石川，王科

(成都工业学院，成都 611730)

泡菜是将蔬菜类食品与泡菜母水混合在一起发酵后制成的蔬菜类食品[1]，我国有着悠久的历史文化和丰厚的底蕴[2]，泡菜具有丰富的营养物质[3]，其中包括多种维生素、钙、磷和铁等矿物质成分[4]。泡菜中的乳酸菌能促进机体产生免疫反应，对肠道中的致病菌也起到了抑制作用[5]。

目前，泡菜的生产体系中存在诸多问题，主要表现为以下几个方面：传统发酵的泡菜规模小[6]、生产条件差[7]、营养损失较为严重和存储周期短等[8]；市场销售的一些泡菜中的亚硝酸盐含量高于国家标准(9.5 mg/kg)[9]。因此，改善泡菜加工工艺、降低泡菜中营养物质的流失和亚硝酸盐含量是泡菜类食品安全的必要途径[10]。

紫苏是我国食药两用的植物，紫苏中含有紫苏酮和醛，能够抑制微生物生长繁殖；大豆低聚糖也能够调节肠道微生物，并具有良好的耐受性，在食品加工中已经被广泛关注[11]。

本试验结合紫苏、大豆低聚糖对萝卜泡菜的加工工艺进行研究，采用单因素试验研究食盐添加量、大豆低聚糖添加量和紫苏-豆芽汁添加量对泡菜中pH和亚硝酸盐的影响，通过单因素试验，结合模糊数学和响应面法对萝卜泡菜进行感官评分，获得最佳萝卜泡菜加工工艺。

1 材料与方法

1.1 材料及仪器

白萝卜、豆芽、盐酸萘乙二胺、食盐、甲硝酸钠、醋、小米辣、姜、白砂糖、蒜、紫苏叶、盐酸、对氨基苯磺酸、大豆低聚糖、乳酸菌和酵母菌。

电子天平、风干箱、恒温水浴锅、pH计和分光光度计。

1.2 工艺流程及操作要点

1.2.1 工艺流程

白萝卜的挑选和清洗→切成0.5 cm×0.5 cm ×2 cm的条状→将萝卜条上的水分烘干→入罐→加入泡菜母水→发酵→白萝卜泡菜成品。

1.2.2 操作要点

挑选：挑选萝卜大小一致、无虫蛀、无霉变和空心的白萝卜作为试验原材料。

清洗：清净白萝卜表面的泥土和微生物。

烘干：使用50 ℃的烘箱将白萝卜持续烘烤1 h。

白萝卜泡菜母水的制备：白砂糖5 g，食用白醋15 g，小米辣4 g，生姜3 g，大蒜8 g，蒸馏水500 mL，混匀后获得泡菜母水。

入罐：将烘半干的萝卜条300 g和泡菜母水500 mL放入体积为1000 mL的发酵罐中，然后加入4%食盐、4%大豆低聚糖和4%紫苏豆芽汁，混匀。

发酵：加入酵母菌0.2 g和乳酸菌0.2 g，混匀。

1.3 应用模糊数学建立感官评价系统

参照耿吉等研究中的白萝卜泡菜模糊数学感官评价方法[12]。首先确定白萝卜泡菜评价指标的因素集X={A，B，C，D}，其中A代表食盐添加量，B代表大豆低聚糖浓度，C代表紫苏-豆芽汁浓度，D代表不同比例的乳酸菌和酵母菌。其次，请10名具有食品相关知识和经验的专业人员，对白萝卜泡菜的滋味、气味、色泽和泡菜母水4个评价指标进行感官评价和打分。最后，获得白萝卜泡菜的权重数集，权重值分别是滋味32%、气味24%、泡菜母水23%和色泽21%。

模糊数学感官评价标准：邀请10名具有感官评价经验的人员对白萝卜泡菜进行感官评定，测试之前将萝卜泡菜提前10 h放置于室内，并进行随机编号，请参与评价的人员按照表1中的评分标准进行评分，根据白萝卜泡菜的4个至关重要的影响因素进行评分，下面的4个参数均以满分计算，评分完成后，计算的平均分为该项评价的得分。

表1 白萝卜泡菜感官评价标准

1.4 单因素试验

1.4.1 食盐添加量对白萝卜泡菜品质及亚硝酸盐含量的影响

将白萝卜切成条状，在常温条件下存储10 d，添加4%的大豆低聚糖和4%的紫苏-豆芽汁，研究不同食盐浓度2%、4%、6%、8%和10%(比例以萝卜泡菜的总质量计算)对泡菜母水中pH、亚硝酸盐含量和感官品质的影响。

1.4.2 大豆低聚糖添加量对白萝卜泡菜品质及亚硝酸盐含量的影响

将白萝卜切成条状，在常温条件下存储10 d，添加4%的食盐和4%的紫苏-豆芽汁，研究不同大豆低聚糖添加量0%、2%、4%、6%和8%(比例以萝卜泡菜的总质量计算)对白萝卜泡菜中亚硝酸盐含量、泡菜母水中pH和感官品质的影响。

1.4.3 紫苏-豆芽汁添加量对白萝卜泡菜品质与亚硝酸盐含量的影响

将白萝卜切成条状，在常温条件下存储10 d，添加4%的食盐和4%的大豆低聚糖，研究不同紫苏-豆芽汁添加量0%、2%、4%、6%和8%(比例以萝卜泡菜的总质量计算)对白萝卜泡菜中亚硝酸盐含量、泡菜母水中pH和感官品质的影响。

1.5 响应面优化试验

通过软件Design Expert 11对白萝卜泡菜的加工工艺进行优化，选取食盐添加量、大豆低聚糖添加量和紫苏-豆芽汁添加量进行响应面分析，并通过-1，0和1对变量进行编码，以白萝卜泡菜感官评分为指标优化加工工艺。

表2 响应面试验因素水平表

2 结果和分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 食盐添加量对白萝卜泡菜品质与亚硝酸盐含量的影响

图1 食盐添加量对白萝卜泡菜pH值的影响Fig.1 The effect of salt additive amount on the pH value of white radish pickles

由图1可知，pH随着发酵时间的增长而逐渐降低，并且在前3 d的时间内，pH下降较快，随着时间的增长，后2 d pH下降的速度减缓。这是由于萝卜泡菜在发酵的过程中，乳酸菌快速增长，导致大量乳酸产生。在发酵后期，随着萝卜泡菜母水酸度的增加，泡菜母水中的微生物生长受到抑制，微生物的繁殖速度下降，从而产酸量也下降[13]。因此，食盐浓度的多少对泡菜母水酸度的影响并不明显。

图2 食盐添加量对白萝卜泡菜亚硝酸盐含量的影响Fig.2 The effect of salt additive amount on the nitrite content of white radish pickles

过度食用亚硝酸盐会引发中毒现象，近些年来，亚硝酸盐中毒现象频繁发生，所以亚硝酸盐含量成为萝卜泡菜中的一项重要指标，按照GB 2762-2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》中规定的食品污染物限量为亚硝酸盐含量必须小于20 mg/kg。由图2可知，在萝卜泡菜制作的初期，萝卜泡菜中亚硝酸盐含量较低，但随着时间的增长，萝卜泡菜中的亚硝酸盐含量快速增长，达到顶峰之后开始下降；一直到6～7 d左右，萝卜泡菜中的亚硝酸盐含量趋于平稳，2%～4%食盐浓度的泡菜亚硝酸盐含量一直低于添加6%～10%食盐的泡菜亚硝酸盐含量，最终发酵后亚硝酸盐的含量均为2 mg/kg，远远低于国家标准，具有明显的优势[14]，由于过高食盐浓度会造成食用不便和过低浓度不利于保存的条件下，选择4%的食盐添加量作为最优的条件。

2.1.2 大豆低聚糖添加量对白萝卜泡菜品质与亚硝酸盐含量的影响

图3 大豆低聚糖添加量对白萝卜泡菜pH值的影响

由图3可知，pH随着发酵时间的增长而逐渐降低，发酵的前3 d，pH下降的速度较快，随后，pH下降的速度逐渐减缓，6～7 d后逐渐趋于平缓，这与图1的试验结果相似。在整个试验过程中，添加大豆低聚糖的萝卜泡菜中pH明显低于没有添加大豆低聚糖的萝卜泡菜；当大豆低聚糖添加的浓度低于4%时，pH随着大豆低聚糖浓度的增加而逐渐增加；当大豆低聚糖的浓度高于4%时，pH随着低聚糖浓度的增加而不发生改变。先前的研究结果表明，大豆低聚糖能够为乳酸菌的生长发育提供能量，从而产生大量的乳酸；本研究结果表明，当大豆低聚糖浓度高于4%时，对于pH的变化将不会产生明显的影响，说明此时乳酸菌的繁殖速度受到了萝卜泡菜中乳酸的影响，并不再受到大豆低聚糖浓度的影响。

不同浓度大豆低聚糖的泡菜中亚硝酸盐含量见图4。

图4 大豆低聚糖添加量对白萝卜泡菜亚硝酸盐含量的影响Fig.4 The effect of soybean oligosaccharides additive amount on the nitrite content of white radish pickles

由图4可知，样品萝卜泡菜中的亚硝酸盐在不同浓度大豆低聚糖下随着发酵时间的延长先增加后降低，当发酵时间为6～7 d时，萝卜泡菜中的亚硝酸盐趋于平稳，这与图2中的试验结果较为接近。当发酵时间为7 d时，不添加大豆低聚糖的萝卜泡菜中的亚硝酸盐含量明显高于添加大豆低聚糖的萝卜泡菜中的亚硝酸盐含量。添加4%～8%的大豆低聚糖时，萝卜泡菜中的亚硝酸盐含量低于添加0%～4%的大豆低聚糖，本试验选取4%的大豆低聚糖添加量作为最佳的大豆低聚糖添加量。

2.1.3 紫苏-豆芽汁添加量对白萝卜泡菜品质与亚硝酸盐含量的影响

图5 紫苏-豆芽汁添加量对白萝卜泡菜pH值的影响Fig.5 The effect of Perilla-bean sprouts juice additive amount on the pH value of white radish pickles

由图5可知，pH随着发酵时间的延长而逐渐降低，在萝卜泡菜发酵的前3 d内，pH下降的速度较快，当发酵时间大于3 d时，pH下降的速度逐渐减缓；在发酵期间，没有添加紫苏-豆芽汁的pH一直高于添加紫苏-豆芽汁的萝卜泡菜的pH，这是由于紫苏-豆芽汁为乳酸菌的生长发育提供了营养；添加不同浓度的紫苏-豆芽汁，萝卜泡菜的pH下降的速度均不一致，说明不同浓度的紫苏-豆芽汁对萝卜泡菜对pH能够产生一定程度的影响。

不同浓度紫苏-豆芽汁对萝卜泡菜中亚硝酸盐含量的影响见图6。

图6 紫苏-豆芽汁添加量对白萝卜泡菜中亚硝酸盐含量的影响Fig.6 The effect of Perilla-bean sprouts juice additive amount on the nitrite content of white radish pickles

由图6可知，当发酵时间小于2 d时，萝卜泡菜中的亚硝酸盐含量快速增加；当发酵时间大于2 d时，萝卜泡菜中的亚硝酸盐含量逐渐降低，并且降低的速度逐渐减缓。在发酵初期，萝卜泡菜中的亚硝酸盐含量随着紫苏-豆芽汁浓度的增加而增加，这是由于紫苏-豆芽汁中含有亚硝酸根离子。当第6天发酵结束之后，添加4%紫苏-豆芽汁的萝卜泡菜中亚硝酸盐含量最低，为1.8 mg/kg。

2.2 模糊感官评定及模糊矩阵的建立

对10位感官评定人员的感官评价进行统计，统计结果见表3。

表3 模糊数学感官评价矩阵Table 3 The fuzzy mathematics sensory evaluation matrix

由表3可知，样品1的滋味评价中，10位代表评价人员，其中2位评价优，5位评价良，3位评价中，无人评价差，以此类推。将萝卜泡菜各个感官因素评价人数除以总人数，得到感官矩阵为Xi(i=1，2，3，4……，13)。

根据模糊数学原理，通过矩阵乘法计算每组样品的结果Yi(1，2，3……，13)=L×Xi=(0.32，0.24，0.23，0.21)×Xi，将结果中的各个量分别赋值(优，良，中，差依次赋值为90，80，70，60)，每个样品的感官评分结果见表4。

2.3 响应面试验

根据单因素试验结果，选择A食盐添加量(%)、B大豆低聚糖添加量(%)和C紫苏-豆芽汁添加量(%)3个因素为自变量，以模糊数学感官综合评价值为响应值，试验结果见表4，并对试验结果进行方差分析(见表5)。

表4 响应面试验设计方案及结果Table 4 Response surface test design scheme and results

续 表

表5 响应面回归模型方差分析结果Table 5 Variance analysis results of response surface regression model

对表5中的数据进行分析，获得萝卜泡菜的感官评分对食盐添加量(A)、大豆低聚糖添加量(B)和紫苏-豆芽汁添加量(C)的二次项响应面回归模型：Y=86.23+1.23A+2.13B-0.12C+0.21AB+1.12AC-1.42BC-5.38A2-7.65B2-2.12C2。模型的决定系数为R2=0.9987，表明该模型的拟合程度良好，感官评分最高为87.88分，最优萝卜酱菜加工工艺为6%的食盐添加量、6%的大豆低聚糖添加量和4%的紫苏-豆芽汁添加量。

3 小结

泡菜中含有丰富的挥发性风味物质，这些物质主要包括糖类、氨基酸和有机酸，这些物质在泡菜发酵过程中被分解成为各种易被人体吸收的代谢产物。泡菜中的微生物种类复杂多样，不规范地生产泡菜，易产生对人体有害的物质。本试验通过对泡菜加工工艺进行研究，获得了泡菜的最佳加工工艺为6%的食盐添加量、6%的大豆低聚糖添加量和4%的紫苏-豆芽汁添加量，响应面拟合效果也较好。