發(fā)酵方式對(duì)泡豇豆品質(zhì)的影響

陳鳳，游玉明，張冬梅，朱建勇

(重慶文理學(xué)院 林學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，重慶 402160)

豇豆(Vignaunguiculata)為豆科豇豆屬一年生纏繞性草本植物，又稱角豆、帶豆、掛豆角等，廣泛分布于非洲、拉丁美洲及亞洲地區(qū)[1,2]。我國(guó)是豇豆的次 生起源中心，主產(chǎn)于山東、山西、四川、江西等地，具有悠久的栽培歷史[3,4]。豇豆不僅富含碳水化合物、蛋白質(zhì)、維生素和Fe，Zn，Ca及Mg等礦物質(zhì)，還富含賴氨酸、組氨酸等必需氨基酸及黃酮、多酚等生物活性物質(zhì)，是我國(guó)重要的蔬菜作物，具有較高的經(jīng)濟(jì)和食用價(jià)值[5-7]。

豇豆食用方法眾多，以其嫩莢通過發(fā)酵制成的豇豆泡菜因其“脆嫩、鮮香、爽口”而深受消費(fèi)者的歡迎，是四川泡菜的典型品種之一。研究表明，豇豆在發(fā)酵過程中易出現(xiàn)色澤褪變，質(zhì)地軟化，表現(xiàn)出硬度降低、脆性下降等品質(zhì)劣變現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了其商品價(jià)值[8-10]。發(fā)酵方式是影響泡菜品質(zhì)的重要因素之一，目前研究者主要集中在預(yù)處理方式、食鹽濃度、溫度等對(duì)泡豇豆品質(zhì)的影響[11]，而對(duì)不同發(fā)酵方式下豇豆在發(fā)酵過程中的色澤、總酸以及亞硝酸鹽等品質(zhì)變化，尤其是對(duì)其硬度與主要影響因素原果膠含量變化關(guān)系的研究還鮮見報(bào)道。因此，本實(shí)驗(yàn)擬比較自然發(fā)酵、母水發(fā)酵和直投式乳酸菌劑發(fā)酵3種常見發(fā)酵方式對(duì)豇豆在發(fā)酵過程中色澤、總酸、亞硝酸鹽含量的影響，并探討了硬度變化與原果膠含量的關(guān)系，以期為高品質(zhì)泡豇豆的加工提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮豇豆：購(gòu)于重慶市永川區(qū)雙竹農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)；泡菜水：實(shí)驗(yàn)室自制；泡菜乳酸菌：北京川秀科技有限公司；半乳糖醛酸、咔唑、對(duì)氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、抗壞血酸、2,6-二氯酚靛酚鈉鹽等：均為分析純。

CM-5型色彩色差計(jì) 柯尼卡美能達(dá)公司；TA.XT plus型物性測(cè)試儀 英國(guó)Stable Micro System公司；pHS-3型酸度計(jì) 上海精密儀器儀表有限公司；752型分光光度計(jì) 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；T18型高速勻漿機(jī) 德國(guó)IKA公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 泡豇豆的制作

挑選完整、新鮮、粗細(xì)均勻及嫩度相對(duì)一致的豇豆，清水漂洗后瀝干水分、裝壇。其中，自然發(fā)酵按豇豆與水1∶1的比例注入含鹽量6%的鹽水；母水發(fā)酵則注入含鹽量6%的老泡菜水；直投式乳酸菌劑發(fā)酵注入含鹽量6%的鹽水后按豇豆質(zhì)量的0.1%加入乳酸菌粉至壇內(nèi)。壇沿加水密封，在室溫條件下進(jìn)行發(fā)酵，每隔一定時(shí)期測(cè)定泡豇豆的各項(xiàng)指標(biāo)。

1.2.2 色澤的測(cè)定

將樣品勻漿，裝入色差計(jì)樣品杯中，置于色差計(jì)上采用鏡面反射模式從不同角度分別測(cè)定其L*，a*，b*值[12]。

1.2.3 總酸的測(cè)定

參照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測(cè)定》，采用電位滴定法測(cè)定。

1.2.4 亞硝酸鹽的測(cè)定

參照GB 5009.33—2016《食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測(cè)定》，采用分光光度計(jì)法測(cè)定。

1.2.5 Vc的測(cè)定

參照GB 5009.86—2016《食品中抗壞血酸的測(cè)定》，采用2,6-二氯靛酚滴定法測(cè)定。

1.2.6 原果膠的測(cè)定

參考Sun等[13]的方法略作修改。稱取樣品約10 g，加入25 mL的95%乙醇勻漿，并采用等體積的95%乙醇，清洗勻漿機(jī)，合并溶液，置于沸水浴中30 min。冷卻至室溫，8000 r/min 離心15 min，棄上清液，殘?jiān)尤?5 mL 95%乙醇，沸水浴30 min，加水 20 mL，于50 ℃水浴鍋中水浴30 min。將上述混合物予以8000 r/min 離心15 min，棄上清液，殘?jiān)尤?5 mL 0.5 mol/L的硫酸，沸水浴60 min后，轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，定容。采用咔唑比色法進(jìn)行測(cè)定，以半乳糖醛酸繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算樣品中原果膠含量。

1.2.7 硬度的測(cè)定

參考劉洪等的方法，采用P5探頭對(duì)樣品進(jìn)行硬度測(cè)試。測(cè)試條件：測(cè)試前速度為2.0 mm/s，測(cè)試速度為2.0 mm/s，壓縮量為30%，數(shù)據(jù)采集頻率為200 pps，觸發(fā)力為5 g。

1.2.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵方式對(duì)泡豇豆色澤的影響

表1 發(fā)酵方式對(duì)泡豇豆色澤的影響Table 1 Effect of fermentation methods on color of pickled cowpea

由表1可知，在發(fā)酵初期，3種發(fā)酵方式樣品亮度L*值均顯著降低(P<0.05)，其中自然發(fā)酵降低最為明顯，由新鮮樣品的57.34下降至39.35，但3種發(fā)酵方式之間無顯著差異(P>0.05)；而紅綠值a*和黃藍(lán)值b*變化不明顯。在發(fā)酵中后期，各樣品的L*值基本保持不變，而a*值和b*值隨著發(fā)酵的進(jìn)行明顯上升，發(fā)酵至14天時(shí)，自然、母水和直投式乳酸菌劑發(fā)酵樣品的a*值由新鮮樣品的-7.83分別上升至-0.82，1.90，2.80，其中母水和直投式菌劑發(fā)酵顯著高于自然發(fā)酵(P<0.05)，而b*值則由新鮮樣品的25.44分別上升至29.66，31.94，33.03，但3種發(fā)酵方式之間無顯著差異(P>0.05)。說明隨著發(fā)酵的進(jìn)行，泡豇豆的綠色度會(huì)逐漸褪去，而黃色度會(huì)逐漸上升。

2.2 發(fā)酵方式對(duì)泡豇豆總酸的影響

總酸含量是評(píng)價(jià)泡菜發(fā)酵過程的一項(xiàng)重要指標(biāo)，反映了乳酸菌的活動(dòng)狀態(tài)[14]。

圖1 發(fā)酵方式對(duì)泡豇豆總酸的影響Fig.1 Effect of fermentation methods on total acidity of pickled cowpea

由圖1可知，3種發(fā)酵方式下，豇豆的總酸含量均隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，其中母水發(fā)酵和直投式乳酸菌劑發(fā)酵在發(fā)酵前8天總酸含量快速增加，之后進(jìn)入相對(duì)平穩(wěn)期，而自然發(fā)酵在前4天總酸含量增長(zhǎng)緩慢，之后進(jìn)入快速增長(zhǎng)期；發(fā)酵至14天時(shí)，自然、母水和直投式乳酸菌發(fā)酵豇豆總酸含量差異顯著(P<0.05)，其中直投式乳酸菌劑發(fā)酵豇豆總酸含量達(dá)到了6.14 g/kg，顯著高于母水和自然發(fā)酵(P<0.05)。這是因?yàn)樽匀话l(fā)酵是利用豇豆表面的乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵，帶有大量雜菌，且耐酸能力較差，因此發(fā)酵初期產(chǎn)酸較慢，而發(fā)酵后期總酸的大量生成，又抑制了乳酸菌的生理活動(dòng)；直投式乳酸菌是經(jīng)過篩選的具有較強(qiáng)耐酸能力的乳酸菌，母水發(fā)酵時(shí)采用經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)期發(fā)酵的泡菜水，含有較多的具有一定耐酸能力的乳酸菌。因此，直投式乳酸菌和母水發(fā)酵較自然發(fā)酵易啟動(dòng)發(fā)酵，產(chǎn)酸多。

2.3 發(fā)酵方式對(duì)泡豇豆亞硝酸鹽的影響

泡菜發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生一定的亞硝酸鹽，人體攝入亞硝酸鹽后，與體內(nèi)的胺類反應(yīng)生成具有致癌性的N-亞硝基化合物[15-17]。因此，泡菜中含有的亞硝酸鹽已成為社會(huì)普遍關(guān)注的問題。

圖2 發(fā)酵方式對(duì)泡豇豆亞硝酸鹽的影響Fig.2 Effect of fermentation methods on nitrite content of pickled cowpea

由圖2可知，豇豆在發(fā)酵過程中亞硝酸鹽呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，其中母水和直投式乳酸菌發(fā)酵豇豆中亞硝酸鹽在第6天達(dá)到峰值，分別為8.32，6.70 mg/kg，而自然發(fā)酵豇豆在第4天即達(dá)到峰值，為13.72 mg/kg，顯著高于其他2種發(fā)酵方式(P<0.05)。這可能是豇豆在發(fā)酵初期，乳酸菌數(shù)量少，腸桿菌等革蘭氏陰性菌占主導(dǎo)地位，豇豆中的部分硝酸鹽在硝酸鹽還原菌和硝酸鹽還原酶的作用下，轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，使樣品中亞硝酸鹽快速上升，但隨著發(fā)酵的進(jìn)行，乳酸菌逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)勢(shì)菌，樣品中總酸逐漸上升，抑制了硝酸鹽還原菌的生長(zhǎng)，同時(shí)部分乳酸菌通過產(chǎn)生乳酸和酶促等方式消耗亞硝酸鹽，從而使樣品中亞硝酸鹽降低，而自然發(fā)酵再發(fā)酵啟酵慢，導(dǎo)致亞硝酸鹽出峰時(shí)間最早，峰值最高[18-20]。發(fā)酵至14天時(shí)，3種發(fā)酵豇豆中亞硝酸鹽含量分別為2.09，1.03，1.22 mg/kg，均符合我國(guó)對(duì)泡菜中亞硝酸鹽的最低限量，但母水和直投式乳酸菌發(fā)酵樣品中亞硝酸鹽含量較自然發(fā)酵更低。

2.4 發(fā)酵方式對(duì)泡豇豆維生素C的影響

圖3 發(fā)酵方式對(duì)泡豇豆Vc的影響Fig.3 Effect of fermentation methods on vitamin Ccontent of pickled cowpea

由圖3可知，泡豇豆的Vc 含量隨著腌制時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，發(fā)酵至6天時(shí)，自然、母水及直投式乳酸菌劑發(fā)酵樣品中Vc 含量由新鮮樣品的19.69 mg/100 g分別降低至5.69，6.87，7.21 mg/100 g，降幅分別達(dá)到了71.10%，65.11%，63.38%。之后，3種發(fā)酵方式的Vc含量下降變緩。發(fā)酵至第14天時(shí)，自然、母水和直投式乳酸菌劑發(fā)酵樣品中Vc含量分別為3.36，4.08，5.04 mg/100 g，其中直投式乳酸菌劑發(fā)酵對(duì)Vc 的保存顯著高于自然發(fā)酵和母水發(fā)酵(P<0.05)。這可能是在發(fā)酵前期，樣品中部分Vc滲透到泡菜水中，且被泡菜壇中的氧氣所氧化，導(dǎo)致了樣品中Vc含量快速下降；發(fā)酵中后期，發(fā)酵產(chǎn)生的厭氧及低酸性環(huán)境有利于Vc的保存，Vc損失變緩，而直投式乳酸菌劑啟酵快，產(chǎn)酸能力更強(qiáng)，更有利于Vc的保存。

2.5 發(fā)酵方式對(duì)泡豇豆硬度及原果膠含量的影響

2.5.1 對(duì)原果膠含量的影響

原果膠是果蔬細(xì)胞壁的重要成分，與纖維素和半纖維素等結(jié)合，在粘結(jié)細(xì)胞和維持組織硬度方面起著重要作用[21]。

圖4 發(fā)酵方式對(duì)泡豇豆原果膠的影響Fig.4 Effect of fermentation methods on protopectin content of pickled cowpea

由圖4可知，豇豆在發(fā)酵過程中，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，原果膠含量明顯呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，發(fā)酵至第6天時(shí)，自然、母水和直投式乳酸菌劑發(fā)酵樣品中原果膠含量由新鮮樣品的81.89 mg/kg分別下降至30.22，46.36，48.81 mg/kg；發(fā)酵至第14天時(shí)，3種發(fā)酵方式所得樣品中原果膠含量分別為20.22，26.02，31.14 mg/kg，其中直投式菌劑發(fā)酵樣品中原果膠含量顯著高于自然發(fā)酵(P<0.05)，但與母水發(fā)酵樣品無顯著差異(P>0.05)。這可能是在發(fā)酵所產(chǎn)生的高酸性環(huán)境下，一方面為果膠酶水解原果膠提供了最適pH環(huán)境(pH 2.5～4.5)，加速了原果膠的酶水解作用[22]；另一方面，酸度的增加也加速了原果膠的酸水解作用[23]。因此，在發(fā)酵前期，隨著總酸含量的快速增加，在果膠酶和酸水解效率提高2個(gè)因素的共同作用下，使得樣品中原果膠迅速下降。在發(fā)酵中后期，總酸含量趨于穩(wěn)定，果膠酶和酸水解反應(yīng)速率亦趨于穩(wěn)定，原果膠含量降低得也相對(duì)較少。

2.5.2 對(duì)硬度的影響

果蔬在發(fā)酵過程中，受化學(xué)物質(zhì)、微生物以及酶等相關(guān)因素的影響，導(dǎo)致質(zhì)地變軟，硬度降低，是影響消費(fèi)者對(duì)制品食用品質(zhì)滿意度的重要因素之一。

圖5 發(fā)酵方式對(duì)泡豇豆硬度的影響Fig.5 Effect of fermentation methods on hardness of pickled cowpea

由圖5可知，3種發(fā)酵方式下，樣品的硬度隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，當(dāng)發(fā)酵至14天時(shí)，自然、母水和直投式乳酸菌劑發(fā)酵樣品的硬度分別由新鮮樣品的3872.73 g下降至795.41,1009.35，1256.26 g，其中直投式乳酸菌劑發(fā)酵樣品的硬度顯著高于自然和母水發(fā)酵樣品(P<0.05)。大量研究表明，果蔬質(zhì)地的改變與其組織結(jié)構(gòu)改變、細(xì)胞壁組分降解及細(xì)胞膨壓密切相關(guān)[24,25]。本實(shí)驗(yàn)中，在發(fā)酵前期，因食鹽快速滲透到豇豆中，產(chǎn)生高滲透壓，組織脫水，膨壓降低；同時(shí)，Na+置換掉原果膠間起鏈接作用的Ca2+，導(dǎo)致原果膠粘連細(xì)胞的作用喪失，細(xì)胞間結(jié)合力降低；此外，豇豆細(xì)胞壁中的原果膠在果膠酶和酸的作用下水解為水溶性果膠，從而使樣品的硬度快速降低[26,27]。在發(fā)酵后期，因食鹽的滲透作用和原果膠的降解基本穩(wěn)定，樣品的硬度趨于穩(wěn)定。對(duì)豇豆硬度與原果膠含量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明：自然、母水和直投式乳酸菌劑發(fā)酵樣品的硬度與原果膠含量呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.9763，0.9902，0.9811，與前人結(jié)論一致。

3 結(jié)論

豇豆在發(fā)酵過程中亮度值L*、紅綠值a*、Vc和原果膠含量、硬度均逐漸降低，而黃藍(lán)值b*和總酸含量逐漸上升，均有亞硝酸鹽峰出現(xiàn)，且豇豆在發(fā)酵過程中其硬度變化與其原果膠含量密切相關(guān)，表明原果膠含量的變化在豇豆硬度改變中起著重要作用。發(fā)酵方式對(duì)泡豇豆在發(fā)酵過程中的色澤、總酸、亞硝酸鹽和果膠、硬度等有較明顯的影響(P<0.05)，其中直投式乳酸菌劑發(fā)酵的樣品色澤金黃，脆嫩，總酸上升更快，啟酵更快，Vc保存較好，成品亞硝酸鹽含量低，食用安全性更好，綜合品質(zhì)優(yōu)于自然和母水發(fā)酵，較適于泡豇豆的生產(chǎn)。