辣白菜制作工藝優(yōu)化

張 文,徐梓焓,謝建美,張 樂,車興艷,王先超

(西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院,四川綿陽 621010)

辣白菜屬發(fā)酵食品,作為朝鮮族飲食文化中一個(gè)獨(dú)特的存在,不但具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,還具有很多調(diào)節(jié)人體生理機(jī)能的保健和醫(yī)療作用,可解膩解酒、助消化、抗腫瘤等[1-4]。

近年來隨著人民膳食結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整和食品工業(yè)的不斷發(fā)展,我國(guó)的腌菜市場(chǎng)產(chǎn)銷量呈逐年上升的趨勢(shì)。很多企業(yè)將發(fā)酵后的辣白菜制成粉末或液狀,成為辣白菜調(diào)味品,用于油炸、燒烤、方便面料包等,遠(yuǎn)銷國(guó)外[5-6]。辣白菜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越來越被大眾所認(rèn)可[7-9]。腌制辣白菜需要加入食鹽、糖、蘋果梨、洋蔥、蔥、蒜及特色輔料魚露等,適當(dāng)輔料的添加不但能提升辣白菜的風(fēng)味特色,還能促進(jìn)辣白菜初期的乳酸發(fā)酵,使其提早進(jìn)入適口性發(fā)酵期,更有利于減少亞硝酸含量[10-12]。研究發(fā)現(xiàn),蘋果梨富含維生素C及B1、B2等多種維生素和鈣、磷、鐵等營(yíng)養(yǎng)成分,可增進(jìn)食欲、助消化,還可使辣白菜更加爽口[10],因此本文將蘋果梨添加至辣白菜中,觀察其對(duì)辣白菜品質(zhì)的影響。

現(xiàn)有腌制蔬菜方面的研究主要是優(yōu)化發(fā)酵工藝、分析微生物多樣性、篩選優(yōu)勢(shì)菌群等[13],但對(duì)其中品質(zhì)指標(biāo)的分析研究相對(duì)較少。本研究以辣白菜為研究對(duì)象,研究不同工藝條件對(duì)辣白菜品質(zhì)指標(biāo)(還原糖含量、總酸含量、pH和亞硝酸鹽含量)的影響,并通過正交試驗(yàn)確定辣白菜的較優(yōu)工藝條件,為高品質(zhì)辣白菜生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

白菜、蘋果梨、蘿卜、蔥、姜、蒜、白糖等 購(gòu)自當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng);辣椒粉、糯米粉、食用鹽、清靜園魚露 購(gòu)自超市;氯化鈉、硝酸、硫酸鐵銨、硫氰酸鉀、95%乙醇、乙醚、亞鐵氰化鉀等 均為分析純,成都市科龍化工試劑所;鄰苯二甲酸氫鉀 分析純,上海精化研究研究所;酚酞 分析純,成都金山化學(xué)試劑有限公司;亞硝酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液(GSB 04-2839-2011) 濃度1000 μg/mL,國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。

XMTS-9000恒溫干燥箱 余姚市工業(yè)儀表二廠;KQ3200E型超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;DL-1萬用電爐 中興偉業(yè)儀器有限公司;UV-5800PC紫外可見分光光度計(jì) 上海元析儀器有限公司;pH510型pH計(jì) 美國(guó)EUTECH公司;恒溫培養(yǎng)箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;HH-4恒溫水浴鍋 常州澳華儀器有限公司;YF/E-150B電子分析天平 上海賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 辣白菜制作工藝 選取新鮮勻稱、無蟲害、無壞葉、無空心的大白菜,剔除白菜外部的老葉、黃葉和根,洗凈;將大白菜均勻切成四半,瀝水,加一定量的鹽,放入泡菜壇中腌制24 h;之后將腌制好的白菜用清水洗凈,瀝水,并檢測(cè)鹽度;醬汁的制備：首先將糯米粉與水按1∶10比例混合并煮沸，熬成糊狀后關(guān)火冷卻；取白菜質(zhì)量6%的糯米糊，添加白菜質(zhì)量1%的蒜，姜，蔥、辣椒粉、蘿卜、韭菜和洋蔥，一起加入榨汁機(jī)打磨成醬汁，與一定量的糖和蘋果梨及2.5%添加量的魚露混勻,均勻地抹在瀝水后的白菜上;將抹好不同配比配料的辣白菜放入發(fā)酵盒中,密封后再將其放入4 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中低溫發(fā)酵一定時(shí)間[14]。

1.2.2 單因素實(shí)驗(yàn) 以還原糖、總酸、pH、亞硝酸鹽作為評(píng)價(jià)辣白菜品質(zhì)的理化指標(biāo),分別研究鹽度、蘋果梨添加量、發(fā)酵時(shí)間、糖添加量對(duì)辣白菜理化指標(biāo)和感官評(píng)定的影響。不同食鹽濃度對(duì)腌菜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)有很大影響,一般以初腌后鹽度為2.5%左右為宜[15-17]。本研究探索不同鹽度(1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%)對(duì)辣白菜各理化指標(biāo)和感官的影響,此時(shí)固定蘋果梨添加量、發(fā)酵時(shí)間和糖添加量分別為6%、10 d和3%;研究不同蘋果梨添加量(2%、4%、6%、8%、10%)對(duì)辣白菜各理化指標(biāo)和感官的影響,此時(shí)固定鹽度、發(fā)酵時(shí)間和糖添加量分別為2.5%、10 d和3%;研究不同發(fā)酵時(shí)間(2、6、10、14、18 d)對(duì)辣白菜各理化指標(biāo)和感官的影響,此時(shí)固定鹽度、蘋果梨添加量和糖添加量分別為2.5%、6.0%和3%;研究不同糖添加量(1%、2%、3%、4%、5%)對(duì)辣白菜各理化指標(biāo)和感官的影響,此時(shí)固定鹽度、蘋果梨添加量和發(fā)酵時(shí)間分別為2.5%、6%和10 d。

1.2.3 正交試驗(yàn) 在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,確定正交試驗(yàn)因素及水平,以還原糖、總酸、pH、亞硝酸鹽和感官評(píng)定計(jì)算綜合評(píng)分作為評(píng)價(jià)依據(jù),設(shè)計(jì)正交試驗(yàn),確定較優(yōu)的辣白菜工藝條件組合。根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,同時(shí)結(jié)合現(xiàn)有研究中較優(yōu)的腌制菜制作因素水平等[17-18],選取鹽度2.0%、2.5%和3.0%,蘋果梨添加量5%、6%和7%,發(fā)酵時(shí)間9、10和11 d,糖添加量2.5%、3.0%和3.5%,進(jìn)行正交試驗(yàn)。選擇L9(34)的正交表,進(jìn)行多指標(biāo)有重復(fù)的正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)因素及水平匯總于表1。

表1 正交試驗(yàn)因素及水平Table 1 Factors and levels of the orthogonal test

1.2.4 辣白菜理化指標(biāo)檢測(cè) 對(duì)選取的各理化指標(biāo)按照下列選取的方法測(cè)定。還原糖的測(cè)定:采用直接滴定法進(jìn)行測(cè)定[19];pH和總酸的測(cè)定:pH的測(cè)定采用pH(酸度)計(jì)測(cè)定,總酸的測(cè)定采用GB/T 12456-2008食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《食品中總酸的測(cè)定》中的酸堿滴定法[20];亞硝酸鹽含量的測(cè)定:采用鹽酸萘乙二胺法(即格里斯試劑比色法)[21-22];鹽度的測(cè)定采用GB 5009.33-2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《食品中氯化物的測(cè)定》中的佛爾哈德法(即間接沉淀滴定法)[23]。

1.2.5 感官評(píng)定 感官評(píng)定由10名(5男5女)經(jīng)過專門訓(xùn)練的人員構(gòu)成。感官評(píng)定人員評(píng)定前用20 ℃水漱口,每個(gè)樣本間隔1 min,評(píng)定人員之間獨(dú)立打分,對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果取平均值,按照表2的方法和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行感官評(píng)定[24]。

表2 辣白菜感官評(píng)定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Standards for kimchi sensory evaluation

1.2.6 綜合評(píng)分法 由于本試驗(yàn)是多指標(biāo)正交試驗(yàn),因此在進(jìn)行優(yōu)化時(shí)采用綜合評(píng)分法將多指標(biāo)整合為綜合評(píng)分[25]。根據(jù)各指標(biāo)的重要程度不同,本研究以公式(1)為例,對(duì)5個(gè)指標(biāo)加權(quán)求和計(jì)算綜合評(píng)分:

綜合評(píng)分=0.5×感官評(píng)分+0.2×亞硝酸鹽評(píng)分+0.1×還原糖評(píng)分+0.1×總酸評(píng)分+0.1×pH評(píng)分

式(1)

其中,還原糖、總酸、pH和亞硝酸鹽評(píng)分采用排隊(duì)評(píng)分法將各指標(biāo)含量轉(zhuǎn)化為評(píng)分[25]:把每項(xiàng)指標(biāo)的優(yōu)秀值定為滿分,對(duì)其它試驗(yàn)組合所得的該指標(biāo)值,視其與該優(yōu)秀值的差異按比例打分。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)。數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)使用軟件Microsoft Excel 2010和IBM SPSS Statistics 20。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)曲線 亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示。該標(biāo)準(zhǔn)曲線線性擬合度高(R2=0.9998),可用于辣白菜亞硝酸鹽含量測(cè)定。

圖1 亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Nitrite standard curve

2.1.2 鹽度對(duì)辣白菜理化指標(biāo)的影響 鹽度對(duì)辣白菜各理化指標(biāo)影響如圖2所示。當(dāng)鹽度小于2.5%時(shí),還原糖含量增加明顯,當(dāng)鹽度大于2.5%時(shí),還原糖含量繼續(xù)增加但趨于平緩。同時(shí)，隨著鹽度的增加總酸逐漸減小、pH逐漸增大。該結(jié)果與李淑媛等[26]研究結(jié)果類似。這是因?yàn)辂}度增加抑制了微生物生長(zhǎng)，使得還原糖轉(zhuǎn)化效率變低，減緩發(fā)酵產(chǎn)酸過程，從而還原糖剩余增多，總酸降低，pH升高。亞硝酸鹽含量隨鹽度的增加呈較明顯的降低趨勢(shì),當(dāng)鹽度大于3.0%后,其下降速度有所減緩。說明鹽度的增加可抑制亞硝酸鹽的生成,但在鹽度增大到一定程度后,抑制亞硝酸鹽生成的作用逐漸減小。傳統(tǒng)的發(fā)酵蔬菜品質(zhì)不穩(wěn)定,亞硝酸鹽含量較高,我國(guó)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2714-2015規(guī)定醬腌菜中亞硝酸鹽含量不得超過20 mg·kg-1。在各條件下亞硝酸鹽含量均滿足要求,此外,鹽度2.5%時(shí)感官評(píng)分最高。因而正交試驗(yàn)中主要依據(jù)感官評(píng)分選擇研究因素水平為2.0%、2.5%和3.0%。

圖2 鹽度對(duì)各理化指標(biāo)的影響Fig.2 Effect of salinity on physicochemical index

2.1.3 蘋果梨添加量對(duì)辣白菜理化指標(biāo)的影響 蘋果梨添加量對(duì)辣白菜理化指標(biāo)影響如圖3所示。還原糖和總酸隨蘋果梨添加量的增加而增大,pH隨著蘋果梨添加量的增加而減小,原因是由于蘋果梨為辣白菜乳酸發(fā)酵過程提供了供乳酸發(fā)酵的糖類,進(jìn)而增加了產(chǎn)酸量。蘋果梨添加量在6%以內(nèi)時(shí),亞硝酸鹽隨蘋果梨添加量的增加而顯著降低(p<0.05),但之后影響不明顯,與李范洙等[20]結(jié)果一致。這可能是因?yàn)榘l(fā)酵產(chǎn)生的乳酸在一定程度內(nèi)有抑制亞硝酸鹽生成的作用,含量過高抑制作用不再增加。蘋果梨中含豐富的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素,與人類的健康有著密切的關(guān)系,并且蘋果梨的添加能夠增加辣白菜的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味物質(zhì)[20,27]。蘋果梨添加量為6%時(shí)感官評(píng)分較高,這與張蕾[10]研究結(jié)果一致。同樣,在亞硝酸鹽含量均滿足要求條件下,正交試驗(yàn)中主要依據(jù)感官評(píng)分選擇研究因素水平為5%、6%和7%。

圖3 蘋果梨添加量對(duì)各理化指標(biāo)的影響Fig.3 Effects of apple-pear addition on physicochemicl index

2.1.4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)辣白菜理化性質(zhì)的影響 發(fā)酵時(shí)間對(duì)辣白菜理化指標(biāo)的影響如圖4所示。還原糖含量隨發(fā)酵時(shí)間的增加而減少,發(fā)酵時(shí)間在10 d前呈較快下降的趨勢(shì),10 d后下降速度有所減緩。隨著發(fā)酵時(shí)間的增加,總酸逐漸增大,pH逐漸減小,這是因?yàn)榘l(fā)酵過程辣白菜持續(xù)進(jìn)行乳酸發(fā)酵,產(chǎn)生的酸逐漸堆積。亞硝酸鹽含量隨著發(fā)酵時(shí)間先增大,至第6 d之后再逐漸減小,至第10 d后趨于穩(wěn)定。這是由于發(fā)酵初期，泡菜中微生物生長(zhǎng)較快，微生物將蔬菜中的硝酸鹽氧化成亞硝酸鹽；而隨著微生物代謝活動(dòng)持續(xù)，氧氣消耗殆盡，環(huán)境不利于除乳酸菌以外的其它微生物生長(zhǎng)，與此同時(shí)，蔬菜自身以及外部添加劑(如蘋果梨)的維生素C等物質(zhì)不斷將亞硝酸鹽還原，因此亞硝酸鹽含量又逐漸降低并趨于穩(wěn)定。發(fā)酵時(shí)間為10 d時(shí)感官評(píng)分最高,正交試驗(yàn)選擇研究水平為9、10和11 d。

圖4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)各理化指標(biāo)的影響Fig.4 Effect of fermentation time on physicochemica index

2.1.5 糖添加量對(duì)辣白菜理化指標(biāo)的影響 糖添加量對(duì)辣白菜理化指標(biāo)的影響如圖5所示。隨著糖添加量的增加,還原糖逐漸增加,總酸逐漸增大、pH逐漸減小。這是由于糖在水解后參與乳酸發(fā)酵,發(fā)酵越充分,產(chǎn)酸量越多。亞硝酸鹽含量以糖添加量3%為轉(zhuǎn)折點(diǎn),以先快后慢的速度降低。出現(xiàn)這種情況同樣可能是因?yàn)槿樗岷枯^大的情況下,對(duì)亞硝酸鹽的生成有抑制作用,但超過一定含量后,抑制亞硝酸鹽生成的作用將逐漸減小。糖添加量為3%時(shí)感官評(píng)分最高,正交試驗(yàn)中選擇因素研究水平為2.5%、3.0%和3.5%。

圖5 糖添加量對(duì)各理化指標(biāo)的影響Fig.5 Effect of sugar addition on physicochemical index

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn),取感官值最優(yōu)時(shí)所對(duì)應(yīng)的各因素水平為優(yōu)秀值:取還原糖含量0.13%為優(yōu)秀值(100分),總酸0.43%為優(yōu)秀值(100分),pH4.2為優(yōu)秀值(100分),由于亞硝酸鹽含量越低越好,本文取正交試驗(yàn)中最低值定為優(yōu)秀值(100分),計(jì)算得出正交試驗(yàn)中各試驗(yàn)組合的綜合評(píng)分如表3所示。正交試驗(yàn)結(jié)果和方差分析結(jié)果如表3和表4所示。方差分析結(jié)果表明,鹽度對(duì)辣白菜綜合評(píng)分的影響顯著(p<0.05),蘋果梨添加量和發(fā)酵時(shí)間對(duì)辣白菜綜合評(píng)分影響極顯著(p<0.01),且各因素影響大小的主次順序?yàn)?發(fā)酵時(shí)間>蘋果梨添加量>鹽度>糖添加量。再次,根據(jù)多重比較結(jié)果確定最優(yōu)組合[28]。由表5可知,在不考慮經(jīng)濟(jì)成本情況下,綜合評(píng)分最優(yōu)的組合為A2B3C1D3,即鹽度2.5%,蘋果梨添加量為7%,發(fā)酵時(shí)間9 d,糖添加量3.5%。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Orthogonal test results

表4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的綜合評(píng)分方差分析結(jié)果Table 4 Results of variance analysis for the comprehensive score of the orthogonal design

表5 各因素不同水平的多重比較結(jié)果Table 5 Results of multiple comparisons for the different levels of test parameters

2.3 最優(yōu)工藝?yán)卑撞说尿?yàn)證及相關(guān)指標(biāo)檢測(cè)

按照正交試驗(yàn)所得綜合評(píng)分最高的最優(yōu)工藝條件(A2B3C1D3)進(jìn)行驗(yàn)證,綜合評(píng)分為(94.80±2.23)分,該工藝條件下,辣白菜表面色澤鮮亮,均勻一致;脆嫩適口滑溜,葉肉柔軟;有柔和酸味和濃白菜清香味,無其它異味;致密,厚重,無裂縫,平整且表面光滑;對(duì)得到最優(yōu)工藝的辣白菜的水分、鹽度(以氯化鈉計(jì))、亞硝酸鹽、總酸等理化指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),得到最優(yōu)工藝的辣白菜水分為84.2%±0.87%,鹽度為2.59%±0.34%,亞硝酸鹽為(3.29±0.21) mg·kg-1,總酸為0.41%±0.06%,均滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SB/T 10439-2007要求。

3 結(jié)論

辣白菜品質(zhì)與輔料的種類和添加比例有密切關(guān)系。單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著鹽度增加,總酸逐漸減小、pH逐漸增大,并能有效降低亞硝酸鹽含量;糖、蘋果梨的添加能夠?yàn)槔卑撞说娜樗岚l(fā)酵提供還原糖,降低其中亞硝酸鹽的含量。

通過正交試驗(yàn)得出一種制作辣白菜的優(yōu)化工藝為:鹽度2.5%,蘋果梨添加量為7%,4 ℃條件下發(fā)酵時(shí)間9 d,糖添加量3.5%,此時(shí)綜合評(píng)分為(94.80±2.23)分。該工藝條件下制作的辣白菜符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2714-2015及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SB/T 10439-2007。該工藝條件可執(zhí)行性強(qiáng),可為實(shí)際生產(chǎn)提供理論依據(jù),在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中還需結(jié)合經(jīng)濟(jì)成本分析進(jìn)一步優(yōu)化工藝條件。