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        中藥水煎液中乳酸菌發(fā)酵降低泡菜 亞硝酸鹽含量的研究

        2021-05-20 03:48:46葛瑤潔馮尚坤段文凱廖建偉
        現(xiàn)代食品 2021年5期
        關(guān)鍵詞:中藥

        ◎ 葛瑤潔,韓 露,馮尚坤,段文凱,廖建偉

        (臺州科技職業(yè)學(xué)院農(nóng)學(xué)院,浙江 臺州 318000)

        泡菜脆嫩芳香、口感獨(dú)特,含豐富的營養(yǎng)物質(zhì),同時(shí)具有健胃理氣、預(yù)防心腦血管疾病等功效,深受消費(fèi)者喜愛。但腌制過程中,微生物產(chǎn)生的硝酸鹽還原酶將蔬菜中硝酸鹽還原為亞硝酸鹽。后者在體內(nèi)能將血紅蛋白Fe2+氧化,使其變?yōu)楦哞F血紅蛋白,攜氧能力降低,易引起急性中毒,嚴(yán)重時(shí)可致死亡[1]。另外,亞硝酸鹽會(huì)與胃中含氮化合物結(jié)合成有強(qiáng)致癌性的亞硝胺[2]。

        截止目前,亞硝酸鹽控制方法的研究重點(diǎn)在發(fā)酵方法的選擇、輔料的添加和發(fā)酵過程條件控制上。如發(fā)酵方法方面,郝明玉、陳聰?shù)萚3-4]從傳統(tǒng)腌制泡菜中篩選得到乳酸菌,比較了直投式和自然發(fā)酵方法的優(yōu)劣。乳酸菌研究集中在篩選產(chǎn)酸和降解亞硝酸鹽能力較強(qiáng)的菌株上[5]。發(fā)酵過程,調(diào)節(jié)鹽的添加量、溫度和發(fā)酵液的PH值來降低亞硝酸鹽[6-8]。泡菜原輔料使用中,潮州菜慣用薄荷、羅勒和香菜調(diào)味,三者均有很好的亞硝酸鹽的清除和亞硝胺合成的阻斷能力[9]。另外隨著茶多酚、谷胱甘肽、維生素C添加量的增加,泡菜與泡菜液中亞硝酸鹽含量均逐漸減少[10-12]。

        泡菜中添加中草藥是近年出現(xiàn)的一種新方法,相關(guān)研究還處于初級階段。如賈晶晶[13]等研究發(fā)現(xiàn)添加黃芩溶液會(huì)降低發(fā)酵白菜中亞硝酸鹽含量。我國中草藥資源豐富,使用歷史悠久,本課題在復(fù)合中藥水煎液中,采用人工接種結(jié)合自然發(fā)酵方法腌制泡菜,通過正交試驗(yàn)獲得最優(yōu)工藝,以期提高泡菜的安全、風(fēng)味和保健功能,助力本國泡菜特色化,標(biāo)準(zhǔn)化,進(jìn)而提高中式泡菜的國際地位。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        豇豆、白菜、白蘿卜、胡蘿卜、黃瓜、蒜、生姜、白砂糖、食鹽(無碘):浙江省臺州市市椒江歐尚超市;當(dāng)歸、黨參、黃芪:岷縣和泰中藥材有限公司;乳酸菌:四川高福記生物科技有限公;亞硝酸鹽:分析純,江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司;對氨基苯磺酸:分析純,天津市化學(xué)試劑研究所;鹽酸萘乙二胺:分析純,上海麥克林生化科技有限公司;亞鐵氰化鉀:分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;乙酸鋅:分析純,永華化學(xué)科技(江蘇)有限公司;乙酸:分析純,杭州化學(xué)試劑有限公司。

        1.2 儀器與設(shè)備

        722sp可見分光光度計(jì),上海棱光技術(shù)有限公司;FA1004C電子天平,上海越平科學(xué)儀器(蘇州)制造有限公司;PYX-DH450B-S電熱恒溫培養(yǎng)箱,上海天恒醫(yī)療器械有限公司;HH2恒溫水浴鍋,邦西儀器科技(上海)有限公司;800 mL自動(dòng)排氣發(fā)酵罐,淄博治德輕工制品有限公司。

        1.3 實(shí)驗(yàn)方法

        1.3.1 泡菜試驗(yàn)技術(shù)方法

        泡菜試驗(yàn)技術(shù)路線圖見圖1。

        圖1 泡菜試驗(yàn)技術(shù)路線圖

        1.3.2 復(fù)合中藥水煎液的制備

        稱取不同質(zhì)量(90 g、180 g、270 g、360 g和 450 g)的復(fù)合中藥材(切片后的當(dāng)歸,黨參,黃芪質(zhì)量比為5∶3∶2)于3 000 mL燒杯中,加水浸泡 0.5 h,燒杯蓋上玻璃皿蓋,前后分3次共煎120 min,分別為50 min、40 min和30 min。每次煎之前加水,水量為中藥重量的5倍。單次煎煮結(jié)束趁熱過濾,最后合并3次過濾液加熱濃縮至450 mL,于121 ℃下高壓滅菌20 min。

        1.3.3 發(fā)酵過程中不同蔬菜亞硝酸鹽含量的比較

        蔬菜分別選擇豇豆、白菜、白蘿卜、胡蘿卜、黃瓜去雜清洗干凈,切分后,晾干(所有接觸蔬菜的刀具、案板等都提前清洗干凈,保證無油)。同時(shí)泡菜罐清洗后(無油)晾干。稱取晾干的蔬菜各225 g,分別置于泡菜罐中。用涼白開配制鹽3%、糖2%的鹽水溶液,分別倒入泡菜罐,各泡菜添加4.5 g蒜和生姜,泡菜罐做好標(biāo)記,30 ℃密封腌制。每24 h檢測其中的亞硝酸鹽含量。

        1.3.4 乳酸菌接種量對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響

        將新鮮的白菜清洗干凈,剝除壞葉,切去根部,切成2 cm×2 cm見方的塊狀,稱取晾干的蔬菜225 g, 生姜、大蒜各4.5 g,白砂糖9 g,置于發(fā)酵罐中。發(fā)酵罐中發(fā)酵條件:倒入0.6 g·mL-1復(fù)合中藥水煎液 450 mL,食鹽5%。泡菜罐上做好標(biāo)記,密封于30 ℃腌制。各罐乳酸菌添加量依次是:0.1‰、0.2‰、0.3‰、0.4‰和0.5‰。

        1.3.5 食鹽濃度對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響

        蔬菜和輔料質(zhì)量及處理技術(shù)見1.3.4,發(fā)酵罐中發(fā)酵條件:倒入0.6 g·mL-1復(fù)合中藥水煎液450 mL,添加0.2‰乳酸菌。泡菜罐上做好標(biāo)記,密封于30 ℃腌制。各罐的食鹽濃度依次為:1%、3%、5%、7%和9%。

        1.3.6 中藥復(fù)合水煎液濃度對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響

        蔬菜和輔料質(zhì)量及處理技術(shù)見1.3.4,發(fā)酵罐中發(fā)酵條件:倒入復(fù)合中藥水煎液450 mL,食鹽5%、乳酸菌0.2‰。泡菜罐上做好標(biāo)記,密封于25 ℃腌制。各罐中藥復(fù)合水煎液濃度依次為:0.2 g·mL-1、 0.4 g·mL-1、0.6 g·mL-1、0.8 g·mL-1和1.0 g·mL-1。

        1.3.7 發(fā)酵溫度對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響

        蔬菜和輔料質(zhì)量及處理技術(shù)見1.3.4,發(fā)酵罐中發(fā)酵條件:倒入0.6 g·mL-1復(fù)合中藥水煎液450 mL,添加0.2‰乳酸菌、5%食鹽。各泡菜罐上做好標(biāo)記,分別密封于20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃和40 ℃腌制。

        1.3.8 泡菜中亞硝酸鹽含量的測定

        亞硝酸鹽含量的檢測參見國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.33—2016 第二法——分光光度法。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 發(fā)酵過程中不同蔬菜亞硝酸鹽含量的比較結(jié)果

        由圖2知,在自然發(fā)酵情況下,不同蔬菜均在第2 d達(dá)到亞硝酸鹽峰值,之后亞硝酸鹽含量慢慢下降至國家限量以下。其中尤以白菜的亞硝酸鹽含量為高,其峰值達(dá)到249.56 mg·kg-1,其他蔬菜亞硝酸鹽峰值均低于100 mg·kg-1,且同一時(shí)間,泡菜中亞硝酸鹽含量均低于白菜。為了便于觀察亞硝酸鹽含量的變化,選擇白菜進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

        圖2 不同蔬菜發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量的變化圖

        2.2 各因素對亞硝酸鹽峰值與終值的影響

        2.2.1 乳酸菌接種量對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響

        目前已有商業(yè)化的固體泡菜乳酸菌發(fā)酵劑,方便直投式發(fā)酵泡菜或者人工接種結(jié)合自然發(fā)酵。直投式發(fā)酵亞硝酸鹽含量遠(yuǎn)低于自然發(fā)酵,但是前者需要預(yù)先對蔬菜原料進(jìn)行滅菌處理,對實(shí)驗(yàn)材料風(fēng)味有一定影響,且增加成本。董靜等[6]比較了人工接種結(jié)合自然發(fā)酵與純自然發(fā)酵的優(yōu)劣,發(fā)現(xiàn)人工接種乳酸菌結(jié)合自然發(fā)酵,不僅不破壞蔬菜本身風(fēng)味,而且相比自然發(fā)酵,亞硝酸鹽峰值低,降低速度快,含量少。因此,本實(shí)驗(yàn)采用人工接種結(jié)合自然發(fā)酵的方法。

        由圖3知,白菜本身含有一定量的亞硝酸鹽,隨著發(fā)酵時(shí)間的延長,不同乳酸菌添加量下,亞硝酸鹽含量逐漸增加,且均在24 h到達(dá)亞硝酸鹽峰值。之后,亞硝酸鹽含量迅速降低,在72 h候后變化平緩。乳酸菌添加量越高,亞硝酸鹽的峰值越低,添加量為0.1‰時(shí),峰值達(dá)到113.7 mg·kg-1,添加量增加到0.2‰時(shí),峰值迅速降至26.4 mg·kg-1。同時(shí)隨著添加量的增加,6 d后的亞硝酸鹽含量逐漸減少。添加量為0.5‰時(shí),盡管亞硝酸鹽終值非常低,但是乳酸菌添加量偏大,泡菜口感過酸。經(jīng)綜合考慮選擇0.2‰、0.3‰和0.4‰做后續(xù)的正交試驗(yàn)。

        2.2.2 食鹽濃度對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響

        在泡菜腌制初期,乳酸未大量生成,對各類雜菌的抑制作用比較弱,主要依靠食鹽來抑菌。由圖4知,不同食鹽濃度,各個(gè)泡菜的出峰時(shí)間差異比較大。1%和3%濃度是在24 h出峰,5%濃度72 h出峰,7%和9%濃度96 h出峰。這是因?yàn)槭雏}濃度越高,雜菌受到的抑制作用越強(qiáng),因此,亞硝酸鹽出峰時(shí)間較晚,但是同時(shí)也會(huì)一定程度上抑制乳酸菌的生長繁殖,導(dǎo)致峰值較高。因此可以看到6 d以后亞硝酸鹽含量隨著濃度的升高而增大??紤]到7%和9%濃度的泡菜亞硝酸鹽含量均偏高,同時(shí)口感上過咸不利健康,取1%、3%、5%做進(jìn)一步的正交試驗(yàn)。

        圖3 不同乳酸菌添加量對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響圖

        圖4 食鹽濃度對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響圖

        2.2.3 中藥復(fù)合水煎液濃度對泡菜中亞硝酸鹽含量的影響

        中藥黃芪、當(dāng)歸、黨參具有補(bǔ)氣益血的效用,同時(shí)經(jīng)研究證實(shí),能抑制泡菜中有害雜菌的生長又對有益乳酸菌起到一定的促進(jìn)作用[14]。由圖5知,黃芪、當(dāng)歸、黨參的復(fù)合中藥水煎液0.2 g·mL-1和0.4 g·mL-1濃度48 h出峰,0.6 g·mL-1、0.8 g·mL-1以及1.0 g·mL-1均在24 h出峰。亞硝酸鹽峰值隨中藥濃度的增加而整體下降,但是1.0 g·mL-1濃度峰值卻較0.8 g·mL濃度的 高,這可能是因?yàn)楦邼舛鹊闹兴幩逡翰焕谌樗峋纳L。取出峰時(shí)間相對較前,峰值較低的0.6 g·mL-1、 0.8 g·mL-1、1.0 g·mL-1做進(jìn)一步的正交試驗(yàn)。

        2.2.4 不同發(fā)酵溫度對硝酸鹽含量的影響

        由圖6知,溫度對亞硝酸鹽出峰時(shí)間及峰值均有較大影響。發(fā)酵溫度為20 ℃和25 ℃時(shí),均在第3 d出峰,而30 ℃、35 ℃和40 ℃均在24 h即出峰,即溫度越高,出峰時(shí)間越早。同時(shí)總體來看40 ℃以下,溫度越高,峰值越小,第6 d終值也越小。溫度從35 ℃變?yōu)?0 ℃,峰值不降低反而增大,這可能是因?yàn)闇囟容^高以后,開始部分抑制了乳酸菌的生長繁殖,導(dǎo)致其他雜菌生長繁殖加快,硝酸鹽較多被還原為亞硝酸鹽。

        圖5 不同濃度中藥復(fù)合水煎液對亞硝酸鹽含量的影響圖

        圖6 不同發(fā)酵溫度下泡菜中亞硝酸鹽含量的變化圖

        在溫度的研究上存在一些爭議,徐海菊等[15]發(fā)現(xiàn)高溫比低溫的亞硝酸鹽峰值低,亞硝酸鹽峰提前,這與本研究一致,但是周強(qiáng)[16]等人研究結(jié)果則顯示,溫度高,亞硝酸鹽含量高,出峰時(shí)間不變。這可能是原輔材料種類、微生物本底數(shù)、體系pH以及發(fā)酵過程中微生物的繁殖速度的影響所致。綜合考慮到峰值、終值以及能耗,選擇25 ℃、30 ℃和35 ℃作為后續(xù)正交試驗(yàn)水平。

        2.2.5 白菜泡菜最佳工藝條件優(yōu)化

        根據(jù)各個(gè)單因素的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,每個(gè)因素取三水平進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),因素水平見表1。以正交設(shè)計(jì)表安排實(shí)驗(yàn),以6 d后的亞硝酸鹽含量為指標(biāo)。由表2知,極差A(yù)>B>D>C,即影響亞硝酸鹽含量的順序依次是乳酸菌添加量、食鹽濃度、溫度、中藥復(fù)合水煎液濃度。極差分析結(jié)果顯示,以6 d后亞硝酸鹽含量為指標(biāo),最佳制備工藝條件為A2B2C1D2。即當(dāng)乳酸菌添加量0.3‰,食鹽濃度為3%,復(fù)合中藥水煎液濃度為0.6 g·mL-1,溫度為30 ℃時(shí),亞硝酸鹽含量最低。按照這一最佳條件進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),6 d后亞硝酸鹽含量為0.713 mg·kg-1。從本課題研究來看,通過調(diào)整乳酸菌添加量、食鹽濃度、發(fā)酵溫度和復(fù)合中藥水煎液濃度可有效消減泡菜中亞硝酸鹽,且短期內(nèi)就可以降至遠(yuǎn)低于國家安全標(biāo)準(zhǔn)上限的范圍。

        表1 L9(34)優(yōu)化白菜泡菜工藝的因素水平表

        表2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

        3 結(jié)論

        結(jié)果表明,各個(gè)因素對亞硝酸鹽含量的影響大小依次是乳酸菌添加量>食鹽濃度>溫度>中藥復(fù)合水煎液濃度。當(dāng)乳酸菌添加量0.3‰、食鹽濃度3%,復(fù)合中藥水煎液濃度為0.6 g·mL-1、溫度30 ℃時(shí),6 d后亞硝酸鹽含量最低。在這樣的條件下,泡菜安全性最高,同時(shí)口感爽脆,營養(yǎng)豐富。

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