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        淮山泡菜發(fā)酵過程中的主要品質(zhì)指標(biāo)變化

        2021-01-11 05:43:48鄧文藝
        農(nóng)產(chǎn)品加工 2020年23期
        關(guān)鍵詞:淮山總酸色差

        鄧文藝,林 輝,王 鋒

        (1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,湖南 長沙 410128;2. 湖南一品東方生物科技有限公司,湖南 靖州 418400)

        0 引言

        淮山,又名山藥、懷山藥等[1-2],是薯蕷科薯蕷屬植物的塊根[3]?;瓷绞俏覈匾慕?jīng)濟作物[4],也是一種傳統(tǒng)的中藥材[5],屬于既是食品又是藥品的作物[6-7],具有抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、降血糖、降血脂、延緩衰老、健脾益胃、益肺止咳等作用[8-9]?;瓷剿趾扛?、易褐變、不耐貯藏,易造成腐敗而損失營養(yǎng)價值,目前淮山主要是作為烹飪菜肴,市場上淮山的加工產(chǎn)品種類不多,以淮山脆片、淮山粉為主,對淮山的食品研發(fā)利用程度較低[10]。

        泡菜是重要的蔬菜腌制品,經(jīng)過乳酸發(fā)酵后,形成獨特的風(fēng)味。泡菜中維生素及鈣、鐵、磷等礦物質(zhì)含量豐富,具有開胃健食、促進生理代謝、抗腫瘤等功效,能在一定程度上預(yù)防心腦血管疾病[11]。目前,市場上常見的泡菜有蘿卜、甘藍、黃瓜等多種泡菜,均受到人們的廣泛喜愛,但很少見到有淮山泡菜產(chǎn)品。有研究顯示,淮山泡菜不僅具有獨特的風(fēng)味,還能在一定程度上保存淮山的營養(yǎng)成分[12]?;瓷脚莶说难兄崎_發(fā)不但能增加食品的種類、豐富市場,而且有利于淮山資源的利用,提高淮山的附加值。

        以新鮮淮山為原料,研究不同發(fā)酵時間下淮山泡菜中亞硝酸鹽含量和品質(zhì)指標(biāo)的動態(tài)變化規(guī)律,以期為淮山泡菜工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)參數(shù)。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        鐵棍山藥,產(chǎn)于河南溫縣。

        硼酸鈉(分析純),廣東光華科技股份有限公司提供;2,6 - 二氯靛酚鈉鹽,上海瑞永生物科技有限公司提供;L(+)- 抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)品(分析純),西隴科學(xué)股份有限公司提供;亞硝酸鈉,中國醫(yī)藥(集團) 上?;瘜W(xué)試劑公司提供;N-1- 萘乙二胺鹽酸鹽,天津市化學(xué)試劑研究所有限公司提供;冰乙酸、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、對氨基苯磺酸、草酸、碳酸氫鈉、氫氧化鈉(均為分析純),國藥集團化學(xué)試劑有限公司提供。

        1.2 儀器與設(shè)備

        TA.XT.plus 型質(zhì)構(gòu)儀,英國Stable Micro Systems產(chǎn)品;CR-400 型色彩色差計,柯尼卡美能達公司產(chǎn)品;HR2095 型飛利浦攪拌機,飛利浦電子香港有限公司產(chǎn)品;FA2004B 型電子天平,上海佑科儀器儀表有限公司產(chǎn)品;722S 型可見分光光度計,上海菁華科技儀器有限公司產(chǎn)品。

        1.3 試驗方法

        1.3.1 淮山泡菜制備的工藝流程

        新鮮淮山→去皮切片→拌料裝壇→密封自然發(fā)酵→泡菜成品→產(chǎn)品檢測。

        切片厚度約為0.5 cm,泡菜液中各輔料配比為食鹽5.00%,白砂糖5.00%(均按泡菜液水質(zhì)量計);原料與泡菜液的料液比1∶1.5(m∶V),自然發(fā)酵溫度為18~22 ℃。

        1.3.2 理化指標(biāo)的測定

        在淮山泡菜發(fā)酵過程中,分別于0,2,4,6,7,8,9 d 取樣測定淮山泡菜中亞硝酸鹽含量、維C含量、總酸含量和pH 值,使用質(zhì)構(gòu)儀和色差計測定產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)和色差。

        (1) 亞硝酸鹽含量測定(以NaNO2計)。采用GB 5009.33—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》中的鹽酸萘乙二胺法。以亞硝酸鈉的質(zhì)量濃度(X) 為橫坐標(biāo),以吸光度(Y)為縱坐標(biāo),繪制亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)曲線,由標(biāo)準(zhǔn)曲線所得線性回歸方程為Y=0.005 5X+0.001 1(R2=0.998 7),根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線可計算樣品中亞硝酸鹽含量。

        (2) 維C 含量測定。參照GB 5009. 86《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中抗壞血酸的測定》中的2,6 - 二氯靛酚滴定法對淮山泡菜中的維C 含量進行測定。

        (3) 總酸含量的測定(以乳酸計)。參照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》中的酸堿滴定法測定淮山泡菜中總酸含量。

        (4) pH 值的測定。參照GB 10468—1989《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) 水果和蔬菜產(chǎn)品pH 值的測定方法》。

        (5) 脆度的測定。使用TA.XT.plus 質(zhì)構(gòu)儀進行測定。測定條件為:圓柱形探頭P/2,測前速度為1.00 mm/s,測中速度為2.00 mm/s,測后速度10.00 mm/s,形變量為50%,觸發(fā)力Auto-5 g。

        (6) 色差的測定。使用CR-400 型色彩色差計進行測定。色差計使用標(biāo)準(zhǔn)白板進行調(diào)白作為對照,然后進行測量,記錄L*值,a*值,b*值,L*值代表亮度;a*值代表紅綠,a*值越大表示產(chǎn)品色澤越紅; b*值代表黃藍,b*值越大表示產(chǎn)品色澤越黃。ΔE=[(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2]1/2,ΔE 值越小表示淮山泡菜的色澤越接近于白板顏色。

        1.3.3 數(shù)據(jù)的處理

        測定亞硝酸鹽、維C、總酸和pH 值時每組樣品進行3 次平行試驗,取平均值;測定質(zhì)構(gòu)、色差時每組樣品進行6 次平行試驗,取平均值;然后利用Excel 軟件對數(shù)據(jù)進行整理及分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 淮山泡菜發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量的變化

        亞硝酸鹽是蔬菜腌制品中重要的危害物,在人體胃酸條件下,亞硝酸鹽能與食物中的仲胺、叔胺等含氮化合物反應(yīng)生成強致癌物質(zhì)N - 亞硝胺,嚴重損害人體健康。我國《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)- 食品中污染物限量(GB 2712—2017)》規(guī)定,醬腌菜中亞硝酸鹽限量為20 mg/kg。

        淮山泡菜發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量變化見圖1。

        圖1 淮山泡菜發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量變化

        由圖1 可知,在淮山泡菜發(fā)酵過程中,亞硝酸鹽含量先升高后降低,在發(fā)酵時間4 d 時,亞硝酸鹽含量達到峰值,為22.81 mg/kg,而發(fā)酵時間大于4 d之后,亞硝酸鹽含量開始下降。這可能是由于發(fā)酵初期乳酸菌繁殖緩慢,活力處于較低水平,而其他微生物生長代謝旺盛,其中一部分雜菌能分泌硝酸還原酶及淮山本身存在硝酸還原酶,使得泡菜內(nèi)的硝酸鹽在硝酸還原酶的作用下還原為亞硝酸鹽,導(dǎo)致泡菜內(nèi)亞硝酸鹽含量的不斷累積直至達到峰值。隨著發(fā)酵時間的延長,壇內(nèi)好氧性微生物進行有氧呼吸,消耗壇內(nèi)氧氣并逐漸形成無氧狀態(tài),從而乳酸菌成為優(yōu)勢菌,生長代謝旺盛并產(chǎn)生大量乳酸,泡菜液pH 值下降,抑制了不抗酸的大腸桿菌、酵母菌等雜菌的生長代謝活動,導(dǎo)致亞硝酸鹽生成量減少,同時積累的亞硝酸鹽在亞硝酸還原酶的作用下通過氮代謝途徑轉(zhuǎn)化成胺。另外,當(dāng)pH 值小于4 時,亞硝酸鹽會發(fā)生酸降解,均使得亞硝酸鹽的分解速度加快,直至亞硝酸鹽的生成量和消耗量達到動態(tài)平衡,亞硝酸鹽含量基本維持穩(wěn)定。由圖1 也可知,只要不是在亞硝酸鹽產(chǎn)生的高峰時食用淮山泡菜,其亞硝酸鹽含量均控制在國家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。淮山泡菜發(fā)酵8 d 后,亞硝酸鹽含量降至1.26 mg/kg,低于《綠色食品醬腌菜標(biāo)準(zhǔn)(NY/T 437—2012)》 中關(guān)于亞硝酸鹽的限量(≤4 mg/kg),因此淮山泡菜在第8 天后食用,具有很高的食用安全性。

        2.2 淮山泡菜發(fā)酵過程中維C 含量的變化

        淮山泡菜發(fā)酵過程中維C 含量變化見圖2。

        圖2 淮山泡菜發(fā)酵過程中維C 含量變化

        維C 又稱抗壞血酸,是最不穩(wěn)定的維生素,極易受熱、氧、光照的影響發(fā)生降解。由圖2 可知,在淮山泡菜發(fā)酵過程中,維C 含量呈緩慢下降的趨勢,直至基本保持穩(wěn)定。一方面,泡菜液中的食鹽和糖滲入淮山泡菜內(nèi),使細胞內(nèi)的滲透壓升高,維C可能會通過擴散或滲透作用浸析出來,使維生素含量減少;另一方面,維C 隨著溶液pH 值的降低而發(fā)生降解反應(yīng)。有相關(guān)研究表明,維C 在pH 值為5.5~6.0 的條件下保留率最高,其降解反應(yīng)的實質(zhì)是水溶液中動態(tài)電離平衡的過程,但隨著發(fā)酵時間的延長,泡菜酸度不斷升高,pH 值不斷下降,會加速內(nèi)酯開環(huán)在2,3 - 二酮古洛糖酸分子中的水解反應(yīng),打破了維C 和脫氫抗壞血酸酸之間的電離平衡,使維C 部分轉(zhuǎn)化為2,3 - 二酮古洛糖酸,以平衡其濃度,最終導(dǎo)致維C 含量不斷減少,當(dāng)泡菜酸度維持基本穩(wěn)定時,維C 含量也隨之維持穩(wěn)定。

        2.3 淮山泡菜發(fā)酵過程中總酸含量的變化

        總酸作為泡菜的一個至關(guān)重要的指標(biāo),與泡菜的口感、風(fēng)味及安全性有著密切的關(guān)系,總酸含量過高或者過低對泡菜品質(zhì)都有重要的影響。

        淮山泡菜發(fā)酵過程中總酸含量變化見圖3。

        圖3 淮山泡菜發(fā)酵過程中總酸含量變化

        由圖3 可知,在淮山泡菜發(fā)酵過程中,總酸含量隨著發(fā)酵時間的延長而不斷增加直至達到穩(wěn)定狀態(tài)。在發(fā)酵前期泡菜剛?cè)雺瘯r,酸度較低,抗酸能力較強和不抗酸的微生物均能生長繁殖,其中乳酸菌以產(chǎn)氣乳酸球菌類進行異型乳酸發(fā)酵為主,除將原料中的糖分轉(zhuǎn)化為乳酸外,還能產(chǎn)生乙醇、乙酸、二氧化碳等產(chǎn)物,而泡菜表面和容器帶入的雜菌(如不抗酸大腸桿菌) 能利用原料中的糖類產(chǎn)生乳酸,導(dǎo)致總酸含量不斷增加。進入發(fā)酵中期后,由于乳酸的不斷積累,產(chǎn)酸速率加快,此時不抗酸的微生物受到抑制作用,主要由植物乳桿菌進行正型乳酸發(fā)酵,產(chǎn)生大量乳酸,導(dǎo)致總酸含量繼續(xù)增加。在發(fā)酵后期,由于總酸含量過高,大部分乳酸菌被抑制,只有極少數(shù)的耐高酸的產(chǎn)氣桿菌能夠活動,此時產(chǎn)酸速率減緩,總酸含量趨于穩(wěn)定[13]。

        2.4 淮山泡菜發(fā)酵過程中pH 值的變化

        pH 值可以用來判斷泡菜的成熟時間,當(dāng)泡菜液pH 值為3.0~4.0 時,泡菜已經(jīng)達到成熟,同時也能間接反映泡菜所含乳酸的量。

        淮山泡菜發(fā)酵過程中pH 值動態(tài)變化見圖4。

        圖4 淮山泡菜發(fā)酵過程中pH 值動態(tài)變化

        由圖4 可知,隨著泡菜發(fā)酵時間的增加,pH 值一直處于下降的趨勢,直至維持穩(wěn)定。發(fā)酵時間為0~4 d 時,pH 值快速下降,這是由于淮山泡菜的發(fā)酵環(huán)境中不僅存在乳酸菌能夠產(chǎn)生乳酸,還有其他微生物(如大腸桿菌、酵母菌等),其中一部分微生物能夠利用泡菜液中的糖分維持自身的生命活動,使泡菜液中的糖分減少,同時產(chǎn)生除乳酸外的其他酸類物質(zhì),導(dǎo)致pH 值的快速下降。當(dāng)發(fā)酵時間為4~7 d 時,pH 值緩慢下降,這是由于乳酸的大量積累,酸度增加,不僅抑制了雜菌的生長繁殖,還抑制了部分乳酸菌的代謝活動,乳酸的生成減少,pH 值緩慢下降。發(fā)酵至第7 天時,壇內(nèi)pH 值降至3.51,有利于泡菜的保存。壇內(nèi)形成過酸的環(huán)境,基本上所有乳酸菌的生長活動均受到抑制,只有極少數(shù)的耐高酸乳酸菌能生長繁殖。

        2.5 淮山泡菜發(fā)酵過程中脆度的變化

        淮山泡菜發(fā)酵過程中脆度動態(tài)變化見圖5。

        圖5 淮山泡菜發(fā)酵過程中脆度動態(tài)變化

        由圖5 可知,隨著泡菜發(fā)酵時間的增加,脆度呈緩慢下降的趨勢,直至維持基本穩(wěn)定。一方面,這是由于泡菜液中含有食鹽和糖,形成高滲透壓環(huán)境,與淮山泡菜細胞內(nèi)的滲透壓差較大,泡菜細胞內(nèi)的水分擴散到泡菜液中,泡菜液中的食鹽和糖則滲入淮山泡菜內(nèi),使細胞內(nèi)的滲透壓升高,細胞會發(fā)生一定程度的收縮,膨壓下降,導(dǎo)致脆度降低[14];另一方面,有相關(guān)研究表明pH 值為4.3~5.5 時,果膠酶活性最弱。隨著發(fā)酵時間的延長,pH 值不斷下降,增加了果膠酶的活性,同時壇內(nèi)存在的部分微生物能分泌果膠酶,細胞壁原果膠成分在果膠酶的作用下水解為果膠酸和甲醇,喪失黏連作用,細胞變軟,脆度下降[15-16]。

        2.6 淮山泡菜發(fā)酵過程中色澤的變化

        淮山泡菜發(fā)酵過程中色澤變化見表1。

        表1 淮山泡菜發(fā)酵過程中色澤變化

        由表1 可知,隨著發(fā)酵時間的延長,L*值逐漸變小,表示淮山泡菜色澤越來越暗;a*值為負值,表示泡菜色澤偏綠,a*值逐漸增大,反映泡菜色澤由綠向紅移動;b*值緩慢增大,表示泡菜色澤越來越黃;ΔE 值呈上升趨勢,表示泡菜色澤與標(biāo)準(zhǔn)白板色差越來越大。但整體上,泡制期間ΔE 值變化較小,說明在泡制過程中,顏色變化不明顯。

        3 結(jié)論

        淮山泡菜中亞硝酸鹽產(chǎn)生高峰在第4 天出現(xiàn),經(jīng)過8 d 發(fā)酵,亞硝酸鹽含量降低到極低水平,無需擔(dān)心其食用安全性。發(fā)酵過程中,淮山泡菜的維C含量緩慢下降直至穩(wěn)定,第8 天仍保持在較高水平。發(fā)酵過程中,淮山泡菜總酸含量逐漸上升至穩(wěn)定,達到5 g/kg;pH 值和脆度則呈逐漸下降的趨勢;色差中L*值逐漸變小,a*值逐漸增大,b*值緩慢增大,ΔE 值呈上升趨勢,但整體上,泡制期間ΔE 值變化較小,在泡制過程中,顏色變化幅度不大。

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