3种白菜腌制酸菜贮期非酶褐变的比较

王 琛，高 雅，张晓黎，韩艳秋，吴兴壮

(辽宁省农业科学院食品与加工研究所，辽宁 沈阳 110161)

酸菜是酸渍大白菜的简称，指在低浓度食盐条件下，经过自然发酵或乳酸菌发酵而形成的一种北方地区特色的传统发酵食品[1]。近几年，辽宁省的酸菜产业蓬勃发展，仅沈阳地区的酸菜企业就有58家，主要集中在新民4个乡镇，年产量达14万 t，国内占有率达 80%，生产总值超 5亿元[2]。但是酸菜在发酵、运输及保藏过程中常会因为温度、光照等因素发生褐变，生成一种不易溶于水的类黑素高聚物，在人体内很难被消化吸收，导致产品品质下降。

果蔬褐变一般分为酶促褐变和非酶褐变。由于成熟酸菜的pH值一般在3～4之间，过氧化物酶和过氧化氢酶的活性都很低，所以，酸菜的褐变主要与非酶褐变有关[3～4]。董霞等认为酸菜的褐变是Vc分解和多酚氧化聚合的结果，不排除美拉德反应[5]；而罗祖友等和张兰威等认为酸菜的褐变是Vc脱氢氧化后与氨基酸之间发生美拉德反应的结果[6，7]；易俊杰等认为超高压处理后的酸菜褐变是由于多酚氧化聚合造成的[8]；吴锦涛认为加热会加大酸菜的褐变，引起美拉德反应和Vc的氧化分解。综合前人的研究结果，贮藏期间酸菜的褐变可能与其自身的Vc、多酚、还原糖、氨基态氮和5-HMF等化合物的含量变化有关，且这种含量变化与发酵条件、外界环境有这密切关系。

目前，关于酸菜褐变的研究主要集中在了贮藏期间温度、光照强度、震动频率和包装材料几个方面[9]，但白菜品种的不同可能也是引起酸菜褐变的又一因素。因此，本文以3种白菜为研究对象，通过人工接种制成酸菜，分析比较贮藏期间非酶褐变相关因素在3种酸菜中的变化差异，旨在为酸菜适宜白菜品种的筛选提供有力的理论依据，进而降低酸菜褐变的可能，推动酸菜产业的进一步发展。

1 材料与方法

1.1 实验材料

新鲜大白菜(Brassica rapa spp.Pekinensis)2019年11月采摘于新民市大民屯镇益村新城蔬菜种植专业合作社，3种白菜分别为韩国大黄心、新北京3号和天津青麻叶，各种包菜大小适中、体型均匀、无机械损伤、无病虫害。

1.2 生产工艺

精选新鲜大白菜，叶白色嫩叶，心实，重约1 kg，去掉根和老叶，自然晾晒1 d；再清洗干净用热水漂烫2～3 min；把白菜横向放入缸内，撒入2%的食盐腌制1 d；再加入2%自制的乳酸菌接种液(内含乳酸菌109cfu/ml)，用水稀释直至没过白菜；混合均匀后封口发酵；发酵30 d后出缸、切丝、真空包装，每袋酸菜要求包含100 g酸菜帮和100酸菜叶，并于室温条件贮藏；每隔50 d取样测定各指标。

1.3 褐变度

采用消光值法，参考郁志芳等人的方法[10]，略加改动。取样后将帮和叶混合打浆，过滤10ml浆液，在410nm波长下测定样液吸光度值，以10·A410表示褐变度。

1.4 色泽

参考易俊杰的方法，将样品中的酸菜帮和叶混合打浆，装入样品杯，采用SC-80色差仪测定酸菜的L，a和b值。其中L代表亮度轴(0表示黑色，100表示白色)；a代表红绿轴(正值表示红，负值表示绿)；b代表黄蓝轴(正值表示黄，负值表示蓝)[8]。

1.5 p H值

参考曹秋阁的方法，将样品中的酸菜帮和叶混合打浆后过滤，釆用型数字显示计测定[11]。

1.6 Vc含量

参考GB/T5009.159-2003的方法，取样后将酸菜帮和叶与等重的2%草酸溶液混合打浆均质，采用 6-二氯靛酚溶液滴定法测定 Vc的含量[12]。

1.7 总酚含量

参考Chu et al.的方法，取样后将酸菜帮和叶与等质量的75%甲醇溶液混合，在冷研钵中充分研磨成浆，然后采用福林酚法测定多酚类物质的含量[13]。

1.8 还原糖含量

参考齐育君等的方法，取样后将酸菜的帮和叶与等质量的沸水中研磨成浆，然后采用3，5-二硝基水杨酸(DNS)法测定还原糖的含量[14]。

1.9 氨基态氮含量

参考GB1143.2-89的方法，取样后将酸菜帮和叶与等质量的沸水磨成浆，再用甲醛值法测定氨基氮的含量[15]。

1.10 5-HMF含量

参考Price&Ide的方法，5-HMF(5-羟甲基糠醛)采用高效液相色谱法wangters-2695型液相色谱(wangters-2695HPLC)测定[16]。

1.11 数据分析

所有指标测试重复3次，每次3个平行。数据分析通过SPSS22.0单因素ANOVA进行差异性显著分析。

2 结果与分析

2.1 褐变度和p H值变化的比较

图2-A所示，发酵结束后(贮藏0 d)，天津青麻叶组的褐变度最高，新北京3号组次之，韩国大黄心组最低，这可能与白菜品种自身颜色的差异有关。随着贮藏时间的延长，各组酸菜的褐变度逐渐上升，其中大黄心组的褐变度上升最快，贮藏150 d时与天津青麻叶组接近，说明大黄心腌制的酸菜褐色物质积累较快，容易发生褐变反应。整个贮藏期间，新北京3号组的褐变度变化相对平缓且始终保持最低，且在贮藏200 d时明显低于韩国大黄心组和天津青麻叶组(P＜0.05)，说明新北京3号腌制的酸菜在贮藏期间不易发生褐变反应。

图2-B所示，发酵结束后(贮藏0 d)，天津青麻叶组酸菜的p H值明显高于其他2组(P＜0.05)，说明乳酸菌对天津青麻叶在发酵期间产酸能力较弱。整个贮藏期间，各组酸菜的p H值均变化不大，其中，韩国大黄心的始终最低，在3.2～3.35之间波动，新北京 3号组的其次，在3.3～3.7之间波动，两者差异并不显著，但天津青麻叶组的始终最高，在 3.8～4.2之间波动。所以，韩国大黄心和新北京3号腌制的酸菜酸度更加适宜。

2.2 色泽变化的比较

图3 (A)所示，发酵结束后(贮藏 0 d)，韩国大黄心组和新北京3号组的L值明显高于天津青麻叶组(P＜0.05)。随着贮藏时间的延长，3组酸菜的L值缓慢下降，其中，韩国大黄心组下降的相对较快，逐渐与天津青麻叶组接近，该结果与褐变的变化差异相一致，说明贮藏期间韩国大黄心腌制的酸菜黑色物质积累的较多。

图3(B)所示，发酵结束后(贮藏0 d)，3组酸菜的a值均为负数，其中天津青麻叶组的a值最低，说明天津青麻叶腌制的酸菜绿色调较高，这可能与其白菜品种自身色泽有关。随着贮藏时间的延长，3组酸菜的a值向正数方向逐渐升高，说明3组酸菜色调逐渐由绿色转向红色，其中，天津绿麻叶组转变得最快，韩国大黄心次之，而新北京3号相对最慢。

图3(C)所示，发酵结束后(贮藏0 d)，3组酸菜的b值在黄色区域且差异不显著，但随着贮藏时间的延长，各组酸菜的b值开始逐渐升高，向较深的色调转变，其中韩国大黄心组和天津青麻叶组上升的较快，而新北京3号组的b值始终保持最低，说明贮藏期间新北京3号腌制的酸菜黄色调保持得较好的。

2.3 Vc含量变化的比较

Vc具有一定的酸性和还原性，在有氧或无氧的条件下均能极易氧化变色[7]。发酵结束后(贮藏0d)，韩国大黄心组的Vc含量与天津青麻叶组的接近，但明显高于新北京3号组，这与白菜品种和发酵过程中Vc损失率有一定关系。随着贮藏时间的延长，各组酸菜的Vc含量逐渐下降，其中，韩国大黄心组下降最快，在贮藏100d后其Vc含量开始明显低于其他 2组(P＜0.05)，说明大黄心腌制的酸菜在贮藏期间较易发生Vc氧化褐变。整个贮藏期间，新北京3号和天津青麻叶2组的Vc含量的下降无明显差异。

2.4 多酚含量变化的比较

酚类物质不仅是酶促褐变的底物，也能够发生自动氧化[17]。图5中，发酵结束后，各组酸菜多酚含量的的差异不明显，说明乳酸发酵对个品种白菜多酚含量的影响不大。随着贮藏时间的延长，各组酸菜的多酚含量均呈下降的趋势，其中韩国天津青麻叶组下降得相对较快，贮藏50d开始明显低于其他2组，贮藏200d时，其多酚含量快速降至0.18mg/100g，明显低于其他 2组(0.33 mg/100g和0.35mg/100g)。整个贮藏期间，韩国大黄心组和新北京3号组的多酚含量变化差异不大(P＞0.05)。由此可知，天津青麻叶腌制的酸菜中多酚类物质更容易氧化发生褐变反应。

2.5 还原糖含量变化的比较

还原糖是美拉德反应的底物之一，与氨基酸反应后的聚合产物是一种类黑色素[18]。如图6所示，发酵结束后，韩国大黄新腌制的酸菜中还原糖的含量明显高于其他2组(P＜0.05)，这可能与韩国大黄心白菜品种中糖类物质含量较高有关。整个贮藏其间，各组酸菜还原糖含量呈下降趋势，其中韩国大黄心下降最快，在贮藏100d时低于其他2组，而新北京3号组和天津青麻叶组的还原糖含量下降相对较慢，且2组无明显差异。还原糖含量的下降可能与美拉德反应有关，但这还需要分析美拉德反应的另一底物氨基酸含量的变化情况。

2.6 氨基态氮含量变化的比较

氨基态氮可以反映氨基酸含量的变化情况，而氨基酸是美拉德反应的又一底物[9]。如图7所示，发酵后韩国大黄心腌制的酸菜中氨基态氮含量明显高于其他2组，说明韩国大黄心白菜中的蛋白质能容易被乳酸菌利用。随着贮藏时间的延长，新北京3号组和天津青麻叶组酸菜的氨基态含量变化平缓，而韩国大黄心的快速下降，贮藏200d时下降率是贮藏0d时的46.34%，几乎下降了一半。结合还原糖下降的情况，认为韩国大黄心腌制的酸菜在贮藏期间发生了美拉德褐变。

2.7 5-HMF含量变化的比较

5-HMF代表美拉德反应的一个中间产物，被认为是美拉德反应的一个重要指标[19]。如图8所示，各组酸菜5-HMF含量均呈上升的趋势，其中天津青麻叶腌制酸菜的5-HMF含量始终保持最低。贮藏 50～100d时，韩国大黄心组的 5-HMF含量明显高于其他2组，而其他2组差距不显著，贮藏150～200d时，韩国大黄心组和新北京3号组酸菜的5-HMF含量快速上升，且明显高于天津青麻叶组，说明韩国大黄心腌制的酸菜在整个贮藏期都发生了较明显的美拉德褐变反应，而新北京3号腌制的酸菜在贮藏后期才发生较明显的美拉德褐变反应。

3 讨论

非酶褐变是一种复杂的过程，受外界和内在因素的影响。美拉德反应是指羰基化合物(还原糖)和氨基化合物(氨基酸和蛋白质)经过一系列的重排、脱水、缩合和聚合反应生成假黑色素的过程[20]。美拉德反应存在3种类型的反应，其中一种是在酸性条件下由1，2-烯醇化形成糠醛和5-HMF[21]。各组酸菜氨基态含量的变化不是很明显，相对比较平缓，这是因为乳酸菌继续发酵不断产生新的氨基的缘故。但还原糖含量和5-HMF含量变化均发生了非常明显的变化，说明酸菜的非酶褐变应该与美拉德反应有关，其中韩国大黄心表现的最为突出，其更容易发生美拉德褐变。在有氧条件下，Vc产生还原酮，参与美拉德反应形成黑色素样色素，在无氧条件下氧化分解生成furfural[22]。3种白菜腌制的酸菜的Vc都发生了不同程度的氧化，其中韩国大黄新组和天津青麻叶组下降最快，且5-HMF含量也较高，这可能因为2组中的活性氧离子较高，过多的Vc发生有氧分解后更易与氨基酸发生了美拉德反应。多酚类物质的氧化褐变也与体系pH有关。一般苹果汁p H值在4时，能发生褐变；在3.7时，褐变速度大减；在2.5时，褐变完全被抑制[23]。3组酸菜贮藏期间的pH值分在3.2～3.35、3.3～3.7和 3.8～4.2之间波动，所以，天津青麻叶组多酚含量下降最快，也最容易发生多酚氧化。不同的白菜品种经过发酵后提供的物质基础不同，所产生的非酶褐变类型也不同。

4 结论

综合比较，韩国大黄心腌制的酸菜在贮藏期间最易发生Vc氧化和美拉德褐变，其色泽和褐变度下降最快；新北京3号腌制的酸菜中Vc含量和多酚含量在贮藏期间始终最高，其色泽和褐变度下降最缓慢；天津青麻叶腌制的酸菜受自身颜色的影响，其褐变度和色泽变化始终处于较高的水平，并与多酚的氧化聚合有关。因此，腌制酸菜最适宜的白菜品种为新北京3号，其更有利于保护酸菜的色泽，实现长期贮藏的目的。