劉樹萍,馮爽，方偉佳

(哈爾濱商業(yè)大學 旅游烹飪學院，哈爾濱 150076)

辣白菜富含纖維素、多種維生素、多種礦物質(zhì)、碳水化合物、氨基酸、蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)。不僅可以滿足人體需要的膳食營養(yǎng)均衡，而且是很好的低熱量食品。辣白菜作為一種發(fā)酵食品，自然發(fā)酵條件下的辣白菜含有許多功能性微生物，從而能夠轉(zhuǎn)化原料中的化學成分，提高營養(yǎng)素的利用率，達到改善食品安全的效果[1]。近年來，對腌制和發(fā)酵的泡菜制品的研究已經(jīng)成為一大熱點，李延華[2]研究如何延長辣白菜的保質(zhì)期，指出加熱殺菌不適合制品的儲藏，微波殺菌可作為家庭保藏制品的方法。周強等[3]以白蘿卜為主要原料，通過測定腌制后的亞硝酸鹽含量、可溶性固形物、泡蘿卜的汁液pH等指標，研究了發(fā)酵條件對腌制蘿卜品質(zhì)的影響，優(yōu)化了泡蘿卜的腌制和發(fā)酵工藝。

目前對于辣白菜的研究主要集中在微生物學和大量生產(chǎn)工藝等方面，本文研究了腌制辣白菜的最佳工藝參數(shù)，從而確定腌制過程中的最優(yōu)化條件，同時對比了不同溫度(21 ℃和4 ℃)對發(fā)酵后的辣白菜感官品質(zhì)的影響，確定辣白菜感官品質(zhì)狀況良好和易于被廣泛接受的發(fā)酵天數(shù)，旨在為辣白菜等發(fā)酵制品的貯存和保藏提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料

大白菜、糯米粉、生姜、大蒜、蘿卜、辣椒粉、食用鹽、白砂糖、蘋果梨、魚露、味素：均購于哈爾濱市家樂福超市。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平和電子秤 沈陽天平儀器有限公司；質(zhì)構(gòu)儀 美國Food Technology Corporation(FTC)；電子鼻 廣州益典實驗設(shè)備有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 工藝流程

原料→預(yù)處理料→清洗料→調(diào)味料→腌制料→成品。

1.3.2 制作原料

辣白菜制作原料包含白菜200 g、水100 mL、食用鹽5 g、白砂糖6 g、辣椒粉8 g、生姜2 g、蒜泥3 g、魚露2 g、味精1 g、蘋果梨5 g、蘿卜10 g、糯米粉40 g、水40 mL。

1.3.3 操作要點

泡菜制品的食用安全問題一直深受亞硝酸鹽的困擾，研究表明發(fā)酵前的預(yù)處理、發(fā)酵方法的選擇、發(fā)酵原輔料的添加和發(fā)酵過程條件的控制能有效地降低硝酸鹽的含量[4]。本實驗中辣白菜的預(yù)處理、原輔料的添加狀況和發(fā)酵條件具體操作要點如下：

調(diào)料的制備：將水燒開，向水中加入糯米粉，待糯米粉成糊狀后停止加熱，將生姜、蒜搗成泥狀，與鹽、辣椒粉、白砂糖、少量水和味精混合攪拌均勻制成調(diào)料備用，將蘿卜切成絲、梨削皮，橫切成大片，備用；辣白菜的制作：選用肉質(zhì)細嫩、表面無破損的新鮮白菜，首先將白菜切成兩半，然后用清水洗凈后瀝干水分，將食鹽均勻地涂抹在經(jīng)過預(yù)處理的白菜表面，反復(fù)涂抹使其水分充分析出；然后將制作好的調(diào)料均勻涂抹在每一片白菜葉上，按照白菜∶醬料為7∶3的比例進行拌料，整齊地放在腌菜容器中進行腌制，每放兩層白菜，鋪一層白梨片和蘿卜絲，整齊地放在腌菜容器中腌制，腌制時間為18 h；腌制完畢后將辣白菜成品分別置于4 ℃和21 ℃密封發(fā)酵。

1.3.4 辣白菜腌制工藝正交實驗設(shè)計

以食鹽用量、辣椒粉用量、白砂糖用量、腌制時間4個主要影響因素設(shè)計正交實驗因素水平，每個因素設(shè)3個水平，采用 L9(34)正交表進行正交實驗，并確定最終比較優(yōu)化的條件。正交實驗因素與水平見表1。

表1 辣白菜腌制工藝的正交實驗因素水平Table 1 Orthogonal experimental factors and levels ofpickling process of spicy Chinese cabbage

1.3.5 辣白菜發(fā)酵工藝實驗設(shè)計

將腌制后的辣白菜分別置于4 ℃和21 ℃條件下發(fā)酵5 d，對比不同發(fā)酵溫度對辣白菜品質(zhì)特性的影響，記錄辣白菜的品質(zhì)變化，結(jié)合感官評價[5]、質(zhì)構(gòu)儀測定和電子鼻氣味分析檢測硬度、彈性、膠黏性、咀嚼性、氣味等指標，確定不同發(fā)酵溫度下辣白菜的適宜發(fā)酵天數(shù)和感官品質(zhì)狀況。

1.4 測定方法

1.4.1 感官評定

由10名有經(jīng)驗的專業(yè)人員對腌制和發(fā)酵后的辣白菜進行感官評定，從辣白菜的色澤、口感、滋味、辣味、外觀以及綜合嗜好度6個方面進行評價，滿分100分，取10人評價結(jié)果的平均值。

感官評價標準中所有測試樣品必須盛裝在相同的容器中，隨機編號，測試的小組成員按照表2中得分標準進行打分，最后得分為各項得分的平均值，所有感官測試均在正規(guī)的感官實驗室內(nèi)完成，評價小組各成員之間由隔斷隔開，測試光源為顯色指數(shù)為92的人造日光燈，室溫21 ℃，辣白菜的感官評分標準見表2。

表2 辣白菜感官評價標準Table 2 Sensory evaluation criteria for spicy Chinese cabbage

1.4.2 質(zhì)構(gòu)的測定

采用P35平底柱形探頭進行壓縮測試，設(shè)置測定參數(shù)為：測前速度20 mm/min，測中速度20 mm/min，形變百分量30 N，返回速度20 mm/min，觸發(fā)力250 N，數(shù)據(jù)采集速度250 pps。將被測樣品放于探頭正下方測試，3組平行樣品測量結(jié)果取平均值。樣品的評價指標有：彈性、咀嚼性、膠黏性、硬度等。

1.4.3 揮發(fā)性氣味的測定

準確稱取攪碎的樣品2 g放于40 mL樣品瓶中，加蓋密封，平衡后直接將進樣針頭插入樣品瓶,采用頂空吸氣法進行電子鼻分析實驗。測定條件：電子鼻采樣時間60 s，傳感器清洗時間120 s，樣品準備時間10 s，進樣流量500 mL/min。每次測量下一個樣品時，首先清洗傳感器，采用主成分分析方法(principal component analysis, PCA)對獲得的數(shù)據(jù)進行綜合分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 辣白菜腌制工藝正交實驗結(jié)果分析

2.1.1 正交實驗感官評定結(jié)果與分析

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，對食鹽用量、辣椒粉用量、白砂糖用量、腌制時間4個主要影響因素進行辣白菜腌制的正交實驗，實驗結(jié)果見表3。

表3 辣白菜腌制工藝的正交實驗結(jié)果Table 3 Orthogonal experimental results of pickling process of spicy Chinese cabbage

通過計算得出相應(yīng)的k值和R值，每個k值對應(yīng)最大的因素即為此實驗的相對較優(yōu)因素，最大k值的組合即為較優(yōu)組，對應(yīng)的R值最大的即為影響因素大的，反之即為影響因素小的[6]。

由表3可知，腌制過程中影響辣白菜感官品質(zhì)的各因素主次順序為：食用鹽量>辣椒粉量>腌制時間>白砂糖量，其中食鹽添加量和辣椒粉添加量對辣白菜的感官品質(zhì)有顯著影響。辣白菜腌制過程中的最佳制作配比是A1B2C3D3，即食用鹽12.5 g、辣椒粉6 g、白砂糖5 g、腌制時間15 h。此條件下腌制的辣白菜組織狀況完整，口味適宜，易于被評價人員接受。

2.1.2 質(zhì)構(gòu)測試結(jié)果與分析

表4 質(zhì)構(gòu)測試結(jié)果Table 4 Texture test results

續(xù) 表

在感官評價的基礎(chǔ)上，測試了經(jīng)腌制后9組菜樣品的質(zhì)構(gòu)特性。由表4可知，不同實驗組的樣品質(zhì)構(gòu)特性也隨之發(fā)生變化。腌制后的辣白菜彈性和膠黏性波動范圍較小，而硬度和咀嚼性波動范圍較大。以硬度為例，5號樣品的硬度最大，可以達到39.06 N，4號樣品的硬度最小，只有10.8 N，可能是由于腌制時間的不同。隨著腌制時間的增加，水分會從樣品中逐漸析出，硬度也隨之慢慢減小，此外，彈性、膠粘性、粘附性也大體呈同樣的趨勢；9組實驗樣品中5號的硬度、咀嚼性最大，9號的彈性最大，1號的膠黏性性最大[7]；2號是感官評價最高的實驗組，其硬度介于最大值和最小值之間，為21.69 N，顯然，感官評分較高的實驗組的質(zhì)構(gòu)處于中等水平，更易于被人們接受。

2.1.3 揮發(fā)性氣味分析

氣味是影響辣白菜感官品質(zhì)的重要指標，是衡量辣白菜品質(zhì)的重要因素，對9組正交實驗的辣白菜進行電子鼻氣味分析，結(jié)果見圖1。

圖1 正交實驗電子鼻氣味分析Fig.1 Odor analysis of orthogonal experiment by electronic nose

主成分分析(PCA)主要是對傳感器響應(yīng)值的特性向量矩陣進行降維處理, 有效地識別數(shù)據(jù)之間的相似性和主要的差異。主成分分析貢獻率越大,說明其主要成分可以較好地反映樣品多指標的信息。由圖1可知，第一主成分的貢獻率為94.7%，第二主成分的貢獻率為3.8%，累計貢獻率為98.5%，表明提取的信息能夠反映原始數(shù)據(jù)的絕大部分信息。而且主成分1的貢獻率明顯大于主成分2的貢獻率，表明不同腌制時間的辣白菜風味差異主要由第一主成分決定[8]。2號、6號、7號樣品的重心分布在第二象限，樣品間在第一主成分上變化不大，表明這3組樣品的氣味成分差異相對較小，這是由于3組樣品的腌制時間相同，造成整體風味接近。3號樣品的重心分布在第三象限，而且3號樣品與1號、5號、9號樣品組和2號、6號、7號樣品組間距大，說明3號樣品在氣味上與其他組存在差異，這可能是由于腌制時間的不同造成了風味的差異，3號樣品的腌制時間最長，為15 h，腌制時間影響了風味物質(zhì)的浸出，造成了樣品與其他組氣味之間的差異。

2.2 辣白菜發(fā)酵工藝的實驗結(jié)果分析

2.2.1 常溫發(fā)酵對辣白菜品質(zhì)的影響2.2.1.1 感官評定結(jié)果

表5 常溫發(fā)酵辣白菜感官評定結(jié)果Table 5 Sensory evaluation results of spicy Chinese cabbage under normal temperature fermentation

由表5可知，當辣白菜發(fā)酵天數(shù)達到1 d后，辣白菜的口感、滋味和外觀等各項指標評分顯著降低，發(fā)酵5 d后的辣白菜品質(zhì)惡劣，表面疏松，有較多裂縫，不易于被評價人員接受，由此可見，辣白菜在常溫中發(fā)酵時，保質(zhì)期非常短暫，感官品質(zhì)隨著發(fā)酵天數(shù)的增加逐漸下降。因此，發(fā)酵溫度和發(fā)酵天數(shù)與辣白菜品質(zhì)變化密切相關(guān)，發(fā)酵溫度對辣白菜的品質(zhì)有著極大的影響。發(fā)酵溫度較高時，乳酸菌生長相對迅速，導(dǎo)致發(fā)酵速率快，產(chǎn)品生產(chǎn)率大大提高[9]，發(fā)酵1 d后的辣白菜感官評分最高，整體可接受性好，此時的辣白菜的品質(zhì)狀況良好。隨著發(fā)酵天數(shù)的增加，辣白菜品質(zhì)狀況逐漸惡劣，可能是由于此時的乳酸菌含量達到一定程度，總酸量過高，其他次級代謝產(chǎn)物的含量逐漸積累，pH降低，乳酸菌的生理活性受到抑制，導(dǎo)致發(fā)酵出的辣白菜色澤較暗淡，辣白菜發(fā)生褐變，影響辣白菜的感官品質(zhì)。

2.2.1.2 質(zhì)構(gòu)的測試結(jié)果

表6 常溫發(fā)酵下辣白菜的質(zhì)構(gòu)測試結(jié)果Table 6 Texture test results of spicy Chinese cabbage under normal temperature fermentation

由表6可知，常溫發(fā)酵后的辣白菜的硬度和咀嚼性波動范圍較大，彈性和膠黏性變化范圍較小。隨著發(fā)酵天數(shù)的增加，辣白菜的硬度、彈性和咀嚼性逐漸下降，膠黏性逐漸增加。發(fā)酵天數(shù)不同的辣白菜在硬度、咀嚼性和膠黏性上差異顯著(p<0.05)，彈性無顯著差異。以硬度為例，發(fā)酵1 d的辣白菜與發(fā)酵4 d后的辣白菜在硬度上具有顯著差異(p<0.05)，而前3 d的辣白菜在硬度變化上沒有顯著差異。這可能是因為發(fā)酵初期速度緩慢，各種微生物含量及酸性物質(zhì)生成量微少，此時的辣白菜硬度最大，然而隨著發(fā)酵天數(shù)的增加，發(fā)酵速率加快，辣白菜在發(fā)酵過程中pH逐漸降低，總酸含量及產(chǎn)生的亞硝酸鹽含量越來越多，辣白菜的硬度減小，在一定程度上影響辣白菜的品質(zhì)，從而造成發(fā)酵1 d的辣白菜和發(fā)酵4 d后的辣白菜在硬度上有顯著差異。通過研究確定常溫發(fā)酵1 d的辣白菜品質(zhì)特性良好，能夠被評價人員廣泛接受。

2.2.1.3 電子鼻的測試結(jié)果

圖2 常溫發(fā)酵下辣白菜電子鼻氣味分析Fig.2 Odor analysis of spicy Chinese cabbage under normal temperature fermentation by electronic nose

由圖2可知，第一主成分的貢獻率為92.9%，第二主成分的貢獻率為4.4%，累計貢獻率為97.3%，表明提取的信息能夠反映原始數(shù)據(jù)的大部分信息，而且主成分1的貢獻率大于主成分2的貢獻率，表明不同發(fā)酵天數(shù)的風味差異主要由第一主成分決定。判別指數(shù)(DI)是指進行PCA時樣品區(qū)分程度的表征值，當判別指數(shù)在80～100之間時說明區(qū)分有效。圖2顯示的判別指數(shù)為85.4%，說明這5組樣品可以用電子鼻區(qū)分出來。1號樣品的重心落在第二象限，與2,3,4號樣品組間距大，說明1號樣品在氣味上與其他組存在差異，這可能是由于1號樣品發(fā)酵時間短暫，發(fā)酵進程不完善，未達到發(fā)酵的活躍階段，造成了1號樣品與其他樣品組氣味上的差異。2，3號樣品重心分布在第二和第三象限，4號樣品橫跨第一、第四象限，2～4號樣品組間距較小，表明這3組樣品的氣味成分差異相對較小。5號樣品橫跨第一、第四象限，與2～4號樣品組間距大，說明5號樣品在氣味上不同于其他樣品組，可能是因為隨著發(fā)酵天數(shù)的增加，發(fā)酵進程逐漸活躍，發(fā)酵過程中總酸量以及微生物含量明顯上升，進一步影響辣白菜的風味形成，造成辣白菜的氣味差異。由此可見，發(fā)酵天數(shù)影響辣白菜風味的形成。

2.2.2 冷藏發(fā)酵對辣白菜品質(zhì)的影響結(jié)果與分析

2.2.2.1 感官評定結(jié)果

表7 冷藏發(fā)酵辣白菜感官評定結(jié)果Table 7 Sensory evaluation results of spicy Chinese cabbage under cold storage fermentation

由表7可知，隨著發(fā)酵天數(shù)的增加，制得的辣白菜在色澤、口感和外觀等指標上有顯著性差異，辣白菜的總體感官評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，辣白菜在4 ℃發(fā)酵天數(shù)達到3 d時，制得的辣白菜的感官品質(zhì)狀況良好，感官評價總分達到最大值，整體可接受性好。對比21 ℃條件下發(fā)酵1 d后辣白菜達到感官評分的最大值，可以得出發(fā)酵溫度對辣白菜的發(fā)酵速率有一定影響，發(fā)酵溫度相對較低時，乳酸菌的生長速度緩慢，辣白菜的生產(chǎn)率降低，并且低溫發(fā)酵出的辣白菜的口感不好，質(zhì)地軟爛；對比不同溫度下發(fā)酵相同天數(shù)的辣白菜制品的感官品質(zhì)，可以發(fā)現(xiàn)，21 ℃下發(fā)酵5 d的辣白菜成品表面疏松,多裂縫，品質(zhì)劣變嚴重，而4 ℃條件下發(fā)酵5 d的辣白菜品質(zhì)狀況相對良好。說明較低的發(fā)酵溫度在一定程度上能夠延長辣白菜的保質(zhì)期，這可能是因為低溫抑制了乳酸菌的增長速度，在一定程度上延緩了辣白菜的發(fā)酵進程。

2.2.2.2 質(zhì)構(gòu)測試結(jié)果

表8 冷藏發(fā)酵下辣白菜的質(zhì)構(gòu)測試結(jié)果Table 8 Texture test results of spicy Chinese cabbage under cold storage fermentation

由表8可知，冷藏發(fā)酵天數(shù)不同的辣白菜彈性和膠黏性變化無顯著差異，硬度和咀嚼性變化具有顯著差異(p<0.05)。隨著發(fā)酵天數(shù)的增加，辣白菜的膠黏性逐漸增加，而硬度、彈性和咀嚼性整體呈下降的趨勢。發(fā)酵1 d和發(fā)酵4 d的辣白菜在硬度上具有顯著差異，發(fā)酵1 d和發(fā)酵2 d的辣白菜在咀嚼性上具有顯著差異?？赡苁怯捎诶卑撞嗽诎l(fā)酵過程中水分流失，隨著發(fā)酵過程的進行，產(chǎn)生了乳酸菌及其他代謝產(chǎn)物，pH降低，總酸含量上升，導(dǎo)致辣白菜的硬度、彈性降低，從而使蔬菜的質(zhì)地變軟[10]。對比表6和表8的質(zhì)構(gòu)測試結(jié)果可知，冷藏發(fā)酵的條件下辣白菜的硬度、彈性和咀嚼性等各項指標數(shù)值下降趨勢更緩慢，從而能夠較長時間地保持辣白菜品質(zhì)完好，這為低溫發(fā)酵方式對辣白菜產(chǎn)品的保存以及有效延長辣白菜的保質(zhì)期提供了有利依據(jù)。由表7感官評價結(jié)果可知，此條件下發(fā)酵3 d時辣白菜的組織完整，氣味良好，易于被評價人員所接受，感官評價總分最高，此時對應(yīng)的辣白菜各項指標分別是硬度22.38 N、彈性 0.69 mm、咀嚼性7.42 mJ、膠黏性0.08 N。

2.2.2.3 電子鼻的測試結(jié)果

圖3 冷藏發(fā)酵下辣白菜電子鼻氣味分析Fig.3 Odor analysis of spicy Chinese cabbage under cold storage fermentation by electronic nose

由圖3可知，第一主成分的貢獻率為87.9%，第二主成分的貢獻率為9.0%，累計貢獻率為96.9%，表明提取的信息能夠反映原始數(shù)據(jù)的大部分信息，而且主成分1的貢獻率大于主成分2的貢獻率，表明不同冷藏發(fā)酵天數(shù)的辣白菜風味差異主要由第一主成分決定。1號樣品分布在第三象限，與其他樣品組間距較大，說明1號樣品在氣味上與其他組存在差異，這可能是因為1號樣品的發(fā)酵天數(shù)最短，樣品處于發(fā)酵的起始階段，剛開始發(fā)酵時，發(fā)酵進程緩慢，影響了辣白菜風味物質(zhì)的形成，造成了1號樣品與其他樣品組氣味上的差異。2號、5號樣品組間距較近，表明這兩組樣品氣味差異相對較小，可能是隨著發(fā)酵的進行，辣白菜的風味物質(zhì)充分浸出，因此氣味差異不大。3號、4號樣品分布在第二、第四象限，與其他樣品組間距大，表明樣品在氣味上與其他樣品組存在差異，由此可見，發(fā)酵天數(shù)影響辣白菜風味的形成，從而造成辣白菜在氣味上的差異。

3 結(jié)論

本研究結(jié)合感官評價，利用電子鼻和質(zhì)構(gòu)儀研究了辣白菜腌制及發(fā)酵過程中的質(zhì)構(gòu)特性及氣味變化。結(jié)果表明：腌制的最佳工藝參數(shù)為食鹽12.5 g、辣椒粉6 g、白砂糖5 g、腌制時間15 h，此條件下腌制的辣白菜口感爽滑，質(zhì)地脆嫩，氣味濃郁。在質(zhì)構(gòu)特性上，常溫(21 ℃)發(fā)酵條件下，辣白菜貯存時間短，隨著發(fā)酵天數(shù)增加，硬度、彈性和咀嚼性整體呈下降趨勢，膠黏性呈上升趨勢。冷藏(4 ℃)發(fā)酵條件下，辣白菜貯存時間延長，硬度和彈性整體呈下降趨勢，但是在發(fā)酵3 d時出現(xiàn)上升趨勢。PCA結(jié)果表明：常溫發(fā)酵下，隨著發(fā)酵時間的增加，氣味上有明顯的差別。冷藏發(fā)酵下，發(fā)酵2 d和5 d辣白菜在氣味上有一定的相似性，與發(fā)酵1，3，4 d的氣味存在明顯差異。顯然，電子鼻能夠判斷不同發(fā)酵條件下辣白菜的風味物質(zhì)是否存在差異，客觀地評價辣白菜的品質(zhì)，指導(dǎo)辣白菜的腌制及發(fā)酵工藝研究或配方優(yōu)化，本研究結(jié)果可以為辣白菜的品質(zhì)評價提供理論依據(jù)。