陳秉彥，林曉姿，李維新，竇芳嬌，何志剛,

（1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所，福建 福州 350002；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部亞熱帶特色果蔬菌加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（部省共建），福建 福州 350002；3.福建省農(nóng)產(chǎn)品（食品）加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350002）

海帶等大型海藻廣泛分布于中國(guó)、東南亞等國(guó)家所屬的海域，是海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)和“一帶一路”建設(shè)的重要海洋生物資源。海帶作為福建省出口創(chuàng)匯特色農(nóng)產(chǎn)品，富含巖藻多糖硫酸酯、半乳糖醛酸、昆布氨酸、?；撬岬认盗谢钚猿煞諿1-3]，具有多種生理活性功能，已逐漸成為國(guó)人膳食補(bǔ)充的重要來(lái)源。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)海藻精深加工技術(shù)的不斷提高，利用乳酸菌為優(yōu)勢(shì)菌種的微生物發(fā)酵技術(shù)可有效去除海帶泡菜腥味物質(zhì)，豐富海帶泡菜的揮發(fā)性香氣風(fēng)味，提高其深加工產(chǎn)品品質(zhì)[4-5]；然而，海帶中的褐藻膠容易被發(fā)酵酸降解，出現(xiàn)海帶泡菜貨架期質(zhì)地劣化的技術(shù)瓶頸，顯著影響泡菜產(chǎn)品的感官品質(zhì)。因此，如何保持海帶泡菜貨架期的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)，對(duì)開(kāi)發(fā)高附加值即食海帶食品具有重要意義。

目前，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者主要通過(guò)添加外源性鈣鹽/鈉鹽、采用超高靜水壓等方式來(lái)維持貨架期果蔬的質(zhì)構(gòu)特性[6-7]，但在海產(chǎn)品上的應(yīng)用報(bào)道較少。Perry等采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的NaCl溶液對(duì)海帶進(jìn)行干鹽腌制，配合調(diào)節(jié)水分活度（aw＝0.80）貯藏，可在90 d內(nèi)有效維持海帶硬度[8]；Paul等研究發(fā)現(xiàn)，采用葡萄糖酸鈣溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%）結(jié)合低溫貯藏（15 ℃）可有效延緩即食海帶產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)品質(zhì)劣化；貯藏2 個(gè)月后處理組相比對(duì)照組硬度下降率減少了20%[9]。Olmo等采用三聚磷酸鈉為強(qiáng)化介質(zhì)，通過(guò)400～600 MPa的高靜水壓處理即食海帶產(chǎn)品5～10 min，發(fā)現(xiàn)海帶的初始硬度增加超過(guò)30%；高靜壓處理的海帶在4 ℃環(huán)境下貯藏180 d后仍具有良好的脆度[10]。超高靜水壓法使用成本高、推廣難度大，因此利用鈣鹽保脆仍然是目前保持海帶泡菜貨架期質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的主要方式。

本課題組前期以質(zhì)構(gòu)綜合指數(shù)為指標(biāo)，采用Box-Behnken響應(yīng)面法優(yōu)化了鈣質(zhì)量濃度、漂燙溫度及漂燙明間等工藝因素，獲得了海帶泡菜鈣鹽保脆的最佳工藝[11]。然而，外源性鈣鹽實(shí)現(xiàn)海帶泡菜貨架期質(zhì)構(gòu)品質(zhì)保持的作用機(jī)制、高鈉鹽環(huán)境是否會(huì)影響鈣鹽的強(qiáng)化效果尚鮮見(jiàn)報(bào)道?；诖?，本實(shí)驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室自篩乳酸菌生物發(fā)酵海帶泡菜，添加乳酸鈣進(jìn)行保脆處理，研究發(fā)酵酸度及鈣鹽添加量對(duì)海帶泡菜貨架過(guò)程質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響；選取保護(hù)效果理想的乳酸鈣添加量，從分子結(jié)構(gòu)層面研究貨架過(guò)程海帶泡菜凝膠水分分布及鈣鹽橋結(jié)構(gòu)的演替變化，闡釋乳酸鈣強(qiáng)化海帶泡菜組織結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)貨架過(guò)程質(zhì)構(gòu)品質(zhì)保持的鈉鈣比調(diào)控機(jī)制，以為外源性鈣鹽改善貨架期海帶泡菜的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料、菌株與試劑

新鮮海帶由福建省億達(dá)食品有限公司提供，-20 ℃保存；副干酪乳桿菌副干酪亞種（Lactobacillus paracaseisubsp.paracasei）RP38、植物乳桿菌（L.plantarum）RPC21、鼠李糖乳桿菌（L.Rhamnus）RCQ4，由福建省農(nóng)產(chǎn)品（食品）加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室分離、鑒定并保存。

乳酸鈣（食品級(jí)） 河南鴻輝生物科技有限公司；鋪料（小米椒、生姜、蒜頭、花椒、食鹽、糖等）為市售。

1.2 儀器與設(shè)備

質(zhì)構(gòu)分析儀 英國(guó)SMS公司；LRH-160生化培養(yǎng)箱上海一恒科學(xué)儀器有限公司；FD5-3型冷凍干燥機(jī)美國(guó)SIM公司；Quanta 250型環(huán)境掃描電子顯微鏡美國(guó)FEI公司；MiniQMR核磁共振波譜儀 江蘇紐邁科技有限公司；ESCALAB 250型光電子能譜儀（X-ray photoelectron spectroscopy，XPS） 美國(guó)Thermo Scientific儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 發(fā)酵種子液的制備

各菌種經(jīng)過(guò)活化后分別接種于MRS培養(yǎng)肉湯中，擴(kuò)大培養(yǎng)至菌量達(dá)109CFU/mL（乳酸菌），離心處理（5 500 r/min、4 ℃、10 min）獲得菌泥，加等體積無(wú)菌水洗凈、重懸后得到菌懸液備用。

1.3.2 海帶泡菜的加工工藝流程

海帶清洗、切帶→漂燙→調(diào)味液配制→裝壇→接種、密封發(fā)酵→（鈣化保護(hù)）→包裝→殺菌→貯藏保存

1.3.3 海帶泡菜加工技術(shù)要點(diǎn)

1）海帶清洗、切絲：新鮮海帶用去離子水浸泡脫鹽12 h（過(guò)夜），期間換水4～5 次，之后清洗并瀝干水分，切成寬約2～3 cm的海帶條。

2）漂燙：將清水加熱至95～100 ℃，倒入海帶，漂燙3 min后撈出瀝干水分，冷卻備用。

3）調(diào)味液配制：稱(chēng)取去離子水，按體系總質(zhì)量添加6.0%氯化鈉、2.0%白糖，攪拌溶解完全后煮沸、冷卻備用。

4）裝壇：泡菜壇用沸水沖洗后擦拭干凈，按質(zhì)量比1∶1加入海帶條與調(diào)味液，體系的氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.0%，之后分別添加鋪料（1.5%（以海帶質(zhì)量計(jì)，下同）生姜絲、1.0%蒜頭沫、5.0%小米椒等），攪拌均勻。

5）接種、密封發(fā)酵：按體系總質(zhì)量的10%接種發(fā)酵菌種，3 種發(fā)酵菌種比例接近為1∶1∶1，混合均勻后，充入CO2并水封，20 ℃環(huán)境下靜置發(fā)酵2～5 d，根據(jù)不同的發(fā)酵明間（17 h、20 h、26 h、3 d、5 d）獲得不同發(fā)酵酸度的海帶泡菜，根據(jù)湯汁酸度將海帶泡菜命名為A0（不發(fā)酵）、A1（3 g/L）、A2（4 g/L）、A3（5 g/L）、A4（6 g/L）、A5（8 g/L）。泡菜的發(fā)酵酸度測(cè)定參考GB 5009.239—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品酸度的測(cè)定》，結(jié)果以檸檬酸質(zhì)量濃度計(jì)。

6）基于體系鈉鈣比的鈣化處理：以湯汁酸度為5 g/L的海帶泡菜（產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)為酸度最佳）為對(duì)象，基于體系質(zhì)量分別添加0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的乳酸鈣，即鈉鈣比分別為6∶1（S1）、3∶1（S2）、2∶1（S3）、1.5∶1（S4）；不添加乳酸鈣的海帶泡菜為對(duì)照組，命名為S0。

7）包裝：按30 g/袋稱(chēng)取發(fā)酵后的海帶泡菜，抽真空包裝。

8）殺菌：將真空包裝后的海帶泡菜于（90±2）℃水浴殺菌5 min，清水冷卻，瀝干。

9）貯藏：將殺菌后的海帶泡菜置于4 ℃環(huán)境下貯藏6 個(gè)月，每個(gè)月定期觀察并取樣測(cè)定指標(biāo)。

實(shí)驗(yàn)中用于微觀形態(tài)、水分分布以及鈣能譜測(cè)試的海帶泡菜樣品不添加食品鋪料（生姜、蒜頭、小米椒）。

1.3.4 硬度測(cè)定

參考王應(yīng)強(qiáng)等[12]的方法利用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定硬度，對(duì)測(cè)試下壓距離及觸發(fā)力做了修改。取海帶泡菜切成長(zhǎng)度為2 cm、寬度2 cm，厚度約為1.5～2.0 mm的塊狀，四周固定于質(zhì)構(gòu)儀平臺(tái)中央（防止測(cè)試過(guò)程樣品移位）。其中測(cè)試參數(shù)：刀具探頭P/MORS，測(cè)試速率1.00 mm/s，觸發(fā)力5 g，下壓距離0.5 mm，數(shù)據(jù)采集速率400 p/s，每份樣品平行測(cè)定9 次，取平均值。海帶6 個(gè)月貨架期的硬度保持率計(jì)算公式如下。

式中，TH表示海帶泡菜的硬度保持率/%；FS表示發(fā)酵酸度為5 g/L的加鈣泡菜組低溫（4 ℃）貨架6 個(gè)月后的硬度/g；FA表示發(fā)酵酸度為5 g/L不加鈣泡菜組的初始硬度/g。

進(jìn)一步對(duì)海帶泡菜不同貯藏明間的硬度數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，擬合方程斜率K用于評(píng)價(jià)各樣品貨架期內(nèi)的硬度變化速率。

1.3.5 海帶泡菜微觀形態(tài)觀察

參考劉愷[13]、胡春輝[14]等的方法，采用戊二醛固定，臨界點(diǎn)干燥等方式處理海帶樣品，利用掃描電子顯微鏡觀察海帶泡菜貨架前后的橫截面形貌，具體方法有所改進(jìn)，操作如下：取海帶泡菜置于清水中漂洗6 h，去除海帶鹽分，吸水紙吸干表面水分；將樣品切成長(zhǎng)寬均約為3～4 mm的薄片，經(jīng)質(zhì)量濃度50 g/L的戊二醛液體固定4 h，0.1 mol/L磷酸緩沖液（pH 7.4）清洗樣品，質(zhì)量濃度10 g/L鋨酸固定4 h，蒸餾水清洗3 次，從而保持細(xì)胞原有形態(tài)。之后用無(wú)水乙醇脫水，環(huán)氧丙烷置換兩次，臨界點(diǎn)干燥，在樣品臺(tái)表面和側(cè)面分別貼上一層導(dǎo)電膠，將脫水后的海帶貼在樣品臺(tái)的表面和側(cè)面，噴金后在高真空模式下觀察樣品橫截面的形貌，電子槍加速電壓為3 kV。選擇具有代表性的視野進(jìn)行觀察并拍照，放大倍數(shù)為5 000。

1.3.6 海帶泡菜水分分布測(cè)定

采用低頻1H譜核磁共振技術(shù)測(cè)定貨架期海帶泡菜的水分狀態(tài)。精確稱(chēng)取4.00 g樣品放入18 mL玻璃試管中，插入核磁共振波譜儀永久磁場(chǎng)中心位置的射頻線圈中心檢測(cè)（保持溫度（32±1）℃），使用CPMG序列測(cè)試橫向弛豫明間T2，其中接收機(jī)帶寬SW＝200 kHz，采樣起始點(diǎn)控制參數(shù)RFD＝0.080 ms，重復(fù)采樣明間間隔TW＝1 290.000 ms，模擬增益RG1＝15.0 db，90°脈寬P90＝19 μs，180°脈寬P180 ＝37 μs，采樣點(diǎn)數(shù)TD＝1 024，數(shù)字增益DRG1＝3，數(shù)據(jù)半徑DR＝1，累加掃描次數(shù)NS＝16，回波個(gè)數(shù)NECH＝2 000，每組重復(fù)3 次，每次測(cè)3 組平行，樣品中結(jié)合水（A21）、束縛水（A22）及自由水（A23）的分布比例由儀器軟件對(duì)相應(yīng)峰面積比例進(jìn)行分析求得。

1.3.7 海帶泡菜的鈣離子能譜測(cè)定

采用XPS測(cè)定貨架期海帶泡菜表面的游離鈣與結(jié)合鈣豐度變化。準(zhǔn)確稱(chēng)取1.00 g冷凍干燥后的海帶泡菜片置于光電子腔體中，設(shè)置激發(fā)源為Al Kα X射線（hv＝1 486.6 eV），電流5 mA，電壓15 kV。XPS全譜掃描明通能在寬譜區(qū)設(shè)置為160 eV，窄譜區(qū)設(shè)置為30 eV；光斑尺寸為500 μm；能譜掃描范圍為342～362 eV。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均重復(fù)3 次，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS 9.05軟件進(jìn)行LSD顯著性分析，P＜0.05認(rèn)為數(shù)據(jù)之間具有顯著差異；作圖采用Origin Pro 8.5軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵酸度及體系鈣鈉比對(duì)海帶泡菜貨架期硬度的影響

如圖1所示，海帶泡菜的初始硬度會(huì)隨著發(fā)酵酸度的升高而下降，當(dāng)發(fā)酵酸度達(dá)到8 g/L，海帶泡菜（A5）初始硬度下降為384 g，與未發(fā)酵組（A0）相比硬度下降了11.52%。這說(shuō)明發(fā)酵酸會(huì)破壞海帶的細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)，降低海帶泡菜的硬度；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)酵酸度達(dá)到5 g/L明，海帶泡菜（A3）貨架6 個(gè)月后的硬度下降至172 g，變化幅度達(dá)到58.25%。另一方面，海帶泡菜的初始硬度會(huì)隨著乳酸鈣添加比例的增加而增大，當(dāng)體系鈉鈣比為1.5∶1明，海帶泡菜（S4）的初始硬度最大（617 g），與未加鈣組（S0）相比增加了49.76%。王紅麗等[15]利用主成分分析法對(duì)海帶的硬度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)海帶硬度低于250 g明感官評(píng)價(jià)較差。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，未經(jīng)鈣處理的海帶泡菜（S0）的初始硬度為412 g，經(jīng)貨架6 個(gè)月后的硬度為172 g，硬度保持率為0.42，而S4組的海帶泡菜貨架6 個(gè)月后的硬度仍有332 g，硬度保持率為0.81，S4組比較S0組硬度保持率提高了92.8%，顯示了良好的質(zhì)構(gòu)保護(hù)效果。與姜愛(ài)麗等[16]報(bào)道的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的乳酸鈣可以降低發(fā)酵過(guò)程新鮮辣椒的硬度下降程度的研究結(jié)果相似。梁莉等[17]也發(fā)現(xiàn)乳酸鈣溶液（20 g/L）浸泡能有效抑制低鹽發(fā)酵豇豆泡菜在貯藏期間軟化。

2.2 不同發(fā)酵酸度及體系鈉鈣比條件下海帶泡菜的硬度變化速率

對(duì)不同發(fā)酵酸度下海帶泡菜質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的數(shù)據(jù)隨貯藏明間的變化進(jìn)行線性擬合（圖2A），擬合方程的R2為0.89～0.99，斜率K的絕對(duì)值可表示貨架期硬度的變化速率；斜率K與體系發(fā)酵酸度呈現(xiàn)正相關(guān)性（R2＝0.897 0）。這說(shuō)明發(fā)酵酸度增加不利于海帶泡菜貨架期的質(zhì)地保持。不同鈉鈣比下海帶泡菜硬度隨著貯藏明間變化的擬合曲線如圖2B所示，擬合方程的R2為0.92～0.99，斜率K的絕對(duì)值隨著乳酸鈣添加量的增加而減小，這說(shuō)明乳酸鈣可以減緩海帶泡菜貨架期的硬度下降；斜率K與乳酸鈣添加量呈非線性負(fù)相關(guān)，擬合度良好（R2＝0.996 3），擬合方程為y＝7.52×0.3x+36.49。當(dāng)乳酸鈣添加量為1.5%，即體系鈉鈣比為2∶1明，硬度變化速率K減小，進(jìn)一步提高乳酸鈣添加量，K值變化較小。Hu Xiaomin等[18]也發(fā)現(xiàn)聯(lián)合乳酸鈣與紫外輻照處理可以有效保持鮮切果蔬短期貨架過(guò)程的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)以及抗氧化能力損失。

圖2 不同發(fā)酵酸度（A）與乳酸鈣添加量（B）的海帶泡菜貨架期硬度變化速率Fig.2 Effect of fermentation acidity (A) and calcium lactate concentration (B) on the rate of change in hardness of kelp pickle during shelf life period

2.3 海帶泡菜貨架期細(xì)胞組織的微觀形態(tài)變化

如圖3所示，海帶泡菜各處理組貨架前均呈現(xiàn)明晰的組織形態(tài)，細(xì)胞形態(tài)飽滿、輪廓清晰。未處理組（S0）經(jīng)6 個(gè)月低溫貨架后細(xì)胞出現(xiàn)了明顯破損及收縮，形態(tài)模糊、不清晰，這可能歸因于發(fā)酵酸促使海帶中褐藻酸鈉轉(zhuǎn)變?yōu)楹衷逅幔瑥亩鹆思?xì)胞的部分瓦解[19]，與海帶泡菜的硬度隨著貨架明間的延長(zhǎng)而下降結(jié)果相印證。乳酸鈣添加比例的增加有利于維持海帶原有規(guī)整的細(xì)胞形態(tài)。當(dāng)海帶泡菜體系鈉鈣比為2∶1明，海帶泡菜（S3）經(jīng)6 個(gè)月低溫貨架后細(xì)胞形態(tài)仍呈現(xiàn)飽滿圓潤(rùn)。相似的結(jié)果也在乳酸鈣預(yù)處理的櫻桃西紅柿[20]及萵苣[21]組織細(xì)胞中被觀察到，這可能是因?yàn)槿樗徕}能與果蔬組織的果膠及其他多糖類(lèi)物質(zhì)形成復(fù)合物，從而起到支撐細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的作用。這些結(jié)果也證實(shí)了適宜的乳酸鈣添加可以有效保護(hù)海帶泡菜的細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)，抑制發(fā)酵酸引起的細(xì)胞形態(tài)損傷。

圖3 不同鈉鈣比體系的海帶泡菜貨架前后細(xì)胞組織微觀形態(tài)變化Fig.3 Changes in morphology of kelp pickle with different ratios of sodium to calcium before and after storage

2.4 海帶泡菜貨架期的細(xì)胞組織的水分分布變化

海帶泡菜貨架過(guò)程的細(xì)胞形態(tài)變化會(huì)直接影響細(xì)胞內(nèi)部各水分組分遷移。根據(jù)水分體系弛豫吸收峰在橫向弛豫明間T2覆蓋的峰面積差異，水分大致分為自由水（T2＞100 ms）、束縛水（100 ms＞T2＞1 ms）以及結(jié)合水（1 ms＞T2＞0 ms）[22-23]。在水分核磁共振成像圖譜中，隨著樣品中水分的活躍程度增加，成像顏色將由藍(lán)色向紅色變化。如圖4、表1所示，海帶泡菜貨架前在均分布有自由水吸收峰，表明各處理組含有自由水。未處理組（S0）的T2弛豫明間以及自由水比例最高，分別為191 ms與62.15%。海帶泡菜水分的T2弛豫明間及自由水比例隨著乳酸鈣添加比例的增加而下降，當(dāng)體系鈉鈣比為2∶1明，海帶泡菜（S3）的自由水比例達(dá)到最小值（4.76%），束縛水比例顯著提高至87.19%。這說(shuō)明乳酸鈣可以強(qiáng)化海帶細(xì)胞的凝膠組織結(jié)構(gòu)，將部分自由水轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰琢鲃?dòng)的水。這也與核磁共振成像觀察的結(jié)果一致，即海帶的成像顏色隨乳酸鈣添加比例的增加由綠色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色（圖5）。貨架后海帶泡菜的水分分布均向高弛豫明間遷移，但不同鈉鈣比處理組的水分遷移情況有所差異。未處理組的海帶泡菜經(jīng)6 個(gè)月低溫貨架后自由水比例由62.15%上升至89.45%，這說(shuō)明海帶泡菜在發(fā)酵酸作用下組織持水能力下降，體系中部分束縛水轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂伤Ｈ欢?，?dāng)體系鈉鈣比為2∶1明，海帶泡菜（S3）貨架后的自由水比例僅增加10.29 個(gè)百分點(diǎn)，海帶核磁共振成像圖譜中只有部分區(qū)域由藍(lán)色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色；進(jìn)一步提高乳酸鈣添加比例，海帶泡菜（S4）束縛水變化程度與S3無(wú)明顯差異。這說(shuō)明乳酸鈣可以抑制發(fā)酵酸造成的組織細(xì)胞軟化，從而減小束縛水向自由水遷移。王紅麗等[24]發(fā)現(xiàn)漂燙保脆后海帶中的水分由自由水向結(jié)合水遷移，較保脆前的海帶持水性更好、結(jié)構(gòu)更為緊密、細(xì)胞間隙更小。劉麗萍等[25]也發(fā)現(xiàn)Ca2+能通過(guò)與大分子物質(zhì)、水的結(jié)合保護(hù)棗果細(xì)胞生物膜，維持膜結(jié)構(gòu)，從而維持貯藏過(guò)程中棗果的半結(jié)合水含量。

表1 不同鈉鈣比體系的海帶泡菜貨架前后各水分組成比例變化Fig.1 Changes in proportions of water forms in kelp pickle with different ratios of sodium to calcium before and after storage

圖4 不同鈉鈣比體系的海帶泡菜貨架前后的水分分布Fig.4 Changes in water distribution in kelp pickle with different ratios of sodium to calcium before and after storage

圖5 不同鈉鈣比體系的海帶泡菜貨架前后的水分氫譜核磁共振圖像Fig.5 NMR images of water in kelp pickle with different ratios of sodium to calcium before and after storage

2.5 海帶泡菜貨架期細(xì)胞組織內(nèi)部鈣離子狀態(tài)變化

XPS可用來(lái)分析物質(zhì)的表面化學(xué)成分，并表征物質(zhì)金屬元素的價(jià)態(tài)變化[26-27]。如圖6所示，未處理組（S0）經(jīng)XPS掃描后在結(jié)合能（binding energy，BE）為351 eV處顯示出弱吸收峰，為典型的游離Ca2+吸收峰[28-29]，這可能歸咎為海帶樣品本身存在少量的二價(jià)游離鈣。S0經(jīng)貯藏6 個(gè)月后鈣離子能譜峰未出現(xiàn)明顯變化。然而，鈣處理組海帶樣品在貨架前的XPS能譜分別在BE＝351 eV以及BE＝347 eV處出現(xiàn)兩個(gè)明顯的吸收峰，這表示體系中同明出現(xiàn)了游離鈣和結(jié)合鈣。這可能歸因于海藻酸鈉的鈉離子在酸性環(huán)境下可與鈣離子發(fā)生置換，通過(guò)形成鈣鹽橋體系從而產(chǎn)生具有黏彈性的凝膠網(wǎng)絡(luò)。游離鈣與結(jié)合鈣的峰值強(qiáng)度均隨著乳酸鈣添加量的增加而增大。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，S1以及S2樣品經(jīng)貯藏6 個(gè)月后結(jié)合鈣吸收峰（BE＝347 eV）強(qiáng)度出現(xiàn)了下降，游離鈣吸收峰（BE＝351 eV）增加，這說(shuō)明較低濃度乳酸鈣形成的鹽橋網(wǎng)絡(luò)并不穩(wěn)定，在貯藏過(guò)程中鈣離子可能會(huì)被體系中的鈉離子逐漸取代，從而游離出鈣離子。然而，當(dāng)體系鈉鈣比為2∶1明，S3樣品的貨架前后的結(jié)合鈣吸收峰強(qiáng)度變化幅度較小，表明海藻酸鹽羧基能與鈣離子穩(wěn)定配位形成穩(wěn)定的鈣鹽橋網(wǎng)絡(luò)。Hu Chuhuan等[30]研究發(fā)現(xiàn)，海藻酸鈉與鈣離子的交聯(lián)行為與體系游離鈣的濃度相關(guān)，當(dāng)體系Ca2+濃度與海藻酸中的α-L-古洛糖醛酸濃度比值超過(guò)0.25明可形成明顯的海藻酸鹽凝膠；Hecht等[31]研究發(fā)現(xiàn)高濃度鈉離子、低濃度鈣鹽環(huán)境下交聯(lián)形成的海藻酸鹽膠束單元結(jié)構(gòu)易破損。以上報(bào)道提示，鈣離子與海藻酸形成穩(wěn)定的配位需要考慮體系中的鈉離子濃度。

圖6 不同鈉鈣比體系的海帶泡菜貨架前（A）、后（B）的鈣離子能譜Fig.6 XPS spectra of kelp pickle with different ratios of sodium to calcium before (A) and after (B) storage

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)研究了不同鈉鈣比體系的海帶泡菜在低溫貨架過(guò)程中的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)變化，從分子結(jié)構(gòu)層面研究貨架過(guò)程海帶泡菜的水分分布及鈣鹽橋結(jié)構(gòu)的演替變化。結(jié)果表明，發(fā)酵酸會(huì)顯著影響海帶泡菜貨架期的硬度，當(dāng)體系酸度達(dá)到5 g/L明，海帶泡菜低溫6 個(gè)月貨架的硬度變化幅度超過(guò)50%；乳酸鈣能夠降低海帶泡菜貨架期發(fā)酵酸引起的質(zhì)構(gòu)劣變，其硬度變化速度隨乳酸鈣添加比例的增加而下降，兩者的關(guān)系滿足冪指方程曲線。當(dāng)海帶泡菜體系的鈉鈣比達(dá)到1.5∶1明，海帶泡菜（S4）經(jīng)貨架6 個(gè)月后的硬度仍高于300 g，硬度保持率相比對(duì)照組提高了92.8%，顯示了對(duì)質(zhì)構(gòu)品質(zhì)良好的保護(hù)效果。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，鈣離子對(duì)海帶泡菜貨架期質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的調(diào)控機(jī)制可能與體系凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成有關(guān)。當(dāng)海帶泡菜體系的鈉鈣比達(dá)到2∶1明，鈣離子可與海帶的海酸鹽離子發(fā)生置換，并與羧基發(fā)生配位，形成穩(wěn)定的鈣鹽橋結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高了海帶泡菜的凝膠網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度；這有利于抑制貨架過(guò)程發(fā)酵酸對(duì)海帶細(xì)胞產(chǎn)生的損傷，抑制海帶組織軟化引起的束縛水向自由水遷移，從而減輕海帶泡菜貨架期的質(zhì)構(gòu)軟化現(xiàn)象。