鮮雙,姜林君,李艷蘭，鐘恒艷，白毅，顏佳釗，羅小敏，鮮小靜，王晰嵐，陳安均

(四川農(nóng)業(yè)大學 食品學院，四川 雅安，625014)

傳統(tǒng)泡菜是利用附著在蔬菜表面的微生物生長代謝發(fā)酵而成的發(fā)酵制品[1]，四川泡菜是其典型代表，原料主要為白菜、蘿卜和豇豆等[2]。此外，水果(梨[3]、蘋果等)也是泡菜的重要原料，水果泡菜是云南特色發(fā)酵食品之一[4]，延邊有將蘋果、梨添加到泡菜中的習俗[5]，韓國泡菜中也常加入蘋果絲、梨條[6]等。劉程惠等[7]向泡菜中添加蘋果和水晶梨，發(fā)現(xiàn)泡菜中添加水果不僅可以改善泡菜的風味，還可以促進乳酸發(fā)酵，有利于營養(yǎng)成分的保持。

哈密瓜(CucumismeloL.)屬葫蘆科甜瓜屬蔓性草本植物，又名香瓜、果瓜和甜瓜，主要種植在新疆和甘肅地區(qū)[8]，是我國西北地區(qū)重要的經(jīng)濟果品[9]?！笆杌ㄊ韫笔莾?yōu)質果品生產(chǎn)過程中的一項重要栽培技術措施，其主要目的是通過防止過量結實以提高果品質量、減輕樹體損傷、減少養(yǎng)分消耗和提高樹體抗性，從而減少或避免大小年現(xiàn)象的發(fā)生[10]。2017年,新疆哈密瓜產(chǎn)量已經(jīng)達到246.42萬t[11]，因此在哈密瓜種植過程中會因 “疏花疏果”產(chǎn)生大量的幼果，將其應用于泡菜發(fā)酵中，一方面可以提高哈密瓜的綜合利用價值，另一方面可拓寬泡菜種類，為開發(fā)新型泡菜提供理論支持。

本研究以哈密瓜幼果為原料，采用常用于工業(yè)化泡菜生產(chǎn)的腸膜明串珠球菌和植物乳桿菌[12]作為接種發(fā)酵微生物，結合自然發(fā)酵和鹵水發(fā)酵，通過測定泡菜的基礎理化指標和氨基酸含量，來綜合評價泡菜的品質，旨在為哈密瓜幼果開發(fā)利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

哈密瓜幼果，新疆維吾爾自治區(qū)鄯善縣；香辛料，雅安市農(nóng)貿(mào)市場；鹵水，取自本實驗室6輪發(fā)酵老壇。

1.2 菌種

腸膜明串珠菌為本實驗室保藏菌種，分離自泡菜；植物乳桿菌550，四川高福記生物科技有限公司。

1.3 試劑

NaOH、NaNO2、AgNO3等均為分析純試劑，成都科龍化工試劑廠；氨基酸測定試劑：NaOH、NaCl、檸檬酸(H2O)等均為優(yōu)級純，北京化工廠;MRS培養(yǎng)基，青島日水生物技術有限公司。

1.4 儀器與設備

pH計(PHS-3C)，上海儀電科學儀器股份有限公司；質構儀(TA.XTPlus)，英國StableMicroSystem公司；全波段酶標儀(3 001-2 207)，美國Thermo公司；全自動氨基酸分析儀(L-8900)，日本日立公司；電子顯微(CX21S1)，日本OLYMPUS公司；電熱恒溫培養(yǎng)箱(DNP-9162)，上海精宏試驗設備有限公司；離心機(TGL-16G)，上海菲恰爾分析儀器有限公司。

1.5 實驗方法

1.5.1 泡菜發(fā)酵工藝

自然發(fā)酵工藝：將哈密瓜幼果洗凈、去皮、去籽,切成1 cm×1 cm×3 cm長條晾干。添加量為：哈密瓜幼果800 g，純凈水1 600 mL，食鹽96 g，鮮辣椒10 g，生姜8 g，大蒜8 g，花椒8 g。

純菌發(fā)酵工藝：以純凈水質量的0.2%添加植物乳桿菌。將腸膜明串珠菌在MRS固體培養(yǎng)基中活化3代，而后在MRS液體培養(yǎng)基中活化，于8 000 r/min離心10 min，用生理鹽水洗滌菌體3次，并調整菌液濃度至108CFU/mL，以純凈水體積的0.5%添加種子液。其他發(fā)酵條件同自然發(fā)酵。

混菌發(fā)酵工藝：分別以純凈水質量的0.1%添加植物乳桿菌，純凈水體積的0.25%添加腸膜明串珠菌種子液。

鹵水發(fā)酵工藝：將純凈水替換成等量的鹵水，并補加28 g的食鹽，其他發(fā)酵條件同自然發(fā)酵。

5種處理均做3組平行，密封發(fā)酵144 h，每隔24 h采樣測定相應指標。

1.5.2 pH和質構的測定

取3 mL泡菜液用pH計直接測定pH值。在質構儀上測定樣品的咀嚼性，測定參數(shù)為：采用TPA模式，測試探頭選取圓柱形P/2探頭，測前速率1 mm/s、測中速率1 mm/s、測后速率10 mm/s，測試距離固定為15 mm，觸發(fā)力5 g。每種樣品均測定8個平行。

1.5.3 總酸和亞硝酸鹽的測定

總酸的測定參考GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》[13];亞硝酸鹽的測定參考GB 5009.33—2016《食品安全國家標準 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》[14]。

1.5.4 鹽度的測定

參考趙江欣的方法[15]。

1.5.5 氨基酸的測定

參照GB/T 5009.124—2016《食品安全國家標準 食品中氨基酸的測定》[16]稍有改動。具體方法為：稱取2.00 g泡菜勻漿于安瓿瓶中，加入10 mL 6 mol/L HCl溶液，再加入3～4滴苯酚，用酒精噴燈對安瓿瓶進行封口，放入105 ℃烘箱酸解24 h，酸解結束后打開安瓿瓶，將酸解液過濾到50 mL容量瓶中，并用超純水定容，而后吸取1 mL試液進行冷凍干燥，凍干后用1～2 mL 0.02 mol/L HCl溶液溶解，過0.22 μm濾膜后轉移至進樣瓶中，使用氨基酸自動分析儀進行測定。

1.5.5.1 氨基酸營養(yǎng)評價

采用朱圣陶等[17]提出的氨基酸比值系數(shù)評分法，并根據(jù)WHO/FAO提出的氨基酸模式進行蛋白質(全雞蛋)營養(yǎng)價值評價[18]。該方法包括氨基酸比值(ratio of amino acid，RAA)，氨基酸比值系數(shù)(ratio coeffieient of amino acid，RCAA) 和氨基酸比值系數(shù)評分(score of RCAA,SRCAA)，以此表示食物蛋白質的氨基酸組成與模式蛋白氨基酸的接近程度，計算公式如下：

(1)

(2)

(3)

式中：Ai為測定樣品中某必需氨基酸的含量，mg/g；Aa為Ai與模式蛋白質中對應必需氨基酸的含量mg/g;RAAi為測定樣品的氨基酸比值;RCAAi為測定樣品的氨基酸比值系數(shù)。

1.5.6 感官評定

感官評定標準參考陳功[19]的方法并稍作更改。選擇具有一定感官評定經(jīng)驗的10位男品評員和10位女品評員，分別從色澤、香氣、滋味與口感以及總體可接受度4個方面進行評價，具體的評價標準如表1。

表1 哈密瓜幼果泡菜感官評定表Table 1 Sensory evaluation standards of Hami melon fruitlet pickles

1.6 數(shù)據(jù)處理

所有實驗重復測定3次,采用Excel分析處理，以平均值±標準差表示，采用IBM SPSS Statistics 22進行顯著性分析，采用Origin 2017繪圖。

2 結果與分析

2.1 泡菜發(fā)酵過程中pH和總酸的變化

哈密瓜幼果泡菜發(fā)酵過程中pH的變化如圖1-a所示。采用自然發(fā)酵和接種發(fā)酵的泡菜pH值在24 h內(nèi)均迅速下降至4.0左右，這是由于在發(fā)酵初期，環(huán)境適宜，微生物特別是乳酸菌大量生長繁殖，產(chǎn)生相應代謝產(chǎn)物導致pH值迅速降低，并在120 h后逐漸趨于穩(wěn)定，最終維持在3.2左右。鹵水發(fā)酵泡菜的初始pH值為3.56，可能是由于原料在高滲透壓環(huán)境下組織液外滲，導致pH值在24 h時略微上升，但由于在發(fā)酵初期微生物代謝旺盛，使得發(fā)酵體系pH值又迅速恢復到3.56左右，并在整個發(fā)酵過程中的變化并不明顯，這與云琳等[20]的研究結果相一致。

a-泡菜發(fā)酵pH的變化;b-泡菜發(fā)酵總酸(以乳酸計)的變化圖1 五種發(fā)酵處理的泡菜在發(fā)酵過程中pH和總酸的變化Fig.1 Changes of pH value and titratable acidity in five Hami melon fruitlet pickles during fermentation

圖1-b表示哈密瓜幼果泡菜發(fā)酵過程中總酸的變化。接種發(fā)酵泡菜和自然發(fā)酵泡菜的總酸在整個發(fā)酵過程中均明顯低于鹵水發(fā)酵泡菜，這是由于在多輪發(fā)酵中，乳酸不斷積累所致。在24～48 h內(nèi)，自然發(fā)酵泡菜和腸膜明串珠菌發(fā)酵泡菜的總酸變化并不明顯，且在前72 h發(fā)酵過程中，2種發(fā)酵方式表現(xiàn)出一定的相似性，表明在腸膜明串珠菌在發(fā)酵初期并沒有很好地適應發(fā)酵體系，在發(fā)酵結束時，總酸質量分數(shù)均在0.5%左右。

2.2 泡菜發(fā)酵過程中鹽度和亞硝酸鹽的變化

哈密瓜幼果泡菜發(fā)酵過程中的鹽度含量變化如圖2-a所示。在前48 h，5種發(fā)酵處理的泡菜鹽度均不斷提高，并在72 h以后達到穩(wěn)定，鹵水發(fā)酵泡菜在發(fā)酵終點時的鹽含量最高，達到3.3 g/100 g，與傳統(tǒng)的泡菜鹽質量分數(shù)在2%～8%相一致[21]。

a-泡菜發(fā)酵過程中的鹽度含量變化;b-泡菜發(fā)酵過程中的亞硝酸鹽含量變化圖2 五種發(fā)酵處理泡菜在發(fā)酵過程中鹽度和亞硝酸鹽的變化Fig.2 Changes of sodium chloride and nitrite concentration in five Hami melon fruitlet pickles during fermentation

哈密瓜幼果泡菜發(fā)酵過程中的亞硝酸鹽含量變化如圖2-b所示。5種發(fā)酵處理的泡菜在72 h或96 h時達到“亞硝峰”，其中腸膜明串球菌的“亞硝峰”最高，含量達到8.1 mg/kg。研究表明在發(fā)酵初期的微生物中，特別是革蘭氏陰性菌、腸道菌和黃桿菌將蔬菜體內(nèi)的硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，從而導致亞硝峰的形成[22]。隨著發(fā)酵的進行，乳酸菌成為優(yōu)勢菌群并產(chǎn)生亞硝酸鹽降解酶，從而迅速降解發(fā)酵環(huán)境中的亞硝酸鹽，使亞硝酸鹽含量下降[23]，這也解釋了在發(fā)酵終點時的亞硝酸鹽含量均小于5 mg/kg，符合國家標準中亞硝酸含量不得超過20 mg/kg的要求[24]，表明5種方式發(fā)酵的泡菜均滿足食品安全要求。

2.3 泡菜發(fā)酵過程中質構的變化

泡菜的質構包括硬度、脆度、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性等，而咀嚼性在數(shù)值上等于彈性、內(nèi)聚性和硬度的乘積[25],因此咀嚼性可以直接反映泡菜的口感和品質。在泡菜發(fā)酵周期內(nèi)，5種方式發(fā)酵的泡菜咀嚼性并沒有明顯變化規(guī)律，但發(fā)酵終點的咀嚼性與其他發(fā)酵時間的咀嚼性存在顯著性差異，且咀嚼性最低，原因可能是由于泡菜組織中的鹽度不斷升高，使得植物細胞液泡中的滲透壓變大，導致組織中的水分向外轉移，使得哈密瓜幼果變軟，咀嚼性變小。

表2 五種哈密瓜幼果泡菜發(fā)酵過程中咀嚼性的變化Table 2 Changes of chewiness in five Hami melon fruitlet pickles during fermentation

2.4 感官評定

不同方式發(fā)酵的哈密瓜幼果泡菜感官得分情況如表3所示。不同發(fā)酵方式的泡菜滋味和總體接受度差異均不顯著(P>0.05)。自然發(fā)酵泡菜和鹵水發(fā)酵泡菜間的綜合得分存在顯著性差異，其他3種方式發(fā)酵的泡菜綜合得分不存在顯著性差異，綜合得分從高到低為：鹵水泡菜>混菌發(fā)酵泡菜>植物乳桿菌發(fā)酵泡菜>腸膜明串球菌發(fā)酵泡菜>自然發(fā)酵泡菜。自然發(fā)酵泡菜和鹵水發(fā)酵泡菜以及接種發(fā)酵泡菜的色澤相互間存在顯著性差異，但混菌發(fā)酵泡菜和植物乳桿菌發(fā)酵泡菜以及鹵水發(fā)酵泡菜間的差異并不顯著。此外，在香氣和滋味方面，5種發(fā)酵方式發(fā)酵的泡菜間均存在一定差異。

表3 感官評定結果Table 3 Sensory evaluation scores of five Hami melon fruitlet pickles

2.5 泡菜發(fā)酵過程中氨基酸含量變化分析

哈密瓜幼果泡菜在不同的發(fā)酵條件下，均檢測出17種氨基酸，其中有7種必需氨基酸，10種非必需氨基酸，其含量和種類具體如表4和表5所示。

表4 五種哈密瓜幼果泡菜原料和發(fā)酵中點時泡菜中的氨基酸含量 單位：mg/100 g

表5 五種哈密瓜幼果泡菜發(fā)酵終點時泡菜中的氨基酸含量 單位：mg/100 g

在發(fā)酵前72 h，微生物對氨基酸利用速度明顯高于后72 h，特別是天冬氨酸，在前72 h最高消耗了45.19 mg/100 g，而在后72 h最高消耗了17.502 mg/100 g，并且發(fā)酵終點時天冬氨酸的含量僅次于谷氨酸，天門冬氨酸和谷氨酸都是鮮味氨基酸[26]。在發(fā)酵中點時，不同發(fā)酵處理中僅有丙氨酸和半胱氨酸存在顯著性差異，并在整個發(fā)酵階段僅有半胱氨酸的含量有所升高，最高達到2.711 mg/100 g。酪氨酸和苯丙氨酸在發(fā)酵終點時的含量大致相當，芳香族氨基酸是香味物質的重要前體，在酶的作用下可形成酚類化合物[27]，因此其含量的降低可能是參與了香味物質的形成。

在發(fā)酵終點時，鹵水發(fā)酵的泡菜中有15種氨基酸的含量是最高的，并且氨基酸總含量達到了251.457 mg/100 g，顯著高于其他發(fā)酵方式，其中必需氨基酸總含量達到了49.021 mg/100 g，非必需氨基酸總含量達到了202.435 mg/100 g，均為最高。并且在發(fā)酵中點時，老鹵發(fā)酵的泡菜氨基酸總含量最高，達到了297.929 mg/100 g，其他4種方式發(fā)酵的泡菜氨基酸含量無顯著性差異，從高到低順序依次為：鹵水泡菜>混菌發(fā)酵泡菜>植物乳桿菌發(fā)酵泡菜>自然發(fā)酵泡菜>腸膜明串球菌發(fā)酵泡菜。由于微生物利用原料中的營養(yǎng)物質進行生長代謝使得發(fā)酵過程中氨基酸總含量不斷降低，但必需氨基酸/非必需氨基酸的比值均在0.24～0.32之間，結合感官評定，表明與其他發(fā)酵方式相比，鹵水泡菜中的微生物能夠利用營養(yǎng)物質物質維持氨基酸的含量，提高泡菜的整體感官品質和營養(yǎng)特性。

2.6 泡菜發(fā)酵過程中氨基酸含量變化分析

氨基酸比值系數(shù)法是食品中常用的氨基酸營養(yǎng)評價方法，主要包括RAA、RCAA和SRCAA 指標。RAA表示食品中某必需氨基酸含量與標準模式蛋白的比值。RCAA表示樣食品中必需氨基酸組成含量比例與標準模式蛋白的一致程度，RCAA>1則表示該必需氨基酸含量相對過剩，RCAA<1則表示該必需氨基酸含量相對不足，RCAA最小的必需氨基酸為該食品的第一限制性氨基酸。在5種發(fā)酵條件下，僅有混菌發(fā)酵的泡菜第一限制性氨基酸是異亮氨酸，其余4種發(fā)酵方式的泡菜第一限制性氨基酸都是甲硫氨酸+半胱氨酸，且蘇氨酸、纈氨酸、賴氨酸的比例均高于標準模式(表6)。SRCAA是指食品中蛋白質的相對營養(yǎng)價值，越接近100，表明營養(yǎng)價值越高。5種發(fā)酵條件下泡菜的SRCAA值在54～62(表6)，且無顯著性差異。朱怡霖[28]研究發(fā)現(xiàn)， “子洲小黑豆”等18個品種的大豆SRCAA值在31.89～51.73，因此5種方式發(fā)酵的哈密瓜幼果泡菜均超過了大豆，表明其營養(yǎng)均衡性較好，營養(yǎng)價值較高。

表6 五種哈密瓜幼果泡菜中必需氨基酸的RAA、RCAA和SRCAATable 6 RAA,RCAA,SRCAA anaylsis of essential amino acids in five Hami melon fruitlet pickles

3 結論

本實驗對5種不同發(fā)酵方式發(fā)酵的哈密瓜幼果泡菜的理化特性和氨基酸含量進行分析，結果表明：在發(fā)酵終點時，泡菜pH均在3.6以下，總酸質量分數(shù)在0.5%左右，鹽質量分數(shù)最高達到3.3 g/100 g，亞硝酸鹽含量均低,為5 mg/kg，咀嚼性在23～31 mJ之間，其中鹵水發(fā)酵泡菜的綜合得分最高；在原料、泡菜發(fā)酵中點和終點時均檢測出了17種氨基酸，發(fā)酵過程中氨基酸總含量不斷降低，鹵水發(fā)酵的泡菜氨基酸含量顯著高于接種發(fā)酵和自然發(fā)酵泡菜中的氨基酸含量，但5種發(fā)酵方式發(fā)酵的泡菜必需氨基酸與非必需氨基酸的比值均在0.24～0.32，發(fā)酵終點時，氨基酸比值系數(shù)分在54～62，超過大豆。表明哈密瓜幼果泡菜營養(yǎng)均衡性較好，營養(yǎng)價值較高，本研究為哈密瓜幼果的綜合利用提供了理論依據(jù)。