇豆半干制品干燥水分臨界點為70%。

2.5 豇豆半干制品貯藏實驗結果

表4 豇豆半干制品在貯藏期間的菌落總數和大腸桿菌數的變化Table 4 Changes in aerobic bacterial count and Escherichia coli count during storage

由表4可以看出，豇豆半干制品在低溫貯藏4 周后菌落總數有所增長，這可能是某些耐低溫的厭氧菌增殖的結果。與未經處理的新鮮豇豆相比，兩者菌落總數存在顯著性差異（P＜0.05），處理后的樣品菌落總數為4.4×103CFU/g，未經任何處理的樣品為4.7×107CFU/g，表明前處理操作能很大程度抑制貯藏期間微生物的生長繁殖。處理組和未處理組中大腸桿菌最可能數（most probable number，MPN）均報告小于3 MPN/g。綜上可知，豇豆半干制品在貯藏期內的菌落總數和大腸桿菌數指標較為理想，參考NY/T 1045—2014《綠色食品 脫水蔬菜》中菌落指標（菌落總數≤100 000 CFU/g，大腸桿菌數≤3 MPN/g），豇豆半干制品微生物安全性良好。

2.6 豇豆半干制品復水工藝參數的確定

復水比能夠表示半干制品恢復到干燥前狀態的能力，由圖7可知，豇豆半干制品的復水比會隨著復水時間的延長而增大。相比于30、60 ℃處理組，到達復水終點時20 ℃處理組的復水比更高，復水效果更好。60 ℃時進行復水處理極易出現渾濁現象，影響豇豆復水后的品質。在復水初期，樣品的復水速率大幅升高，且溫度越高復水比增長越快，但60 ℃處理組復水速率很快下降，自142 min開始，20 ℃處理組的復水比逐漸高于另外兩組。這是由于復水初期萎縮的細胞在水分滲透作用下迅速回彈，高溫水的擴散速度更快，但達到一定的復水程度后，細胞復水能力逐漸降低，復水速率也隨之減慢，致最終的復水效果不佳。綜合降低能耗、節省成本和恢復豇豆品質等因素，選擇最佳復水溫度20 ℃、復水時間3 h。

圖7 豇豆半干制品在不同溫度條件下的復水比Fig. 7 Rehydration ratio of semi-dry cowpea product at different temperatures

2.7 豇豆半干制品泡制方式的選擇

表5 不同發酵方式對豇豆泡菜色度值及硬度的影響Table 5 Effects of different fermentation methods on color and hardness

由表5可見，人工發酵的豇豆成品L*值低于泡菜水發酵，但a*值和b*值沒有顯著差異（P＞0.05），說明泡菜水發酵的豇豆亮度較人工發酵的豇豆高，即顏色更為晶瑩透亮。人工發酵的泡菜硬度比泡菜水發酵的硬度小，總體來說，泡菜水發酵品質要優于人工發酵。結合泡制后的色澤、質構、外觀可知，豇豆半干制品選擇泡菜水發酵更為適宜。

3 結 論

本實驗優化了豇豆泡菜原料的無鹽化貯藏的預處理工藝，在為低鹽泡菜的生產提供良好原料的同時避免了高鹽廢水的大量產生。漂燙處理和乳酸鈣溶液浸泡處理都有助于抑制豇豆在貯藏期間的變色問題，其中最佳漂燙條件為漂燙溫度90 ℃、漂燙時間1 min、乳酸鈣溶液質量濃度20 g/L。中短波紅外干燥工藝參數為輻射溫度70 ℃、輻射功率900 W、輻射距離10 cm、輻射時間50 min，豇豆半干制品的干燥水分臨界點為70%。較為適宜的復水參數為復水溫度20 ℃、復水時間3 h，最適泡制方式為泡菜水發酵。豇豆半干制品在貯藏期間菌落總數有所增加，貯藏4 周后菌落總數為4.4×103CFU/g，未檢出大腸桿菌，樣品的微生物安全性良好。

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