酸化處理對竹筍品質及風味的影響

吳海濤,馬艷濤

1(黑龍江八一農墾大學 理學院,黑龍江 大慶,163319)2(黑龍江八一農墾大學 食品學院,黑龍江 大慶,163319)

竹筍味道鮮美,營養價值豐富,蛋白質含量較高,富含多種人體必需氨基酸、微量元素和維生素[1],新鮮的竹筍在儲藏過程中容易木質化,影響竹筍的品質。雖然發酵處理可以在一定程度上改善竹筍的品質和風味,但是發酵也會影響竹筍的原有口感、色澤、營養等,發酵處理過程也相對復雜。因此,研究并選擇適宜的處理方式對竹筍的加工具有重要意義。

一些有機酸如檸檬酸、乳酸、醋酸等常被用在食品工業中充當調味劑、防腐劑及用作果蔬清洗消毒[2]。NASTOU等[3]研究了不同濃度醋酸對黃瓜、芹菜以及生菜上單增李斯特氏菌的滅殺效果,結果表明,醋酸的濃度每升高0.5%,都會顯著增加對單增李斯特氏菌的滅殺效果。使用有機酸對食品進行處理,不僅進行了清洗消毒,還會抑制加工和貯存過程中致病菌的生長,延長保質期。

酸化處理會對竹筍產生以下具體影響,在營養和風味方面,朱照華[4]研究表明毛竹筍酸筍的蛋白質和糖含量較少,膳食纖維含量適宜,人體必需的7種氨基酸含量豐富,毛竹筍酸筍具有一定的營養價值,其中揮發性風味物質主要為酸類、醇類、酚類、醛類。楊維維等[5]通過檸檬酸、乳酸、醋酸以2∶1∶1的比例混合制備酸漬苦筍,結果表明酸漬苦筍能更好地保持苦筍原有的營養成分,苦味氨基酸的含量降低使其風味得到改善。在質構方面,楊維維等[5]研究表明酸漬苦筍的硬度、脆度、彈性和咀嚼性均優于發酵苦筍。本研究首先采用人工合成的乳酸與檸檬酸對竹筍進行酸化處理,并比較了不同處理竹筍(新鮮竹筍、酸化竹筍和發酵竹筍)營養指標和質構特性以及微觀結構的差異,旨在探究酸化處理對竹筍品質及風味的影響,為酸化竹筍的開發提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮竹筍:挑選無破損、新鮮、色澤較好、筍齡和大小相對一致的同一批新鮮麻竹筍,購于廣西省玉林市容縣,24 h內冷藏運輸至實驗室。發酵竹筍:鮮麻筍發酵,福州寶豐食品有限公司生產。

TA-300 W質構儀,上海智城分析儀器制造有限公司;ES-2030冷凍干燥儀、鎢燈絲掃描電子顯微鏡,日本日立公司;TQ8040三重四級桿氣質聯用儀,島津儀器(蘇州)有限公司;8500紫外分光光度計,成都豪創光電儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 酸筍制作工藝

竹筍清洗→切割→裝壇→加酸液→密封→浸泡→撈出晾干→真空包裝→巴氏滅菌→儲存

(1)清洗:挑選新鮮無損傷,色澤較好的竹筍用清水清洗至無雜質,撈出。

(2)切割:選取竹筍中部部分,切成筍塊(2 cm×2 cm×0.5 cm)。

(3)加酸液:NaCl質量濃度為100 g/L, 酸為30 g/L,基礎酸液為[V(檸檬酸)∶V(乳酸)∶V(NaCl)=2∶1∶2], 按筍和基礎酸液為5∶1的質量比, 加入基礎酸液[5],倒入壇中至完全沒過筍片,隨后將壇子放于室內陰涼處。

(4)真空包裝:稱取浸泡完成后的筍塊50 g放入包裝袋中,將其排列整齊,防止包裝時產生損傷,在袋外貼上標簽進行標記,隨后用真空包裝機封裝。

(5)巴氏滅菌:設置水浴溫度為90 ℃,將包裝后的筍塊放入其中,高溫滅菌15 min。

(6)儲存:滅菌結束后將筍塊取出,置于室溫無光照處儲存。

1.2.2 營養成分檢測

纖維素、木質素檢測方法參考劉俠等[6]。蛋白質含量測定參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》。還原糖質量分數采用蒽酮比色法[7]測定。

1.2.3 質構分析

將樣品置于質構儀P5探頭下對樣品硬度(g)、咀嚼性、彈性進行測試。質構測定參數:測定前速率5 mm/s,測試速率1 mm/s,形變70%,2次下壓停留間隔時間5 s,每組樣品測定6次。

1.2.4 掃描電鏡分析

樣品干燥4 h后將觀察面向上,用導電膠帶粘在掃描電鏡樣品臺上。用離子濺射鍍膜儀在樣品表面鍍上一層100～150埃的金屬膜。將處理好的樣品放入樣品盒中,用10～1 000倍鏡進行觀察。

1.2.5 揮發性風味物質測定

稱取適量粉碎樣品于頂空瓶中,加入2 g NaCl,壓蓋,置于80 ℃水浴中平衡20 min,再將固相微萃取針扎進頂空中,繼續放入80 ℃水浴中20 min,待上機解析5 min。實驗條件:GC-MS,Thermo 1300;色譜柱,TG-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm);程序升溫,初始溫度50 ℃,保持3 min,6 ℃/min速度升至250 ℃,保持5 min;電離方式,EI;電子能量70 eV,質量范圍40～650 amu;接口溫度250 ℃;離子源溫230 ℃;四級桿溫度200 ℃。

1.2.6 數據統計及分析

數據采用平均值±標準偏差的形式。使用SPSS 26.0軟件進行方差分析,使用Origin 9.65繪圖處理。所有試驗至少重復3次。

2 結果與分析

2.1 不同處理竹筍營養指標對比分析

2.1.1 不同處理竹筍纖維素含量對比分析

如圖1所示,酸化竹筍的纖維素含量顯著低于新鮮竹筍(P<0.05),酸化竹筍的纖維素含量顯著高于發酵竹筍(P<0.05)。陳海光等[8]用檸檬酸對竹筍進行處理,發現其過氧化物酶和多酚氧化酶的活性均受到抑制,降低了竹筍的老化程度。這與本研究的結果一致。這是因為酸抑制了竹筍纖維化的關鍵酶的活性,同時部分纖維素被酸催化導致了分解,使酸化竹筍總體纖維素含量降低。微生物發酵過程可以將纖維素轉化成可溶性膳食纖維,這是導致酸化竹筍的纖維素含量顯著低于新鮮竹筍(P<0.05)的原因。

圖1 不同處理竹筍纖維素含量對比分析

2.1.2 不同處理竹筍木質素含量對比分析

木質素是一種復雜酚類聚合物,木質素含量增加會影響蔬菜的食用品質[9]。由圖2可知,酸化竹筍的木質素含量顯著低于新鮮竹筍(P<0.05),可能是由于酸環境降低了竹筍細胞的生理活動,抑制了合成木質素的酶活性,如苯丙氨酸解氨酶、4-香豆酸-輔酶A連接酶等。酸化竹筍的木質素含量顯著高于發酵竹筍(P<0.05),這是因為微生物發酵過程中木質素被分解利用。這與俞暾等[10]關于外源草酸對綠竹筍抗氧化酶和木質化的影響的結果一致。一定濃度的酸可能導致部分木質素被酸降解,增加了竹筍的食用率。酸化竹筍的木質素含量顯著高于發酵竹筍(P<0.05),這是因為微生物發酵過程中木質素被分解利用。

圖2 不同處理竹筍木質素含量對比分析

2.1.3 不同處理竹筍蛋白質含量對比分析

結果如圖3所示,酸化竹筍的蛋白質含量顯著低于新鮮竹筍(P<0.05),可能是在處理過程中逐漸滲入酸液,部分蛋白質被浸出,導致蛋白質含量降低。酸化竹筍的蛋白質含量顯著高于發酵竹筍(P<0.05),這是因為微生物發酵過程中部分蛋白質被微生物和酶分解利用。這與楊維維等[5]關于酸漬苦筍與發酵苦筍的品質對比研究結果一致。

圖3 不同處理竹筍蛋白質含量對比分析

2.1.4 不同處理竹筍還原糖含量對比分析

如圖4所示,酸化竹筍的還原糖含量顯著低于新鮮竹筍(P<0.05),可能是在腌制過程中還原糖被浸出,導致還原糖含量降低。酸化竹筍的還原糖含量顯著高于發酵竹筍(P<0.05),這是因為微生物發酵過程中部分還原糖被微生物和酶分解利用,產生有機酸、乳酸、CO2、酒精等。這與鄭炯等[11]研究的大葉麻竹筍腌制過程中主要營養成分的變化結果一致。

圖4 不同處理竹筍還原糖含量對比分析

2.2 不同處理竹筍質構對比分析

2.2.1 不同處理竹筍硬度對比分析

本研究通過質構儀法測定不同處理竹筍的硬度,如圖5所示,酸化竹筍的硬度顯著低于新鮮竹筍(P<0.05),細胞變形和破裂是引起硬度降低的主要因素,在食鹽條件下酸化竹筍受微生物和相關酶等因素的影響較小,其細胞結構受到的破壞程度較小。酸化竹筍的硬度顯著高于發酵竹筍(P<0.05),是因為微生物發酵過程中會產生分解竹筍細胞結構物質,如果膠、纖維素的酶,使其分解,進而引起細胞間結合力發生下降,甚至結構遭到破壞,從而導致其硬度降低[12]。此外,細胞壁的主要物質是纖維素,形成了細胞壁的框架,從而使細胞壁獲得剛性[13],竹筍的硬度與纖維素含量呈正相關,這與纖維素含量的結果相一致。

圖5 不同處理竹筍硬度的對比分析

2.2.2 不同處理竹筍脆度對比分析

如圖6所示,酸化竹筍的脆度顯著低于新鮮竹筍(P<0.05),而酸化竹筍的硬度顯著高于發酵竹筍(P<0.05),竹筍的脆性主要與鮮嫩細胞的膨壓以及細胞壁的原果膠的含量密切相關[14],酸化竹筍在鹽處理下,引起脫水,進而降低細胞膨壓,導致脆度下降,此外,Na+可以置換Ca2+,導致了原果膠降解成水溶性果膠。發酵竹筍中原果膠由于微生物分泌的果膠酶類,將原果膠逐步分解[15]。

圖6 不同處理竹筍脆度的對比分析

2.2.3 不同處理竹筍咀嚼性對比分析

如圖7所示,酸化竹筍的咀嚼性顯著低于新鮮竹筍(P<0.05),而酸化竹筍的咀嚼性顯著高于發酵竹筍(P<0.05)。這與竹筍的硬度相一致,因為咀嚼性與竹筍處理過程中硬度和內聚性密切相關。掃描電鏡結果表明新鮮竹筍組織結構與細胞保持較為完整,酸化竹筍的組織結構變形相對較小,發酵竹筍的組織結構與細胞形變較為明顯。周春紅[16]研究結果表明腌制的大葉麻竹筍的組織纖維排列整齊,李梅等[17]研究結果表明毛竹筍在發酵之后,其薄壁細胞組織出現明顯皺縮,細胞間隙增加。這與本研究觀察到的結果較為一致。

圖7 不同處理竹筍咀嚼性的對比分析

2.3 不同處理竹筍微觀結構對比分析

為了比較竹筍進行酸化處理時,竹筍組織結構的變化,研究采用掃描電鏡對酸化竹筍、新鮮竹筍和發酵竹筍的組織結構觀察并比較,結果如圖8所示。

a1-300×新鮮竹筍;a2-1 000×新鮮竹筍;b1-300×酸化竹筍;b2-1 000×酸化竹筍;c1-300×發酵竹筍;c2-1 000×發酵竹筍

新鮮竹筍(圖8-a1)的組織結構與細胞形態較為完整,1 000倍放大圖(圖8-a2)顯示細胞形狀和大小相對均勻,細胞斷口處有類似撕裂的現象,可能是由于新鮮竹筍的細胞壁有著一定強度,在切割時受到剪切力所致。酸化竹筍(圖8-b1)的組織結構變形相對較小,1 000倍放大圖(圖8-b2)顯示細胞形狀保持完整,細胞斷口處整齊平滑,可能是由于在酸處理過程中,硬度下降所致,可能導致酸化竹筍的口感與新鮮竹筍產生一定區別。發酵竹筍(圖8-c1)的組織結構與細胞變形較為明顯,由于干燥過程中細胞脫水,導致細胞壁收縮和不規則變形,1 000倍放大圖(圖8-c2)顯示細胞變形程度較大,細胞斷口處未見到明顯的撕扯現象,可能是微生物發酵過程中破壞細胞結構引起的。綜上所述,竹筍經過酸化處理后,組織與細胞結構變化較小,硬度降低,口感更佳軟嫩。

2.4 不同處理竹筍揮發性風味物質的測定結果

本研究采用頂空固相微萃取與氣相色譜-質譜聯用技術檢測不同處理竹筍進行揮發性物質及相對含量,如表1所示。

表1 揮發性風味物質對比結果 單位:%

不同處理竹筍中醇類物質含量有較大差異,新鮮竹筍中醇的含量為40.08%,酸化竹筍中醇的含量為16.32%,發酵竹筍中醇的含量為6.16%。新鮮竹筍中含量較高的醇類物質有異戊醇(8.05%)、乙醇(7.71%)、正己醇(6.50%)、苯乙醇(4.96%)、反式-2-辛烯-1-醇(1.76%)、3-辛醇(1.52%)、芐醇(1.28%)等,酸化竹筍中含量較高的醇類物質有異辛醇(7.02%)、1-辛基-3-醇(4.26%)、苯乙醇(2.57%)、E-11,13-四烯烴-1-醇(1.53%)等,發酵竹筍中的醇含量較低,主要為芐醇(1.65%)、4-羥基-苯甲醇(1.42%)、苯乙醇(0.52%)、2-乙基-1-己醇(0.46%)。其中,2-乙基-1-己醇有特殊氣味,1-辛基-3-醇有蘑菇味[18],苯乙醇有花香和果香[19],可能對酸化竹筍的風味產生影響。異戊醇有醇香、醚香和香蕉香,乙醇有刺激性氣味,正己醇有果香,可能使酸化竹筍和新鮮竹筍的風味產生差異。

新鮮竹筍中醛類物質含量為21.9%,酸化竹筍中醛類物質含量為31.25%,發酵竹筍中醛類物質含量為75.61%。新鮮竹筍中含量較高的醛類物質有對羥基苯甲醛(15.35%),有一定含量的是己醛(2.66%)、反-2-辛烯醛(1.47%)、2-甲基-2-丁烯醛(1.36%)、壬醛(1.06%),酸化竹筍中含量較高的醛類物質有己醛(25.80%)、壬醛(1.95%)、4-氧黃醛(1.21%)、反-2-辛烯醛(1.15%)、對羥基苯甲醛(1.14%)等,發酵竹筍中對羥基苯甲醛的含量最高(72.76%)、乙醛(1.97%)、3-甲基-丁醛(0.88%)等。己醛有青草味和豆味[20],壬醛有蠟香、脂肪香、花香和柑橘香[21],在酸化竹筍中有一定含量,可能對酸化竹筍的味道有一定影響。對羥基苯甲醛有芳香氣味[22],導致不同處理的竹筍具有不同的風味。

新鮮竹筍中酸類物質含量為4.36%,酸化竹筍中酸類物質含量為20.74%,發酵竹筍中酸類物質含量為1.35%。新鮮竹筍中酸類物質有乙酸(2.28%)、正十六烷酸(2.08%);酸化竹筍中含量較高的酸類物質有正十六烷酸(14.80%),有一定含量的為辛酸(3.45%)、正癸酸(1.13%)、月桂酸(1.36%)等;發酵竹筍中酸類物質有富馬酸(0.23%)、乙酸(0.66%)、正十六烷酸(0.46%)。正十六烷酸有腐敗脂肪氣味和水果香[23],辛酸有酸敗味,稀釋后呈現出干酪味[24],正癸酸有香味[23],月桂酸具有月桂油香味[25],導致不同處理的竹筍具有不同的風味。

新鮮竹筍中酯類物質含量為18.12%,酸化竹筍中酯類物質含量為2.76%;發酵竹筍中酯類物質含量為4.60%。新鮮竹筍中酯類物質有乙酸乙酯(16.12%),其余物質含量較低,分別為4-氟苯甲酸-2-苯乙基酯(1.10%)、十六酸乙酯(0.90%)等;酸化竹筍中酯類物質有磷酸三乙酯(1.08%)、2-乙基己基乙酸酯(0.82%)、甲基膦酸二癸酯(0.86%)等;發酵竹筍中酯類物質有1,2-苯二甲酸單酯(3.37%)、乙酸2-苯乙基酯(0.61%)、十六酸乙酯(0.62%)等。關于磷酸三乙酯、2-乙基己基乙酸酯、甲基膦酸二癸酯的氣味描述文獻較少,暫時無法確定其對酸化竹筍的風味有何影響。乙酸乙酯有水果香,可能導致酸化竹筍與新鮮竹筍的風味產生差異。

新鮮竹筍中酮類物質含量為0.77%,酸化竹筍中酮類物質含量為8.60%,發酵竹筍中酮類物質未檢測出。新鮮竹筍中酮類物質有3-辛酮(0.48%)、大馬酮(0.29%),酸化竹筍中酮類物質含量較高的有3,5-辛二烯-2-酮(5.81%)、3-辛烯-2-酮(2.79%)等。3-辛酮具有霉香、酮香、青香、蠟香、蔬菜香,大馬酮有玫瑰香,3-辛烯-2-酮有泥土、干草香、甜香和蘑菇的味道,可能對酸化竹筍的風味產生影響。

在3種竹筍共同存在的物質較少,且含量存在差異,說明不同處理對竹筍的揮發性風味物質會產生較大變化。與新鮮竹筍相比,酸化竹筍的風味中酸與醛占比更高,與新鮮筍的風味形成較大差別;與發酵竹筍對比,酸化竹筍的物質種類與含量的多樣性更勝于發酵竹筍,風味更豐富。

3 結論

酸化竹筍的纖維素含量、木質素含量、蛋白質含量、還原糖含量均顯著低于新鮮竹筍,而顯著高于發酵竹筍,具有良好的質構特性。新鮮竹筍組織結構與細胞保持較為完整,酸化竹筍的組織結構變形相對較小,發酵竹筍的組織結構與細胞變形較為明顯。不同處理竹筍的揮發性風味物質差異較大,與新鮮竹筍相比,酸化竹筍的風味中酸與醛占比更高,與發酵竹筍對比,酸化竹筍的揮發性風味物質種類和含量都高于發酵竹筍。綜上,酸化處理改善了竹筍的品質,豐富了其風味,日后可作為竹筍加工處理的常用方法。