復合腌制劑對低鹽腌漬生姜質構性質的影響

李曉，王文亮，王延圣，王月明，崔文甲*，劉麗娜，徐志祥

(1.山東省農業科學院農產品研究所，山東省農產品精深加工技術重點實驗室， 農業部新食品資源加工重點實驗室，濟南 250100；2.山東農業大學 食品科學與工程學院，泰安 271018)

姜是姜科植物姜(ZingiberOfficinaleRoscoe)的塊根莖[1,2]。生姜因其營養物質豐富、功能性成分多，成為一種食品加工生產的重要原料[3]。其中每500 g鮮姜含營養物質糖類40 g、脂肪3.5 g、蛋白質7 g、纖維素5 g、胡蘿卜素0.9 g、維生素C 20 mg、鈣100 mg、磷225 mg、鐵35 mg等[4,5]，另外還含有姜辣素、姜酮等功能性成分[6,7]。正因為生姜具有較多的營養成分，常被用于腌漬蔬菜的原料。山東省昌邑市種植生姜歷史悠久，2012年“昌邑大姜”被農業部認定為農產品地理標志產品，是適合腌漬的優秀生姜品種。腌漬生姜成為深受廣大人民喜愛的腌漬菜產品之一。但長期或過量食用高鹽腌漬食品，將會使人們的健康受到嚴重的威脅[8,9]。張衛等研究發現[10]，“低鹽增酸”的食品受到越來越多人們的喜愛。林曉姿等通過對生姜低鹽腌藏技術發現[11]，低鹽結合低溫腌漬的生姜其脆度、功能性成分高于高鹽處理的生姜樣品，并獲得了細胞顯微水平上的理論支持。所以近些年來，腌漬菜的低鹽化變得十分重要。但低鹽化帶來了腌漬菜質構品質下降等一系列的問題。

蔬菜細胞中低甲氧基果膠與Ca2+發生交聯作用，得到Ca2+凝膠，形成一個堅固的果膠酸鈣網絡，從而防止果膠物質溶出，維持了果蔬的質構品質[12,13]。尹爽等實驗表明氯化鈣、乳酸鈣、丙酸鈣3種保脆劑均能在一定程度上有效保持大頭菜腌制期間的質構品質[14,15]。沈文鳳等探究發現氯化鈣、氯化鉀、乳酸鈣、乳酸鉀4種無機鹽對低鹽腌漬黃瓜保脆效果均有提升[16]。也有研究發現，采用木糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇、甘露糖醇4種糖醇作為替代NaCl的腌制劑都提高了腌漬食品的品質[17]。沈文鳳研究發現有機酸中的醋酸對提高低鹽腌漬黃瓜的品質具有積極作用[18]。有研究表明，將甘露糖醇、乳酸鈣和醋酸作為一種復合腌制劑對低鹽腌漬黃瓜的硬度和感官品質維持具有積極作用[19]。

本實驗以生姜為原料，將不同添加量的醋酸、山梨糖醇、氯化鈣作為復合腌制劑在一定的條件下腌漬。通過單因素試驗和正交試驗，對腌漬生姜進行TPA測試，優化低鹽生姜復合腌制劑的腌漬工藝；通過對比不同腌漬條件下生姜的質構參數變化，為提高低鹽腌漬生姜質構品質的研究提供了一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

昌邑新鮮生姜：市售；食鹽(食品級)：山東肥城精制鹽廠；氯化鈣(食品級)：山東優索化工科技有限公司；醋酸(食品級)：山東佰鴻新材料有限公司；山梨糖醇(食品級)：山東綠健生物技術有限公司。以氯化鈣+醋酸+山梨糖醇作為復合腌制劑。

1.2 儀器與設備

TA.XT Plus食品質構儀 英國Stable Micro Systems公司；GZX-9240MBE電熱鼓風干燥箱 上海博迅實業有限公司醫療設備廠；CNY28數顯鹽度計 杭州陸恒生物科技有限公司；電子天平 上海奧豪斯儀器有限公司；LRHS-Ⅱ恒溫恒濕培養箱 上海龍躍儀器設備有限公司；78HW-1型恒溫磁力攪拌器 江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 腌漬生姜方法

將新鮮的生姜清洗，切成3 mm厚的圓形片狀，用電熱鼓風干燥箱在40 ℃條件下烘干2 h使生姜表面脫水，以低鹽方式(7%鹽水)或高鹽方式(20%鹽水)或復合腌制劑方式(7%鹽水+復合腌制劑)于500 mL罐頭瓶中進行密封腌漬，溫度保持在15 ℃，濕度保持在30%。

1.3.2 單因素試驗設計

在之前試驗的基礎上，分別選取不同醋酸添加量(0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%)、山梨糖醇添加量(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%)和氯化鈣添加量(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)，于恒溫恒濕培養箱中對生姜進行低鹽腌漬，對腌漬5天的生姜進行TPA測試。

1.3.3 正交試驗設計

在單因素試驗基礎上，以不同氯化鈣、山梨糖醇、醋酸添加量為考察因素，以腌漬5天的生姜的TPA測試硬度為考察指標，采用三因素三水平正交試驗確定復合腌制劑組成，正交試驗因素與水平見表1。

表1 復合腌制劑組成優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test for composition optimization of compound pickling agent %

1.3.4 測定方法

腌漬生姜質構的測定：以經過不同處理的生姜為研究對象，利用質構儀進行質構(texture profile analysis，TPA)檢測，采用P2平底圓柱探頭，觸發力5 N，測前速度1 mm/s，測中速度0.5 mm/s，測后速度1 mm/s，試樣位移2 mm，兩次壓縮停頓3 s。

1.4 數據處理

采用Excel對數據進行處理并作圖，采用正交試驗助手進行正交試驗設計。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

2.1.1 不同氯化鈣添加量對低鹽腌漬生姜質構的影響

圖1 不同氯化鈣添加量對生姜硬度的影響Fig.1 Effect of different additive amount of calcium chloride on the hardness of ginger

由圖1可知，隨著氯化鈣添加量的增加，低鹽腌漬生姜的硬度呈現出先上升后下降的趨勢。當氯化鈣添加量為0.1%時，生姜的硬度最低，為515.126 g；當氯化鈣添加量達到0.3%時，生姜的硬度增加為572.028 g，增加了54.902 g；氯化鈣添加量為0.4%、0.5%時，生姜的硬度下降，分別為554.645，550.123 g，但下降速率變慢，試驗表明，外源性Ca2+的添加，對果蔬的質構起到了一定的積極作用。張玲等研究發現[21]，Ca2+能夠抑制草莓果實硬度的下降，并且在貯藏期間，較好地維持了果實的硬度。

2.1.2 不同山梨糖醇添加量對低鹽腌漬生姜質構的影響

圖2 不同山梨糖醇添加量對生姜硬度的影響Fig.2 Effect of different additive amount of sorbitol on the hardness of ginger

由圖2可知，隨著山梨糖醇添加量的增加，低鹽腌漬生姜的硬度先上升后下降。當山梨糖醇添加量為0.5%時，生姜的硬度最低，為512.87 g；當山梨糖醇添加量達到2%時，生姜的硬度增加為578.578 g，增加了65.708 g，山梨糖醇添加量為2.5%時，生姜的硬度下降，為532.589 g。試驗表明，山梨糖醇的添加，對果蔬的質構起到了一定的積極作用，但添加量增加，將會加速完成生姜細胞內外滲透壓的平衡，過高的糖醇濃度將會導致生姜的硬度下降。彭博等在對面包進行質構測試中發現[22]，隨著山梨糖醇添加量的增加，同一貯藏期內，樣品的硬度呈現出顯著下降的趨勢。

2.1.3 不同醋酸添加量對低鹽腌漬生姜質構的影響

由圖3可知，隨著醋酸添加量的增加，低鹽腌漬生姜的硬度先上升后下降。當醋酸添加量為0.05%時，生姜的硬度最低為450.368 g；當醋酸添加量達到0.2%時，生姜的硬度增加為500.888 g，增加了50.52 g；醋酸添加量為0.25%時，生姜的硬度下降，為461.822 g。試驗表明，醋酸的添加，對果蔬的質構起到了一定的積極作用，這是由于醋酸會在一定程度上抑制生姜在腌漬過程中微生物的生長繁殖及活性，減弱了因微生物造成的食品腐敗變質，導致腌漬食品變酸變軟。但過高的酸性環境下，將會使腌漬食品酸化，從而使硬度下降。

圖3 不同醋酸添加量對生姜硬度的影響Fig.3 Effect of different additive amount of acetic acid on the hardness of ginger

2.2 正交試驗結果與分析

表2 復合腌制劑組成優化正交試驗結果與分析Table 2 Orthogonal test and analysis of composition optimization of compound pickling agent

由表2可知，3個因素對TPA測試中硬度影響因素順序為A>B>C，即氯化鈣>山梨糖醇>醋酸。其最佳復合腌制劑組成為A2B2C3，即氯化鈣添加量0.3%，山梨糖醇添加量2%，醋酸添加量0.25%。在此條件下，復合腌制劑腌漬生姜的硬度為607.523 g。

2.3 不同腌漬方式對腌漬生姜質構的影響

對低鹽腌漬、復合腌制劑腌漬和高鹽腌漬的生姜進行TPA測試，其質地參數：硬度、彈性、咀嚼度、回復性結果見圖4。

2.3.1 硬度的變化

由圖4可知，生姜樣品在3種腌漬條件下腌制8天后的硬度都有明顯的下降，低鹽腌漬的下降速度較快，高鹽腌漬的下降速度較慢。生姜在腌漬過程中果膠酶、纖維素酶被微生物發酵產生，分解生姜細胞中的膠層物質和細胞壁中的纖維素，生姜的細胞結構遭到破壞，導致硬度下降[23]。高鹽腌漬生姜硬度下降較慢可能是因為NaCl的濃度增大，微生物的生長及活性受到抑制，破壞組織細胞結構的酶數量減少，活性也會降低，從而有效地維持了生姜的硬度。由于復合腌制劑中醋酸和山梨糖醇的存在，在一定的酸性環境下，加速達到腌漬終點，抑制了微生物的活性，縮短了腌漬平衡的時間；同時氯化鈣中Ca2+的添加，能夠在一定程度上彌補Na+對生姜細胞中Ca2+的置換作用[24]，保護了“網狀結構”，維持了生姜的硬度。

圖4 不同腌漬方式對生姜硬度的影響Fig.4 Effect of different pickling methods on the hardness of ginger

2.3.2 彈性、咀嚼度、回復性的變化

圖5 不同腌漬方式對生姜彈性的影響Fig.5 Effect of different pickling methods on the elasticity of ginger

圖6 不同腌漬方式對生姜咀嚼度的影響Fig.6 Effect of different pickling methods on the chewiness of ginger

圖7 不同腌漬方式對生姜回復性的影響Fig.7 Effect of different pickling methods on the resilience of ginger

由圖5～圖7可知，生姜樣品的彈性、咀嚼度和回復性隨著腌漬時間的延長都呈現出明顯的下降趨勢。將低鹽腌漬與高鹽腌漬進行對比發現：食鹽濃度越高，其彈性、咀嚼度和回復性下降得越少。由圖5可知，3種腌漬方式下的生姜在第6天左右其彈性下降速度變緩，這可能是由于生姜細胞內外滲透壓達到平衡，生姜細胞內含水量增加，細胞的膨壓有不同程度的恢復，使得彈性的下降速率減弱。陳光靜等在對大葉麻竹筍腌制過程中質地的變化研究中也提到了這一點[25]。圖6結果可能為食鹽濃度下降，生姜變得更不耐咀嚼，所以咀嚼度下降快于高鹽生姜，這也間接影響了生姜的硬度。圖7中3種生姜回復性也都呈現下降的趨勢，且食鹽濃度越高，下降得越慢；食鹽濃度越低，下降得越快，但在數值上，變化不大(0.079～0.094)。由圖5～圖7可知，復合腌制劑在維持腌漬生姜的彈性、咀嚼度和回復性上起到了一定的積極作用。

3 結論

在對腌漬生姜進行TPA測試的基礎上，以硬度為評價指標，通過單因素試驗、正交試驗確定低鹽腌漬生姜的復合腌制劑最佳組成為氯化鈣添加量0.3%，山梨糖醇添加量2%，醋酸添加量0.25%，在此條件下，復合腌制劑腌漬生姜的硬度為607.523 g。

生姜在腌漬過程中其硬度、彈性、咀嚼性和回復性都呈現出下降的趨勢，其中含鹽量越高，其TPA測試參數的數值下降得越少；含鹽量越低，其數值下降得越多，在低食鹽濃度環境下添加復合腌制劑，在一定程度上彌補了因食鹽量過低導致的生姜品質下降的問題。結果表明：復合腌制劑腌漬的生姜質構優于低鹽腌漬。