發(fā)酵工藝對東北酸菜褐變的影響及其優(yōu)化研究

王琛 高雅 張曉黎 韓艷秋 吳興壯

摘要：通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)考察漂燙溫度、加鹽量、接種量、發(fā)酵時間對貯藏期間酸菜褐變的影響，研究抑制酸菜褐變的最優(yōu)發(fā)酵工藝。結(jié)果表明：漂燙溫度對貯期酸菜褐變的抑制效果最好，其次是接種量和加鹽量，最后是發(fā)酵時間;抑制酸菜貯期褐變的最優(yōu)發(fā)酵工藝為漂燙溫度100 ℃、加鹽量2%、接種量2%、發(fā)酵時間30 d，此條件下發(fā)酵的酸菜在貯藏120 d時色澤和綜合評分最高。此工藝可以在保證酸菜氣味、風(fēng)味和組織狀態(tài)的基礎(chǔ)上有效抑制貯藏期間酸菜的褐變。

關(guān)鍵詞：東北酸菜;褐變;影響;工藝優(yōu)化

中圖分類號：TS255.5? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2019）05-0031-04

酸菜是經(jīng)自然發(fā)酵或乳酸發(fā)酵而形成的蔬菜制品，是我國北方地區(qū)特色傳統(tǒng)發(fā)酵食品的典型代表之一。通常認(rèn)為，淡黃色至深黃色的酸菜葉和玉白色至微黃色的酸菜心，能夠帶給消費(fèi)者愉快的感覺，提升消費(fèi)者的購買意愿。但是，酸菜在貯藏和流通過程中極易發(fā)生褐變，導(dǎo)致品質(zhì)嚴(yán)重下降，貯藏時間縮短。有研究認(rèn)為東北酸菜的褐變可能與抗壞血酸的氧化分解、酚類的氧化聚合及美拉德反應(yīng)有關(guān)，而酸菜發(fā)酵工藝為這些反應(yīng)提供了必要的底物。因此，本課題針對漂燙溫度、鹽濃度、菌液濃度和發(fā)酵時間4個技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)展開研究，分析它們對貯藏期間酸菜褐變的影響，明確酸菜褐變主要產(chǎn)前誘發(fā)因素，并通過正交試驗(yàn)優(yōu)化發(fā)酵工藝，旨在降低產(chǎn)后酸菜褐變的可能，推動酸菜產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

新鮮大白菜：種類為結(jié)球變種，品種為K9，大小適中、體型均勻，采摘于新民市大民屯鎮(zhèn)益村新城蔬菜種植專業(yè)合作社。

1.2 生產(chǎn)工藝

新鮮白菜→晾曬→整理清洗→漂燙→入缸→加鹽→添水→封口→發(fā)酵→出缸→切絲→真空包裝→成品。

1.3 技術(shù)要點(diǎn)與單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1） 原料整理。精選白菜，葉白色嫩葉，心實(shí)，約1 kg重。將根和老葉子去掉后自然晾曬1 d。2） 清洗晾曬。將曬好的白菜用清水沖洗干凈，分別用60，80，100 ℃的熱水漂燙1 min，以不漂燙的為對照。3） 入缸加鹽。將50 kg白菜放入缸里，每放一層白菜撒一層鹽，鹽的用量按占白菜質(zhì)量百分比計(jì)算，分別為2.0%，4.0%，6.0%，以不加鹽的為對照。4） 接種添水。加入自制的乳酸菌接種液（內(nèi)含乳酸菌1×109 cfu/mL），再加水沒過白菜，封口發(fā)酵，菌液按占白菜質(zhì)量百分比添加，分別為1%，2%，4%，以不添加菌液的為對照。5） 出缸裝袋。分別發(fā)酵20，30，40 d后出缸，切絲，真空包裝，每袋要求包含100 g酸菜幫和100 g酸菜葉。

1.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

研究漂燙溫度、加鹽量、接種量和發(fā)酵時間對酸菜貯藏期間褐變度的影響，采用4因素3水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)（見表1）優(yōu)化發(fā)酵工藝。

1.5 褐變度的測定

采用消光值法，參考郁志芳等人的方法，略加改動。取樣后將白菜幫和葉分別攪碎并稱量10 g，加入100 mL冰冷蒸餾水，勻漿機(jī)勻漿40 s，將過濾液在25 ℃水浴中保溫制成樣液，在410 nm波長下測定樣液吸光度值，以10·A410表示褐變度，分析不同階段酸菜褐變度的變化規(guī)律。

1.6 感官評價

參考趙敏的方法，定期觀察酸菜的色澤、氣味、酸菜湯汁清澈度3項(xiàng)指標(biāo)，評價結(jié)果分為3個等級。成立10人感官評定小組，首先觀察發(fā)酵酸菜樣品外觀（色澤及包裝形態(tài)），然后取適量樣品置于白色器皿中，觀察其色澤、氣味和酸菜湯汁清澈度。評定項(xiàng)目和評價標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1.7 數(shù)據(jù)分析

所有指標(biāo)測試重復(fù)3次，每次3個平行。利用SPSS 22.0單因素ANOVA進(jìn)行差異性顯著分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 漂燙溫度對酸菜褐變度的影響

不同漂燙溫度下貯藏期間酸菜褐變度變化情況如圖1所示。

由圖1可以看出：貯藏期間各處理酸菜的褐變度均呈上升趨勢，其中60 ℃處理與對照上升幅度最高，80 ℃處理次之，100 ℃處理最為平緩，這說明漂燙溫度越高，對貯藏期間酸菜褐變的抑制效果越好。貯藏200 d時，100 ℃處理酸菜的褐變度為0.51，明顯低于對照和60 ℃處理（P<0.05），這可能是因?yàn)榘l(fā)酵前沸水漂燙不僅殺死了白菜中的其他微生物，還使多酚氧化酶失活，降低了酶促褐變發(fā)生的可能。因此，產(chǎn)前高溫漂燙對抑制腌制產(chǎn)品褐變有積極影響。

2.2 加鹽量對酸菜褐變度的影響

不同加鹽量下貯藏期間酸菜褐變度變化情況如圖2所示。

由圖2可以看出：發(fā)酵結(jié)束時（貯藏0 d），6%處理的酸菜褐變度與對照接近，明顯高于2%處理和4%處理。隨著貯藏時間的延長，各處理酸菜褐變度均逐漸升高，其中2%處理始終最低，而6%處理始終高于對照、但差異不顯著;4%處理酸菜的褐變度先快速上升再趨于平緩，貯藏120 d時，其褐變度高于2%處理，但低于對照和6%處理。這可能是因?yàn)辂}的濃度過高，產(chǎn)生的高滲透壓使得細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)開始傳遞，活性氧離子被激活，引起多元酚的氧化聚合和VC的氧化分解，最終形成黑色的物質(zhì)。因此，添加食用鹽雖然有助于抑制貯藏期間酸菜的褐變，但需要控制鹽的用量，添加過量會加速酸菜的褐變。

2.3 接種量對酸菜褐變度的影響

不同接種量下貯藏期間酸菜褐變度變化情況如圖3所示。

由圖3可以看出：整個貯藏期間，人工接種的酸菜褐變度明顯低于自然發(fā)酵（P<0.05），這可能是因?yàn)樽匀话l(fā)酵的酸菜中除了乳酸菌，還有一些霉菌和酵母菌存在，當(dāng)發(fā)酵結(jié)束后，隨著貯藏時間的延長，這些微生物開始滋長，引起酸菜的不良反應(yīng)，其中紅酵母能使酸菜變紅，同時，微生物的生長需要消耗一些營養(yǎng)物質(zhì)，將蛋白質(zhì)水解為氨基酸，為美拉德反應(yīng)提供底物。但是菌液濃度大小對抑制貯藏期間褐變作用沒有明顯差異，這可能是因?yàn)槿樗峋l(fā)酵產(chǎn)酸的基礎(chǔ)物質(zhì)是一樣的，產(chǎn)生的有機(jī)酸量也基本一致，這些酸對微生物的抑制作用就會相同。

2.4 發(fā)酵時間對酸菜褐變度的影響

不同發(fā)酵時間下貯藏期間酸菜褐變度變化情況如圖4所示。

由圖4可以看出：發(fā)酵時間越長，酸菜的褐變度越高。發(fā)酵結(jié)束后（貯藏0 d），各處理酸菜的褐變度大小順序?yàn)?0 d>30 d>20 d，但之間差異并不明顯。隨著貯藏時間的延長，發(fā)酵20 d處理的酸菜褐變度快速上升，于貯藏30 d時超過了發(fā)酵40 d處理，隨后兩組的褐變度繼續(xù)快速上升，并在貯藏90 d后明顯高于發(fā)酵30 d處理（P<0.05）。這說明發(fā)酵時間過短或過長，都能夠加速貯藏期間酸菜的褐變進(jìn)程。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是由于發(fā)酵時間過短，發(fā)酵不充分，產(chǎn)生的有機(jī)酸含量低，對其他微生物的抑制作用小，導(dǎo)致染菌褐變變色;發(fā)酵時間過長，細(xì)胞壁松弛，暴露了較多的多酚物質(zhì)和VC，在有氧或無氧的條件下均能發(fā)生氧化反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生黑色物質(zhì)。

2.5 正交試驗(yàn)結(jié)果

以漂燙溫度、 加鹽量、接種量、發(fā)酵時間作為酸菜發(fā)酵工藝條件的試驗(yàn)因素，采用 L9（34）正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)考察4 個因素對酸菜貯藏前后褐變度差值的影響，并進(jìn)行極差分析，結(jié)果見表 3。直觀起見，取各因素的水平為橫坐標(biāo)，褐變度差值為縱坐標(biāo)，繪制因素與試驗(yàn)指標(biāo)的關(guān)系圖，如圖5所示。

由表3可知：發(fā)酵時間是引起酸菜貯藏期間褐變的主要因素，其次是加鹽量、漂燙溫度和接種量。結(jié)合接種量單因素試驗(yàn)結(jié)果，考慮接種量各處理間差異不大，認(rèn)為各因素水平對貯藏期間酸菜褐變度的抑制作用由大到小的順序?yàn)?A>C>B>D。Δ褐變度的最低值為0.28，發(fā)酵工藝最佳水平組合為A3B1C1D2，該結(jié)論與極差分析一致。因此，為抑制貯藏期褐變，酸菜發(fā)酵最優(yōu)工藝為漂燙溫度100 ℃、加鹽量2%、接種量2%、發(fā)酵時間30 d。

2.6 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

按照上述所得的最優(yōu)工藝發(fā)酵制備酸菜，以不漂燙、不加鹽、自然發(fā)酵30 d的酸菜為對照，重復(fù)3次，對貯藏120 d酸菜的色澤、氣味、滋味、組織狀態(tài)分別進(jìn)行感官評價，結(jié)果見表4。

由表4可知：優(yōu)化組酸菜的色澤為36分，是對照組的4倍;優(yōu)化組的綜合評分為86分，接近對照組的2倍。因此，優(yōu)化后的發(fā)酵工藝能夠在保證酸菜氣味、風(fēng)味和組織狀態(tài)的基礎(chǔ)上，有效抑制貯藏期間酸菜的褐變。

3 結(jié)論與討論

1） 試驗(yàn)證明，漂燙溫度和添加食鹽可以有效抑制酸菜的褐變，其中漂燙溫度越高抑制效果越好，但加鹽量與褐變度無相關(guān)性，確定最佳的熱燙溫度為100 ℃，最佳的加鹽量為2%。

2） 人工接種比自然發(fā)酵能夠有效抑制貯藏期間酸菜的褐變，但接種量大小對褐變的影響差異不明顯;發(fā)酵時間最好控制在30 d左右，過短或過長都極易引起貯藏期間酸菜的褐變。

3） 漂燙溫度對貯藏期酸菜褐變的抑制效果最好，其次是接種量和加鹽量，最后是發(fā)酵時間，抑制貯藏期酸菜褐變的最優(yōu)發(fā)酵工藝為漂燙溫度100 ℃、加鹽量2%、接種量2%、發(fā)酵時間30 d。此條件下發(fā)酵的酸菜在貯藏120 d時色澤和綜合評分最佳，能夠在保證酸菜氣味、風(fēng)味和組織狀態(tài)的基礎(chǔ)上，有效抑制貯藏期間酸菜的褐變。

參考文獻(xiàn)

[1] 杜書.酸菜自然發(fā)酵過程中風(fēng)味及質(zhì)地變化規(guī)律研究[D].沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[2] 宋春璐，胡文忠，陳晨，等.酸菜發(fā)酵工藝與貯藏特性的研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技，2016（9）：376-380.

[3] 董霞，王芳，龐美霞，等.酸菜貯藏期間褐變機(jī)理的探討[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2016，42（12）：222-226.

[4] 趙敏.東北酸菜保藏過程中褐變影響因素及其動力學(xué)模型研究[D].長春：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

[5] 李阿敏.低鹽方便榨菜工藝優(yōu)化及其品質(zhì)變化的研究[D].重慶：西南大學(xué)，2016.

Research on Effects of Fermentation Technology on

Browning of Northeast Sauerkraut

WANG Chen， GAO Ya， ZHANG Xiaoli， HAN Yanqiu， WU Xingzhuang*

（Institute of Food and Processing， Liaoning Academy of Agricultural Sciences， Shenyang 110161， China）

Abstract： The effects of blanching temperature， salt content， inoculation amount and fermentation time on the browning of sauerkraut during storage were investigated and the optimum fermentation technology of inhibiting the browning of sauerkraut was studied by single factor experiment and orthogonal experiment. The results showed that： The blanching temperature had the best effect on the browning of sauerkraut at the storage stage， the second is the amount of inoculation and salt， and the last is the fermentation time. The best fermentation process to inhibit the browning of sauerkraut during storage was blanching temperature 100 ℃， salt amount 2%， inoculation amount 2% and fermentation time 30 d， and the color and comprehensive score of fermented sauerkraut were the highest when stored for 120 days. This process can effectively inhibit the browning of sauerkraut during storage on the basis of guaranteeing the smell， flavor and tissue state of sauerkraut.

Key words： northeast sauerkraut; browning; effect; processing optimization