黄芩对发酵白菜亚硝酸盐含量影响

贾晶晶，陈燕飞，程晖，燕平梅

(太原师范学院 生物系，太原 030619)

泡菜常作为下饭菜食用。它起源于3000多年前，具有保留所需原材料的营养成分、色泽和香味等功能，这种功能使得泡菜在国内外都备受欢迎[1,2]。乳酸菌在泡菜的发酵过程中通过产生有机酸来促进胃肠蠕动，帮助消化，预防便秘，增强人体免疫力。但目前在泡菜发酵过程中最受人们关注的问题就是亚硝酸盐含量过高引起的安全问题[3]。在泡菜发酵初期，蔬菜中的乳酸菌生长缓慢，酸碱环境还未形成，泡菜中含有的其他有害菌(大肠杆菌、黄杆菌属等)中所含的硝酸还原酶可将泡菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐[4]，当亚硝酸盐进入人体后，一是可以引起高铁血红蛋白症，这是由于血液中正常的低铁血红蛋白被氧化为高铁血红蛋白，降低红细胞的携氧能力；二是危害人类健康，甚至导致癌症[5,6]，因此，如何在制作泡菜的过程中降低亚硝酸盐的含量已成为首要问题。

随着社会的急速进步，人们的健康意识也在逐步加强，中药的副作用小并易得，因此，使得很多学者开始研究[7]。黄芩是一种常用的中药，有很好的清热解毒、清火、止血、安胎、抗病毒、抗癌、降血脂等功效[8,9]。目前，刘云波等已证实黄芩具有体外抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、链球菌等作用[10]，但是中草药在蔬菜发酵中的应用研究还很少，尤其是黄芩，这使得此次实验具有极大的研究价值。

本次实验以白菜为材料, 通过借助黄芩的抑菌功效进而探索在泡菜发酵过程中加入黄芩导致pH、亚硝酸盐含量变化的过程以及对亚硝酸盐形成菌数量的影响，从而找到一个在泡菜发酵过程中对人体危害较少、适宜食用的黄芩添加量。

1 材料和方法

1.1 材料

新鲜白菜、无碘食盐：购自附近商店；黄芩：购自药房。

1.2 实验方法

1.2.1 材料处理

将实验用到的刀、案板、电子天平等放入洁净的工作台中紫外杀菌20 min。将16个100 mL锥形瓶(洗净并用棉塞塞住)置于立式灭菌器中，在121 ℃下灭菌20 min，并置于洁净的工作台中冷却。将白菜用蒸馏水冲洗，在洁净的工作台内案板上切碎，分别称取30 g置于灭好菌备用的16个锥形瓶内。贴上标签(对照、1%、5%、10%各4瓶)。

量取适量自来水，按4%的比例加入食盐、1%的比例加入黄芩，在电磁炉上加热煮沸，冷却后在带有1%标签的锥形瓶内加入100 mL上述溶液。以不添加黄芩的为对照组，按上述步骤制作对照、5%、10%的黄芩溶液并分装。

将16个分装好的锥形瓶放入霉菌培养箱于30 ℃下培养备用。腌制那天算1 d，其后的5 d为第一次，每隔5 d选取含有不同浓度黄芩的泡菜各1瓶，在洁净的工作台上各取1 mL，用移液管稀释至10-9进行涂布。

1.2.2 发酵蔬菜卤中亚硝酸盐形成菌的分离和计数

将培养皿于立式灭菌器中灭菌，待冷却后在洁净工作台内将营养琼脂培养基(NA)倒入培养皿中，培养基凝固后，用移液枪将0.1 mL浓度为10-9的稀释样品涂布到培养基上，而后倒置放在霉菌培养箱内于30 ℃进行培养。第2天待菌落长出来后再盖一层SAN琼脂培养基，固化后滴入N-1-萘基乙二胺溶液(1 g/L)1 mL，在霉菌培养箱中于30 ℃培养1 d后对变红的菌落进行计数，此为亚硝酸盐形成菌。

1.2.3 发酵白菜卤中亚硝酸盐含量的测定[11]

亚硝酸盐含量标准曲线的制备：取0，0.5，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 mL的亚硝酸钠标准使用液，于25 mL带塞试管内备用。

称取2.5 g从发酵瓶中排出的大白菜梗，用研钵研磨，加蒸馏水450 mL，加NaOH溶液，调节pH至7.5以上，转移至100 mL容量瓶中，加入5 mL ZnSO4溶液并混匀。在60 ℃水浴中加热10 min，取出并静置30 min充分摇匀，用滤纸过滤，弃去30 mL滤液后收集10 mL滤液倒入25 mL带塞试管内备用。

在上述备用试管内加入氯化铵溶液(4.5 mL)、乙酸(2.5 mL)、显色剂(5 mL)后加水至刻度，于暗处静置25 min取出，用分光光度计在波长550 nm处测吸光度并记录，绘制标准曲线。

1.2.4 发酵白菜卤中pH值的测定

通过数字pH计测定白菜发酵液的pH值。

1.2.5 数据分析

每5 d重复上述操作，并对所测数据进行记录，实验最终结果为多次平行实验的平均值。使用 Duncan单因素方差分析判断其差异显著性。

2 结果及分析

2.1 不同浓度黄芩处理液对发酵白菜亚硝酸盐含量的影响

表1 发酵白菜中亚硝酸盐含量(mg/kg)Table 1 The nitrite content (mg/kg) in fermented cabbage

由表1可知，从同一黄芩浓度的处理来看，亚硝酸盐含量最高即“亚硝峰” 均是在第5天出现。而后第5～15 天的泡菜中亚硝酸盐含量在显著性降低，第20天时又开始显著性增加，且第15 天时亚硝酸盐含量显著性低于其他天数，说明黄芩处理15 d时的泡菜是最好的。

从同一天的测量结果来看，随着黄芩浓度的升高，亚硝酸盐含量在显著性下降，但是在浓度为10%时又开始显著上升，此外，黄芩浓度为1%、5%、10%的处理组泡菜中亚硝酸盐含量显著低于对照组，说明泡菜在黄芩浓度为5%时适宜食用。

2.2 不同浓度黄芩处理液对发酵白菜亚硝酸盐形成菌数量的影响

表2 发酵白菜中亚硝酸盐形成菌数量(lg CFU/mL)Table 2 The number of nitrite-forming bacteria (lg CFU/mL)in fermented cabbage

由表2可知，从同一黄芩浓度的处理来看，第5天、第10天、第15天泡菜中亚硝酸盐形成菌的数量显著减少，第20天时又显著性开始增加，且第15天亚硝酸盐形成菌的数量显著性低于其他天数，说明黄芩处理15 d时的泡菜是最好的。

从同一天的测量结果来看，随着黄芩浓度的升高，亚硝酸盐形成菌数量在显著性降低，但是在浓度为10%时又开始显著上升，此外，黄芩浓度为1%、5%、10%的处理组泡菜中亚硝酸盐形成菌的数量显著性低于对照组，说明泡菜在黄芩浓度为5%时适宜食用。

2.3 不同浓度黄芩处理液对发酵白菜pH值的影响

表3 发酵白菜中pH值Table 3 The pH values of fermented cabbage

pH值是判断白菜发酵成熟度的关键指标之一，同时pH值能改变微生物的生存环境，影响其生长和代谢，间接影响泡菜的口感和风味[12,13]。由表3可知，从同一黄芩浓度的处理来看，泡菜在第5～15天pH值有显著下降趋势，第20天时pH值又开始回升，且第15天时pH值显著性低于其他时间，说明黄芩处理15 d时的泡菜是较好的。

从同一天的测量结果来看，随着黄芩浓度的升高，pH值也在显著性降低，但是在浓度为10%时又开始显著性上升，并且黄芩浓度为1%、5%、10%的处理组的泡菜pH值显著性低于对照组，说明泡菜在黄芩浓度为5%时适合食用。

3 讨论

从本实验的研究中可以看出，在发酵到第5天时出现 “亚硝峰”，研究表明亚硝酸盐的产生是由于在发酵开始时发酵液中一些革兰氏阴性菌(大肠杆菌等硝酸还原菌)的大量增殖，将白菜中的硝酸盐还原为亚硝酸盐，使得亚硝酸盐含量升高[14,15]。随着发酵时间的继续增加，瓶内的氧气含量降低抑制了需氧菌的产生，厌氧性的乳酸菌成为优势菌种，乳酸含量增加，pH值降低，并且有害细菌的生长受到抑制，因此硝酸盐难以转化为亚硝酸盐，亚硝酸盐含量开始降低。但是在发酵到第20天时，发酵瓶内开始出现大量霉菌，霉菌具有很强的抗酸能力，因此在这个低pH值环境下能够生存，但是发酵环境中的营养物质有限，霉菌会和乳酸菌争夺发酵环境内的糖类物质[16]，从而使得乳酸菌含量降低，对这些有害菌的抑制作用开始减弱，硝酸盐又开始被还原为亚硝酸盐，因此在发酵到第20 天时，亚硝酸盐含量又开始有上升趋势。

本实验中添加黄芩溶液的处理组亚硝酸盐含量显著低于未添加黄芩溶液的对照组，表明向泡菜中加入黄芩溶液可以降低亚硝酸盐含量。黄芩抑菌功效的发挥得益于它体内的黄酮类化合物黄芩苷，它可以通过破坏细菌的细胞壁和细胞膜结构来抑制它们的生长繁殖。泡菜发酵过程中产生的革兰氏阴性菌会被黄芩苷破坏细胞结构[17]，数量减少，硝酸盐难以被还原，亚硝酸盐的含量逐步降低。但是随着黄芩浓度的增加，当添加的黄芩溶液为10%时亚硝酸盐含量显著高于添加5%的黄芩溶液，而王娜的研究显示：在中草药水煮过程中除了会分离出有抑菌作用的黄酮类化合物，还会分离出淀粉、蛋白质等无抑菌作用的物质，而这类物质往往会影响抑菌效果[18]，这也恰好说明了随着黄芩浓度的提高，抑菌作用不一定会越来越好，因此可以得出结论：向泡菜中添加5%的黄芩溶液可以将亚硝酸盐含量降低至合适的可食用状态。

4 结论

在泡菜发酵过程中，黄芩溶液的添加会降低发酵白菜中的亚硝酸盐含量。添加5%的黄芩溶液发酵15 d时泡菜中亚硝酸盐的含量、亚硝酸盐形成菌的数量均最少，使得泡菜对人体的危害最低，最适宜食用。