馬藝熒，孫波，張宇，郝宇，解雙瑜，李天一，劉東傲

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱，150030)

東北酸菜以白菜為原料，利用乳酸菌發(fā)酵而成，是中國(guó)東北地區(qū)傳統(tǒng)發(fā)酵食品之一，因其口感脆嫩以及營(yíng)養(yǎng)豐富等特點(diǎn)深受人們的喜愛(ài)[1]。近年來(lái)，東北酸菜從傳統(tǒng)手工作坊發(fā)展到利用大型發(fā)酵設(shè)備并采用直投乳酸菌規(guī)?；a(chǎn)[2-3]。無(wú)論采用何種發(fā)酵方式，其發(fā)酵過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生除乳酸外多種有機(jī)酸[4]，這些有機(jī)酸具有不同的酸味特征，共同形成了東北酸菜獨(dú)特的酸感[5]。然而不同有機(jī)酸的組成與含量直接導(dǎo)致產(chǎn)品酸感的差異，并最終決定產(chǎn)品的口感及商品價(jià)值[6]。目前應(yīng)用于東北酸菜的感官評(píng)價(jià)方法一般為定量描述分析、評(píng)分法[7-9]和模糊綜合評(píng)價(jià)法[10-11]，這些方法主要是通過(guò)色澤、氣味、酸度、脆度等方面對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，不能描述這些有機(jī)酸種類組成與含量比例不同導(dǎo)致產(chǎn)品酸感的微小差異。暫時(shí)性感官支配分析法(temporal dominance of sensations，TDS)的特點(diǎn)是能夠細(xì)致描述食品在品嘗過(guò)程中每種感官屬性隨時(shí)間的變化過(guò)程[12]。NG等[13]通過(guò)TDS等方法探討11種黑醋栗南瓜樣品成分對(duì)其味覺(jué)和風(fēng)味感知的影響；MEILLON等[14]利用TDS描述不同脫醇葡萄酒口感的細(xì)微差異；此外TDS在乳制品、肉制品等產(chǎn)品的感官評(píng)價(jià)中也有許多應(yīng)用[15-16]，而在東北酸菜中的應(yīng)用尚未有人報(bào)道。

本研究主要研究東北酸菜不同發(fā)酵時(shí)間有機(jī)酸種類組成及含量比例變化規(guī)律并結(jié)合TDS對(duì)其酸感進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，旨在闡明有機(jī)酸種類組成及含量比例與酸感的相關(guān)性，為工業(yè)化生產(chǎn)東北酸菜并優(yōu)化發(fā)酵工藝提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

用于發(fā)酵的新鮮白菜由中國(guó)黑龍江省農(nóng)墾北安管理局紅星農(nóng)場(chǎng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民種植；植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院保藏；乳酸、檸檬酸、乙酸、草酸、蘋(píng)果酸、琥珀酸、酒石酸、丙酸、戊酸：色譜純，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；磷酸、甲醇：色譜純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

高效液相色譜儀(Waters Alliance 2695)，美國(guó)沃特世公司；高速離心機(jī)(Sigma 3-18K)，德國(guó)Sigma公司。

1.3 東北酸菜發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程

白菜→挑選→入罐接種、加鹽水→密封→發(fā)酵→開(kāi)罐取菜

工藝操作要點(diǎn)：將白菜原料進(jìn)行挑選后通過(guò)輸送帶移入100 t發(fā)酵罐內(nèi)，接種乳酸菌并打入鹽水后進(jìn)行發(fā)酵。發(fā)酵控制條件：20 ℃、120 d。上述生產(chǎn)過(guò)程在北大荒親民有機(jī)食品有限公司完成。

1.4 樣品采集

在發(fā)酵過(guò)程中每隔30 d，即在發(fā)酵0、30、60、90、120 d時(shí)從發(fā)酵罐中收集樣品。值得注意的是，由于發(fā)酵罐體積過(guò)大，發(fā)酵罐不同位置發(fā)酵程度有差異，為保證每次取樣的一致性，建議在發(fā)酵罐同一部位取樣。

1.5 有機(jī)酸的測(cè)定

1.5.1 樣品前處理

東北酸菜樣品收集后打漿擠汁，然后10 000 r/min離心20 min，保留上層清液過(guò)0.45 μm水系濾膜后置于-4 ℃條件下待測(cè)。

1.5.2 色譜條件

色譜柱：Agilent C18(5 μm，250 mm×4.6 mm)；流動(dòng)相：V(體積分?jǐn)?shù)為0.1%的磷酸溶液)∶V(甲醇)=97.5∶2.5；紫外檢測(cè)波長(zhǎng)：210 nm；進(jìn)樣量：20 μL；流速：1.0 mL/min；柱溫：40 ℃。

1.6 感官評(píng)價(jià)

1.6.1 評(píng)價(jià)員培訓(xùn)

按照GB/T 16291.1—2012《感官分析選拔、培訓(xùn)與管理評(píng)價(jià)員一般導(dǎo)則》[17]建立感官評(píng)價(jià)小組，由20名具有感官評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)的評(píng)價(jià)員(10名男性，10名女性)組成。評(píng)價(jià)員的培訓(xùn)參考CHARLES[18]和DINNELLA[19]等的方法，讓評(píng)價(jià)員了解TDS的評(píng)價(jià)過(guò)程并對(duì)優(yōu)勢(shì)酸感的選擇進(jìn)行培訓(xùn)。

1.6.2 TDS評(píng)價(jià)過(guò)程

TDS的評(píng)價(jià)過(guò)程參考DINNELLA等[20]的方法，首先為評(píng)價(jià)員隨機(jī)提供發(fā)酵0、30、60、90、120 d的東北酸菜樣品，每份樣品需進(jìn)行3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。當(dāng)指示小組成員開(kāi)始進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，評(píng)價(jià)員將樣品(約10 g)放入口中，開(kāi)始計(jì)時(shí)，在品嘗90 s時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束。計(jì)時(shí)期間要求感官評(píng)價(jià)人員選擇最優(yōu)勢(shì)的酸感并記錄出現(xiàn)時(shí)間。酸感描述詞分別為寡淡、柔和及尖酸。寡淡是指酸感較淡薄，不刺激；柔和是指各種酸感相互協(xié)調(diào)適中；尖酸是指酸感強(qiáng)烈、刺激。

1.6.3 TDS曲線的繪制

TDS數(shù)據(jù)的處理方法參考PINEAU[21]、MONACO[22]、GON?ALVES[23]和馬旭藝等[24]的方法，分別計(jì)算每個(gè)屬性在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)率，即每個(gè)時(shí)間點(diǎn)選擇該屬性為最優(yōu)勢(shì)感官的評(píng)價(jià)員人數(shù)與總評(píng)價(jià)員人數(shù)之比，如公式(1)所示[21]：

優(yōu)勢(shì)率/%=

(1)

隨后以時(shí)間為橫坐標(biāo)，酸感的優(yōu)勢(shì)率為縱坐標(biāo)繪制出平滑的TDS曲線，并在圖中加入2條線，1條為“偶然水平”線，曲線在該水平線以上表示某一酸感屬性可以被偶然感知，曲線在該水平線以下表示某一酸感屬性非優(yōu)勢(shì)感官屬性。其值為P0，計(jì)算公式見(jiàn)式(2)[22]。另1條直線為“顯著水平”線，曲線在該水平線以上表示該屬性的優(yōu)勢(shì)率顯著高于其他屬性，其值為PS，計(jì)算公式見(jiàn)式(3)[23]。

(2)

(3)

式中：P表示感官屬性的數(shù)量；Ps表示α=0.05時(shí)TDS曲線任意時(shí)間點(diǎn)的最小顯著P值；n表示實(shí)驗(yàn)次數(shù)，即實(shí)驗(yàn)人員×重復(fù)次數(shù)。

1.7 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 21.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行有機(jī)酸數(shù)據(jù)處理及相關(guān)性分析，有機(jī)酸結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同發(fā)酵時(shí)間東北酸菜有機(jī)酸的變化

由表1可知，東北酸菜在發(fā)酵120 d過(guò)程中,能夠檢測(cè)到乳酸、檸檬酸、乙酸、草酸、蘋(píng)果酸、琥珀酸、酒石酸、丙酸及戊酸9種有機(jī)酸。發(fā)酵初始時(shí)只檢測(cè)到檸檬酸、草酸、琥珀酸這3種有機(jī)酸，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，這3種有機(jī)酸的含量也在增加。120 d達(dá)到最大，這表明白菜原料本身就含有一定量的有機(jī)酸，隨著發(fā)酵的進(jìn)行乳酸菌和其他微生物進(jìn)一步代謝產(chǎn)生這3種有機(jī)酸，導(dǎo)致其含量逐漸增加；發(fā)酵30 d時(shí)，除上述3種有機(jī)酸外還檢測(cè)到乳酸、乙酸、蘋(píng)果酸、酒石酸，這些有機(jī)酸含量也隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，其中乳酸含量增加幅度最大，這表明在采用直投乳酸菌劑進(jìn)行發(fā)酵過(guò)程中，植物乳桿菌為優(yōu)勢(shì)發(fā)酵菌群且產(chǎn)乳酸能力高[25]，因此乳酸為其主要代謝產(chǎn)物；其次為乙酸，這可能是由原料白菜中附著的天然醋酸菌或其他微生物產(chǎn)生[26]；蘋(píng)果酸、酒石酸增加幅度較小，這可能是由于乳酸菌一直為發(fā)酵優(yōu)勢(shì)菌群，在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生大量乳酸，環(huán)境酸度升高抑制了相應(yīng)的產(chǎn)酸微生物活動(dòng)導(dǎo)致，因此它們對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的蘋(píng)果酸、酒石酸含量也較低；發(fā)酵120 d時(shí),檢測(cè)到少量丙酸、戊酸，這可能是由于此時(shí)乳酸菌的活力逐漸降低，發(fā)酵環(huán)境中代謝產(chǎn)生丙酸、戊酸的微生物逐漸活躍。

表1 不同發(fā)酵時(shí)間東北酸菜有機(jī)酸的變化 單位：g/kg

注：“—”表示未檢出；同行不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。

由表2可知，在發(fā)酵120 d過(guò)程中，東北酸菜中各種有機(jī)酸的比例發(fā)生明顯變化。其中乳酸占總有機(jī)酸的比例先增加后減小，在發(fā)酵90 d時(shí)達(dá)到最高，為62.14%，發(fā)酵120 d則下降至56.56%。這可能是由于發(fā)酵90 d時(shí)已積累的高濃度乳酸反而開(kāi)始抑制乳酸菌代謝，同時(shí)相應(yīng)的其他產(chǎn)酸微生物開(kāi)始活躍；此外，乙酸占總有機(jī)酸比例逐漸增加，在發(fā)酵120 d時(shí)達(dá)到最高，為9.73%，這可能是由于一些更耐酸的產(chǎn)乙酸微生物可在發(fā)酵120 d內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生乙酸的原因；再有草酸、蘋(píng)果酸、琥珀酸、酒石酸占總有機(jī)酸的比例逐漸減小，這是因?yàn)檫@些有機(jī)酸含量隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)增加幅度較小，而其他有機(jī)酸含量隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)增加幅度較大，因而導(dǎo)致其占總有機(jī)酸比例逐漸減?。粰幟仕嵴加袡C(jī)酸的比例先減小后增加，在發(fā)酵60 d時(shí)最小。這可能是由于在0～60 d內(nèi)產(chǎn)檸檬酸的微生物受到抑制，檸檬酸含量增加幅度較??；在60～120 d內(nèi)其逐漸活躍，檸檬酸開(kāi)始大量增加。

表2 不同發(fā)酵階段東北酸菜各有機(jī)酸占總有機(jī)酸比例 單位：%

2.2 不同發(fā)酵時(shí)間東北酸菜酸感的TDS評(píng)價(jià)

由圖1-a可知，發(fā)酵30 d樣品的唯一優(yōu)勢(shì)酸感為寡淡，其最高優(yōu)勢(shì)率在第22 s出現(xiàn)，為63%，寡淡作為優(yōu)勢(shì)酸感的持續(xù)時(shí)間為73 s；柔和和尖酸2種酸感不顯著。這是由于在發(fā)酵30 d時(shí)乳酸菌活力較低，產(chǎn)乳酸量低，其他各種有機(jī)酸的含量也較低導(dǎo)致酸感強(qiáng)度低。因此，發(fā)酵30 d樣品的優(yōu)勢(shì)酸感為寡淡。由圖1-b可知，發(fā)酵60 d樣品的唯一優(yōu)勢(shì)酸感為寡淡，其最高優(yōu)勢(shì)率在第52 s出現(xiàn)，為48.5 %，寡淡作為優(yōu)勢(shì)酸感的持續(xù)時(shí)間為50 s；柔和和尖酸2種酸感不顯著。但與發(fā)酵30 d樣品相比，發(fā)酵60 d樣品寡淡的最高優(yōu)勢(shì)率較低、出現(xiàn)時(shí)間較晚、持續(xù)時(shí)間短，且此時(shí)產(chǎn)品柔和酸感的優(yōu)勢(shì)率有所升高，這是由于在發(fā)酵60 d相比于發(fā)酵30 d乳酸菌活力有所提高，其代謝產(chǎn)生有機(jī)酸的含量有所增加，尤其是乳酸含量增加較多，使得柔和酸感增加，但總有機(jī)酸含量較低，此時(shí)酸感仍表現(xiàn)為寡淡。由圖1-c可知，發(fā)酵90 d樣品優(yōu)勢(shì)酸感為柔和，咀嚼后期變?yōu)楣训Ｈ岷偷淖罡邇?yōu)勢(shì)率在第24 s出現(xiàn)，為60.3%，其作為優(yōu)勢(shì)酸感的持續(xù)時(shí)間為26 s，這是由于在發(fā)酵90 d時(shí)乳酸比例最高，達(dá)到62.14%，其酸味柔和且有后酸味[27]，并在呈酸中起到主導(dǎo)作用。而其他有機(jī)酸則起到輔助作用，如檸檬酸酸味爽快、蘋(píng)果酸酸味溫和、琥珀酸有鮮味[28-29]，賦予產(chǎn)品柔和酸感；寡淡的最高優(yōu)勢(shì)率在第90 s出現(xiàn)，為55.4%，其作為優(yōu)勢(shì)酸感的持續(xù)時(shí)間為33 s，這是由于隨著品嘗時(shí)間增加酸感逐漸減弱導(dǎo)致的，并不是由于有機(jī)酸比例組成。由圖1-d可知，發(fā)酵120 d樣品主要優(yōu)勢(shì)酸感為尖酸，其次為柔和，2者隨咀嚼時(shí)間順序出現(xiàn)。尖酸的最高優(yōu)勢(shì)率在第21 s出現(xiàn)，為61.5%，其作為優(yōu)勢(shì)酸感的持續(xù)時(shí)間為30 s，這是由于乙酸酸味刺激[30]，且含量及比例較高，再加上丙酸和戊酸的產(chǎn)生，丙酸本身也具有典型的乙酸味道[31]，使得尖酸感更加突出；柔和的最高優(yōu)勢(shì)率在第62 s出現(xiàn)，為57.2%，其作為優(yōu)勢(shì)酸感的持續(xù)時(shí)間為52 s，這是由于隨著品嘗時(shí)間的延長(zhǎng)，強(qiáng)烈的尖酸感逐漸減弱；柔和和寡淡的優(yōu)勢(shì)率隨咀嚼時(shí)間逐漸升高，但并不顯著，這可能是由于雖然隨著咀嚼時(shí)間的延長(zhǎng)尖酸酸感逐漸減弱，但在咀嚼期間還未完全消失。

a-發(fā)酵30 d;b-發(fā)酵60 d;c-發(fā)酵90 d;d-發(fā)酵120 d圖1 不同發(fā)酵時(shí)間東北酸菜樣品TDS曲線Fig.1 TDS curves of Northeast sauerkraut samples at different fermentation time

從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，東北酸菜發(fā)酵90 d與發(fā)酵30、60、120 d相比，不僅各有機(jī)酸含量以及比例組成比較合適，而且酸感柔和適中。

2.3 東北酸菜有機(jī)酸與酸感的相關(guān)性

由表3可知，寡淡與乳酸、檸檬酸、乙酸、草酸、蘋(píng)果酸、琥珀酸、酒石酸呈極顯著負(fù)相關(guān)性(P<0.01)，與丙酸、戊酸無(wú)相關(guān)性(P>0.05)；柔和與乳酸、檸檬酸、草酸、蘋(píng)果酸、琥珀酸、酒石酸呈極顯著相關(guān)性(P<0.01)，與乙酸呈顯著相關(guān)性(P<0.05)，與丙酸和戊酸無(wú)相關(guān)性(P>0.05)；尖酸與乳酸、檸檬酸、乙酸、琥珀酸、酒石酸、丙酸、戊酸呈極顯著相關(guān)性(P<0.01)，與草酸、蘋(píng)果酸呈顯著相關(guān)性(P<0.05)。綜上所述，乳酸、檸檬酸、乙酸、草酸、蘋(píng)果酸、琥珀酸及酒石酸含量對(duì)東北酸菜柔和酸感有促進(jìn)作用，但含量過(guò)高容易導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)生尖酸酸感，丙酸與戊酸的存在會(huì)導(dǎo)致東北酸菜產(chǎn)生尖酸酸感。

表3 東北酸菜不同發(fā)酵時(shí)間的有機(jī)酸與酸感的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of organic acids and sour sense of Northeast sauerkraut at different fermentation time

注：“**”表示在0.01水平上顯著相關(guān)；“*”表示在0.05水平上顯著相關(guān)。

3 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)東北酸菜發(fā)酵過(guò)程中主要產(chǎn)生有機(jī)酸為乳酸，但同時(shí)也能產(chǎn)生檸檬酸、乙酸、草酸、蘋(píng)果酸、琥珀酸、酒石酸、丙酸、戊酸8種有機(jī)酸，這些有機(jī)酸共同形成了東北酸菜特有的酸感。不同發(fā)酵時(shí)間各有機(jī)酸的種類組成與含量比例不同，直接導(dǎo)致產(chǎn)品酸感不同。發(fā)酵90 d的樣品經(jīng)HPLC檢測(cè)，總有機(jī)酸含量為11.999 g/kg；乳酸、檸檬酸、乙酸、草酸、蘋(píng)果酸、琥珀酸、酒石酸含量分別為7.456 g/kg、2.183 g/kg、0.784 g/kg、0.758 g/kg、0.525 g/kg、0.224 g/kg、0.068 g/kg；相應(yīng)的所占比例分別為62.14%、15.46%、6.54%、6.32%、4.37%、1.87%、0.57%，丙酸和戊酸未檢出；通過(guò)TDS評(píng)價(jià)表明相比于其他發(fā)酵時(shí)間的樣品，發(fā)酵90 d時(shí)各有機(jī)酸含量及比例比較合適，而且酸感柔和適中，因此90 d為東北酸菜最適發(fā)酵期。乳酸在東北酸菜酸感形成中起到主導(dǎo)作用，檸檬酸、乙酸、草酸、蘋(píng)果酸、琥珀酸及酒石酸則起到輔助作用。同時(shí)通過(guò)相關(guān)性分析表明這些有機(jī)酸含量及比例合適時(shí)對(duì)東北酸菜柔和酸感起到促進(jìn)作用，但含量及比例不合適時(shí)會(huì)破壞柔和酸感；丙酸和戊酸的存在則會(huì)導(dǎo)致尖酸酸感。上述研究結(jié)論將有助于通過(guò)東北酸菜發(fā)酵工藝精準(zhǔn)控制有機(jī)酸形成，進(jìn)而通過(guò)控制東北酸菜的酸感有效提高產(chǎn)品質(zhì)量。