鹽漬池深度對漬菜理化特性和微生物的影響

謝思，郭川川，蔣艾廷，鐘小廷，趙楠，劉榮霞，李般程，馬鈐

(1.四川天味食品集團股份有限公司，成都 610200；2.四川省農業科學院農產品加工研究所，成都 610066)

利用食鹽對新鮮蔬菜進行漬制加工而成的蔬菜制品稱為鹽漬菜[1]。鹽漬蔬菜是我國古老的加工和保存蔬菜的重要方法，作為一種酸咸適度、營養美味的傳統發酵食品，其含有多種維生素、礦物質元素以及豐富的膳食纖維，受到廣大消費者的喜愛。在工業化生產過程中，由于加工量的需要，多以池子作為鹽漬容器，鹽漬池為水泥筑池，可容納幾十到上百噸的鮮菜。

目前對鹽漬菜的研究集中在發酵劑對菜品質的影響[2-5]、不同發酵工藝對鹽漬菜揮發性成分及微生物的影響等方面[6-9]，而鹽漬池的不同深度對鹽漬菜的影響卻鮮有研究。新鮮蔬菜在進入鹽漬池后，需發酵6個月及以上才能斷生成熟，隨著發酵的不斷進行，蔬菜在鹽漬發酵過程中產生的各類物質相互作用，形成風味物質。但鹽漬池體積較大，不同深度鹽漬池中的菜在鹽漬過程中風味差異明顯，這主要是因為不同深度的鹽漬池鹽分差異大，導致鹽漬菜發酵程度不一致，因而成熟鹽漬菜品質不穩定。

鹽漬菜的品質取決于鹽漬過程中微生物的作用，王曉飛[10]對泡菜的風味品質與微生物發酵的關系進行了研究，結果表明泡菜良好風味的形成與乳酸菌發酵、乙醇發酵、醋酸發酵等有關。微生物的作用又與鹽漬池中的鹽分、酸度等有著直接聯系，羅松明等[11]研究發現鹽漬水樣品中的鹽度與其中的微生物指標值呈顯著相關性，食鹽含量對鹽漬發酵過程中蔬菜的微生物指標值影響很大。

另外，考慮到鹽漬池較大，同層菜之間發酵程度不同，會導致取樣誤差偏大，因此以鹽漬水的指標變化來表征鹽漬菜的變化規律，從而減小取樣誤差對最終實驗結果的影響。

本研究通過對比分析鹽漬池上、中、下層的芥菜鹽漬過程中基本理化指標和微生物數量的變化，探索鹽漬過程中處于不同深度鹽漬池的芥菜品質變化規律，以期為工業化鹽漬菜的生產提供借鑒和理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鹽漬芥菜鹵水樣：四川天味食品集團股份有限公司；蘋果酸、丁二酸、乳酸、乙酸：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；氫氧化鈉、硝酸銀、鉻酸鉀、亞硫酸鈉、酒石酸鉀鈉、甲醛、酚酞、乙醇、鄰苯二甲酸氫鉀、甲醇：成都市科龍化工廠。

1.2 儀器與設備

e2695高效液相色譜儀 美國Waters公司；SPX-250B恒溫培養箱 天津市泰斯特儀器有限公司；PHS-320數顯pH計 成都世紀方舟科技有限公司；BS110S型電子天平 福州科錫儀器設備有限公司；磁力攪拌器 常州越新儀器制造有限公司。

1.3 理化指標測定方法

1.3.1 pH值的測定

參考GB 5009.237—2016《食品安全國家標準 食品pH值的測定》。

1.3.2 總酸與氨基酸態氮的測定

參考GB 5009.235—2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸態氮的測定》。

1.3.3 還原糖的測定

參考GB 5009.7-2016《食品安全國家標準 食品中還原糖的測定》。

1.3.4 氯化鈉的測定

參考GB 5009.44—2016《食品安全國家標準 食品中氯化物的測定》。

1.3.5 有機酸的測定

參考GB 5009.157-2016《食品安全國家標準 食品中有機酸的測定》。

1.3.6 乳酸菌數的測定

參考GB 4789.35-2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 乳酸菌檢驗》。

1.4 數據處理

采用Excel和Origin 8.5對實驗數據進行處理與分析，并進行相關圖表的繪制。

2 結果與分析

2.1 上、中、下層鹽漬水鹽漬過程中氯化鈉含量的變化

由圖1可知，下層鹽漬水氯化鈉濃度顯著高于中層和上層，而中層和上層鹽度相對一致，這是未完全溶解的氯化鈉不斷沉降直至池底導致的，說明下層的鹽漬菜氯化鈉濃度與上、中層存在極大差異，而這也可能是引起鹽漬池不同深度鹽漬菜發酵程度差異的主要原因之一。上、中、下層鹽漬水氯化鈉濃度均呈現先降低后增高的趨勢，隨著發酵的啟動，鹽漬菜內外環境的鹽度差誘導形成一定滲透壓差，食鹽不斷擴散進入鹽漬菜內部，鹽漬菜中的水分游離出來[12]，使得鹽漬水的鹽度不斷降低。隨著鹽漬時間的延長，食鹽滲透作用逐漸減弱，造成食鹽溶解速度開始慢慢大于滲透作用，因而鹽漬水的鹽度又逐漸開始上升。鹽漬池下層鹵水的氯化鈉濃度降低幅度與上升幅度均明顯高于鹽漬池上、中層的鹵水，說明鹽漬池下層鹵水的氯化鈉含量變化速率高于鹽漬池上、中層的鹵水。

圖1 不同深度鹽漬水鹽漬過程中氯化鈉含量的變化Fig.1 Changes of sodium chloride content in salted water with different depths during salting

2.2 上、中、下層鹽漬水鹽漬過程中pH值和總酸含量的變化

分別在鹽漬池中取上、中、下層鹽漬水進行pH值、總酸的測定，由圖2和圖3可知，鹽漬池內不同空間呈現縱向差異，pH值與鹽漬水取樣深度呈正相關，總酸與鹽漬水取樣深度呈負相關，說明鹽漬池越深，鹽漬水鹽分越高，酸度越低。這種縱向差異在鹽漬2個月以后更為明顯，這與氯化鈉變化情況基本吻合，說明鹽分與鹽漬菜酸度的生成密切相關，這與劉大群等[13]的研究結論相同。下層鹽漬水鹽度最高，酸度卻最低，鹽漬過程是微生物發酵過程，鹽漬水的酸度主要來自乳酸，鹽分過高會抑制乳酸菌的生長繁殖，因而下層鹽漬水的酸度低于上、中層。鹽漬9個月后上層和中層鹽漬水的酸度均大于0.6%，約為下層酸度的3倍，酸度是判斷漬菜發酵是否達到終點的一個重要指標，說明不同深度的鹽漬池，芥菜的發酵程度存在不均勻性。

圖2 不同深度鹽漬水鹽漬過程中pH的變化Fig.2 Changes of pH value of salted water with different depths during salting

圖3 不同深度鹽漬水鹽漬過程中總酸含量的變化Fig.3 Changes of total acid content in salted water with different depths during salting

2.3 上、中、下層鹽漬水鹽漬過程中氨基酸態氮含量的變化

由圖4可知，上、中、下層鹽漬水氨基酸態氮初始含量分別為0.077%、0.089%、0.082%，鹽漬9個月時，上層鹽漬水氨基酸態氮的含量為0.16%，上升幅度為51.88%，中層鹽漬水為0.15%，上升幅度為40.67%，下層鹽漬水為0.11%，上升幅度為25.45%，上層上升幅度約為下層的2倍，增長速率更快，這與總酸變化情況類似，可能與鹽分含量相關，下層鹽分含量較高，抑制了微生物的生命代謝，不利于蛋白質水解為氨基酸態氮。由圖4還可知，在鹽漬2個月時，不同深度鹽漬池中鹽漬水的氨基酸態氮含量出現明顯差異，這與鹽分變化情況相吻合，說明鹽漬2個月是不同鹽漬池深度氨基酸態氮產生差異的重要階段，主要與鹽分相關。上、中、下層含氮化合物分解呈現差異，說明鹽漬池中氮元素代謝也存在不均勻性。

圖4 不同深度鹽漬水鹽漬過程中氨基酸態氮含量的變化Fig.4 Changes of amino acid nitrogen content in salted water with different depths during salting

2.4 上、中、下層鹽漬水鹽漬過程中還原糖含量的變化

由圖5可知，不同深度的鹽漬水中還原糖含量呈現先增加后劇烈減少的趨勢，這是因為蔬菜中含有糖類等營養物質，這些營養物質可以通過滲透作用進入鹽漬水中[14]，此時糖分的滲透擴散作用大于微生物的分解利用作用，使得鹽漬水中的還原糖含量逐漸增加，隨著發酵時間的延長，還原糖被鹽漬水中的微生物快速利用和消耗，為微生物的生長提供碳源，發酵產生乳酸、乙酸等小分子有機酸以及其他風味物質[15]，還原糖的消耗量逐漸大于生成量，導致鹽漬水中糖含量快速下降。鹽漬3個月后，還原糖進入快速消耗期，尤其是上層鹽漬池被消耗得最快，鹽漬9個月時還原糖含量為0.13 g/100 g，僅為鹽漬3個月時的5%，這也與鹽漬池中總酸含量變化相佐證，還原糖被消耗用來產酸，增加了總酸的含量，降低了pH值。下層鹽漬水中還原糖被消耗得最慢，鹽漬9個月時還原糖含量為2.1 g/100 g，為鹽漬3個月時的80.77%，這是因為下層鹽漬水鹽分含量最高，過高的鹽分抑制了微生物的生命活動，導致還原糖的消耗最慢。

圖5 不同深度鹽漬水鹽漬過程中還原糖含量的變化Fig.5 Changes of reducing sugar content in salted water with different depths during salting

2.5 上、中、下層鹽漬水鹽漬過程中有機酸含量的變化

由圖6可知，隨著發酵的進行，鹽漬池中乳酸和乙酸呈增長趨勢，蘋果酸和丁二酸呈下降趨勢，乳酸和乙酸是乳酸菌發酵過程中的主要代謝產物，而乳酸菌是泡菜發酵過程中的主要微生物[16]，乳酸菌在發酵過程中不斷消耗糖類產生乳酸和乙酸，使得兩種有機酸含量增加；同時乳酸菌能夠有效地將有機酸代謝為其他風味化合物，例如酯類、酮類、醇類、醛類等[17]，蘋果酸和丁二酸的消耗量大于產生量，因而呈現出下降趨勢。鹽漬9個月時，上、中、下層鹽漬池水樣中的乳酸含量分別占4種有機酸總量的91.74%、91.35%和48.57%，且均為最高；上、中層的蘋果酸和丁二酸的含量均為0，下層蘋果酸和丁二酸的含量分別占4種有機酸總量的23.05%和28.37%，說明鹽漬9個月時上、中層的有機酸主要是乳酸，下層則為乳酸、蘋果酸和丁二酸的混合酸，同時也表明鹽漬過程中的有機酸從蘋果酸和丁二酸逐漸演替為乳酸。另外，上、中、下層水樣中的乳酸、蘋果酸和丁二酸含量在發酵2個月后開始呈現明顯差異，這與總酸情況變化吻合。

2.6 上、中、下層鹽漬水鹽漬過程中乳酸菌總數的變化

由圖7可知，鹽漬0 d時，上、中、下層鹽漬池中的乳酸菌總數分別為4.85，4.34，4.73 log CFU/mL，初始菌數相差不大，隨著鹽漬時間的增加，上層和中層均在鹽漬5個月時增長到最大值，分別為6.58，5.30 log CFU/mL，下層乳酸菌總數在鹽漬6個月時達到最大值，為4.98 log CFU/mL，黃道梅等[18]研究發現，乳酸菌受鹽度影響較大，提高食鹽濃度雖然能夠抑制部分雜菌的生長，但同時也抑制了乳酸菌的生長，由于鹽漬池下層鹽分較高，抑制了部分乳酸菌的生命活動，導致下層乳酸菌的增長速率最慢。上、中、下層鹽漬水乳酸菌總數在達到最大值后均開始下降，特別是上層鹽漬水下降速率最快，在鹽漬9個月時乳酸菌總數為4.40 log CFU/mL，與最大值相比，下降了33.13%，這可能與上層的高酸環境有關，在鹽漬9個月時，其總酸質量濃度已積累至 0.63 g/100 g，抑制了部分不耐酸的乳酸菌生長[19]，甚至導致乳酸菌的消亡。由圖7還可知，在0～2個月時，不同深度鹽漬池乳酸菌總數變化不明顯，2個月后才開始出現明顯差異，說明鹽漬2個月是不同鹽漬池乳酸菌總數產生明顯差異的重要階段，而作為泡菜中最主要的微生物，各種乳酸菌都具有不同的代謝特征，從而生產出具有不同風味的發酵產品[20]。因此，鹽漬2個月可能也是不同深度鹽漬池中漬菜風味開始產生差異的重要階段。

圖7 不同深度鹽漬水鹽漬過程中乳酸菌總數的變化Fig.7 Changes of total number of lactic acid bacteria in salted water with different depths during salting

3 結論

下層鹽漬水氯化鈉濃度顯著高于中層和上層；pH值與鹽漬水取樣深度呈正相關，總酸與鹽漬水取樣深度呈負相關；鹽漬3個月后，還原糖進入快速消耗期，尤其是上層鹽漬池，被消耗得最快；上層鹽漬水氨基酸態氮增長速率最快，增長幅度約為下層的2倍，鹽漬池中氮元素代謝也存在不均勻性；鹽漬9個月時，上、中層鹽漬水的有機酸主要是乳酸，下層則為乳酸、蘋果酸和丁二酸的混合酸；不同深度鹽漬池乳酸菌總數在2個月后才開始出現明顯差異，鹽漬2個月可能是不同深度鹽漬池中漬菜風味開始產生差異的重要階段；結果表明發酵池中鹽濃度差異可能是引起發酵池不同深度芥菜發酵程度差異的主要原因。