脱水工艺对京冬菜品质的影响

朱韧，林莹*，尹秀华，罗永丹，卿明义

(1.广西大学 轻工与食品工程学院，南宁 530004；2.柳东新区行政审批局，广西 柳州 545616)

京冬菜又名金冬菜，是一种半干态发酵性腌制品，是我国人民传统的加工蔬菜，多以大白菜为原料[1]。京冬菜的营养成分丰富，且可开胃下气，化痰等。目前，我国对京冬菜的研究仅限于对其工艺的阐述, 而在整个工艺中，京冬菜的脱水方式和含水率是关键的工艺节点。

本研究主要对京冬菜的脱水方式和含水率这两方面进行研究，通过对京冬菜的理化指标、感官和香气成分进行测定，得出最优的脱水方式和含水率。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大白菜、大蒜、花椒、红辣椒和食盐：购于南宁市五里亭蔬菜批发市场；盐酸萘乙二胺(AR)：成都市科龙化工试剂厂；考马斯亮蓝G-250(AR)：上海索莱宝科技有限公司；蒽酮(AR)：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

TLE204E分析天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；PEN3电子鼻 北京盈盛恒泰科技有限责任公司；CM-3600d分光测色计 日本Konika公司。

1.3 方法

1.3.1 京冬菜制作工艺流程

大白菜→整理→切碎→脱水(转速为1390 r/min)→加辅料→拌匀→压实→发酵→成品。

1.3.2 理化指标的测定

维生素C含量的测定[2]：参照GB 5009.86-2016《食品中抗坏血酸的测定》。可溶性糖含量的测定[3]：采用蒽酮-比色法。可溶性蛋白质含量的测定[4]：采用考马斯亮蓝G-250比色法。亚硝酸盐含量的测定[5]：参照GB 5009.33-2016《食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》,采用分光光度法测定。

色泽的测定[6]：对京冬菜进行打浆，采用分光测色计进行测定，选用透射模式和D65光源，采用L*、a*、b*表示果浆的色值，其中L*表示颜色的明度，L*越大表示样品的色泽越亮；a*值表示颜色的绿红度，a*<0表示样品呈绿色，a*>0表示样品呈红色；b*值表示颜色的蓝黄值，b*<0表示样品呈蓝色，b*>0表示样品呈黄色。

1.3.3 感官评定

随机邀请10位健康的同学，从色泽(25分)、香气(25分)、滋味(25分)、质地(25分)这4个方面进行评分，除去最高分和最低分，再取平均值，感官评定见表1。

1.3.4 香气的测定

PEN3型电子鼻传感器由10 种金属氧化物半导体型化学传感元件组成，不同传感器的性能见表2。

表2 传感器性能描述Table 2 The performance description of sensors mL/m-3

准确量取1.00 g不同品种的发酵京冬菜，放入样品瓶中，40 ℃水浴30 min后，插入电子鼻探头吸取顶端空气，测定挥发性物质。电子鼻的设置参数为：样品间隔时间1 s，清洗时间100 s，归零时间10 s，样品准备时间5 s，测定时间150 s，载气流速400 mL/min，进样流量200 mL/min。传感信号在130 s后基本稳定，选定采集信号时间为150 s，连续测定3次，利用电子鼻自带的Win Muster软件对数据进行处理。

2 结果(以干基为基准)与分析

2.1 京冬菜脱水方式的确定

2.1.1 不同脱水方式的脱水时间

不同脱水方式对京冬菜脱水效率的影响结果见表3。

表3 不同脱水方式的脱水时间Table 3 The dehydration time of different dehydration methods

由表3可知，随着温度的不断升高，温度越高，菜胚的脱水效率越高；自然晾晒的温度不高，但自然晾晒的通风条件比热风干燥的好，所以自然晾晒脱水效率相对同一温度的热风干燥的高；离心5 min，食盐+离心的脱水方式都可以达到菜胚含水率15%左右，可以大大减少脱水时间，因此选用食盐+离心脱水方式。

2.1.2 脱水方式对营养成分含量的影响

3种脱水方式对京冬菜营养成分(维生素C、可溶性糖和可溶性蛋白质)含量的影响结果见表4。

表4 不同脱水方式对营养成分含量的影响Table 4 Effect of different dehydration methods on nutrient content

由表4可知，热风干燥脱水方式，随着温度的不断提高，维生素C含量呈现下降的趋势，可溶性糖呈现升高的趋势，可溶性蛋白质呈现下降的趋势。食盐+离心的脱水方式，随着食盐添加量的增大，维生素C含量呈现上升的趋势，可溶性糖含量呈现先上升后下降的趋势，可溶性蛋白质呈现上升的趋势。自然晾晒脱水，相对于其他两种脱水方式而言，营养成分含量相对较好，但它不利于工业化生产，环境不受控制，所以不予考虑。

综合考虑不同脱水方式的脱水效率和对菜胚营养成分含量的影响，以及经济成本的因素，本实验选择6%食盐添加量+离心脱水的方式。

2.2 京冬菜含水率的确定

2.2.1 京冬菜发酵期间维生素C含量的变化

不同含水率的京冬菜随着发酵时间延长其维生素C含量的变化趋势见图1。

图1 京冬菜发酵过程中维生素C含量的变化Fig.1 Changes of vitamin C content in the fermentation process of Jingdong pickles

由图1可知，随着京冬菜不断发酵，维生素C含量呈现先上升后下降的趋势，原因是：发酵5天，白菜和配料的组织结构被破坏，维生素C渗透出来，呈现上升趋势；随着京冬菜进一步发酵，受微生物、光、温度、pH等的影响，维生素C含量急剧下降。其中在发酵第5天时，京冬菜含水率为15%，维生素C含量最高，为57.91 mg/100 g。在京冬菜含水率为6.8%和10%时，维生素C含量一直低于2 mg/100 g，原因是脱去的水分过多，导致维生素C含量几乎全部流失。在发酵10天时，5种不同含水率的京冬菜维生素C含量全部减少至小于2 mg/100 g；在发酵40天时，5种不同含水率的京冬菜维生素C含量全部减少至0 mg/100 g。

2.2.2 京冬菜发酵期间可溶性糖含量的变化

不同含水率的京冬菜随着发酵时间延长其可溶性糖含量的变化趋势见图2。

图2 京冬菜发酵过程中可溶性糖含量的变化Fig.2 Changes of soluble sugar content in the fermentation process of Jingdong pickles

由图2可知，随着京冬菜不断发酵，京冬菜中可溶性糖总体呈现下降的趋势，这是微生物利用糖类物质发酵生成乳酸的结果；随着发酵时间的增加，京冬菜中可溶性糖含量下降得相对缓慢，最后趋于稳定，原因是发酵后期，乳酸的积累降低了pH值，进而抑制了乳酸菌的生长，造成对糖的消耗减少。京冬菜含水率为6.8%时，可溶性糖含量始终比其他含水率的京冬菜低，原因是脱水严重，导致大量糖类物质流失。发酵0天时，京冬菜含水率为25%时，可溶性糖含量最大，含量为(20.43±0.51) g/100 g。

2.2.3 京冬菜发酵期间可溶性蛋白质含量的变化

不同含水率的京冬菜随着发酵时间延长其可溶性蛋白质含量的变化趋势见图3。

由图3可知，随着京冬菜不断发酵，可溶性蛋白质含量呈现下降的趋势，前期下降趋势明显，后期下降缓慢。原因是发酵前期，微生物大量繁殖，分解大量蛋白质，后期由于乳酸的积累，对微生物的生长起到抑制作用，蛋白质消耗量降低。在发酵0天时，含水率15%时，可溶性蛋白质含量最高，其含量为(28.24±0.10) mg/g；可溶性蛋白质含量最低为含水率为6.8%时，其含量为(15.19±0.35) mg/g。因为含水率越低，脱水越严重，导致可溶性蛋白质含量严重流失。

图3 京冬菜发酵过程中可溶性蛋白质含量的变化Fig.3 Changes of soluble protein content in the fermentation process of Jingdong pickles

2.2.4 京冬菜发酵期间亚硝酸盐含量的变化

亚硝酸盐是评判京冬菜品质的重要指标，该指标越低，说明京冬菜的食用安全性越高；不同含水率的京冬菜发酵过程中亚硝酸盐含量的变化见图4。

图4 京冬菜发酵过程中亚硝酸盐含量的变化Fig.4 Changes of nitrite content in the fermentation process of Jingdong pickles

由图4可知，随着京冬菜不断发酵，京冬菜的亚硝酸盐含量在0.10～0.50 mg/kg之间，与酸菜等酱腌菜中亚硝酸盐含量先增加后减少的趋势一样[7]。京冬菜亚硝酸盐含量低的原因有三个方面：第一方面，白菜脱水，白菜中的NO3+离子化合物大量流失，使得亚硝酸盐生成量很少；第二方面，京冬菜含水量低，水分活度相应降低，水分活度低可以抑制京冬菜中相关微生物的生长；第三方面，食盐的高渗透压、大蒜中的大蒜素等物质和红辣椒中的辣椒素等物质对相关微生物有一定的抑制作用，因此使得亚硝酸盐含量一直处于相对较低的水平[8，9]。京冬菜的亚硝酸盐含量达到国家酱腌菜的安全标准[10]，亚硝酸盐含量≤20 mg/kg，并且达到绿色酱腌菜的农业推行标准[11]，亚硝酸盐含量≤3 mg/kg，说明京冬菜可食用安全性高。

2.2.5 京冬菜发酵期间色泽的变化

色泽是感官评定的一个重要指标，色泽明亮且呈现橙红色至金黄色，则感官评分越高；不同含水率的京冬菜发酵过程中L*值、a*值和b*值的变化见图5。

图5 京冬菜发酵过程中色泽的变化Fig.5 Changes of color in the fermentation process of Jingdong pickles

由图5可知，随着京冬菜的不断发酵，因含水率不同，京冬菜的L*、a*、b*呈现不同的变化趋势。

L*值呈现下降的趋势，因为京冬菜中含有氨基酸、糖类物质、纤维素等，还原糖与氨基化合物发生美拉德反应，生成褐色物质，导致京冬菜的亮度下降[12]。其中京冬菜含水率25%、20%、15%、10%的L*值由高到低，京冬菜含水率6.8%的L*值一直处于0～1之间，因此，在京冬菜发酵前期，水分含量与色泽的亮度呈正比。

a*值因京冬菜含水率不同而呈现不同的趋势。其中京冬菜含水率为25%、20%、15%的a*值呈现先下降后上升再下降的趋势，先下降的原因是微生物对京冬菜组织结构的破坏，叶绿素渗透出来，呈现绿色，经发酵一段时间，pH下降，使叶绿素失去Mg2+而被破坏，导致绿色消失；后上升的原因是辅料中红辣椒中的红色素渗透出来；再下降的原因是红色素见光易分解等[13]，有一定程度的下降，但京冬菜成品仍然呈现微红的颜色。京冬菜含水率10%和6.8%的a*值呈现先上升后降低的趋势，原因跟另外3种含水率的京冬菜一样，其中a*没有出现下降的趋势原因是脱水严重，叶绿素大量损失和微生物发酵微弱。

京冬菜含水率不同对b*值有不同的影响，其中Ozawa等[14,15]发现4-甲硫基-3-丁烯基异硫氰酸酯(4-MTBI)的生成和分解对黄色素含量有影响。京冬菜含水率为25%、20%、15%的a*值呈现先上升再下降的趋势，呈现先变黄后变白，京冬菜含水率为10%和6.8%的a*值呈现降低及变白的趋势。

2.2.6 感官评价

不同含水率的京冬菜成品的感官评分结果见表5。

表5 不同含水率对发酵京冬菜的感官评价Table 5 Sensory evaluation of fermented Jingdong pickles with different water content

注：同一组中同一列的不同字母表示在P<0.05水平差异显著。

由表5可知，随着京冬菜含水率的增加，京冬菜成品的感官评分呈现先上升后下降的趋势，其中色泽和香气评分随着含水率的增加呈现一定程度的增大(P>0.05)；滋味和质地的评分随着含水率的增加呈现显著变化(P<0.05)。京冬菜含水率为15%时，京冬菜感官评分达到最大值，评分为72.67±2.65。

2.2.7 电子鼻分析结果

电子鼻对不同含水率的京冬菜成品的雷达图分析结果见图6。

图6 不同含水率对发酵京冬菜香气的影响Fig.6 Effect of different water content on the aroma of fermented Jingdong pickles

京冬菜样品的E-nose分析过程中，通过Origin软件制作的雷达图(见图6)，显示出对京冬菜样品中香气的响应值。京冬菜的挥发性物质主要集中W2W、W1S 和W1W 3个传感器所代表的物质，这与前人的研究结果相类似。Kyung K等[16]发现二甲基二硫(DMDS)和二甲基三硫化合物(DMTS)是新鲜大白菜及其发酵产品的主要挥发性物质。Zhao等[17]利用HP-SPME-GC-MS方法测定出泡菜中的5种异硫氰酸酯，分别为异硫氰酸丙酯、1-异硫氰酸丁酯、异硫氰酸异丁酯、1-异硫氰酸-3-甲基丁烷和(2-异硫氰酸乙基)-苯，其中异硫氰酸酯是十字花科蔬菜的主要挥发性物质[18]，对酱腌菜的风味起着至关重要的作用。

3 结论

脱水方式和含水率是京冬菜脱水工艺中的关键点，也对京冬菜的品质有影响。以脱水效率和营养成分含量保留的多少作为衡量指标，可以确定6%食盐+离心脱水脱水方式最优；通过对6.8%、10%、15%、20%、25%含水率的京冬菜在自然发酵条件下理化指标、感官及挥发性成分的检测，可以确定京冬菜含水率15%的发酵品质最佳。