脫水工藝對京冬菜品質的影響

朱韌，林瑩*，尹秀華，羅永丹，卿明義

(1.廣西大學 輕工與食品工程學院，南寧 530004；2.柳東新區行政審批局，廣西 柳州 545616)

京冬菜又名金冬菜，是一種半干態發酵性腌制品，是我國人民傳統的加工蔬菜，多以大白菜為原料[1]。京冬菜的營養成分豐富，且可開胃下氣，化痰等。目前，我國對京冬菜的研究僅限于對其工藝的闡述, 而在整個工藝中，京冬菜的脫水方式和含水率是關鍵的工藝節點。

本研究主要對京冬菜的脫水方式和含水率這兩方面進行研究，通過對京冬菜的理化指標、感官和香氣成分進行測定，得出最優的脫水方式和含水率。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大白菜、大蒜、花椒、紅辣椒和食鹽：購于南寧市五里亭蔬菜批發市場；鹽酸萘乙二胺(AR)：成都市科龍化工試劑廠；考馬斯亮藍G-250(AR)：上海索萊寶科技有限公司；蒽酮(AR)：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

TLE204E分析天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；PEN3電子鼻 北京盈盛恒泰科技有限責任公司；CM-3600d分光測色計 日本Konika公司。

1.3 方法

1.3.1 京冬菜制作工藝流程

大白菜→整理→切碎→脫水(轉速為1390 r/min)→加輔料→拌勻→壓實→發酵→成品。

1.3.2 理化指標的測定

維生素C含量的測定[2]：參照GB 5009.86-2016《食品中抗壞血酸的測定》。可溶性糖含量的測定[3]：采用蒽酮-比色法。可溶性蛋白質含量的測定[4]：采用考馬斯亮藍G-250比色法。亞硝酸鹽含量的測定[5]：參照GB 5009.33-2016《食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》,采用分光光度法測定。

色澤的測定[6]：對京冬菜進行打漿，采用分光測色計進行測定，選用透射模式和D65光源，采用L*、a*、b*表示果漿的色值，其中L*表示顏色的明度，L*越大表示樣品的色澤越亮；a*值表示顏色的綠紅度，a*<0表示樣品呈綠色，a*>0表示樣品呈紅色；b*值表示顏色的藍黃值，b*<0表示樣品呈藍色，b*>0表示樣品呈黃色。

1.3.3 感官評定

隨機邀請10位健康的同學，從色澤(25分)、香氣(25分)、滋味(25分)、質地(25分)這4個方面進行評分，除去最高分和最低分，再取平均值，感官評定見表1。

1.3.4 香氣的測定

PEN3型電子鼻傳感器由10 種金屬氧化物半導體型化學傳感元件組成，不同傳感器的性能見表2。

表2 傳感器性能描述Table 2 The performance description of sensors mL/m-3

準確量取1.00 g不同品種的發酵京冬菜，放入樣品瓶中，40 ℃水浴30 min后，插入電子鼻探頭吸取頂端空氣，測定揮發性物質。電子鼻的設置參數為：樣品間隔時間1 s，清洗時間100 s，歸零時間10 s，樣品準備時間5 s，測定時間150 s，載氣流速400 mL/min，進樣流量200 mL/min。傳感信號在130 s后基本穩定，選定采集信號時間為150 s，連續測定3次，利用電子鼻自帶的Win Muster軟件對數據進行處理。

2 結果(以干基為基準)與分析

2.1 京冬菜脫水方式的確定

2.1.1 不同脫水方式的脫水時間

不同脫水方式對京冬菜脫水效率的影響結果見表3。

表3 不同脫水方式的脫水時間Table 3 The dehydration time of different dehydration methods

由表3可知，隨著溫度的不斷升高，溫度越高，菜胚的脫水效率越高；自然晾曬的溫度不高，但自然晾曬的通風條件比熱風干燥的好，所以自然晾曬脫水效率相對同一溫度的熱風干燥的高；離心5 min，食鹽+離心的脫水方式都可以達到菜胚含水率15%左右，可以大大減少脫水時間，因此選用食鹽+離心脫水方式。

2.1.2 脫水方式對營養成分含量的影響

3種脫水方式對京冬菜營養成分(維生素C、可溶性糖和可溶性蛋白質)含量的影響結果見表4。

表4 不同脫水方式對營養成分含量的影響Table 4 Effect of different dehydration methods on nutrient content

由表4可知，熱風干燥脫水方式，隨著溫度的不斷提高，維生素C含量呈現下降的趨勢，可溶性糖呈現升高的趨勢，可溶性蛋白質呈現下降的趨勢。食鹽+離心的脫水方式，隨著食鹽添加量的增大，維生素C含量呈現上升的趨勢，可溶性糖含量呈現先上升后下降的趨勢，可溶性蛋白質呈現上升的趨勢。自然晾曬脫水，相對于其他兩種脫水方式而言，營養成分含量相對較好，但它不利于工業化生產，環境不受控制，所以不予考慮。

綜合考慮不同脫水方式的脫水效率和對菜胚營養成分含量的影響，以及經濟成本的因素，本實驗選擇6%食鹽添加量+離心脫水的方式。

2.2 京冬菜含水率的確定

2.2.1 京冬菜發酵期間維生素C含量的變化

不同含水率的京冬菜隨著發酵時間延長其維生素C含量的變化趨勢見圖1。

圖1 京冬菜發酵過程中維生素C含量的變化Fig.1 Changes of vitamin C content in the fermentation process of Jingdong pickles

由圖1可知，隨著京冬菜不斷發酵，維生素C含量呈現先上升后下降的趨勢，原因是：發酵5天，白菜和配料的組織結構被破壞，維生素C滲透出來，呈現上升趨勢；隨著京冬菜進一步發酵，受微生物、光、溫度、pH等的影響，維生素C含量急劇下降。其中在發酵第5天時，京冬菜含水率為15%，維生素C含量最高，為57.91 mg/100 g。在京冬菜含水率為6.8%和10%時，維生素C含量一直低于2 mg/100 g，原因是脫去的水分過多，導致維生素C含量幾乎全部流失。在發酵10天時，5種不同含水率的京冬菜維生素C含量全部減少至小于2 mg/100 g；在發酵40天時，5種不同含水率的京冬菜維生素C含量全部減少至0 mg/100 g。

2.2.2 京冬菜發酵期間可溶性糖含量的變化

不同含水率的京冬菜隨著發酵時間延長其可溶性糖含量的變化趨勢見圖2。

圖2 京冬菜發酵過程中可溶性糖含量的變化Fig.2 Changes of soluble sugar content in the fermentation process of Jingdong pickles

由圖2可知，隨著京冬菜不斷發酵，京冬菜中可溶性糖總體呈現下降的趨勢，這是微生物利用糖類物質發酵生成乳酸的結果；隨著發酵時間的增加，京冬菜中可溶性糖含量下降得相對緩慢，最后趨于穩定，原因是發酵后期，乳酸的積累降低了pH值，進而抑制了乳酸菌的生長，造成對糖的消耗減少。京冬菜含水率為6.8%時，可溶性糖含量始終比其他含水率的京冬菜低，原因是脫水嚴重，導致大量糖類物質流失。發酵0天時，京冬菜含水率為25%時，可溶性糖含量最大，含量為(20.43±0.51) g/100 g。

2.2.3 京冬菜發酵期間可溶性蛋白質含量的變化

不同含水率的京冬菜隨著發酵時間延長其可溶性蛋白質含量的變化趨勢見圖3。

由圖3可知，隨著京冬菜不斷發酵，可溶性蛋白質含量呈現下降的趨勢，前期下降趨勢明顯，后期下降緩慢。原因是發酵前期，微生物大量繁殖，分解大量蛋白質，后期由于乳酸的積累，對微生物的生長起到抑制作用，蛋白質消耗量降低。在發酵0天時，含水率15%時，可溶性蛋白質含量最高，其含量為(28.24±0.10) mg/g；可溶性蛋白質含量最低為含水率為6.8%時，其含量為(15.19±0.35) mg/g。因為含水率越低，脫水越嚴重，導致可溶性蛋白質含量嚴重流失。

圖3 京冬菜發酵過程中可溶性蛋白質含量的變化Fig.3 Changes of soluble protein content in the fermentation process of Jingdong pickles

2.2.4 京冬菜發酵期間亞硝酸鹽含量的變化

亞硝酸鹽是評判京冬菜品質的重要指標，該指標越低，說明京冬菜的食用安全性越高；不同含水率的京冬菜發酵過程中亞硝酸鹽含量的變化見圖4。

圖4 京冬菜發酵過程中亞硝酸鹽含量的變化Fig.4 Changes of nitrite content in the fermentation process of Jingdong pickles

由圖4可知，隨著京冬菜不斷發酵，京冬菜的亞硝酸鹽含量在0.10～0.50 mg/kg之間，與酸菜等醬腌菜中亞硝酸鹽含量先增加后減少的趨勢一樣[7]。京冬菜亞硝酸鹽含量低的原因有三個方面：第一方面，白菜脫水，白菜中的NO3+離子化合物大量流失，使得亞硝酸鹽生成量很少；第二方面，京冬菜含水量低，水分活度相應降低，水分活度低可以抑制京冬菜中相關微生物的生長；第三方面，食鹽的高滲透壓、大蒜中的大蒜素等物質和紅辣椒中的辣椒素等物質對相關微生物有一定的抑制作用，因此使得亞硝酸鹽含量一直處于相對較低的水平[8，9]。京冬菜的亞硝酸鹽含量達到國家醬腌菜的安全標準[10]，亞硝酸鹽含量≤20 mg/kg，并且達到綠色醬腌菜的農業推行標準[11]，亞硝酸鹽含量≤3 mg/kg，說明京冬菜可食用安全性高。

2.2.5 京冬菜發酵期間色澤的變化

色澤是感官評定的一個重要指標，色澤明亮且呈現橙紅色至金黃色，則感官評分越高；不同含水率的京冬菜發酵過程中L*值、a*值和b*值的變化見圖5。

圖5 京冬菜發酵過程中色澤的變化Fig.5 Changes of color in the fermentation process of Jingdong pickles

由圖5可知，隨著京冬菜的不斷發酵，因含水率不同，京冬菜的L*、a*、b*呈現不同的變化趨勢。

L*值呈現下降的趨勢，因為京冬菜中含有氨基酸、糖類物質、纖維素等，還原糖與氨基化合物發生美拉德反應，生成褐色物質，導致京冬菜的亮度下降[12]。其中京冬菜含水率25%、20%、15%、10%的L*值由高到低，京冬菜含水率6.8%的L*值一直處于0～1之間，因此，在京冬菜發酵前期，水分含量與色澤的亮度呈正比。

a*值因京冬菜含水率不同而呈現不同的趨勢。其中京冬菜含水率為25%、20%、15%的a*值呈現先下降后上升再下降的趨勢，先下降的原因是微生物對京冬菜組織結構的破壞，葉綠素滲透出來，呈現綠色，經發酵一段時間，pH下降，使葉綠素失去Mg2+而被破壞，導致綠色消失；后上升的原因是輔料中紅辣椒中的紅色素滲透出來；再下降的原因是紅色素見光易分解等[13]，有一定程度的下降，但京冬菜成品仍然呈現微紅的顏色。京冬菜含水率10%和6.8%的a*值呈現先上升后降低的趨勢，原因跟另外3種含水率的京冬菜一樣，其中a*沒有出現下降的趨勢原因是脫水嚴重，葉綠素大量損失和微生物發酵微弱。

京冬菜含水率不同對b*值有不同的影響，其中Ozawa等[14,15]發現4-甲硫基-3-丁烯基異硫氰酸酯(4-MTBI)的生成和分解對黃色素含量有影響。京冬菜含水率為25%、20%、15%的a*值呈現先上升再下降的趨勢，呈現先變黃后變白，京冬菜含水率為10%和6.8%的a*值呈現降低及變白的趨勢。

2.2.6 感官評價

不同含水率的京冬菜成品的感官評分結果見表5。

表5 不同含水率對發酵京冬菜的感官評價Table 5 Sensory evaluation of fermented Jingdong pickles with different water content

注：同一組中同一列的不同字母表示在P<0.05水平差異顯著。

由表5可知，隨著京冬菜含水率的增加，京冬菜成品的感官評分呈現先上升后下降的趨勢，其中色澤和香氣評分隨著含水率的增加呈現一定程度的增大(P>0.05)；滋味和質地的評分隨著含水率的增加呈現顯著變化(P<0.05)。京冬菜含水率為15%時，京冬菜感官評分達到最大值，評分為72.67±2.65。

2.2.7 電子鼻分析結果

電子鼻對不同含水率的京冬菜成品的雷達圖分析結果見圖6。

圖6 不同含水率對發酵京冬菜香氣的影響Fig.6 Effect of different water content on the aroma of fermented Jingdong pickles

京冬菜樣品的E-nose分析過程中，通過Origin軟件制作的雷達圖(見圖6)，顯示出對京冬菜樣品中香氣的響應值。京冬菜的揮發性物質主要集中W2W、W1S 和W1W 3個傳感器所代表的物質，這與前人的研究結果相類似。Kyung K等[16]發現二甲基二硫(DMDS)和二甲基三硫化合物(DMTS)是新鮮大白菜及其發酵產品的主要揮發性物質。Zhao等[17]利用HP-SPME-GC-MS方法測定出泡菜中的5種異硫氰酸酯，分別為異硫氰酸丙酯、1-異硫氰酸丁酯、異硫氰酸異丁酯、1-異硫氰酸-3-甲基丁烷和(2-異硫氰酸乙基)-苯，其中異硫氰酸酯是十字花科蔬菜的主要揮發性物質[18]，對醬腌菜的風味起著至關重要的作用。

3 結論

脫水方式和含水率是京冬菜脫水工藝中的關鍵點，也對京冬菜的品質有影響。以脫水效率和營養成分含量保留的多少作為衡量指標，可以確定6%食鹽+離心脫水脫水方式最優；通過對6.8%、10%、15%、20%、25%含水率的京冬菜在自然發酵條件下理化指標、感官及揮發性成分的檢測，可以確定京冬菜含水率15%的發酵品質最佳。