脫水工藝對京冬菜品質(zhì)的影響

朱韌，林瑩*，尹秀華，羅永丹，卿明義

(1.廣西大學 輕工與食品工程學院，南寧 530004；2.柳東新區(qū)行政審批局，廣西 柳州 545616)

京冬菜又名金冬菜，是一種半干態(tài)發(fā)酵性腌制品，是我國人民傳統(tǒng)的加工蔬菜，多以大白菜為原料[1]。京冬菜的營養(yǎng)成分豐富，且可開胃下氣，化痰等。目前，我國對京冬菜的研究僅限于對其工藝的闡述, 而在整個工藝中，京冬菜的脫水方式和含水率是關(guān)鍵的工藝節(jié)點。

本研究主要對京冬菜的脫水方式和含水率這兩方面進行研究，通過對京冬菜的理化指標、感官和香氣成分進行測定，得出最優(yōu)的脫水方式和含水率。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大白菜、大蒜、花椒、紅辣椒和食鹽：購于南寧市五里亭蔬菜批發(fā)市場；鹽酸萘乙二胺(AR)：成都市科龍化工試劑廠；考馬斯亮藍G-250(AR)：上海索萊寶科技有限公司；蒽酮(AR)：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TLE204E分析天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；PEN3電子鼻 北京盈盛恒泰科技有限責任公司；CM-3600d分光測色計 日本Konika公司。

1.3 方法

1.3.1 京冬菜制作工藝流程

大白菜→整理→切碎→脫水(轉(zhuǎn)速為1390 r/min)→加輔料→拌勻→壓實→發(fā)酵→成品。

1.3.2 理化指標的測定

維生素C含量的測定[2]：參照GB 5009.86-2016《食品中抗壞血酸的測定》?？扇苄蕴呛康臏y定[3]：采用蒽酮-比色法?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量的測定[4]：采用考馬斯亮藍G-250比色法。亞硝酸鹽含量的測定[5]：參照GB 5009.33-2016《食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》,采用分光光度法測定。

色澤的測定[6]：對京冬菜進行打漿，采用分光測色計進行測定，選用透射模式和D65光源，采用L*、a*、b*表示果漿的色值，其中L*表示顏色的明度，L*越大表示樣品的色澤越亮；a*值表示顏色的綠紅度，a*<0表示樣品呈綠色，a*>0表示樣品呈紅色；b*值表示顏色的藍黃值，b*<0表示樣品呈藍色，b*>0表示樣品呈黃色。

1.3.3 感官評定

隨機邀請10位健康的同學，從色澤(25分)、香氣(25分)、滋味(25分)、質(zhì)地(25分)這4個方面進行評分，除去最高分和最低分，再取平均值，感官評定見表1。

1.3.4 香氣的測定

PEN3型電子鼻傳感器由10 種金屬氧化物半導(dǎo)體型化學傳感元件組成，不同傳感器的性能見表2。

表2 傳感器性能描述Table 2 The performance description of sensors mL/m-3

準確量取1.00 g不同品種的發(fā)酵京冬菜，放入樣品瓶中，40 ℃水浴30 min后，插入電子鼻探頭吸取頂端空氣，測定揮發(fā)性物質(zhì)。電子鼻的設(shè)置參數(shù)為：樣品間隔時間1 s，清洗時間100 s，歸零時間10 s，樣品準備時間5 s，測定時間150 s，載氣流速400 mL/min，進樣流量200 mL/min。傳感信號在130 s后基本穩(wěn)定，選定采集信號時間為150 s，連續(xù)測定3次，利用電子鼻自帶的Win Muster軟件對數(shù)據(jù)進行處理。

2 結(jié)果(以干基為基準)與分析

2.1 京冬菜脫水方式的確定

2.1.1 不同脫水方式的脫水時間

不同脫水方式對京冬菜脫水效率的影響結(jié)果見表3。

表3 不同脫水方式的脫水時間Table 3 The dehydration time of different dehydration methods

由表3可知，隨著溫度的不斷升高，溫度越高，菜胚的脫水效率越高；自然晾曬的溫度不高，但自然晾曬的通風條件比熱風干燥的好，所以自然晾曬脫水效率相對同一溫度的熱風干燥的高；離心5 min，食鹽+離心的脫水方式都可以達到菜胚含水率15%左右，可以大大減少脫水時間，因此選用食鹽+離心脫水方式。

2.1.2 脫水方式對營養(yǎng)成分含量的影響

3種脫水方式對京冬菜營養(yǎng)成分(維生素C、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì))含量的影響結(jié)果見表4。

表4 不同脫水方式對營養(yǎng)成分含量的影響Table 4 Effect of different dehydration methods on nutrient content

由表4可知，熱風干燥脫水方式，隨著溫度的不斷提高，維生素C含量呈現(xiàn)下降的趨勢，可溶性糖呈現(xiàn)升高的趨勢，可溶性蛋白質(zhì)呈現(xiàn)下降的趨勢。食鹽+離心的脫水方式，隨著食鹽添加量的增大，維生素C含量呈現(xiàn)上升的趨勢，可溶性糖含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，可溶性蛋白質(zhì)呈現(xiàn)上升的趨勢。自然晾曬脫水，相對于其他兩種脫水方式而言，營養(yǎng)成分含量相對較好，但它不利于工業(yè)化生產(chǎn)，環(huán)境不受控制，所以不予考慮。

綜合考慮不同脫水方式的脫水效率和對菜胚營養(yǎng)成分含量的影響，以及經(jīng)濟成本的因素，本實驗選擇6%食鹽添加量+離心脫水的方式。

2.2 京冬菜含水率的確定

2.2.1 京冬菜發(fā)酵期間維生素C含量的變化

不同含水率的京冬菜隨著發(fā)酵時間延長其維生素C含量的變化趨勢見圖1。

圖1 京冬菜發(fā)酵過程中維生素C含量的變化Fig.1 Changes of vitamin C content in the fermentation process of Jingdong pickles

由圖1可知，隨著京冬菜不斷發(fā)酵，維生素C含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，原因是：發(fā)酵5天，白菜和配料的組織結(jié)構(gòu)被破壞，維生素C滲透出來，呈現(xiàn)上升趨勢；隨著京冬菜進一步發(fā)酵，受微生物、光、溫度、pH等的影響，維生素C含量急劇下降。其中在發(fā)酵第5天時，京冬菜含水率為15%，維生素C含量最高，為57.91 mg/100 g。在京冬菜含水率為6.8%和10%時，維生素C含量一直低于2 mg/100 g，原因是脫去的水分過多，導(dǎo)致維生素C含量幾乎全部流失。在發(fā)酵10天時，5種不同含水率的京冬菜維生素C含量全部減少至小于2 mg/100 g；在發(fā)酵40天時，5種不同含水率的京冬菜維生素C含量全部減少至0 mg/100 g。

2.2.2 京冬菜發(fā)酵期間可溶性糖含量的變化

不同含水率的京冬菜隨著發(fā)酵時間延長其可溶性糖含量的變化趨勢見圖2。

圖2 京冬菜發(fā)酵過程中可溶性糖含量的變化Fig.2 Changes of soluble sugar content in the fermentation process of Jingdong pickles

由圖2可知，隨著京冬菜不斷發(fā)酵，京冬菜中可溶性糖總體呈現(xiàn)下降的趨勢，這是微生物利用糖類物質(zhì)發(fā)酵生成乳酸的結(jié)果；隨著發(fā)酵時間的增加，京冬菜中可溶性糖含量下降得相對緩慢，最后趨于穩(wěn)定，原因是發(fā)酵后期，乳酸的積累降低了pH值，進而抑制了乳酸菌的生長，造成對糖的消耗減少。京冬菜含水率為6.8%時，可溶性糖含量始終比其他含水率的京冬菜低，原因是脫水嚴重，導(dǎo)致大量糖類物質(zhì)流失。發(fā)酵0天時，京冬菜含水率為25%時，可溶性糖含量最大，含量為(20.43±0.51) g/100 g。

2.2.3 京冬菜發(fā)酵期間可溶性蛋白質(zhì)含量的變化

不同含水率的京冬菜隨著發(fā)酵時間延長其可溶性蛋白質(zhì)含量的變化趨勢見圖3。

由圖3可知，隨著京冬菜不斷發(fā)酵，可溶性蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)下降的趨勢，前期下降趨勢明顯，后期下降緩慢。原因是發(fā)酵前期，微生物大量繁殖，分解大量蛋白質(zhì)，后期由于乳酸的積累，對微生物的生長起到抑制作用，蛋白質(zhì)消耗量降低。在發(fā)酵0天時，含水率15%時，可溶性蛋白質(zhì)含量最高，其含量為(28.24±0.10) mg/g；可溶性蛋白質(zhì)含量最低為含水率為6.8%時，其含量為(15.19±0.35) mg/g。因為含水率越低，脫水越嚴重，導(dǎo)致可溶性蛋白質(zhì)含量嚴重流失。

圖3 京冬菜發(fā)酵過程中可溶性蛋白質(zhì)含量的變化Fig.3 Changes of soluble protein content in the fermentation process of Jingdong pickles

2.2.4 京冬菜發(fā)酵期間亞硝酸鹽含量的變化

亞硝酸鹽是評判京冬菜品質(zhì)的重要指標，該指標越低，說明京冬菜的食用安全性越高；不同含水率的京冬菜發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量的變化見圖4。

圖4 京冬菜發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量的變化Fig.4 Changes of nitrite content in the fermentation process of Jingdong pickles

由圖4可知，隨著京冬菜不斷發(fā)酵，京冬菜的亞硝酸鹽含量在0.10～0.50 mg/kg之間，與酸菜等醬腌菜中亞硝酸鹽含量先增加后減少的趨勢一樣[7]。京冬菜亞硝酸鹽含量低的原因有三個方面：第一方面，白菜脫水，白菜中的NO3+離子化合物大量流失，使得亞硝酸鹽生成量很少；第二方面，京冬菜含水量低，水分活度相應(yīng)降低，水分活度低可以抑制京冬菜中相關(guān)微生物的生長；第三方面，食鹽的高滲透壓、大蒜中的大蒜素等物質(zhì)和紅辣椒中的辣椒素等物質(zhì)對相關(guān)微生物有一定的抑制作用，因此使得亞硝酸鹽含量一直處于相對較低的水平[8，9]。京冬菜的亞硝酸鹽含量達到國家醬腌菜的安全標準[10]，亞硝酸鹽含量≤20 mg/kg，并且達到綠色醬腌菜的農(nóng)業(yè)推行標準[11]，亞硝酸鹽含量≤3 mg/kg，說明京冬菜可食用安全性高。

2.2.5 京冬菜發(fā)酵期間色澤的變化

色澤是感官評定的一個重要指標，色澤明亮且呈現(xiàn)橙紅色至金黃色，則感官評分越高；不同含水率的京冬菜發(fā)酵過程中L*值、a*值和b*值的變化見圖5。

圖5 京冬菜發(fā)酵過程中色澤的變化Fig.5 Changes of color in the fermentation process of Jingdong pickles

由圖5可知，隨著京冬菜的不斷發(fā)酵，因含水率不同，京冬菜的L*、a*、b*呈現(xiàn)不同的變化趨勢。

L*值呈現(xiàn)下降的趨勢，因為京冬菜中含有氨基酸、糖類物質(zhì)、纖維素等，還原糖與氨基化合物發(fā)生美拉德反應(yīng)，生成褐色物質(zhì)，導(dǎo)致京冬菜的亮度下降[12]。其中京冬菜含水率25%、20%、15%、10%的L*值由高到低，京冬菜含水率6.8%的L*值一直處于0～1之間，因此，在京冬菜發(fā)酵前期，水分含量與色澤的亮度呈正比。

a*值因京冬菜含水率不同而呈現(xiàn)不同的趨勢。其中京冬菜含水率為25%、20%、15%的a*值呈現(xiàn)先下降后上升再下降的趨勢，先下降的原因是微生物對京冬菜組織結(jié)構(gòu)的破壞，葉綠素滲透出來，呈現(xiàn)綠色，經(jīng)發(fā)酵一段時間，pH下降，使葉綠素失去Mg2+而被破壞，導(dǎo)致綠色消失；后上升的原因是輔料中紅辣椒中的紅色素滲透出來；再下降的原因是紅色素見光易分解等[13]，有一定程度的下降，但京冬菜成品仍然呈現(xiàn)微紅的顏色。京冬菜含水率10%和6.8%的a*值呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢，原因跟另外3種含水率的京冬菜一樣，其中a*沒有出現(xiàn)下降的趨勢原因是脫水嚴重，葉綠素大量損失和微生物發(fā)酵微弱。

京冬菜含水率不同對b*值有不同的影響，其中Ozawa等[14,15]發(fā)現(xiàn)4-甲硫基-3-丁烯基異硫氰酸酯(4-MTBI)的生成和分解對黃色素含量有影響。京冬菜含水率為25%、20%、15%的a*值呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢，呈現(xiàn)先變黃后變白，京冬菜含水率為10%和6.8%的a*值呈現(xiàn)降低及變白的趨勢。

2.2.6 感官評價

不同含水率的京冬菜成品的感官評分結(jié)果見表5。

表5 不同含水率對發(fā)酵京冬菜的感官評價Table 5 Sensory evaluation of fermented Jingdong pickles with different water content

注：同一組中同一列的不同字母表示在P<0.05水平差異顯著。

由表5可知，隨著京冬菜含水率的增加，京冬菜成品的感官評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，其中色澤和香氣評分隨著含水率的增加呈現(xiàn)一定程度的增大(P>0.05)；滋味和質(zhì)地的評分隨著含水率的增加呈現(xiàn)顯著變化(P<0.05)。京冬菜含水率為15%時，京冬菜感官評分達到最大值，評分為72.67±2.65。

2.2.7 電子鼻分析結(jié)果

電子鼻對不同含水率的京冬菜成品的雷達圖分析結(jié)果見圖6。

圖6 不同含水率對發(fā)酵京冬菜香氣的影響Fig.6 Effect of different water content on the aroma of fermented Jingdong pickles

京冬菜樣品的E-nose分析過程中，通過Origin軟件制作的雷達圖(見圖6)，顯示出對京冬菜樣品中香氣的響應(yīng)值。京冬菜的揮發(fā)性物質(zhì)主要集中W2W、W1S 和W1W 3個傳感器所代表的物質(zhì)，這與前人的研究結(jié)果相類似。Kyung K等[16]發(fā)現(xiàn)二甲基二硫(DMDS)和二甲基三硫化合物(DMTS)是新鮮大白菜及其發(fā)酵產(chǎn)品的主要揮發(fā)性物質(zhì)。Zhao等[17]利用HP-SPME-GC-MS方法測定出泡菜中的5種異硫氰酸酯，分別為異硫氰酸丙酯、1-異硫氰酸丁酯、異硫氰酸異丁酯、1-異硫氰酸-3-甲基丁烷和(2-異硫氰酸乙基)-苯，其中異硫氰酸酯是十字花科蔬菜的主要揮發(fā)性物質(zhì)[18]，對醬腌菜的風味起著至關(guān)重要的作用。

3 結(jié)論

脫水方式和含水率是京冬菜脫水工藝中的關(guān)鍵點，也對京冬菜的品質(zhì)有影響。以脫水效率和營養(yǎng)成分含量保留的多少作為衡量指標，可以確定6%食鹽+離心脫水脫水方式最優(yōu)；通過對6.8%、10%、15%、20%、25%含水率的京冬菜在自然發(fā)酵條件下理化指標、感官及揮發(fā)性成分的檢測，可以確定京冬菜含水率15%的發(fā)酵品質(zhì)最佳。