檸檬酸對泡菜中硝酸鹽、亞硝酸鹽及其風味物質的影響

徐 柯，成林林，袁 美，喬聰聰，曾凡坤，2

（1.西南大學 食品科學學院，重慶 400715；2.重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶 400715）

泡菜是我國的傳統發酵食品，因其口感獨特、營養豐富而深受消費者喜愛[1]。但大量研究證實，泡菜在發酵過程中會積累亞硝酸鹽，進而可形成亞硝胺，被認為與癌癥有關[2-4]。國外有研究表明，人體如果攝入大量的硝酸鹽也會在體內轉化成亞硝酸鹽[5-6]，因此硝酸鹽和亞硝酸鹽的降解對泡菜的生產同樣重要。

國內外關于泡菜中亞硝酸鹽降解的方法很多，如物理法、化學法和生物法[7-10]。但很多方法都有局限性，對泡菜的風味也有一定影響。目前已有關于有機酸能降解亞硝酸鹽的報道[11-12]，但僅對比了不同有機酸對亞硝酸鹽的降解能力，未做進一步研究。而采用向泡菜中添加有機酸，達到清除亞硝酸鹽目的同時保證其風味的研究未見報道。檸檬酸是泡菜發酵的重要產物，具有較強的降解亞硝酸鹽能力，酸味爽快可口，能為泡菜提供較好的口感。若將其運用到泡菜中，可能發揮更大的作用。

為探究有機酸對泡菜的影響，本試驗以新鮮豇豆為原料，并添加不同濃度的檸檬酸制作泡菜。研究檸檬酸對泡菜中硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨基酸態氮及揮發性香氣成分的影響，并試圖篩選出最佳濃度的檸檬酸，達到既可降低泡菜中硝酸鹽和亞硝酸鹽含量的效果，同時利于氨基酸態氮和香氣成分形成，以期為泡菜的生產加工提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豇豆、食鹽、檸檬酸（均為食品級）：市售；氫氧化鈉、甲醛、鄰苯二甲酸氫鉀、碳酸氫鈉、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、亞硝酸鈉、硝酸鈉，對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、四硼酸鈉（均為分析純）：重慶川東化工有限公司。

1.2 儀器與設備

PB-10酸度計：賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；UV-1000紫外可見分光光度計：上海元析儀器有限公司；5810臺式高速離心機：德國Eppendorf公司；GC-MS-QP2010氣相質譜聯用（gas chromatography-Mass spectrometry，GC-MS）儀：日本島津公司；聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）萃取頭（50/30 μm）：美國Supelco公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 泡菜（酸豇豆）腌制方法

豇豆→清洗→切分→裝壇→按1∶1加入8%食鹽水→用水密封→22 ℃恒溫發酵7 d→酸豇豆

1.3.2 分析檢測

硝酸鹽測定：參照唐志華[13]的方法；亞硝酸鹽測定：參照GB5009.33—2016《食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》中的分光光度法[14]；氨基酸態氮測定：參照王冉[15]的方法；泡菜揮發性風味成分測定：采用氣相色譜-質譜聯用法。

頂空固相微萃取（headspacesolid-phasemicro-extraction，HS-SPME）提取泡菜香氣成分：取適量泡菜用研缽粉碎至勻漿，稱取1.00 g樣品放入頂空瓶中，加入3.00 g NaCl，60 ℃水浴平衡30 min后用PDMS萃取頭在60 ℃吸附30 min[16-17]。然后將萃取頭插入氣相色譜進樣口中解吸3 min，進行GC-MS分析，其色譜條件如下：

氣相色譜條件：DB-5MS色譜柱（30.0 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣：氦氣（He）；進樣口溫度為230 ℃，柱箱溫度50 ℃，進樣時間1 min，溶劑延遲3 min，不分流進樣；升溫程序：50 ℃，保持4 min，以7 ℃/min升至140 ℃，再以10 ℃/min升至150 ℃，再以5 ℃/min升至180 ℃，保持2 min，最后以10 ℃/min升至230 ℃，保持3 min[18-19]。

質譜條件：離子源為電子電離（electronic ionization，EI）源；離子源溫度230 ℃；電子能量70 eV；接口溫度230 ℃；掃描質量范圍50～550 m/z[20]。

揮發性成分定性與定量：利用質譜結果定性，通過計算機檢索與美國國家標準技術研究所（national institute of standards and technology，NIST）2014提供的標準質譜對照，根據匹配度，并結合已有的文獻進行定性分析。并采用面積歸一法計算各成分的相對含量。

2 結果與分析

2.1 添加不同濃度檸檬酸對硝酸鹽和亞硝酸鹽含量的影響

不同的檸檬酸添加量（0、0.30%、0.45%、0.60%、0.75%、0.90%）對發酵過程中泡菜的硝酸鹽及亞硝酸鹽含量影響結果見圖1。由圖1A可知，泡菜中硝酸鹽含量隨著發酵進行不斷減少，在發酵前5 d，檸檬酸處理組比未處理組降低速率慢；發酵第7 天，檸檬酸處理組中硝酸鹽含量均明顯低于未處理組（145.13 mg/kg），但各處理組間差異不顯著（P＞0.05）。綜上所述，添加檸檬酸能降低泡菜中硝酸鹽含量，且添加0.30%檸檬酸使終產品的硝酸鹽含量最低。由圖1B可知，在整個發酵過程中，檸檬酸各處理組中亞硝酸鹽含量均保持在3 mg/kg的低水平，與未處理組相比，未出現“亞硝峰”。原因可能是經檸檬酸處理后，一方面抑制了發酵后期微生物中的硝酸鹽還原酶活性，使亞硝酸鹽的產生降低；另一方面，檸檬酸使亞硝酸鹽降解加快且積累少，最終使其含量一直保持較低水平。不同濃度檸檬酸處理組之間差異性不顯著（P＞0.05），但考慮到成本以及對硝酸鹽含量影響效果，選用檸檬酸添加量為0.3%較為合適。

圖1 不同濃度檸檬酸對泡菜中硝酸鹽（A）及亞硝酸鹽含量（B）的影響Fig.1 Effect of different citric acid concentration on nitrate content (A)and nitrite contents (B) in pickle

2.2 添加不同濃度檸檬酸對氨基酸態氮含量的影響

不同檸檬酸添加量（0、0.30%、0.45%、0.60%、0.75%、0.90%）對泡菜中氨基酸態氮含量變化影響結果見圖2。由圖2可知，隨著發酵的進行，各處理組中氨基酸態氮含量均呈先上升再曲折下降的趨勢。在發酵初期，所有處理組的氨基酸態氮含量均上升，最高可達到0.82 g/kg，這可能是由于豇豆中的蛋白質被微生物分泌的蛋白酶降解形成多肽、氨基酸[21]；之后隨著發酵的進行，氨基酸態氮含量開始下降，且在第7 天時，0.90%處理組中氨基酸態氮含量降至最低，為0.44 g/kg。這可能是由于多肽、氨基酸不斷滲透進入到泡菜液中，且有些會被微生物生長繁殖所利用所致。經過7 d發酵后，0.30%檸檬酸處理組與未處理組最為接近，無顯著差異（P＜0.05）。因此，0.30%檸檬酸處理組對氨基酸態氮含量無顯著影響。

圖2 不同濃度檸檬酸對泡菜中氨基酸態氮含量的影響Fig.2 Effect of different citric acid concentration on amino acid nitrogen contents in pickles

2.3 不同濃度檸檬酸處理對蔬菜發酵過程中揮發性香氣成分的影響

由表1可知，經HS-SPME-GC-MS共檢出148種物質，酯類30種，醇類31種，醛類26種，酮類11種，揮發性酸類11種，芳香族類13種，烯烴類5種，烷烴類21種，各類物質相對含量變化見圖3。由圖3可知，添加檸檬酸對泡菜中醇類和烯烴類物質含量影響較大。0.30%檸檬酸處理組使泡菜中醇類物質由44.64%降至28.84%，烯烴類物質由21.20%降至2.70%；而添加檸檬酸使泡菜中酯類物質、醛類物質和芳香族物質相對含量有所提升，其中0.30%檸檬酸處理組中這3類物質較其他處理組均最高，分別為12.54%、20.09%和16.13%。

0.30%檸檬酸處理組發酵7 d后，樣品的香氣物質種類最多（88種，其中酯類20種，醇類13種，醛類19種，酮類5種，揮發性酸類5種，芳香族類9種，烯烴類3種，烷烴類14種）。醇類物質具有香甜花香味，酮類物質具有甘草氣息，含有苯環的芳香族類物具有芳香氣味，醛類物質是泡菜特殊風味的重要組成部分，這些物質的存在使泡菜風味協調。且0.30%檸檬酸處理組各類物質相對含量相差小，形成的泡菜風味更好，這可能是該濃度檸檬酸抑制了有害微生物的生長，但未抑制有益微生物的發酵作用，使泡菜發酵環境快速進入理想化狀態，從而使泡菜的香氣物質組成更豐富，風味更和諧。

表1 各處理組發酵7 d樣品香氣成分相對含量Table 1 Relative contents of aroma components of each treatment group after fermentation 7 d

續表

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圖3 不同處理組發酵7 d各揮發性香氣成分變化Fig.3 Variation of aroma components of each treatment group after fermentation 7 d

3 結論

添加0.30%檸檬酸于泡菜中能最大程度的降解其中的硝酸鹽、亞硝酸鹽，使其含量分別達到97.86 mg/kg、2.33 mg/kg；且氨基酸態氮含量為0.52 g/kg，與自然發酵泡菜相近。經檸檬酸處理的6組泡菜在發酵7 d后共檢測出148種香氣成分，且0.30%檸檬酸處理組的香氣物質種類最多，為88種，包括酯類20種，醇類13種，醛類19種，酮類5種，揮發性酸類5種，芳香族類9種，烯烴類3種，烷烴類14種，且各類物質含量差異小，使各香氣物質組成更協調，泡菜整體風味整體更和諧。因此，選擇0.30%檸檬酸添加至泡菜中，既能最大程度的降解硝酸鹽和亞硝酸鹽，同時對泡菜風味的影響也最小。