董霞，王芳，庞美霞，綦菁华

(北京农学院 食品科学与工程学院，农产品有害微生物及农残安全检测与控制北京市重点实验室，北京，102206)

酸菜贮藏期间褐变机理的探讨

董霞，王芳，庞美霞，綦菁华

(北京农学院 食品科学与工程学院，农产品有害微生物及农残安全检测与控制北京市重点实验室，北京，102206)

酸菜贮藏期间的褐变严重影响了感官品质。实验针对酸菜贮藏期间的褐变机理进行探讨。测定酸菜在褐变前后还原糖、氨基酸、还原性抗坏血酸、总酚、可溶性蛋白含量的变化情况。研究结果表明，酸菜在发生褐变后还原性抗坏血酸、总酚、还原糖的含量发生显著性下降，氨基酸含量变化差异不显著，可溶性蛋白含量显著性增高。实验证明，酸菜褐变包括抗坏血酸氧化、酚类化学氧化，不排除美拉德褐变的可能性。

酸菜；褐变；美拉德反应；酚类化学氧化；抗坏血酸氧化

酸菜是酸渍大白菜的简称，是指在低浓度食盐条件下，经过乳酸发酵而形成的蔬菜发酵制品，是我国北方地区特色传统发酵食品的典型代表之一[1-2]。随着现代生活节奏的加快，家庭式坛装酸菜的生产已不能顺应社会的发展潮流，所以采用现代技术进行工厂化生产是必然的。然而工厂化生产就必须要经过贮藏、流通和销售等过程，在这期间酸菜往往容易发生褐变，严重影响了酸菜产业的发展。目前研究较多的是与酸菜有关的微生物以及酸菜护色方面的研究，对于酸菜护色目前多是通过添加食品添加剂如亚硫酸盐等完成，而这些化学药品对人体的影响众所周知。对于酸菜在贮藏、流通及销售过程中出现的褐变的机理探究很少。易俊洁[3]认为酸菜的褐变可能是有酚类化学氧化引起的，但是其酸菜褐变是在超高压条件下产生，这与普遍发生在自然环境下的酸菜褐变方式不同。

食品的褐变包括酶促褐变和非酶促褐变。酶促褐变是指酚酶氧化酚类物质产生的褐变。非酶促褐变包括美拉德反应、抗坏血酸氧化、酚类化学氧化、焦糖化反应。目前研究食品褐变的方法都是根据以往的美拉德反应和酚类以及抗坏血酸氧化都可以生成褐色素的理论，以褐变度为检测指标，测定蛋白质、还原糖、还原性抗坏血酸以及酚类含量的变化，根据褐变后蛋白质、还原糖、抗坏血酸以及酚类含量的降低，从而推断可能包含的褐变的类型[4]。

本实验针对目前研究较少的酸菜褐变机理进行探究，测定还原糖、氨基酸、还原性抗坏血酸、可溶性蛋白以及总酚在酸菜褐变前后含量的变化，分析酸菜褐变的类型。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

酸菜：北大荒有机酸菜(北大荒亲民有机食品有限公司)；配料：有机白菜，食盐，乳酸菌。生产日期：2015.10.26，实验日期：2015.12.9。

没食子酸：色谱纯，天津市津科精细化工研究所；Folin-phenol试剂：色谱纯，美国Sigma-Aldrich公司；考马斯亮蓝G-250：分析纯，美国Amresco公司；2,6-二氯靛酚：高纯，A Johnson Mathey Company；牛血清白蛋白：生化试剂，北京益利精细化学品有限公司分装；抗坏血酸：分析纯，西陇化工股份有限公司；无水乙醇、酒石酸钾钠、亚甲基蓝、茚三酮、碳酸钠等：分析纯，北京化工厂。

1.2 主要仪器

CHRISTST实验室冷冻干燥机，Martin Christ Gefriertrocknungsanlagen GmbH；TU-1901双光束紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；A300氨基酸自动分析仪，曼莫博尔公司；旋转蒸发器RE-2000，上海亚荣生化仪器厂；TCL-16M高速台式冷冻离心机，湘仪离心机厂；KQ-600VDE型双频数控超声波清洗器，昆山市仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理

褐变方法：将购买的酸菜茎叶分离，去掉包装，在室温条件使其完全褐变，颜色变为深褐色。将褐变完成后的样品粉碎过40目筛，于空气干燥器中保存备用。

未褐变样品：将同一批次的酸菜产品茎叶分离，-20 ℃冰箱冷冻12 h，于冷冻干燥机冷冻干燥。冷冻干燥完成，粉碎过40目筛，空气干燥器保存备用。

1.3.2 总酚含量的测定

采用Folin-Ciocalteu 比色法进行测定，标准曲线及试样测定参考郑贤明[5]。

酚类物质提取：取粉碎干燥样品1 g，加入25 mL体积分数为50%乙醇，25 ℃超声浸提1 h，4 ℃ 4 000 r/min冷冻离心15 min。取上清液，即为样品总酚提取液。

1.3.3 还原糖测定方法

直接滴定法[6]。

1.3.4 还原性抗坏血酸的测定

2’6-二氯靛酚滴定法[7]。

1.3.5 可溶性蛋白含量的测定

考马斯亮蓝G-250比色法[8]。

1.3.6 氨基酸含量测定

GB/T 5009.124—2003[9]。

1.3.7 数据分析

所有实验重复3次，每次3个平行。数据分析通过SPSS 22.0单因素ANOVA进行差异性显著分析。

2 结果与分析

2.1 酸菜褐变前后还原糖含量

美拉德反应主要是食品中的如还原糖等羰基化合物与如氨基酸、蛋白质等氨基化合物进行一系列的化学反应，生成棕褐色的大分子物质称为类黑精[10]。因此，可以通过测定食品褐变前后还原糖以及蛋白质、氨基酸含量的变化判断食品是否发生了美拉德褐变。焦糖化反应是糖类尤其是单糖在无氨基化合物及缺水条件下，加热到共熔点(180～200 ℃)以上时，生成褐色物质的反应[11]。而酸菜在制作、流通、贮藏过程中不可能接触到如此高的温度，所以酸菜的褐变不包括焦糖化褐变。

表1是酸菜褐变前后还原糖含量的平均值。由表1可以看出，酸菜在褐变前叶和茎的还原糖含量分别是23.9 mg/g、41.9 mg/g，酸菜褐变后，还原糖含量分别下降至21.2 mg/g、22.3 mg/g。叶和茎中还原糖含量变化率分别为11.30%、46.78%。经过单因素方差分析，未褐变叶与褐变叶之间的还原糖含量差异显著(P=0.000<0.05)；未褐变茎与褐变茎之间还原糖含量差异显著(P=0.000<0.05)。因此可以认为，在酸菜褐变后，还原糖含量发生了显著性变化。

表1 酸菜褐变前后还原糖含量

从表1数据来看酸菜在褐变前后还原糖含量明显下降。酸菜是发酵产品，含有乳酸菌等微生物，在酸菜褐变过程中，乳酸菌生长繁殖消耗碳源，会导致褐变后还原糖含量的下降。因此不能确定还原糖含量的下降是否由美拉德反应引起。

2.2 酸菜褐变前后可溶性蛋白含量

褐变前后可溶性蛋白含量如表2所示。由表2可以看出，褐变后的茎和叶与未褐变的茎和叶相比，可溶性蛋白含量偏高。叶中可溶性蛋白的含量由褐变前的366.93 μg/g上升到了褐变后的516.98 μg/g，茎中可溶性蛋白的含量由褐变前的563.91 μg/g上升到了褐变后的598.67 μg/g。叶和茎中可溶性蛋白含量变化率分别为40.89%、6.16%。通过SPSS 22.0单因素方差分析，未褐变叶与褐变叶以及褐变前后的茎中的可溶性蛋白含量差异显著(P<0.05)。

表2 酸菜褐变前后可溶性蛋白含量

可溶性蛋白是美拉德反应的基础物质，通过测定可溶性蛋白的含量，判断食品是否发生了美拉德褐变。在本实验中，酸菜褐变后，可溶性蛋白含量增加。酸菜中的乳酸菌在褐变过程中继续大量繁殖，在酸菜完全褐变后，残留在酸菜上的乳酸菌菌体使得可溶性蛋白的含量偏高。如果酸菜发生了美拉德褐变，消耗了部分可溶性蛋白，但是若乳酸菌菌体的生长占优势，同样会使得测定的可溶性蛋白的含量偏高。因此，从表2数据来看，不能判定酸菜是否发生了美拉德褐变。

2.3 酸菜褐变前后氨基酸含量

表3是酸菜褐变前后茎和叶中的氨基酸含量。从表3可以看出褐变前后氨基酸含量的变化差异不大，通过SPSS 22.0单因素方差分析可知，褐变前后茎和叶中每一种氨基酸含量差异不显著(P>0.05)。由此可以认为酸菜褐变前后的氨基酸含量没有变化。

表3 酸菜褐变前后氨基酸含量

酸菜褐变前后氨基酸含量的变化可以作为判断美拉德褐变的基础。酸菜中的乳酸菌等微生物菌体可能会增加酸菜中氨基酸含量，而从表3数据分析得知，氨基酸含量在褐变前后并没有变化，可能是美拉德反应消耗的一部分氨基酸与微生物菌体中增加的氨基酸相抵消，使得氨基酸含量没有变化。因此不能确定美拉德褐变反应。还需要进一步研究。

2.4 酸菜褐变前后还原性抗坏血酸含量

表4为酸菜褐变前后还原性抗坏血酸的含量。从表4可以看出，酸菜在褐变前后不管是茎还是叶，其中的还原性抗坏血酸的含量发生了很大的变化。叶中还原性抗坏血酸的含量由褐变前的355.1 μg/g下降到了褐变后的62.6 μg/g，茎中还原性抗坏血酸的含量由褐变前的322.6 μg/g下降到了褐变后的68.2 μg/g。叶和茎中还原抗坏血酸含量变化率分别为82.37%、78.86%。通过SPSS 22.0单因素方差分析可知，当显著性水平α=0.05时，P=0.000<0.05，可以认为酸菜在经过褐变以后，还原性抗坏血酸的含量存在显著性差异。针对酸菜褐变前后抗坏血酸含量的变化，可以初步认定还原性抗坏血酸的氧化是导致酸菜褐变的原因之一。

表4 酸菜褐变前后还原性抗坏血酸含量

维生素包括还原型维生素C和氧化型维生素C两种,在水果和蔬菜中维生素C主要以还原型方式存在[12]。还原性抗坏血酸因同时具有酸性和还原性，不稳定极易氧化分解。抗坏血酸在有氧和无氧条件下都可以发生氧化反应，有氧条件下还原性抗坏血酸经过一系列脱氢、脱羧等反应生成的的还原酮参与美拉德反应[13-14]；氧气不足时，抗坏血酸可以产生还原酮或呋喃醛。还原酮与呋喃醛都能参与Maillard反应，并最终生成褐色物质[15]。目前许多研究表明果蔬的褐变是由抗坏血酸氧化引起。黎婕[16]发现柚子肉浆中发生的非酶促褐变主要是由抗坏血酸褐变引起。连志超[17]认为百香果汁中抗坏血酸的氧化分解是导致百香果汁储藏过程中非酶褐变的主要原因。

2.5 酸菜褐变前后总酚含量

测定酸菜褐变前后茎和叶中的酚类含量的变化，判断酸菜的褐变是否与酚类化学氧化有关。酸菜褐变前后酚类含量如表5所示。表5可以看出，酸菜发生褐变后，茎和叶中的总酚含量发生明显的下降。叶中总酚的含量由褐变前的7.24 mg/g下降到了褐变后的6.05 mg/g，茎中总酚的含量由褐变前的7.71 mg/g下降到了褐变后的6.79 mg/g。叶和茎中总酚含量变化率分别为16.44%、11.93%。通过SPSS 22.0单因素方差分析，未褐变叶与褐变叶总酚含量差异显著(P=0.000<0.05)以及褐变前后的茎中的总酚含量差异显著(P=0.000<0.05)。即，酸菜在褐变前后总酚含量存在显著性差异。

表5 酸菜褐变前后总酚含量

食品的褐变包括酶促褐变和非酶促褐变。酶促褐变是植物体内的酚酶在氧气存在的条件下，催化植物体内的酚类物质形成醌，醌经过一系列反应生成有色物质而引起的褐变[18]。研究发现，酚酶的最适pH值在5～7之间，如控制pH值在4～5以下，则可以降低酚酶的活性[19]。而酸菜的pH值在3左右，并且酸菜在腌制前一般都会经过漂烫处理，其中的酚酶已经失活，因此对于加工后的果蔬，酚类主要发生的是化学氧化。所以可以排除酶促氧化酚类引起酸菜褐变的可能性。本实验中酸菜酚类含量在褐变前后差异显著，认为是酚类化学氧化的结果。当前许多研究发现白菜等芸薹属中的主要酚类物质为山奈酚、异鼠李素、槲皮素等黄酮醇类[20-25]。

目前，许多研究表明果蔬及其制品的褐变与酚类化学氧化有关。ANGELES等[26]认为多元酚的氧化缩合是白葡萄酒在贮藏过程中褐变的主要原因； TADA-AKI[27]研究发现绿原酸与果汁的褐变有关。

3 结论与讨论

酸菜在褐变后茎和叶中的还原糖含量明显下降，由于在酸菜褐变过程中乳酸菌的生长繁殖消耗碳源，可以导致还原糖含量的变化，不能确定还原糖含量的下降由美拉德反应引起。由表2可以得知，褐变后可溶性蛋白含量增加，酸菜中的乳酸菌在褐变过程中继续大量繁殖，在酸菜完全褐变后，残留在酸菜上的乳酸菌菌体会增加可溶性蛋白的含量，对于褐变过程是否发生了美拉德反应消耗了可溶性蛋白，仅从本实验数据来看无法确定。由表3可以看出，酸菜在褐变前后氨基酸含量没有变化，可能是美拉德反应消耗的一部分氨基酸与微生物菌体中增加的氨基酸相抵消，使得氨基酸含量没有变化。因此结合表1、表2和表3的数据我们不能完全排除美拉德褐变的可能性。对于这一方面还需要进一步研究。

本实验测定了酸菜褐变前后还原糖、还原性抗坏血酸、总酚、可溶性蛋白和氨基酸的含量。还原性抗坏血酸和总酚含量发生了显著性下降，可以认为酸菜褐变类型包括抗坏血酸氧化、酚类化学氧化，不排除美拉德褐变的可能性。

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Discussion on browning mechanism of Chinese Sauerkraut during storage

DONG Xia, WANG Fang, PANG Mei-xia, QI Jing-hua*

(College of Food Science and Engineering, Beijing University of Agriculture/Beijing Key Laboratory of Detection and Control of Spoilage Organisms and Pesticide Residues in Agricultural Products, Beijing University of Agriculture, Beijing 102206,China)

Sauerkraut is popular with consumers because of unique tastes, abundant nutritional value, etc. However, browning of Sauerkraut seriously affected its sensory quality. This research aimed at studying browning mechanism of sauerkraut. Content of reducing sugars, amino acids, reducing ascorbic acid, total phenol, and soluble protein were determined before and after browning. The results of the study showed that the contents of reducing ascorbic acid, total phenols and reducing sugar were decreased significantly, the difference of amino acid content was not significant, and the soluble protein content was increased significantly after non-enzymatic browning. The experiment proved that sauerkraut browning was caused by the ascorbic acid oxidation and chemical oxidation of phenol. The possibility of maillard browning can’t be excluded.

Sauerkraut; browning; maillard reaction; phenol chemical oxidation; ascorbic acid oxidation

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201612038

硕士研究生(綦菁华教授为通讯作者，E-mail：abc960718@sina.com)。

现代农业产业技术体系北京市创新团队资助

2016-05-18，改回日期：2016-07-24