桂青，周立軍，袁淑娜，潘劍，黃堅雄，陳俊明

中國熱帶農業(yè)科學院橡膠研究所/中國熱帶農業(yè)科學院林下資源綜合利用研究中心/農業(yè)農村部儋州熱帶作物科學觀測試驗站（儋州 571737）

芋頭（Colocasia esculenta（L.）Schott）為天南星科植物，在我國廣泛種植。傳統(tǒng)上，芋頭的主要利用部位是其球莖，可直接作為蔬菜食用，是一種良好的食品資源[1]。芋頭葉柄因營養(yǎng)豐富，在食品、醫(yī)藥和紡織業(yè)等領域也得到了廣泛的利用[2]。酸菜在我國有著悠久的歷史，它是指新鮮蔬菜在一定條件下經過發(fā)酵而成的一種傳統(tǒng)的發(fā)酵食品，含有豐富的維生素、礦物質、膳食纖維及其他營養(yǎng)物質，按照發(fā)酵方式可分為自然發(fā)酵酸菜和人工接種發(fā)酵酸菜[3]。自然發(fā)酵的酸菜主要是利用新鮮蔬菜在一定條件下通過自身攜帶及環(huán)境中乳酸菌等微生物的作用進行發(fā)酵而制成的，其中微生物種類多，過程復雜，發(fā)酵條件粗放，與人工接種發(fā)酵相比，自然發(fā)酵酸菜的風味和滋味更優(yōu)[4]。

我國常見的酸菜有東北酸菜、涪陵榨菜、浙江榨菜、四川泡菜等[5]。芋頭葉柄酸菜是我國南方地區(qū)的一種傳統(tǒng)腌制食品，目前極少見與其相關的文獻報道[6-7]。學者對我國最具代表性的東北酸菜研究報道較多。韓宏嬌等[8]的研究表明東北酸菜在自然發(fā)酵過程中氨基態(tài)氮、總酸、可溶性糖、亞硝酸鹽及微生物菌落均呈現(xiàn)動態(tài)變化。岳喜慶等[9]研究結果表明東北酸菜的硬度、脆度等質構特性指標隨著發(fā)酵時間的延長呈現(xiàn)下降趨勢，發(fā)酵第40～第60天時食用品質最佳。馬藝熒等[10]發(fā)現(xiàn)東北酸菜在發(fā)酵過程中有機酸呈現(xiàn)動態(tài)變化，暫時性感官支配分析法表明，第90天時酸菜的酸感柔和適中，各種有機酸含量及比例適宜。

海南省地處熱帶北緣，屬熱帶季風氣候，素來有“天然大溫室”的美稱，這里長夏無冬，年平均氣溫22～27 ℃，與我國東北、浙江、四川等地的氣候完全不同，但是酸菜依然是海南人民餐桌上不可或缺的一道小菜，尤以黎家酸菜最為有名。然而，目前未見與海南酸菜相關的報道，因此研究不同的自然發(fā)酵條件對芋頭葉柄酸菜品質的影響對指導在高溫高濕條件下制作較好品質的酸菜有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

芋頭葉柄采自中國熱帶農業(yè)科學院橡膠研究所林下資源綜合利用基地，采摘時間為4-8月。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品的處理

芋頭葉柄采后剝去表皮，洗凈泥沙，曬至一定含水量后，加入適量的食鹽揉搓均勻，置于腌菜壇中壓實，擰緊壇蓋，放置在適當?shù)臏囟认伦匀话l(fā)酵。此次試驗分別設置不同含水量（80%，70%，60%，50%和40%）、食鹽濃度（按原料質量計分別為4.0%，4.5%，5.0%和5.5%）、發(fā)酵溫度（4 ℃，室溫28±2℃和35 ℃）、發(fā)酵時間（裝罐后每隔3 d取1次樣）4個因素，研究不同自然發(fā)酵條件對芋頭葉柄酸菜感官品質、營養(yǎng)品質和有害物質含量的影響。

1.2.2 分析方法

感官評定主要對酸菜的色澤、香味、滋味和色澤進行評分，感官評定小組由10人組成。總酸的測定參照GB/T 12456—2008中的酸堿滴定法，以乳酸含量計；可溶性糖的測定參考《果蔬采后生理生化實驗指導》[11]中的試驗方法；亞硝酸鹽含量的測定參照GB 5009.33—2016中的分光光度法。

1.3 試劑和儀器設備

數(shù)顯恒溫水浴鍋（XR 53648，新瑞儀器廠，江蘇）；紫外可見分光光度計（普析T6新世紀，北京）；試劑均為分析純；蒸餾水。

2 結果與分析

2.1 發(fā)酵條件對芋頭葉柄酸菜感官品質的影響

采用曬干的方式，分別將新鮮芋頭葉柄的水分含量控制在40%，50%，60%，70%和80%，發(fā)酵結束后對5個處理的芋頭葉柄酸菜進行感官評定，結果如圖1所示。綜合考慮酸菜的色澤、香味、滋味和質地，感官評定分數(shù)依次為水分含量70%＞80%＞60%＞50%＞40%，當水分含量為70%時酸菜的綜合分數(shù)最高，為99.2分，表明當水分含量為70%時酸菜的感官品質最好。

圖1 不同原料水分含量時芋頭葉柄酸菜的感官評定分數(shù)

取新鮮芋頭葉柄，將水分含量控制在70%，食鹽添加量分別為4.0%，4.5%，5.0%和5.5%，酸菜的感官評定結果如圖2所示。當鹽濃度為4.5%，5.0%和5.5%時感官評定結果差異較小，當鹽濃度為4.0%時，評分較高，為101.4分，說明鹽濃度4.0%時品質較佳。

圖2 不同鹽濃度時芋頭葉柄酸菜的感官評定分數(shù)

溫度試驗的感官評定結果如圖3所示。結果表明，溫度越低，芋頭葉柄酸菜的感官評定分數(shù)越高，依次為90.2，94.4和96.2分，其中室溫與4 ℃條件下發(fā)酵后的感官品質差異較小。

圖3 不同發(fā)酵溫度時芋頭葉柄酸菜的感官評定分數(shù)

2.2 發(fā)酵條件對芋頭葉柄酸菜營養(yǎng)品質的影響

2.2.1 水分含量對芋頭葉柄酸菜總酸和可溶性糖含量的影響

不同水分含量的芋頭葉柄酸菜中總酸含量如圖4所示。結果表明，水分含量越低，總酸含量越低，依次為85.48，61.82，50.49，28.94和25.45 g/kg。酸味物質含量是影響酸菜滋味的重要成分，因此芋頭葉柄在發(fā)酵前保持較高的含水量，比較有利于酸味物質的生成，芋頭葉柄酸菜的品質更好。

圖4 不同水分含量時芋頭葉柄酸菜的總酸含量

芋頭葉柄水分含量對酸菜可溶性糖含量的影響如圖5所示。結果表明，水分含量在50%～80%之間，隨著水分含量的增加，總酸含量降低，當水分含量為40%時，總酸含量卻急劇降低，其中水分含量為80%時可溶性糖含量最低，為65.16 mg/g；水分含量50%時最高，為233.8 mg/g。這可能是瓶裝酸菜在發(fā)酵時產生的發(fā)酵水流出，帶走部分可溶性糖，當水分含量較高時，發(fā)酵迅速，水分流失較多，從而可溶性糖也流失較多，而當水分含量僅為40%時，發(fā)酵速度明顯減慢，可溶性糖的生成也較少。

圖5 不同水分含量時芋頭葉柄酸菜的可溶性糖含量

2.2.2 鹽濃度對芋頭葉柄酸菜總酸和可溶性糖含量的影響

不同鹽濃度對芋頭葉柄酸菜總酸含量的影響如圖6所示。結果表明，鹽濃度越低，總酸含量越高，依次為59.85，65.69，71.23和76.39 g/kg，這可能與鹽濃度低時乳酸菌生長快有關[12]。

圖6 不同鹽濃度時芋頭葉柄酸菜的總酸含量

當鹽濃度為4.0%～5.5%時，芋頭葉柄酸菜中的可溶性糖含量如圖7所示。結果表明，鹽濃度對可溶性糖含量的影響不顯著，約為260 mg/g。

圖7 不同鹽濃度時芋頭葉柄酸菜的可溶性糖含量

2.2.3 發(fā)酵溫度對芋頭葉柄酸菜總酸和可溶性糖含量的影響

由圖8和圖9可知，在室溫條件下發(fā)酵，酸菜中的總酸和可溶性糖含量比4 ℃和35 ℃發(fā)酵時的高，高低順序均為室溫＞4 ℃＞35 ℃。室溫條件下酸菜中總酸和可溶性糖含量分別為44.84 g/kg和181.99 mg/g?？梢姕囟冗^高或過低均不利于總酸和可溶性糖的積累，這可能是溫度過高，發(fā)酵速度加快，總酸和可溶性糖的流失也快；而溫度過低，則發(fā)酵緩慢。乳酸菌發(fā)酵的最佳溫度為25～30 ℃，且隨著溫度的升高，發(fā)酵速度也會加快，但有研究表明在較高溫度下自然發(fā)酵不利于乳酸菌成為優(yōu)勢菌[13]。由此推測，溫度過高對產酸具有不利影響，雜菌生長過快對可溶性糖的消耗也會更多更快。

圖8 不同發(fā)酵溫度時芋頭葉柄酸菜的總酸含量

圖9 不同發(fā)酵溫度時芋頭葉柄酸菜的可溶性糖含量

2.2.4 發(fā)酵時間對芋頭葉柄酸菜總酸和可溶性糖含量的影響

由圖10可以看出，在發(fā)酵期間，芋頭葉柄酸菜中的總酸含量呈現(xiàn)先升高后略降低的趨勢，第32天時達到最高，為67.84 g/kg。

圖10 不同發(fā)酵時間芋頭葉柄酸菜的總酸含量

圖11表示的是在發(fā)酵期間芋頭葉柄酸菜中可溶性糖含量的變化。結果表明，在第4～第8天，可溶性糖含量急劇降低，由117.55 mg/g降低至31.97 mg/g，隨后可溶性糖含量略有降低，第48天時為24.24 mg/g。

圖11 不同發(fā)酵時間芋頭葉柄酸菜的可溶性糖含量

2.3 發(fā)酵條件對芋頭葉柄酸菜中亞硝酸鹽含量的影響

圖12～圖14分別反映了原料的水分含量、鹽濃度和發(fā)酵溫度對瓶裝酸菜中亞硝酸鹽含量的影響。結果表明，原料水分含量越低，酸菜中積累的亞硝酸鹽含量越高，這可能與瓶裝酸菜在發(fā)酵過程中發(fā)酵水流水有關；當鹽濃度為4.5%時，亞硝酸鹽含量最高；當鹽濃度為5.5%時，亞硝酸鹽的含量反而最低；溫度試驗說明4 ℃時亞硝酸鹽的含量最高，室溫發(fā)酵亞硝酸鹽含量最低。

圖12 不同水分含量時芋頭葉柄酸菜中的亞硝酸鹽含量

圖13 不同鹽濃度時芋頭葉柄酸菜中的亞硝酸鹽含量

圖15反映的是發(fā)酵期間芋頭葉柄酸菜中亞硝酸鹽含量的變化。結果表明，亞硝酸鹽含量先急劇降低，然后略有升高，再降低，最后在一定范圍內波動。發(fā)酵第4天時亞硝酸鹽含量為4.41 mg/kg；第12天時為1.59 mg/kg；第16～第20天時又升高，為約3.00 mg/kg；第24～第48天時保持在2.00 mg/kg上下波動。在整個發(fā)酵過程中，亞硝酸鹽含量一直較低，在國家標準要求的限量標準之內（我國食品衛(wèi)生法規(guī)定醬腌菜中亞硝酸鈉殘留量不超過20 mg/kg）。

圖14 不同發(fā)酵溫度時芋頭葉柄酸菜中的亞硝酸鹽含量

圖15 不同發(fā)酵時間芋頭葉柄酸菜的亞硝酸鹽含量

3 討論

由于發(fā)酵試驗所需時間較長，可能對相同條件下不同時間測得的數(shù)據(jù)不同，可能的原因有：（1）此次試驗的時間跨度長，環(huán)境濕度變化較大；（2）芋頭葉柄的采摘時間跨度較長，原料的營養(yǎng)成分不完全一致，導致不同時期在室溫條件下發(fā)酵的酸菜的營養(yǎng)成分和亞硝酸鹽含量不完全一致。但此次試驗的單因素試驗時所用原料均一，因此單因素試驗的數(shù)據(jù)是可靠的。試驗證明環(huán)境對自然發(fā)酵酸菜的品質影響較大，因此若要實現(xiàn)工廠化生產得到品質穩(wěn)定的酸菜，需要嚴格控制發(fā)酵條件。

大量研究報道稱隨著發(fā)酵時間的延長，東北酸菜中的總酸含量上升，還原糖、亞硝酸鹽含量均先增加后減小[9,14]，此次試驗中，總酸的變化趨勢與之相同，而還原糖和亞硝酸鹽含量的變化與之不一致，這可能與此次試驗所采用的玻璃瓶發(fā)酵罐、發(fā)酵溫濕度相對較高等因素有關。

亞硝酸鹽一直被認為是強致癌物質。魯敏等[15]認為酸菜腌制過程中亞硝酸鹽含量與食鹽濃度、食鹽加入批次、腌制時間、環(huán)境溫度、酸度、腌制的衛(wèi)生條件和維生素C的加入等有關。孟良玉等[16]和蒲朝文等[17]的研究均表明延長腌制時間及多次換水能有效降低酸菜中的亞硝酸鹽含量。黃麗慧等[18]認為亞硝酸鹽可與乳酸作用生成亞硝酸而分解，溫度越高，酸度越大，亞硝酸分解越快，另外加強優(yōu)良乳酸菌種的篩選和純種發(fā)酵技術的應用也是降低產品亞硝酸鹽含量的可行途徑。此次試驗中亞硝酸鹽含量一直較低，可能與發(fā)酵溫度較高和發(fā)酵初期發(fā)酵液滲出有一定的關系。

4 結論

此次試驗研究了不同發(fā)酵條件對芋頭葉柄酸菜感官品質、營養(yǎng)品質和亞硝酸鹽積累的影響。結果表明，原料的水分含量、鹽濃度、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間均對酸菜的發(fā)酵影響較大。在海南高溫高濕條件下制作自然發(fā)酵的芋頭葉柄酸菜，芋頭葉柄水分含量為70%，食鹽濃度為4%，室溫下發(fā)酵32 d，所得芋頭葉柄酸菜具有較好的品質，亞硝酸鹽含量極低，可安全食用。