殷 勇,王雪雅,蓬桂華,陸 敏,陳 菊,陸 寬
(1.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 辣椒研究所,貴州 貴陽 550006;2.貴州省生物技術(shù)研究開發(fā)基地,貴州 貴陽 550002)
糟辣椒是一種貴州腌制辣椒加工產(chǎn)品中獨(dú)具特色的發(fā)酵產(chǎn)品,以酸、辣、鮮、香為特點(diǎn),酸辣適宜,風(fēng)味醇厚,深受消費(fèi)者喜愛[1-3],其制作方式是將新鮮紅辣椒洗凈去蒂、瀝干水分,輔以姜、蒜、鹽等輔料剁至碎塊放入發(fā)酵壇中加蓋液封至發(fā)酵成熟[4-7]。發(fā)酵后成品既保留鮮椒原有的色澤、脆度、辣味,又具有發(fā)酵辣椒制品獨(dú)有的風(fēng)味,色澤鮮紅,口感爽脆[8]。
糟辣椒是一類以乳酸菌為優(yōu)勢(shì)菌發(fā)酵而成的辣椒制品,然而糟辣椒容易受到細(xì)菌、霉菌、酵母菌微生物的污染,造成糟辣椒變色、變味、發(fā)黏等異常現(xiàn)象[9-10]。因此,糟辣椒產(chǎn)品安全問題是關(guān)乎產(chǎn)品質(zhì)量安全的共性技術(shù)難題。目前,糟辣椒的保質(zhì)技術(shù)主要集中在添加化學(xué)合成防腐劑和物理滅菌方面,這兩種技術(shù)有一定的弊端[11-13],其中,化學(xué)合成防腐保鮮劑存在藥劑殘留、毒副作用等問題;物理滅菌可通過高溫滅活微生物,但高溫處理會(huì)在一定程度上影響糟辣椒的口感[14-15]。因此尋找新型、綠色、安全的生物防腐保鮮技術(shù)是今后糟辣椒的研究方向。
山蒼子(Litsea cubeba)屬于樟科木姜子屬的小喬木,也叫賽樟樹、山雞椒、木姜子等,山蒼子具有似檸檬味的香氣,風(fēng)味純正、獨(dú)特,同時(shí)含有鋅、硒等微量元素,是一種對(duì)健康有益的食物[16-17]。山蒼子既可鮮食,又可提純出山蒼子油后加工制成調(diào)味品,具有良好食用品質(zhì)及安全性[18]。山蒼子油的主要成分為萜烯類化合物及其含氧衍生物,化學(xué)組成賦予了其具有較好的抗菌活性,山蒼子油及其主要成分檸檬醛具有廣譜的抗真菌效果[19]。山蒼子油對(duì)許多常見的革蘭氏陰性和陽性菌都有不同程度的抑制作用,有抗菌、抗氧化等作用[20]。近年來,對(duì)山蒼子油的抑菌機(jī)理研究進(jìn)行了不同的探索,取得相關(guān)研究成果。如發(fā)現(xiàn)檸檬醛通過其α,β-不飽和鍵與某些酶結(jié)合而降低酶活性,從而導(dǎo)致代謝障礙發(fā)揮其抑菌作用[21]。山蒼子油與菌體作用,導(dǎo)致細(xì)胞壁疏松、膜密度降低、細(xì)胞內(nèi)容物減少、干擾蛋白質(zhì)和細(xì)胞壁的合成等[22]。
本研究為了探討山蒼子油對(duì)糟辣椒的防腐保鮮效果,以山梨酸鉀為陽性對(duì)照,將不同用量山蒼子油添加至發(fā)酵成熟的糟辣椒中,研究不同山蒼子油添加量(0.1%~0.5%)對(duì)糟辣椒貯藏品質(zhì)的影響,并對(duì)糟辣椒的感官指標(biāo)、色澤及外觀變化、菌落總數(shù)、pH值及總酸品質(zhì)和風(fēng)味進(jìn)行評(píng)價(jià),旨在提升糟辣椒產(chǎn)品的品質(zhì)和安全水平,開發(fā)山蒼子油高附加值產(chǎn)品及對(duì)天然防腐技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。
1.1.1 材料
山蒼子油(檸檬醛含量72.74%):江西億森源植物香料有限公司;新鮮辣椒、生姜、大蒜:購于貴陽市花溪區(qū)金竹鎮(zhèn)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。
1.1.2 化學(xué)試劑
氫氧化鈉、無水乙醇(均為分析純):成都科龍化學(xué)試劑廠;山梨酸鉀(分析純):安徽長(zhǎng)逸生物科技有限公司。
1.1.3 培養(yǎng)基
平板計(jì)數(shù)瓊脂(plate count agar,PCA)培養(yǎng)基:胰蛋白胨5.0 g,酵母浸粉2.5 g,葡萄糖1.0 g,瓊脂15.0 g,蒸餾水1 000 mL,pH 7.0±0.2。121 ℃高壓滅菌15 min。
FA2004電子分析天平:上海良平儀器儀表有限公司;DHG-9240A 3000W電熱鼓風(fēng)干燥箱:上海煜南儀器有限公司;Hunter Lab Ultra Scan Pro全自動(dòng)多功能色差儀:美國(guó)亨特立公司;YXQ-280MD高壓蒸汽滅菌鍋:上海申安醫(yī)療器械廠;CRH-150生化培養(yǎng)箱:上海一恒科技有限公司;PEN3電子鼻:北京盈盛恒泰科技有限公司;PB-10賽多利斯pH計(jì):賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司。
1.3.1 糟辣椒的制備
根據(jù)貴州省地方標(biāo)準(zhǔn)DB52T982—2015《發(fā)酵辣椒醬及糟辣椒加工技術(shù)規(guī)程》制備糟辣椒,其加工工藝流程如下:
1.3.2 貯藏性實(shí)驗(yàn)
將200 g糟辣椒置于已滅菌的干燥瓶子中,共設(shè)置7組樣品,以未添加山蒼子油及山梨酸鉀組為空白組(CK),山蒼子油添加量為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的處理組為實(shí)驗(yàn)組(分別編號(hào)為S1、S2、S3、S4、S5),添加1 g/kg山梨酸鉀組作為陽性對(duì)照組,編號(hào)為S6,所有實(shí)驗(yàn)組均于28 ℃條件下密封避光貯藏50 d,每10 d取1次樣,共5次。每次取樣前需對(duì)取樣工具作滅菌處理,上中下部分混勻后取樣,每次取3個(gè)平行。
1.3.3 測(cè)定方法
菌落總數(shù):參照國(guó)標(biāo)GB 4789.2—2016《菌落總數(shù)測(cè)定》;pH值:參照國(guó)標(biāo)GB 5009.237—2016《食品pH值的測(cè)定》;總酸:參照國(guó)標(biāo)GB/T 12456—2008《食品中總酸的測(cè)定》;色差值(△E)測(cè)定:參照文獻(xiàn)[23]方法,△E表示總色差。感官評(píng)價(jià):參照文獻(xiàn)[24]方法,添加山蒼子油5 d后,對(duì)糟辣椒進(jìn)行感官評(píng)分,滿分100分,糟辣椒感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。
表1 糟辣椒的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory scoring criteria of fermented pepper
風(fēng)味物質(zhì)的檢測(cè):參照文獻(xiàn)[25]的方法。不同傳感器的性能描述如表2所示。
表2 電子鼻系統(tǒng)傳感器類型及性能描述Table 2 Sensor type and performance description of electronic nose system
1.3.4 數(shù)據(jù)處理
用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄并初步處理、繪制圖表;采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。
不同處理組對(duì)糟辣椒感官評(píng)分的影響見表3。由表3可知,各處理組對(duì)糟辣椒的感官品質(zhì)影響不同,其中CK組感官評(píng)分為88.1分,S2組感官評(píng)分為91.4分,在色澤和形態(tài)方面表現(xiàn)較好,說明添加0.2%的山蒼子油使糟辣椒品質(zhì)表現(xiàn)較好,糟辣椒風(fēng)味相協(xié)調(diào),風(fēng)味更有層次,由于山蒼子油帶有檸檬香味,賦予糟辣椒清新愉悅的風(fēng)味[26]。S4和S5組感官評(píng)分較低,分別為58.2分、50.2分,主要表現(xiàn)為口感和風(fēng)味不佳,山蒼子油在密封環(huán)境下,檸檬香味比較強(qiáng)烈且不易排出[27],隨著山蒼子油添加量的增加,逐漸破壞糟辣椒風(fēng)味協(xié)調(diào)性,口感出現(xiàn)苦澀味,且添加量越高苦澀味越濃。綜上,S2處理組(即山蒼子油添加量為0.2%)為最優(yōu)組。
表3 不同處理組對(duì)糟辣椒感官評(píng)分的影響Table 3 Effect of different treatment groups on sensory scores of fermented pepper
不同處理組對(duì)糟辣椒貯藏期總色差的變化如圖1所示,在貯藏0 d時(shí),各組之間△E值無顯著差異(P>0.05),隨著貯藏時(shí)間的變化,各組之間△E開始呈現(xiàn)不同趨勢(shì)的下降,具體表現(xiàn)為:CK組在貯藏期內(nèi)△E呈顯著差異(P<0.05),相對(duì)其他處理組變化范圍最大,從0~50 d的△E差值為8.01,30 d時(shí)(不僅是30 d,還包括40 d、50 d)△E相對(duì)其他組出現(xiàn)明顯的下降,CK在26 d時(shí)表面因酵母菌等微生物快速繁殖造成“生花”,說明隨著時(shí)間的推移,糟辣椒中腐敗微生物快速繁殖生長(zhǎng),破壞糟辣椒形態(tài),環(huán)境中的氧化還原電勢(shì)較高而使辣椒中的多酚類物質(zhì)發(fā)生褐變,顏色變深[25]。S1組在貯藏期間△E值有顯著差異(P<0.05),在0~30 d變化趨勢(shì)相對(duì)平緩,在30~50 d之間△E值下降速度加快,整個(gè)貯藏期△E差值為6.52,原因在于0~30 d時(shí)山蒼子油有一定的抑菌能力,但由于濃度較低,導(dǎo)致抑菌能力不足,造成S1在41 d時(shí)已腐敗“生花”,最終△E值為42.71。S6組在貯藏期間△E值有顯著差異(P<0.05),與S1相差不大,最終△E值為42.39,結(jié)合外觀分析,S6在37 d時(shí)已腐敗,說明添加1 g/kg山梨酸鉀抑菌防腐能力較差。S2~S5組在整個(gè)貯藏期中△E變化幅度相對(duì)最小,但與各處理組之間的變化均呈顯著性差異(P<0.05),整個(gè)貯藏期中,除了色澤輕微變暗外,組織形態(tài)較好,無褐變現(xiàn)象,其中變化最小的為S5組,△E差值為3.48,表明山蒼子油濃度越高,色澤變化越小,△E相對(duì)穩(wěn)定,表明高濃度下的山蒼子油針對(duì)糟辣椒中的酵母腐敗菌有較強(qiáng)抑菌效果。通過添加不同濃度的山蒼子油發(fā)現(xiàn),S5處理組的護(hù)色效果最佳,濃度越高,糟辣椒的色澤變化越小,穩(wěn)定性越好。從色差變化結(jié)果來看,當(dāng)山蒼子油添加量為0.2%以上時(shí),對(duì)糟辣椒有較好的護(hù)色效果。
圖1 不同處理組對(duì)貯藏期內(nèi)糟辣椒總色差的影響Fig.1 Effect of different treatments on the total color difference of fermented pepper during the storage
不同處理組對(duì)貯藏期內(nèi)糟辣椒菌落總數(shù)的影響見表4。由表4可知,在添加山蒼子油和山梨酸鉀后菌落總數(shù)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),但隨著時(shí)間的延長(zhǎng),不同處理組的糟辣椒中菌落總數(shù)均持續(xù)增加,其中CK增長(zhǎng)速率最快,且與其他處理組差異顯著(P<0.05),糟辣椒貯藏期CK菌落總數(shù)變化差異顯著(P<0.05)。10 d后,各處理組菌落總數(shù)在1.53~4.77×103CFU/g之間,而CK組為1.27×104CFU/g(P<0.05)。貯藏20 d,CK菌落總數(shù)為2.19×104CFU/g,較10 d增長(zhǎng)近2倍,至50 d時(shí)菌落總數(shù)達(dá)到6.58×106CFU/g。S1、S6組中微生物繁殖相對(duì)其他山蒼子油處理組快,50 d時(shí)菌落總數(shù)分別達(dá)到3.52×105CFU/g、3.75×105CFU/g,由此可初步判斷S1與S6組抑菌能力較弱,從而導(dǎo)致糟辣椒中微生物繁殖較快。S2~S5組菌落總數(shù)一直保持低水平,S2組在后期有所增加,至50 d時(shí)菌落總數(shù)為3.31×104CFU/g,S3、S4、S5在整個(gè)貯藏期中,菌落總數(shù)相對(duì)較低,到50 d時(shí),三組菌落總數(shù)分別為9.09×103CFU/g、4.55×103CFU/g、2.55×103CFU/g。由此可見,山蒼子油在糟辣椒抑菌有很好的效果,且濃度越高,抑菌效果越好,能有效抑制糟辣椒各種微生物生長(zhǎng)。在貴州省地方標(biāo)準(zhǔn)DB 52T982—2015《發(fā)酵辣椒醬及糟辣椒加工技術(shù)規(guī)程》中沒有對(duì)菌落總數(shù)作出要求。從菌落總數(shù)變化結(jié)果來看,山蒼子油添加量在0.2%以上就能有效的抑制各種微生物的生長(zhǎng)。
表4 不同處理對(duì)糟辣椒菌落總數(shù)的影響Table 4 Effect of different treatments on the total bacterial count of fermented pepper
不同處理組對(duì)貯藏期糟辣椒pH值的影響見圖2。由圖2可知,貯藏期內(nèi)不同處理組呈現(xiàn)出pH值逐漸升高趨勢(shì),CK組pH值變化呈顯著性異差(P<0.05)。至30 d,CK的pH值3.29,因其未加入抑菌成分,乳酸菌為優(yōu)勢(shì)菌群,pH值在一定時(shí)間內(nèi)保持在較低水平;在30~50 d,pH值上升至4.12,pH值快速升高,酸度降低,與其他各組差異顯著(P<0.05),其原因是貯藏中后期,CK組內(nèi)微生物大量繁殖生長(zhǎng),其他菌占主導(dǎo)地位。S1、S6組在貯藏期內(nèi)上升較快,與其他組呈差異顯著(P<0.05),原因在于糟辣椒中其他微生物生長(zhǎng)迅速。S2組在50 d時(shí),pH值為3.41,變化同CK、S1、S6相比,pH值保持在一個(gè)較為穩(wěn)定的范圍,從而使糟辣椒的pH值上升趨勢(shì)較緩,同菌落總數(shù)分析結(jié)論相符。S3~S5組pH值上升慢,S2組pH變化比其他組小,原因是隨著山蒼子油濃度增高,不僅抑制了主要腐敗菌的生長(zhǎng),同時(shí)也抑制了乳酸菌的生長(zhǎng)。由此可見,從pH值變化來看,在山蒼子油0.2%添加量下糟辣椒不僅能抑制微生物的生長(zhǎng),防止腐敗,而且能有效防止糟辣椒發(fā)酵過酸,使糟辣椒保持在一個(gè)合適的酸度。
圖2 不同處理組對(duì)貯藏期糟辣椒pH值的影響Fig.2 Effect of different treatments on pH of fermented pepper during the storage
不同處理組對(duì)貯藏期總酸含量的影響如圖3所示,在整個(gè)貯藏期間,隨著糟辣椒中pH值的升高,各組總酸含量呈不斷下降趨勢(shì)。CK組在貯藏期間總酸變化最大,與其余處理組呈顯著性差異(P<0.05),在0~20 d中,CK組總酸含量均高于各處理組(P<0.05),含量從1.44%僅下降到1.34%,30 d后下降趨勢(shì)明顯(P<0.05),速度較其他組快,這是由于CK組糟30 d之前乳酸菌占主導(dǎo)地位,產(chǎn)酸多,總酸含量處于較高水平,隨著pH上升,產(chǎn)酸能力變?nèi)?,總酸含量下降較快。S1、S6組的總酸在貯藏期下降相對(duì)其余處理組較快(P<0.05),貯藏50 d后總酸含量分別為0.735%、0.701%,表明山梨酸鉀與0.1%山蒼子油在穩(wěn)定糟辣椒總酸下降的效果相近。S2組的總酸含量變化在貯藏期內(nèi)差值為0.51,同CK、S1、S6相比,總酸變化較小,由于山蒼子油的抑菌作用,使糟辣椒處于一個(gè)較為穩(wěn)定的pH環(huán)境中,所以能較好的保持總酸含量。S3~S5的總酸下降相對(duì)較慢,整個(gè)貯藏期內(nèi)總酸含量同0 d相比差值分別為0.503、0.489、0.434。說明山蒼子油濃度越高,越能穩(wěn)定糟辣椒pH值,對(duì)穩(wěn)定總酸含量效果越明顯。由此可見,從總酸含量變化來看,在山蒼子油0.2%添加量下糟辣椒有效穩(wěn)定總酸含量。
圖3 不同處理組對(duì)貯藏期總酸含量的影響Fig.3 Effects of different treatments on total acid contents of fermented pepper during the storage
不同濃度山蒼子油對(duì)糟辣椒風(fēng)味成分的影響,可通過電子鼻的不同傳感器在特定時(shí)間點(diǎn)的響應(yīng)值變化來表示,糟辣椒貯藏0 d、50 d電子鼻傳感器信號(hào)雷達(dá)圖見圖4。
由圖4A可知,在0 d時(shí),各處理組的W5S、W3C、W6S及W3S傳感器響應(yīng)值較低且變化不大,表明此時(shí)糟辣椒各組的揮發(fā)性成分在氮氧化合物、氨類、氫化物和烷烴類的含量上沒有明顯變化;其中CK對(duì)W1S(甲基類)、W1W(硫化物)、W2W(有機(jī)硫化物)3個(gè)傳感器變化相對(duì)明顯,表明正常糟辣椒中硫化物香氣特征明顯,含硫化合物多為大蒜、洋蔥等食物的代表性物質(zhì),與其他揮發(fā)性物質(zhì)混合后,形成了辣椒發(fā)酵后獨(dú)特的風(fēng)味[28]。S1~S5對(duì)W1C(芳香成分)、W5C(短鏈烷烴類)、W1S(甲基類)、W1W(硫化物)、W2S(醇類、醛酮類)變化比較明顯,除了糟辣椒正常具有的氣味外,還具有更為豐富的風(fēng)味,醛類物質(zhì)香氣濃烈,多為花香及果香氣味,這與樣品中添加山蒼子油相關(guān),說明電子鼻傳感器能較好的區(qū)分不同處理方式的糟辣椒。
圖4 糟辣椒貯藏0 d(A)和50 d(B)電子鼻傳感器信號(hào)雷達(dá)圖Fig.4 Radar map of electronic nose sensor signal at storage 0 d (A)and 50 d (B) of fermented pepper
由圖4B可知,在貯藏50 d時(shí),各傳感器的響應(yīng)值明顯小于0 d,說明各類氣味隨著貯藏時(shí)間的增長(zhǎng)而減弱。其中CK對(duì)W1S(甲基類)響應(yīng)較0 d明顯,其余均減弱,可能與貯藏后期糟辣椒腐敗有關(guān)。S1與S6變化趨同與CK,對(duì)W1S(甲基類)響應(yīng)比較明顯,說明貯藏后期糟辣椒中甲基類物質(zhì)增多。S2~S5組中對(duì)W1C(芳香成分)、W1W(硫化物)、W2S(醇類、醛酮類)、W2W(有機(jī)硫化物)4個(gè)傳感器上變化明顯,說明貯藏后期添加山蒼子油的糟辣椒氣味差異主要體現(xiàn)在芳香成分、硫化物、醇類與醛酮類化合物上。由此可推斷,糟辣椒的腐敗可能與甲基類物質(zhì)增長(zhǎng)有關(guān),而山蒼子油的加入使糟辣椒風(fēng)味更佳豐富。
不同處理組對(duì)糟辣椒貯藏0 d、50 d風(fēng)味影響的LDA結(jié)果見圖5。由圖5可知,線性判別函數(shù)LD1和LD2的方差貢獻(xiàn)率分別為66.171%和22.666%,累積方差貢獻(xiàn)率有88.837%,很好的反映了樣品總體信息。從各組風(fēng)味圈分布來看:貯藏0 d時(shí),CK在LD1的條件下,與其他組之間相隔較遠(yuǎn),區(qū)別明顯,是因?yàn)镾1~S5處理組添加了不同量的山蒼子油,對(duì)糟辣椒的風(fēng)味影響大,導(dǎo)致CK組與各組的風(fēng)味圈相距最遠(yuǎn);在5個(gè)處理組中,S1、S2組風(fēng)味圈能很好分離,而S3、S4、S5組風(fēng)味重疊,表明當(dāng)山蒼子油添加量較低時(shí),通過電子鼻能快速區(qū)分,在添加量高時(shí),即為0.3%、0.4%、0.5%時(shí),通過LDA不能將其很好的分開,可能是由于添加量低,各風(fēng)味物質(zhì)的差異性較為明顯,通過電子鼻能區(qū)分,添加量高山蒼子油的各風(fēng)味物質(zhì)濃度高,不能很好的區(qū)分。
圖5 糟辣椒貯藏0 d、50 d風(fēng)味物質(zhì)線性判別分析結(jié)果Fig.5 Linear discriminant analysis results of flavor components in fermented pepper at storage 0 d and 50 d
貯藏50 d與0 d相比,CK差距最大,說明貯藏期內(nèi),CK氣味變化最大,CK在貯藏期內(nèi)色差、菌落總數(shù)、pH差異較大,從而在風(fēng)味上變化也最大;其次為S1、S6組,風(fēng)味圈的距離也較遠(yuǎn),說明在整個(gè)貯藏期,兩個(gè)處理組氣味變化比較顯著,與貯藏初期相比變化較大。S2在LD1條件下距離較遠(yuǎn),風(fēng)味變化比較明顯,但通過外觀觀察,S2變化不明顯,可能由于在此濃度下,S2到貯藏后期,糟辣椒內(nèi)微生物數(shù)量增多,代謝產(chǎn)物增多,導(dǎo)致S2在風(fēng)味上有著更豐富的表現(xiàn)。S3、S4、S5在0 d時(shí)重疊,50 d三組也較接近,說明三組風(fēng)味相近,整個(gè)貯藏期中,風(fēng)味圈距離也最近??梢?,貯藏50 d時(shí),CK在LD2的條件下,與其他組距離較遠(yuǎn),區(qū)別明顯。由此可知,當(dāng)山蒼子油添量為0.2%時(shí),可以豐富其風(fēng)味,也說明電子鼻在區(qū)分不同山蒼子油含量對(duì)糟辣椒貯藏期的氣味具有可行性,對(duì)于評(píng)價(jià)糟辣椒品質(zhì)變化有著重要實(shí)用意義。
在發(fā)酵成熟的糟辣椒中添加不同量的山蒼子油,對(duì)貯藏期糟辣椒品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析,結(jié)果表明,山蒼子油最佳添加量為0.2%,在此條件下,貯藏期內(nèi)糟辣椒可得,感官評(píng)分91.4分,色差值(△E)為4.48,菌落總數(shù)為3.31×104CFU/g,pH值為3.41,總酸含量為0.921%。本研究不僅能在貯藏期保持糟辣椒品質(zhì),而且使產(chǎn)品風(fēng)味更豐富協(xié)調(diào)、穩(wěn)定,可為糟辣椒的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù),對(duì)提升糟辣椒發(fā)酵工藝的工業(yè)化應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。