草石蚕腌制过程中保脆技术的研究

谭冬梅，袁忠琴，谭书明

(1.贵州大学 酿酒与食品工程学院，贵阳 550025；2.贵州大学 生命科学学院，贵阳 550025；3.贵州省农畜产品贮藏与加工重点实验室，贵阳 550025)

草石蚕腌制过程中保脆技术的研究

谭冬梅1,3，袁忠琴1,3，谭书明2,3*

(1.贵州大学 酿酒与食品工程学院，贵阳 550025；2.贵州大学 生命科学学院，贵阳 550025；3.贵州省农畜产品贮藏与加工重点实验室，贵阳 550025)

以草石蚕为原料，采用单因素及正交试验探究食盐浓度、氯化钙浓度、烫漂时间对草石蚕保脆效果的影响，确定草石蚕的最佳保脆配方，并测定新鲜及保脆液处理后草石蚕的硬度、营养成分、果胶酶活性随时间的变化情况，研究保脆液对草石蚕品质的影响。结果表明：草石蚕的最佳保脆方法为烫漂50 s、食盐浓度12%、氯化钙浓度0.2%。影响草石蚕硬度的主次因素为食盐浓度>氯化钙浓度>烫漂时间。保脆处理能较好地保持腌制草石蚕的品质。

草石蚕；腌制；保脆技术；营养品质；果胶酶活性

草石蚕(Stachyssieboldii)属唇形科水苏属多年生草本植物，原产于中国，主要产自贵州、四川、云南以及华北和西北等省份[1]。其地下块茎含丰富的蛋白质及糖类等，营养价值高，含蛋白质约5%、脂肪0.3%、碳水化合物20%等，并含有多种维生素及矿物质元素[2]，有调节胃肠道、保护肝脏等功能[3]。草石蚕口感鲜美、脆嫩、大小适中，是制作泡菜的好原料，将其制成泡菜可摄入泡制发酵过程中产生的有益微生物及其代谢产物，如乳酸、胆碱、酶类等[4]。

中国传统泡菜具有庞大的发酵机制，腌制过程中微生物菌群种类繁多，各类微生物与原料相互作用，发生一系列生理生化反应，导致泡菜失脆软化，营养成分严重流失，影响口感，甚至生成有毒有害物质，影响食品质量及食用安全性，其失脆机理主要有三个方面：一是果胶物质的分解，二是细胞膨压的变化，三是细胞结构的变化[5]。为使草石蚕在腌制过程中保持较好的脆度及品质，减少各加工环节的机械损伤，同时合理使用保脆剂来调节细胞内外液的水分活度、渗透压、pH值等，控制微生物、酶类等的作用是很有必要的[6]。目前常用的保脆剂为氯化钙和食盐，氯化钙溶液利用Ca2+渗入果蔬组织中，与果胶半乳糖醛酸自由羧基的残基之间形成离子桥梁，从而加强细胞壁结构[7]，并通过调节细胞内的离子环境、pH值等来影响酶的分泌[8]。张甫生等[9]对比了氯化钙及海藻酸钠对鲜红辣椒脆度与色泽的影响，得出氯化钙保脆效果优于海藻酸钠。食盐在果蔬腌制过程中起到改善腌制品风味、抑制有害微生物活性、调节渗透压等作用，可有效延长果蔬腌制品的保藏期。

泡菜作为中国传统膳食，为各家各户所喜爱，不仅风味独特，还富含乳酸菌及人体所需的酶类等。本文以草石蚕块茎为原料，运用烫漂及钙盐、钠盐溶液腌制等方法对草石蚕进行保脆处理，通过测定其硬度、营养成分、果胶酶活性随时间的变化规律，来表征草石蚕腌制过程中的品质变化，寻求保持草石蚕脆嫩口感、延缓其软化变质的最佳方法，以更好地满足人们对草石蚕腌制品的需求。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

草石蚕：采自贵州省遵义市务川县，选择新鲜、脆嫩、大小均匀，且无机械损伤、无腐烂迹象的草石蚕块茎。

1.1.2 试剂

氯化钙、无水乙醇、咔唑、半乳糖醛酸、浓硫酸、乙酸、乙酸钠、3,5-二硝基水杨酸(DNS)、葡萄糖、盐酸、亚硫酸钠、酚酞等(均为分析纯)。

1.2 仪器与设备

超声波清洗器 上海冠特超声仪器有限公司；远红外干燥箱 天津市泰斯特有限公司；TGL20M型台式高速冷冻离心机 长沙迈佳森仪器设备有限公司；数显恒温水浴锅 上海梅香仪器有限公司；WFJ7200型可见光分光光度计 上海精密科学仪器有限公司；GY-1型果实硬度计 常州市上哈工具有限公司；手持式折光仪 北京鑫润科诺仪器仪表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 腌制草石蚕加工工艺流程

原料→摘选→清洗→漂烫→冷却→保脆液腌制→密封保存。

1.3.2 单因素试验

选取食盐浓度(2%，4%，6%，8%，10%，12%，14%)、氯化钙浓度(0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%)、烫漂时间(20，30，40，50，60，70，80 s)作为单因素试验，并以硬度为指标，评价各因素对草石蚕保脆效果的影响，为后续的正交试验分析提供参考。

1.3.3 正交试验

以烫漂时间、氯化钙浓度、食盐浓度为正交试验因素，以单因素试验中保脆效果最优的3组数据为水平，采用L9(34)正交表(见表1)，以硬度为指标，确定草石蚕的最佳保脆配方。

表1 正交试验因素水平表Table 1 Orthogonal experimental factors and levels table

1.3.4 各项指标的测定

取新鲜草石蚕为对照组，保脆液腌制后的草石蚕为保脆组，测定其各项指标随腌制时间的变化情况，测定方法如下。

1.3.4.1 硬度的测定

采用GY-1型果实硬度计进行测定[10]，取洗净的新鲜草石蚕及保脆处理后的草石蚕，擦拭表面水分，取其表面3个等距点，削去一小块薄薄的果皮，并将调试好的硬度计垂直于果实表面，均匀用力将探头压入果实内进行测定，读数并记录。

1.3.4.2 水分含量的测定

采用烘干干燥法进行测定[11]，分别取洗净的新鲜草石蚕及保脆处理后的草石蚕，置于称量皿中，一并放入干燥箱中烘干2 h后转入干燥器中冷却，再放入干燥箱中烘干30 min至恒重。并称量干燥前后样品及称量皿的质量，计算公式如下：

X=(M1-M3)(M1-M2)×100%。

式中：X为草石蚕的水分含量；M1为干燥前样品与称量皿的总质量；M2为称量皿的质量；M3为干燥后称量皿与样品的总质量。

1.3.4.3 可溶性固形物含量测定

按照GB/T 12295-1990《水果、蔬菜制品、可溶性固形物含量的测定》中的折射仪法测定。

1.3.4.4 果胶物质测定

采用咔唑比色法[12]，将可溶性果胶测定液与原果胶测定液于530 nm波长下以0管为参比测定吸光度值，重复3次取平均值。

1.3.4.5 果胶酶活性的测定

采用3,5-二硝基水杨酸比色法进行测定[13]。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 食盐浓度单因素试验

将烫漂处理50 s后的草石蚕分别加入由氯化钙浓度为0.2%，食盐浓度为2%，4%，6%，8%，10%，12%，14%的混合液中进行腌制，并分别装入泡菜坛，存放1周后测定其硬度，结果见图1。

图1 食盐浓度对草石蚕硬度的影响Fig.1 Effect of salt concentration on the hardness of Stachys sieboldii

保脆液中使用食盐可增高果蔬细胞内溶液的渗透压，降低溶氧量及微生物可利用的水分，从而控制微生物的正常生长，并对果蔬起到较好的初护色效果[14]。由图1可知，随着食盐浓度的增大，草石蚕的硬度呈先升高后下降的趋势，食盐浓度为12%时，硬度达到最高值，浓度过低或过高，其硬度都有所下降。若食盐浓度过低，会使腌制过程中细胞内生理生化反应加剧，不能有效地抑制有害微生物的繁殖，食盐浓度过高(≥14%)则会由于渗透压过大导致草石蚕细胞严重失水，并影响其口感及风味，使其产生酸涩味[15]，且过高的浓度易使得Na+与Ca2+发生交换，影响Ca2+与果胶酸发生交联形成钙凝胶以提高细胞壁坚固性的作用，从而影响其硬度。

2.1.2 氯化钙浓度单因素试验

将烫漂50 s后的草石蚕分别加入由浓度为12%的食盐以及浓度为0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%的氯化钙混合液中进行腌制，并分别装入泡菜坛，存放1周后对其硬度进行测定，结果见图2。

图2 氯化钙浓度对草石蚕硬度的影响Fig.2 Effect of calcium chloride concentration on the hardness of Stachys sieboldii

氯化钙的保脆原理是通过Ca2+渗入果蔬组织中，与果胶酸形成较稳定的果胶酸钙，以增强细胞间纤维结构来保护果蔬细胞壁[16]，维持其原有的脆度。由图2可知，腌制1周后，氯化钙浓度为0.20%时对草石蚕硬度保持最好。当浓度低于0.20%时，随着浓度的降低，草石蚕硬度随之降低，高于0.20%时，变化趋势平缓。氯化钙浓度越高，Ca2+与草石蚕细胞内的果胶酸的相互作用越强，可对细胞起到较好的保护作用，从而达到保脆的效果，浓度过低则不能达到此效果，但浓度过高不仅不能对草石蚕起到更进一步的保脆作用，反而会使其产生苦涩味及纤维感，影响草石蚕的口感，故草石蚕保脆液中氯化钙的最佳浓度为0.20%。

2.1.3 烫漂时间单因素试验

将烫漂20，30，40，50，60，70，80 s的草石蚕加入到由浓度为12%食盐以及浓度为0.20%氯化钙混合液中腌制，并分别装入泡菜坛，存放1周后对其硬度进行测定，测定结果见图3。

图3 烫漂时间对草石蚕硬度的影响Fig.3 Effect of blanching time on the hardness of Stachys sieboldii

烫漂的主要目的是利用高温抑制或杀灭果蔬中酶的活性，在后续加工及贮藏过程中能够最大限度地保持其营养价值及原有的感官特性，起到保脆、护色、延缓蔬菜腐败等作用。由图3可知，腌制1周后，漂烫时间为50 s时草石蚕硬度保持最好，随着漂烫时间的降低或升高，硬度均呈下降趋势。这是由于漂烫时间过短，草石蚕的中心温度较低，不能起到灭酶和降低微生物残留量的作用，不利于草石蚕的长期储藏；而烫漂时间过长，使得草石蚕中的原果胶以β-消除的非酶方式降解，生成可溶于水的果胶酸[17]，破坏草石蚕的细胞结构，导致草石蚕软化。

2.2 正交试验

取单因素试验中保脆效果最优的3组数据进行正交试验分析，对草石蚕的保脆配方进行优化，并得出各因素对草石蚕保脆效果的影响强弱(见表1)，正交试验极差分析结果见表2。

表2 正交试验极差分析表Table 2 The range analysis table for orthogonal test

由表2可知，草石蚕的最佳保脆组合为A3B2C3，即食盐浓度12%，氯化钙浓度0.20%，烫漂时间50 s，硬度达到0.951，影响草石蚕保脆效果的主次因素为A>B>C，食盐浓度影响最大，其次为氯化钙浓度，影响最小的为烫漂时间。

2.3 保脆液腌制过程中草石蚕各项指标变化

2.3.1 腌制过程中硬度的变化

图4 腌制过程中草石蚕硬度的变化Fig.4 Changes of hardness of Stachys sieboldiiduring curing process

由图4可知，随着腌制时间的延长，对照组硬度显著下降，20天后降低了24.6%，开始出现绵软现象，50天后降低了55.2%，已基本失去其原有的脆嫩口感。保脆组硬度保持良好，0～5天内出现了较为明显的下降趋势，后期趋于平缓，整体下降趋势较小。这是因为保脆液腌制过程中，由于保脆剂的作用使得草石蚕细胞失水，导致细胞膨压降低，脆性减弱，故0～5天内硬度明显下降，后期随着盐溶液与细胞液间的渗透作用逐渐趋于平衡，膨压回复，脆性也随之回升[18]，且保脆液中的Ca2+与果胶酸的相互作用使细胞间的粘性增强，对细胞起到保护作用，能较好地保持草石蚕的硬度。

2.3.2 腌制过程中水分含量的变化

图5 腌制过程中草石蚕水分含量的变化Fig.5 Changes of moisture content of Stachys sieboldiiduring curing process

由图5可知，对照组与保脆组草石蚕的水分含量总体均呈下降趋势，腌制前期保脆组水分流失较严重，0～5天内水分含量急剧下降，后期逐渐趋于平稳，而对照组水分含量则持续下降，且流失严重。这是因为腌制前期保脆液中的离子与草石蚕细胞内的水分发生交换、渗透作用，导致细胞脱水，水分流失较快，后期细胞内离子间逐渐达到平衡状态，水分流失趋于平稳，而对照组草石蚕无任何处理，水分与空气不断进行交换，导致水分持续流失。

2.3.3 腌制过程中可溶性固形物含量的变化

图6 腌制过程中草石蚕可溶性固形物含量的变化Fig.6 Changes of soluble solids content of Stachys sieboldiiduring curing process

由图6可知，对照组草石蚕随时间的推移，可溶性固形物含量呈持续下降的趋势，而保脆组草石蚕可溶性固形物含量在0～5天内出现了短暂的上升趋势，后期又逐渐下降，总体含量高于对照组。这是由于在保脆液的作用下，草石蚕细胞液渗透压变大，细胞内水分与外界溶液中的离子不断进行交换，水分逐渐减少，导致细胞内可溶性固形物含量相对增加，且保脆液有效地抑制了草石蚕中微生物的生长，减少了对可溶性固形物的消耗，后期细胞内外离子逐渐达到平衡状态，可溶性固形物不断溶出，导致含量下降；而新鲜草石蚕虽然水分不断流失，但微生物的不断生长及酶类反应等的不断发生使得可溶性固形物不断消耗，从而呈持续下降趋势。

2.3.4 腌制过程中果胶含量的变化

图7 腌制过程中草石蚕果胶物质的变化Fig.7 Changes of pectic substances of Stachys sieboldiiduring curing process

由图7可知，对照组与保脆组草石蚕的果胶含量均呈下降趋势，其中保脆组下降较平缓，对照组下降趋势急剧。新鲜草石蚕在放置过程中由于微生物、酶类等的作用，使得果胶物质不断分解为果胶酸和甲醇等物质，导致果胶含量不断下降，组织软化；而经保脆液处理后的草石蚕中微生物的生长及酶的活性等均得到一定程度的抑制，减少了对果胶物质的消耗，从而使得保脆组果胶含量下降趋势较为平缓。

2.3.5 腌制过程中果胶酶活性的变化

图8 腌制过程中草石蚕果胶酶活性的变化Fig.8 Changes of pectinase activity of Stachys sieboldiiduring curing process

由图8可知，对照组草石蚕的果胶酶活性随时间的变化呈先升高后降低的趋势，0～15天内持续上升，达到峰值后开始下降，而保脆组草石蚕的果胶酶活性则呈0～5天内急剧下降，后期略有上升的趋势。这是由于随着腌制时间的推移，新鲜草石蚕中的可溶性果胶不断被消耗，原果胶不断溶出，与果胶酶作用，促进了果胶酶活性升高，后期由于底物不断被消耗殆尽，果胶酶活性随之降低；而经保脆液处理后草石蚕细胞严重失水，水分活度降低，使得细胞内微生物失去了适宜的生长环境，果胶酶与底物的反应也受到一定程度的抑制，故0～5天内活性急剧下降，后期由于腌制过程中草石蚕的发酵，微生物代谢旺盛，并分泌出酶类，导致果胶酶活性有所上升。

3 结论

通过单因素及正交试验研究了食盐浓度、氯化钙浓度、烫漂时间对草石蚕保脆效果的影响，确定其最佳保脆方法，并得出影响草石蚕硬度的因素主次关系，测定了最佳保脆方法下，新鲜草石蚕及保脆处理后草石蚕的硬度、水分含量、可溶性固形物含量、果胶及果胶酶活性随腌制时间的变化情况，研究保脆液对草石蚕品质的影响。结果表明：草石蚕的最佳保脆方法为A3B2C3组合，即食盐浓度12%，氯化钙浓度0.20%，烫漂时间50 s；影响草石蚕硬度的主次因素为食盐浓度>氯化钙浓度>烫漂时间；腌制过程中，对照组及保脆组草石蚕的硬度均呈下降趋势，其中对照组下降趋势急剧，保脆组较为平缓，保脆组草石蚕的水分、可溶性固形物、果胶物质含量均高于对照组，果胶酶活性呈0～5天内急剧下降，后期略微上升的趋势，对照组则先升高后下降，总体活性低于对照组。综上所述，保脆液处理可有效减缓草石蚕腌制过程中营养成分的流失，抑制酶的活性，对草石蚕有较好的保脆效果。

[1]任亚梅,刘兴华,罗安伟，等.草石蚕泡菜罐头的研制[J].中国食品学报，2007,7(1):120-124.

[2]苑媛,张崇玉,林海波，等.草石蚕栽培及加工技术研究进展[J].耕作与栽培，2015(4):63-64.

[3]Yu C Z,Li J K,Wu X X.Study on intestinal health complex of konjac glucomannan and stachyose[J].Food and Fermentation Industries，2008(4):30-33.

[4]黄业传.提高泡菜品质的研究[J].食品工业，2006(5):24-27.

[5]刘卫,董全.腌制蔬菜保藏及保脆研究现状[J].中国酿造,2015,34(1):5-9.

[6]龙秀田.腌渍蔬菜的保绿和保脆研究[J].食品发酵与科技,2010,46(5):53-57.

[7]Angeletti P,Castagnasso H,Micelib E,et al.Effect of preharvest quality softening and cell wall degradation of two blueberry(Vacciniumcorymbosum)varieties[J].Postharvest Biology and Technology,2010,58(2):98-103.

[8]桂海龙.ClO2结合CaCl2处理对秦美猕猴桃冷藏品质的影响[D].杨凌:西北农林科技大学,2014.

[9]张甫生,吴金松,闵倩倩,等.保脆处理对泡红辣椒脆度与色泽影响的研究[J].食品工业科技,2013,34(10):254-262.

[10]蒋纬,胡颖,谭书明.泡椒硬度测定方法的比较研究[J].食品工业科技,2012,33(23):316-319.

[11]肖媛,刘伟,汪艳，等.生物样品的扫描电镜制样干燥方法[J].实验室研究与探索,2013,32(5):45-53.

[12]尚雪波,帅鸣.柑橘皮中果胶含量的测定[J].湖南农业科学,2010(9):88-90.

[13]曹建康,姜微波,赵玉梅.果蔬采后生理生化实验指导[M].北京：中国轻工业出版社,2007:87-89.

[14]任亚梅,刘兴华,袁春龙,等.草石蚕糖水软罐头的研制[J].食品与发酵工业,2005,31(3):142-144.

[15]王向阳,童周,金龙.不同食盐和乳酸菌添加对腌萝卜的加工工艺及保藏影响研究[J].中国调味品,2016,41(11):28-31.

[16]宗迪,顾慧莹,王庆.果胶甲酯酶对保持苹果质构作用的研究[J].食品工业科技,2005,26(3):76-79.

[17]李贤,范露,熊善柏,等.腌制大头菜脱盐工艺优化与保脆研究[J].中国调味品,2012,37(12):71-74.

[18]周春红.大叶麻竹笋腌制加工过程中品质变化的研究[D].重庆:西南大学,2011.

Research on Brittleness-keeping Technology ofStachys
sieboldiiduring Curing Process

TAN Dong-mei1,3, YUAN Zhong-qin1,3, TAN Shu-ming2,3*

(1.School of Liquor and Food Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025,China； 2.College of Life Sciences,Guizhou University,Guiyang 550025,China；3.Key Laboratory of Agricultural and Animal Products Storage & Processing of Guizhou Province，Guiyang 550025,China)

UseStachyssieboldiias raw material,study the effect of salt concentration, calcium chloride concentration, blanching time on brittleness-keeping ofStachyssieboldiithrough single factor and orthogonal experiments. The changes of hardness, nutrient, pectinase activity with time are investigated to study the effect of freshness-keeping and crispness-keeping treatment onStachyssieboldiiquality.The results show that blanching time of 50 s, salt concentration of 12%, calcium chloride concentration of 0.2% are the best conditions for keeping brittleness ofStachyssieboldii. The hardness influencing factors ofStachyssieboldiiare ranked as follows:salt concentration>calcium chloride concentration>blanching time. Crispness-keeping treatment could keep the quality of pickledStachyssieboldiiwell.

Stachyssieboldii；pickling;brittleness-keeping technology；nutritional quality；pectinase activity

2017-03-17 *通讯作者

草石蚕腌制技术研究(黔科合NY20153025-2)

谭冬梅(1991-)，女，硕士，研究方向：农产品贮藏加工；

谭书明(1964-)，男，教授，硕士生导师，研究方向：农产品贮藏加工。

TS205.2

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.09.002

1000-9973(2017)09-0005-05