卷心菜泡菜發(fā)酵工藝的優(yōu)化研究

隋明，唐賢華，張鳳英，吳霞，謝慧蓉，楊晨

(1.四川工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 都江堰 611830；2.四川大學(xué) 輕紡與食品學(xué)院，成都 610065；3.加拿大阿爾伯塔大學(xué) 農(nóng)業(yè)與食品營(yíng)養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，加拿大 埃德蒙頓 T6G 2R3)

隨著中國(guó)內(nèi)陸地區(qū)生產(chǎn)和制造能力的提高，市場(chǎng)供求結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不斷提升以及人們生活條件的逐步提高，群眾對(duì)于食品的要求也從價(jià)格低廉逐漸向健康、安全轉(zhuǎn)變，對(duì)口感、香味有了更高的需求。使用乳酸菌腌漬發(fā)酵蔬菜的泡菜產(chǎn)品因食用方便，品種多樣如蘑菇[1]、牛肉類[2]、蔬菜類[3]等，口感和香氣更豐富，更符合人們的需求。隨著包裝產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，泡菜類產(chǎn)品出現(xiàn)了易拉罐、玻璃罐以及塑料真空包裝等，食用更加方便快捷，還提高了乳酸菌厭氧狀態(tài)下的后續(xù)發(fā)酵和保鮮作用[4]，也間接地?cái)U(kuò)大了市場(chǎng)的分布量。目前，中國(guó)國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)了很多規(guī)?；钠髽I(yè)，比如廈門九龍、貴州老干媽、四川飯掃光、重慶涪陵的泡菜公司，大力發(fā)展泡菜產(chǎn)業(yè)可以增加人們對(duì)蔬菜的攝入量，提高國(guó)家對(duì)外出口量，增加國(guó)民收入。隨著泡菜產(chǎn)品需求量的不斷增加，競(jìng)爭(zhēng)力也不斷增強(qiáng)，提高了乳酸菌對(duì)泡菜品質(zhì)和保鮮功能的作用[5]，因此需要對(duì)泡菜發(fā)酵過(guò)程的生產(chǎn)工藝進(jìn)行不斷改進(jìn)與優(yōu)化。周佳等[6]以卷心菜為主要原料，通過(guò)接種乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵，考察了食鹽、蔗糖用量和發(fā)酵溫度對(duì)感官特征的影響。燕平梅等[7]考察了食鹽含量一定的情況下，蔗糖溶液濃度對(duì)泡菜品質(zhì)的影響。說(shuō)明泡菜生產(chǎn)加工過(guò)程中，食鹽、蔗糖含量和發(fā)酵溫度都會(huì)對(duì)泡菜的質(zhì)量造成較大的影響。

因此，不斷提高產(chǎn)品的安全性、可靠性，加強(qiáng)泡菜產(chǎn)品的口感、香味的適口性，改善包裝和產(chǎn)品的保質(zhì)期，通過(guò)不斷改善食鹽、蔗糖的比例以及控制發(fā)酵條件，增加產(chǎn)品的穩(wěn)定性、適口性是在國(guó)內(nèi)甚至國(guó)外市場(chǎng)的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)中處于不敗之地的重要技術(shù)措施。本文以蘿卜為主要材料，采用自然發(fā)酵方式測(cè)定不同食鹽、蔗糖濃度以及發(fā)酵溫度對(duì)泡菜感官品質(zhì)的影響。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 材料與儀器

卷心菜：都江堰市場(chǎng)購(gòu)得；蔗糖：太古食品有限公司；食鹽：中糧集團(tuán)未加碘精制食鹽；NaOH標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液：廣州市刺水科技有限公司；酚酞：天津津北精細(xì)化工有限公司；紫外分光光度計(jì)：上海光譜儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 酸度測(cè)定

取5 mL卷心菜發(fā)酵液置于三角瓶中，加入酚酞，用0.1 mol/mL NaOH溶液滴定，繼續(xù)輕輕搖瓶，直到液體顯色到達(dá)滴定終點(diǎn)。

式中：k=0.09為轉(zhuǎn)化成適當(dāng)酸的系數(shù)；C為標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mol/L；V1為滴定法消耗的標(biāo)準(zhǔn)堿體積；V2為空白試劑消耗的標(biāo)準(zhǔn)堿液體積，mL；V0為樣品稀釋總體積，mL；V3為滴定用取樣溶液的體積，mL；m為樣品質(zhì)量或體積，g或mL。

1.2.2 發(fā)酵液氫離子濃度(pH)

使用pH計(jì)測(cè)定。

1.2.3 亞硝酸鹽含量測(cè)定

1.2.3.1 亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備

取9支50 mL比色管，加入0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.5，2.0，2.5 mL的亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入2 mL對(duì)氨基苯磺酸溶液，再加入1 mL萘胺化鹽酸溶液，用去離子水定容至50 mL刻度線，搖動(dòng)，零管為空白，在538 nm波長(zhǎng)處測(cè)定數(shù)據(jù)并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.3.2 測(cè)定方法

使用移液管準(zhǔn)確量取5 mL發(fā)酵液轉(zhuǎn)移至50 mL燒杯中，再加入10 mL去離子水。準(zhǔn)確量取12.5 mL飽和硼砂溶液加入燒杯中，混合均勻，用150 mL去離子水沖洗，全部轉(zhuǎn)移到250 mL容量瓶中定容到刻度。在80 ℃水浴中保溫20 min。加入5 mL鐵氰化鉀溶液，搖動(dòng)，加乙酸鋅5 mL沉淀溶液中的蛋白質(zhì)。加入去離子水250 mL，搖勻，30 min后過(guò)濾，將濾過(guò)的液體丟棄，然后用濾液作為樣品供使用，根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，在538 nm波長(zhǎng)處測(cè)得亞硝酸鹽的濃度和曲線。

表1 樣品中亞硝酸根離子溶液的測(cè)定

2 泡菜工藝流程

蓮花白泡菜的加工工藝見(jiàn)圖1。

圖1 泡菜加工工藝

將蓮花白除去塵土、碎石等，洗凈，切碎到需要的大小，此時(shí)加入食鹽、蔗糖、料酒或其他重要的輔料，將蓮花白切片，同輔料混合在一起進(jìn)行腌制，裝入發(fā)酵池，進(jìn)行工藝調(diào)節(jié)，發(fā)酵成熟后進(jìn)行金屬物等的檢測(cè)，包裝。

3 結(jié)果與討論

3.1 不同材料條件下各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定

不同濃度亞硝酸鹽的吸光度值標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖2。

圖2 538 nm條件下亞硝酸鹽的吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

趨勢(shì)線為：y=1.299x-0.008，R2=0.9955，當(dāng)亞硝酸鹽濃度為0.15%時(shí)，濃度過(guò)大，且呈四舍五入。在基本配方下，加鹽量分別為2%、3%。加糖量為3%，在30 ℃下發(fā)酵4 d。發(fā)酵結(jié)束后，泡菜的pH值、總酸度和亞硝酸鹽濃度均達(dá)到最佳水平，通過(guò)感官評(píng)價(jià)評(píng)分表可知最佳鹽濃度為3%。

在泡菜基質(zhì)中蔗糖含量為3%的發(fā)酵條件下，加入食鹽量2%、3%、4%，完成發(fā)酵，測(cè)定泡菜汁的pH值、亞硝酸鹽含量和酸度，食鹽的最佳濃度為2%，見(jiàn)表2。

表2 不同食鹽濃度條件下各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定

在發(fā)酵基質(zhì)中食鹽含量為3%的發(fā)酵條件下，加入蔗糖量2%、3%、4%，完成發(fā)酵，測(cè)定泡菜汁的pH值、亞硝酸鹽含量和酸度。對(duì)比各項(xiàng)指標(biāo)后，糖的最佳濃度為2%，見(jiàn)表3。

表3 不同蔗糖濃度下各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定

續(xù) 表

在加入3%食鹽、2%蔗糖及其他發(fā)酵條件相同的前提下，發(fā)酵溫度為25，30，35 ℃，測(cè)定泡菜汁的pH值、亞硝酸鹽含量和酸度。在感官評(píng)估之后，最佳溫度為30 ℃，見(jiàn)表4。

表4 不同溫度條件下各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定

采用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)泡菜的色澤、香氣、口感和脆性進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，見(jiàn)表5。

表5 三因素三水平評(píng)分表

表6 泡菜工藝三因素三水平分析表

由表6可知，RA>RC>RB，因此因子的順序是A(食鹽濃度)>C(溫度)>B(蔗糖濃度)。選擇每個(gè)因子的最大值K1、K2和K3對(duì)應(yīng)的級(jí)別。鹽濃度：K2>K3>K1，糖濃度：K1>K3>K2，溫度：K2>K1>K3，所以最適合的方案是A2B1C2，即：腌制泡菜的基質(zhì)中加入3%的食鹽，2%的蔗糖，發(fā)酵溫度控制在30 ℃。

質(zhì)量評(píng)分評(píng)估結(jié)果表明：3%的食鹽濃度，2%的蔗糖濃度，在30 ℃的溫度下對(duì)泡菜發(fā)酵的接受度大于其他變量，而按照配方制作的泡菜更符合大眾口味。

周強(qiáng)等通過(guò)研究具有功能性的西芹泡菜的發(fā)酵條件結(jié)果表明，食用鹽添加量4%時(shí)腌制的西芹泡菜的口感最好，同本試驗(yàn)的3%含量相差不大，這可能是蔬菜的含水量以及輔料不同導(dǎo)致的。羅靜等[8]以芥菜為原料進(jìn)行降低發(fā)酵基質(zhì)中亞硝酸鹽含量的發(fā)酵工藝，在發(fā)酵溫度為30 ℃時(shí)，脆度和口感最佳。鄭婭等[9]以3種蔬菜混合發(fā)酵制成的泡菜工藝過(guò)程中，在食鹽含量為3%、蔗糖含量為3%時(shí)，泡菜的口感和風(fēng)味都較好，這同本試驗(yàn)中的最佳工藝類似。劉曉莉等[10]研究腌制魚(yú)腥草泡菜工藝過(guò)程中發(fā)現(xiàn)食鹽含量4%時(shí)泡菜的口感和香氣最佳。對(duì)比其他研究學(xué)者對(duì)腌制泡菜的工藝研究，食鹽含量在4%左右的條件下可以降低發(fā)酵機(jī)制中的亞硝酸鹽含量以及保證泡菜有很好的口感和風(fēng)味。

3.2 泡菜工廠設(shè)計(jì)的基本原則

王云陽(yáng)等[11]在年產(chǎn)萬(wàn)噸的泡菜工廠設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分考慮了物料計(jì)算、不同種類蔬菜的研制生產(chǎn)線來(lái)選擇設(shè)備。劉娟[12]在設(shè)計(jì)千噸泡菜的生產(chǎn)線設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分考慮了廠區(qū)設(shè)計(jì)、勞動(dòng)組織、HACCP的組織過(guò)程要求。因此，泡菜工廠設(shè)計(jì)需滿足以下基本原則[13-18]：

符合當(dāng)?shù)厮?、土壤、電力以及防污染的?guī)劃，同時(shí)結(jié)合工廠的生產(chǎn)工藝，便于工人之間的合作和原材料的運(yùn)輸，布局緊湊，土地使用合理；

工廠的布局和水電的布局相結(jié)合要能夠提高工作效率，泡菜工廠衛(wèi)生和工藝管道必須符合要求，以避免交叉污染的原材料、半成品和成品；

廠房符合照明、通風(fēng)的要求，部分特殊設(shè)施需要避光保護(hù)；

工廠主體建筑布局符合規(guī)劃要求，交通流量和人流分離得到合理利用；

適當(dāng)增加綠化面積，為工人工作提供舒適的工作環(huán)境，提高工作效率；

預(yù)留一定數(shù)量的空白綠地，預(yù)留必要的生產(chǎn)面積，以備將來(lái)擴(kuò)建；

供水和排水系統(tǒng)應(yīng)大于生產(chǎn)需要，以防止在必要的時(shí)間內(nèi)使用水量；

工廠布局簡(jiǎn)單大方，結(jié)構(gòu)復(fù)雜簡(jiǎn)化。

綜上所述，泡菜制作工藝的主要外部影響因素有食鹽含量、蔗糖含量、發(fā)酵溫度等，而為了得到優(yōu)質(zhì)的口感、脆度等，還需要加入辣椒等調(diào)味料等輔料，而出廠的關(guān)鍵點(diǎn)就是通過(guò)加入抗氧化劑[19]、優(yōu)質(zhì)益生菌發(fā)酵的方法[20]控制基質(zhì)中的亞硝酸鹽含量。而通過(guò)對(duì)發(fā)酵條件的優(yōu)化[21]、生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)以及考慮不同包裝材料對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和貨架期的影響是泡菜工業(yè)發(fā)展比較重要的研究方向。

4 結(jié)論

通過(guò)研究，獲得了制作泡菜的最佳配方。主要結(jié)果如下：第一，單因素試驗(yàn)表明，當(dāng)鹽濃度為3%，糖濃度為2%，溫度為30 ℃時(shí)，對(duì)產(chǎn)物的感官評(píng)價(jià)有顯著影響，顯示鹽濃度、糖濃度和溫度等因素對(duì)泡菜的產(chǎn)生有不同的感官影響。第二，利用水平因子分析泡菜的味道，在基本公式下，鹽濃度為3%，糖濃度為2%，溫度為30 ℃。此時(shí)，產(chǎn)品的感官評(píng)價(jià)最高，為90分，味道最好。第三，用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)天然發(fā)酵泡菜的外觀、組織學(xué)、色澤和風(fēng)味進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果為“最受喜愛(ài)”。第四，本品由乳酸菌發(fā)酵而成。與傳統(tǒng)鹽漬相比，本產(chǎn)品色澤白皙，香味濃郁，彈性強(qiáng)，切片性好，口感細(xì)膩，味道適中辛辣，無(wú)異味。