陈凤，游玉明，张冬梅，朱建勇

(重庆文理学院 林学与生命科学学院，重庆 402160)

豇豆(Vignaunguiculata)为豆科豇豆属一年生缠绕性草本植物，又称角豆、带豆、挂豆角等，广泛分布于非洲、拉丁美洲及亚洲地区[1,2]。我国是豇豆的次 生起源中心，主产于山东、山西、四川、江西等地，具有悠久的栽培历史[3,4]。豇豆不仅富含碳水化合物、蛋白质、维生素和Fe，Zn，Ca及Mg等矿物质，还富含赖氨酸、组氨酸等必需氨基酸及黄酮、多酚等生物活性物质，是我国重要的蔬菜作物，具有较高的经济和食用价值[5-7]。

豇豆食用方法众多，以其嫩荚通过发酵制成的豇豆泡菜因其“脆嫩、鲜香、爽口”而深受消费者的欢迎，是四川泡菜的典型品种之一。研究表明，豇豆在发酵过程中易出现色泽褪变，质地软化，表现出硬度降低、脆性下降等品质劣变现象，严重影响了其商品价值[8-10]。发酵方式是影响泡菜品质的重要因素之一，目前研究者主要集中在预处理方式、食盐浓度、温度等对泡豇豆品质的影响[11]，而对不同发酵方式下豇豆在发酵过程中的色泽、总酸以及亚硝酸盐等品质变化，尤其是对其硬度与主要影响因素原果胶含量变化关系的研究还鲜见报道。因此，本实验拟比较自然发酵、母水发酵和直投式乳酸菌剂发酵3种常见发酵方式对豇豆在发酵过程中色泽、总酸、亚硝酸盐含量的影响，并探讨了硬度变化与原果胶含量的关系，以期为高品质泡豇豆的加工提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜豇豆：购于重庆市永川区双竹农贸市场；泡菜水：实验室自制；泡菜乳酸菌：北京川秀科技有限公司；半乳糖醛酸、咔唑、对氨基苯磺酸、盐酸萘乙二胺、抗坏血酸、2,6-二氯酚靛酚钠盐等：均为分析纯。

CM-5型色彩色差计 柯尼卡美能达公司；TA.XT plus型物性测试仪 英国Stable Micro System公司；pHS-3型酸度计 上海精密仪器仪表有限公司；752型分光光度计 上海舜宇恒平科学仪器有限公司；T18型高速匀浆机 德国IKA公司。

1.2 实验方法

1.2.1 泡豇豆的制作

挑选完整、新鲜、粗细均匀及嫩度相对一致的豇豆，清水漂洗后沥干水分、装坛。其中，自然发酵按豇豆与水1∶1的比例注入含盐量6%的盐水；母水发酵则注入含盐量6%的老泡菜水；直投式乳酸菌剂发酵注入含盐量6%的盐水后按豇豆质量的0.1%加入乳酸菌粉至坛内。坛沿加水密封，在室温条件下进行发酵，每隔一定时期测定泡豇豆的各项指标。

1.2.2 色泽的测定

将样品匀浆，装入色差计样品杯中，置于色差计上采用镜面反射模式从不同角度分别测定其L*，a*，b*值[12]。

1.2.3 总酸的测定

参照GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》，采用电位滴定法测定。

1.2.4 亚硝酸盐的测定

参照GB 5009.33—2016《食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》，采用分光光度计法测定。

1.2.5 Vc的测定

参照GB 5009.86—2016《食品中抗坏血酸的测定》，采用2,6-二氯靛酚滴定法测定。

1.2.6 原果胶的测定

参考Sun等[13]的方法略作修改。称取样品约10 g，加入25 mL的95%乙醇匀浆，并采用等体积的95%乙醇，清洗匀浆机，合并溶液，置于沸水浴中30 min。冷却至室温，8000 r/min 离心15 min，弃上清液，残渣加入25 mL 95%乙醇，沸水浴30 min，加水 20 mL，于50 ℃水浴锅中水浴30 min。将上述混合物予以8000 r/min 离心15 min，弃上清液，残渣加入25 mL 0.5 mol/L的硫酸，沸水浴60 min后，转入100 mL容量瓶中，定容。采用咔唑比色法进行测定，以半乳糖醛酸绘制标准曲线，计算样品中原果胶含量。

1.2.7 硬度的测定

参考刘洪等的方法，采用P5探头对样品进行硬度测试。测试条件：测试前速度为2.0 mm/s，测试速度为2.0 mm/s，压缩量为30%，数据采集频率为200 pps，触发力为5 g。

1.2.8 数据统计

2 结果与分析

2.1 发酵方式对泡豇豆色泽的影响

表1 发酵方式对泡豇豆色泽的影响Table 1 Effect of fermentation methods on color of pickled cowpea

由表1可知，在发酵初期，3种发酵方式样品亮度L*值均显著降低(P<0.05)，其中自然发酵降低最为明显，由新鲜样品的57.34下降至39.35，但3种发酵方式之间无显著差异(P>0.05)；而红绿值a*和黄蓝值b*变化不明显。在发酵中后期，各样品的L*值基本保持不变，而a*值和b*值随着发酵的进行明显上升，发酵至14天时，自然、母水和直投式乳酸菌剂发酵样品的a*值由新鲜样品的-7.83分别上升至-0.82，1.90，2.80，其中母水和直投式菌剂发酵显著高于自然发酵(P<0.05)，而b*值则由新鲜样品的25.44分别上升至29.66，31.94，33.03，但3种发酵方式之间无显著差异(P>0.05)。说明随着发酵的进行，泡豇豆的绿色度会逐渐褪去，而黄色度会逐渐上升。

2.2 发酵方式对泡豇豆总酸的影响

总酸含量是评价泡菜发酵过程的一项重要指标，反映了乳酸菌的活动状态[14]。

图1 发酵方式对泡豇豆总酸的影响Fig.1 Effect of fermentation methods on total acidity of pickled cowpea

由图1可知，3种发酵方式下，豇豆的总酸含量均随着发酵时间的延长而增加，其中母水发酵和直投式乳酸菌剂发酵在发酵前8天总酸含量快速增加，之后进入相对平稳期，而自然发酵在前4天总酸含量增长缓慢，之后进入快速增长期；发酵至14天时，自然、母水和直投式乳酸菌发酵豇豆总酸含量差异显著(P<0.05)，其中直投式乳酸菌剂发酵豇豆总酸含量达到了6.14 g/kg，显著高于母水和自然发酵(P<0.05)。这是因为自然发酵是利用豇豆表面的乳酸菌进行发酵，带有大量杂菌，且耐酸能力较差，因此发酵初期产酸较慢，而发酵后期总酸的大量生成，又抑制了乳酸菌的生理活动；直投式乳酸菌是经过筛选的具有较强耐酸能力的乳酸菌，母水发酵时采用经过较长时期发酵的泡菜水，含有较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发酵较自然发酵易启动发酵，产酸多。

2.3 发酵方式对泡豇豆亚硝酸盐的影响

泡菜发酵过程中会产生一定的亚硝酸盐，人体摄入亚硝酸盐后，与体内的胺类反应生成具有致癌性的N-亚硝基化合物[15-17]。因此，泡菜中含有的亚硝酸盐已成为社会普遍关注的问题。

图2 发酵方式对泡豇豆亚硝酸盐的影响Fig.2 Effect of fermentation methods on nitrite content of pickled cowpea

由图2可知，豇豆在发酵过程中亚硝酸盐呈现出先增加后降低的趋势，其中母水和直投式乳酸菌发酵豇豆中亚硝酸盐在第6天达到峰值，分别为8.32，6.70 mg/kg，而自然发酵豇豆在第4天即达到峰值，为13.72 mg/kg，显著高于其他2种发酵方式(P<0.05)。这可能是豇豆在发酵初期，乳酸菌数量少，肠杆菌等革兰氏阴性菌占主导地位，豇豆中的部分硝酸盐在硝酸盐还原菌和硝酸盐还原酶的作用下，转化为亚硝酸盐，使样品中亚硝酸盐快速上升，但随着发酵的进行，乳酸菌逐渐转变为优势菌，样品中总酸逐渐上升，抑制了硝酸盐还原菌的生长，同时部分乳酸菌通过产生乳酸和酶促等方式消耗亚硝酸盐，从而使样品中亚硝酸盐降低，而自然发酵再发酵启酵慢，导致亚硝酸盐出峰时间最早，峰值最高[18-20]。发酵至14天时，3种发酵豇豆中亚硝酸盐含量分别为2.09，1.03，1.22 mg/kg，均符合我国对泡菜中亚硝酸盐的最低限量，但母水和直投式乳酸菌发酵样品中亚硝酸盐含量较自然发酵更低。

2.4 发酵方式对泡豇豆维生素C的影响

图3 发酵方式对泡豇豆Vc的影响Fig.3 Effect of fermentation methods on vitamin Ccontent of pickled cowpea

由图3可知，泡豇豆的Vc 含量随着腌制时间的延长而降低，发酵至6天时，自然、母水及直投式乳酸菌剂发酵样品中Vc 含量由新鲜样品的19.69 mg/100 g分别降低至5.69，6.87，7.21 mg/100 g，降幅分别达到了71.10%，65.11%，63.38%。之后，3种发酵方式的Vc含量下降变缓。发酵至第14天时，自然、母水和直投式乳酸菌剂发酵样品中Vc含量分别为3.36，4.08，5.04 mg/100 g，其中直投式乳酸菌剂发酵对Vc 的保存显著高于自然发酵和母水发酵(P<0.05)。这可能是在发酵前期，样品中部分Vc渗透到泡菜水中，且被泡菜坛中的氧气所氧化，导致了样品中Vc含量快速下降；发酵中后期，发酵产生的厌氧及低酸性环境有利于Vc的保存，Vc损失变缓，而直投式乳酸菌剂启酵快，产酸能力更强，更有利于Vc的保存。

2.5 发酵方式对泡豇豆硬度及原果胶含量的影响

2.5.1 对原果胶含量的影响

原果胶是果蔬细胞壁的重要成分，与纤维素和半纤维素等结合，在粘结细胞和维持组织硬度方面起着重要作用[21]。

图4 发酵方式对泡豇豆原果胶的影响Fig.4 Effect of fermentation methods on protopectin content of pickled cowpea

由图4可知，豇豆在发酵过程中，随着发酵时间的延长，原果胶含量明显呈现出下降趋势，发酵至第6天时，自然、母水和直投式乳酸菌剂发酵样品中原果胶含量由新鲜样品的81.89 mg/kg分别下降至30.22，46.36，48.81 mg/kg；发酵至第14天时，3种发酵方式所得样品中原果胶含量分别为20.22，26.02，31.14 mg/kg，其中直投式菌剂发酵样品中原果胶含量显著高于自然发酵(P<0.05)，但与母水发酵样品无显著差异(P>0.05)。这可能是在发酵所产生的高酸性环境下，一方面为果胶酶水解原果胶提供了最适pH环境(pH 2.5～4.5)，加速了原果胶的酶水解作用[22]；另一方面，酸度的增加也加速了原果胶的酸水解作用[23]。因此，在发酵前期，随着总酸含量的快速增加，在果胶酶和酸水解效率提高2个因素的共同作用下，使得样品中原果胶迅速下降。在发酵中后期，总酸含量趋于稳定，果胶酶和酸水解反应速率亦趋于稳定，原果胶含量降低得也相对较少。

2.5.2 对硬度的影响

果蔬在发酵过程中，受化学物质、微生物以及酶等相关因素的影响，导致质地变软，硬度降低，是影响消费者对制品食用品质满意度的重要因素之一。

图5 发酵方式对泡豇豆硬度的影响Fig.5 Effect of fermentation methods on hardness of pickled cowpea

由图5可知，3种发酵方式下，样品的硬度随着发酵时间的延长而呈现明显的下降趋势，当发酵至14天时，自然、母水和直投式乳酸菌剂发酵样品的硬度分别由新鲜样品的3872.73 g下降至795.41,1009.35，1256.26 g，其中直投式乳酸菌剂发酵样品的硬度显著高于自然和母水发酵样品(P<0.05)。大量研究表明，果蔬质地的改变与其组织结构改变、细胞壁组分降解及细胞膨压密切相关[24,25]。本实验中，在发酵前期，因食盐快速渗透到豇豆中，产生高渗透压，组织脱水，膨压降低；同时，Na+置换掉原果胶间起链接作用的Ca2+，导致原果胶粘连细胞的作用丧失，细胞间结合力降低；此外，豇豆细胞壁中的原果胶在果胶酶和酸的作用下水解为水溶性果胶，从而使样品的硬度快速降低[26,27]。在发酵后期，因食盐的渗透作用和原果胶的降解基本稳定，样品的硬度趋于稳定。对豇豆硬度与原果胶含量进行相关性分析，结果表明：自然、母水和直投式乳酸菌剂发酵样品的硬度与原果胶含量呈正相关，相关系数分别为0.9763，0.9902，0.9811，与前人结论一致。

3 结论

豇豆在发酵过程中亮度值L*、红绿值a*、Vc和原果胶含量、硬度均逐渐降低，而黄蓝值b*和总酸含量逐渐上升，均有亚硝酸盐峰出现，且豇豆在发酵过程中其硬度变化与其原果胶含量密切相关，表明原果胶含量的变化在豇豆硬度改变中起着重要作用。发酵方式对泡豇豆在发酵过程中的色泽、总酸、亚硝酸盐和果胶、硬度等有较明显的影响(P<0.05)，其中直投式乳酸菌剂发酵的样品色泽金黄，脆嫩，总酸上升更快，启酵更快，Vc保存较好，成品亚硝酸盐含量低，食用安全性更好，综合品质优于自然和母水发酵，较适于泡豇豆的生产。