不同加工工艺对酸笋品质的影响

康林芝，聂丹霞，陈 霖，梁天梅，陈秀暖，唐 辉,2,*

（1.韶关学院食品学院，广东韶关 512005；2.广东省粤北食药资源利用与保护重点实验室，韶关学院，广东韶关 512005）

酸笋作为我国传统发酵食材，味道鲜美，营养丰富，在南方地区一直被广泛食用，具有悠久的历史[1]。酸笋不仅含有丰富的营养物质而且具有独特的风味特征，郑文迪等[2]研究发现，酸笋中的挥发性风味物质高达53 种，包含了酚类、醇类、醛类和酸类等风味成分，酸笋也因独特的酸味受到人们的钟爱[2-4]。粤菜中常以酸笋调味，如酸笋鸡、酸笋焖鸭、酸汤鱼等传统菜肴，随着预制菜的盛行，这些传统菜肴逐渐走进千家万户，必然使得酸笋需求日益上升。

长期以来，传统酸笋多为家庭式自然发酵，以麻竹笋为原料，利用自然附着微生物发酵制作而成[5-6]。酸笋自然发酵的发酵周期长、容易受到杂菌污染、品质难以保证，而该问题可通过接种乳酸菌解决[7]。另外酸笋的腌制方式差异较大，常见的有将竹笋切块、切丝以及整根腌制，并且不同地区腌制添加辅料有所不同，有些直接加水进行发酵，有些加盐水发酵，但目前并未有详细研究指出何种腌制方式及添加何种辅料酸笋品质最佳[8-9]。由于以上种种原因，虽然酸笋成为一种历史悠久的发酵食品，却尚未形成规模化生产，大多以农家自产外销为主，也正因为如此酸笋市场竞争能力弱，质量和卫生安全问题存在隐患[10]，极大地限制了酸笋研究及产业发展。

因此，本文采用整根和切片两种方式发酵麻竹笋，并分别添加盐、内含嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌培养的乳酸菌复合液酸奶（乳酸菌数量不低于106CFU/mL）两种添加不同辅料于麻竹笋中进行发酵，采用理化指标、电镜扫描、电子鼻和顶空-固相微萃取-气质联用法对不同加工方式和加工辅料酸笋在发酵过程中的理化性质、微观结构、风味和感官品质进行了研究，以期为酸笋的现代化生产提供理论支持和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜麻竹笋 30 kg（新鲜、老嫩适宜、无病虫蛀、发霉变质），广东清远市英德市；农夫山泉水20 L、内含嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌复合培养液（乳酸菌数量不低于106CFU/mL）酸奶200 g、食用盐150 g 韶关学院超市。

QP2010Puls 气相色谱质谱联用仪 日本岛津公司；顶空固相微萃取配套装置 美国SUPELCO公司；Smart Nose-14 电子鼻 上海瑞玢智能科技有限公司；TM3030 扫描电镜 上海科学仪器有限公司；HH-2 水浴锅、DF-1 磁力搅拌器 常州天瑞仪器有限公司；LT2001E 电子天平 常熟市天量仪器有限责任公司；PHS-3C 精密pH 酸度计 上海雷磁仪电科学仪器股份有限公司；UV-1600 紫外可见分光光度计 上海美普达仪器有限公司；发酵罐5 L 山东长盛泰玻璃制品股份有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 酸笋发酵工艺 酸笋制作参考郑文迪等[9]的方法：新鲜麻竹笋采用整根和切片两种方式发酵，并在两种加工方式的麻竹笋中分别添加盐、乳酸菌复合培养液两种不同加工辅料进行发酵，且以只添加农夫山泉水（记为水）发酵麻竹笋的样品为空白对照。对样品进行编号，具体为q-1 切片水发酵样品，q-2切片盐发酵样品，q-3 切片乳酸菌复合培养液发酵样品；z-1 整根水发酵样品，z-2 整根盐发酵样品，z-3 整根乳酸菌复合培养液发酵样品。

发酵工艺如下：

a.采购：采购新鲜的麻竹笋，采收到加工的时间不超过12 h，长度不超过35 cm，笋体完整新鲜，笋肉呈白色，无明显粗纤维。

b.去根、去壳、切片：去除老壳，切除笋根部，剩余部分全部保留为整根麻竹笋，一部分切片麻竹笋要求垂直于纤维方向切片并且厚度均匀，大小为6 cm×1 cm×1 cm。

c.漂烫：90～100 ℃水漂洗10～15 min 左右，钝化活性酶、防止酶褐变，去除部分苦涩味。

d.冷却：漂烫后捞出，平铺于纱布上至完全冷却。

e.装罐：盐水发酵笋：先调制好食盐水（农夫山泉水中含盐量为4%），把笋片放入已消毒的发酵坛中，加入食盐水至没过麻竹笋，封盖。乳酸菌复合液发酵笋：将笋片放入已消毒的发酵坛中，加入4%乳酸菌复合培养液（农夫山泉水中乳酸菌复合培养液添加量为4%）至没过麻竹笋，封盖。空白对照：农夫山泉水发酵麻竹笋，制作方法为将笋片放入已消毒的发酵坛中，加入农夫山泉水至没过麻竹笋，封盖。整根发酵麻竹笋装罐将整根麻竹笋重复以上步骤。

f.发酵：将坛子放在阳光不能照射的地方发酵。

1.2.2 酸笋发酵过程中各项理化指标的检测 酸笋发酵周期为90 d，在发酵0、10、30、60、90 d 时取样。总酸含量的测定参照GB 12456-2021《食品中总酸的测定》[11]。氨基态氮的测定参照GB 5009.235-2016《食品中氨基酸态氮的测定》[12]中的方法进行。亚硝酸盐指标测定采用GB 5009.33-2016《食品安全国家标准 食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》[13]，每个实验组设置3 个平行。

1.2.3 微观结构的测定 将待检测样品切成小块，放入干燥箱内50 ℃烘干水分，然后用专用切刀切成厚度为0.1 cm 左右的薄片，把薄片固定于双面导电胶上，切面朝上，采用扫描电镜观察样品的微观结构并拍照。扫描电子显微镜电压10 kV，放大倍数选用800 倍[14-15]。

1.2.4 酸笋的感官评价 对发酵90 d 后的酸笋进行感官评价，由35 名经常食用酸笋且经过食品专业培训的人员组成评价小组，根据NY/T 1048-2012《绿色食品笋及笋制品》及Q/ZGY 0001 S-2019《竹笋制品》中感官指标对已发酵成熟的酸笋（发酵90 d）进行感官评价，分别从酸笋的色泽、气味、滋味和质地4 方面进行评分，评分标准如表1 所示。

表1 酸笋的感官评分标准Table 1 Sensory evaluation standard of sour bamboo shoots

1.2.5 酸笋风味分析

1.2.5.1 酸笋总体风味的测定 采用电子鼻测定酸笋的总体风味情况。取发酵成熟90 d 酸笋样品，捣碎后，分别准确称取4.0 g 样品于洗净的顶空瓶中，迅速用专用瓶盖封口，垂直放置，静置5 min，待挥发性物质的气味充满样品瓶上空后进行电子鼻检测，每个样品平行测定3 次。

电子鼻检测条件：传感器清洗时间200 s，样品准备时间15 s，样品测定时间60 s，气体流量1 L/min，每个样品重复测定3 次[16]。电子鼻传感器性能描述见表2。

表2 14 个金属氧化物传感器的响应物质Table 2 Electronic nose sensors and their response to odorant compounds

1.2.5.2 酸笋挥发性风味物质的测定 发酵酸笋中的挥发性风味物质主要来源包括竹笋本身的风味以及发酵过程中微生物作用产生的风味物质。通过SPME-GC-MS 测定新鲜麻竹笋及不同加工方式的酸笋中挥发性风味成分，测定条件如下[17-20]：

SPME-GC-MS 测定条件：将萃取纤维老化（270 ℃，30 min）后插入顶空瓶萃取酸笋样品中的风味物质。于60 ℃下平衡20 min，萃取40 min。然后，将已萃取的萃取纤维插入气相色谱进样口，在240 ℃下解析10 min。

GC 条件：色谱柱为CD-WAX 弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；载气为氦气（99.999%），流速为1.0 mL/min；进样口温度为250 ℃，分流进样，分流比为20.0。升温程序为：柱温50 ℃，保持2 min，以5 ℃/min 升温至180 ℃，保持15 min，以15 ℃/min 升温至240 ℃。

MS 条件：离子源为电子电离（EI）源，离子源温度200 ℃，电子能量70 eV，发射电流150 μA，倍增器电压1037 V，接口温度220 ℃，质量扫描范围45～500 m/z。

1.3 数据处理

总离子流色谱图经美国国家标准技术研究所NIST2014s 标准谱库检索定性鉴定出成分，采用面积归一法进行相对含量分析。每个试验点重复3 次，结果表示为平均值±标准差的形式，采用SPSS 22.0软件进行单因素方差分析，P<0.05 表示差异显著，使用Origin 2018、Excel 2016 软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同加工工艺酸笋发酵过程中总酸、氨基态氮和亚硝酸盐含量的变化

在整根和切片两种发酵方式下，分别添加不同辅料酸笋在不同发酵时间下，总酸的变化见图1。由图1 所得，酸笋在发酵过程中，不同加工方式和不同辅料的酸笋总酸变化趋势较一致，在发酵前期，乳酸菌生长代谢迅速总酸含量均随时间的增长呈增加的趋势，30 d 时总酸出现回落；在30～60 d 阶段，总酸含量随时间的增长呈增加的趋势，乳酸菌代谢再次增加产酸量也再次达到峰值；在60～90 d 阶段，乳酸菌生长代谢缓慢，相应乳酸增加缓慢。在酸笋发酵后期，由于发酵环境中营养物质的减少，大量乳酸的积累抑制了乳酸菌的生长，导致后期酸度略有降低[21-22]。发酵90 d 乳酸菌复合培养液发酵酸笋酸度为33.6，盐发酵酸笋酸度为24.5，水发酵酸笋酸度21，整个发酵过程中添加乳酸菌复合培养液发酵酸笋酸度增加显著大于盐发酵及水发酵（P<0.05），这也与已报道研究结果一致[9]。这是由于乳酸菌复合培养液中含有可以产酸的嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌，也含有大量蛋白质等营养物质，乳酸菌作为优势菌群其繁殖速度更快，产酸更多，因此可以得知纯种乳酸菌发酵酸笋能显著缩短酸笋的发酵周期。

图1 不同发酵时间下酸笋总酸的变化Fig.1 Changes of total acidity of sour bamboo shoots with different fermentation time

氨基态氮含量的变化如图2 所示。从图2 可看出，不同加工工艺酸笋氨基态氮变化总体呈上升趋势，添加两种辅料及水发酵整根酸笋90 d 氨基态氮平均含量达到0.455 g/100 g。切片发酵酸笋氨基态氮含量高于整根发酵酸笋，发酵至60 d 达到高峰,平均含量达到0.849 g/100 g，然后缓慢下降。发酵相同时间，切片发酵酸笋氨基态氮含量显著高于整根发酵酸笋（P<0.05），推测原因可能是切片酸笋蛋白质能够更加快速全面的与微生物接触，微生物分泌的蛋白酶会将麻竹笋中的蛋白质降解形成氨基酸、多肽，因此氨基态氮含量显著高于整根发酵酸笋。但盐发酵酸笋氨基态氮含量显著高于接种乳酸菌复合培养液酸笋，接种酸笋乳酸菌数量增加迅速，氨基态氮被微生物作为发酵所需的氮源被利用[23]。并且酸笋中的氨基酸、多肽等不断渗透进入到酸笋水中，所以随着发酵时间延长酸笋氨基酸态氮含量也会下降。

图2 不同发酵时间下酸笋氨基态氮的变化规律Fig.2 Changes of amino nitrogen of sour bamboo shoots with different fermentation time

由图3 可知，不同加工方式发酵过程中亚硝酸盐含量最高为12.1 mg·kg-1（整根盐发酵第10 d），发酵30 d 后亚硝酸盐含量均低于5 mg·kg-1，其中乳酸菌复合培养酸奶液发酵样品亚硝酸盐含量显著低于添加水及盐发酵酸笋，且亚硝酸盐含量最早降至3 mg/kg，这表明接种发酵剂有助于降低亚硝酸盐，这与已发表研究内容结论一致[24]，这主要是因为接种发酵中，乳酸菌迅速成为主要优势菌群，抑制有害微生物的生长，进而抑制亚硝酸盐的产生。而水发酵及加盐发酵过程中乳酸菌在发酵初期没有形成优势菌群，环境中含有肠杆菌科等有害微生物所需的营养物质、氧气、适宜的pH，因此这些微生物在发酵初期会大量繁殖，亚硝酸盐含量快速上升[25]。接种发酵酸笋酸度显著高于其他两种，而亚硝酸盐含量始终低于添加水及添加盐发酵酸笋，

图3 不同发酵时间下酸笋亚硝酸盐的变化Fig.3 Changes of nitrite of sour bamboo shoots with different fermentation time

2.2 不同加工工艺酸笋发酵过程中的微观结构变化

图4 展示了不同加工工艺对麻竹笋组织微观结构的影响，在放大800 倍下，可以看到新鲜麻竹笋组织呈蜂窝状紧密排列，细胞间隙较小，圆孔大小均一，表面光滑平整。总体上，不论是切片或整根发酵，经过发酵后，麻竹笋蜂窝状排列都变得较为疏松，圆孔大小不一，但仍保持着原来的蜂窝结构。从加工方式来看，可以看到切片酸笋的整体结构相较于整根酸笋而言组织更为疏松，这主要是切片麻竹笋与微生物接触的表面积更大，微生物作用更强导致，也是切片酸笋氨基酸态氮含量高于整根酸笋的原因。从添加不同加工辅料来看，水发酵酸笋相较于添加盐、乳酸菌复合培养液辅料酸笋的细胞完整性与紧密性较高，而添加盐、乳酸菌复合培养液辅料的酸笋结构出现明显收缩，其中盐发酵过程中酸笋结构变化相较于乳酸菌复合培养液发酵组织破坏较小，这可能是复合培养酸奶液中嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的作用导致的。由此可得，以酸奶为辅料发酵时酸笋的组织结构破坏较大，品质影响明显[26]。

图4 不同加工工艺酸笋的微观结构Fig.4 Microstructure of sour bamboo shoots by different processing techniques

2.3 发酵酸笋感官评价分析

在发酵90 d，对发酵酸笋进行感官评价，结果见表3。结果表明其中以盐为加工辅料发酵的酸笋品质最好，其色泽均匀，呈乳白色，口感清脆，滋味和气味方面盐发酵酸笋香味更浓郁，而乳酸菌复合培养液酸奶发酵滋味略差于自然盐发酵，蛋白质含量较高也影响发酵的进程，也可能因为酸奶中优势乳酸菌并不适宜于酸笋特征气味形成，而自然盐发酵过程中微生物种类较多，可产生酸笋特征香气[27]。

表3 不同加工工艺酸笋和新鲜麻竹笋的感官评价Table 3 Sensory evaluation in sour bamboo shoots and bamboo shoots sample

而同一种加工辅料不同加工方式发酵酸笋品质也有所差异，通过感官品质的分析，发现盐发酵的切片酸笋品质最佳。其主要是笋与发酵液的接触面积有关，接触面积越大，发酵效果越好，滋味越充分。综上，盐发酵的切片酸笋感官评价优于其他加工方式发酵酸笋。

2.4 不同加工工艺的成熟酸笋风味品质的研究

2.4.1 电子鼻传感器响应值结果分析 图5 展示了电子鼻系统中14 个传感器对不同加工工艺生产酸笋的响应雷达图。由图5 可知，不同加工工艺酸笋的整体气味轮廓大致相同亦风味物质种类基本一致。但其在14 个传感器处的信号强度存在一定差异，响应值大小依次为5 号、8 号和12 号，表明样品的芳香族化合物、醇类、醛类化合物含量较多且不同样品气味物质构成不尽相同。

为进一步分析6 个发酵90 d 成熟样品与新鲜麻竹笋的差异，采用主成分分析（PCA）法对这些气味指纹数据进行数理统计。

由图6 可知，不同加工工艺发酵样品中，第一主成分PC1 贡献率达到49.1%，第二成分PC2 贡献率达到18.4%，PC1 和PC2 贡献率之和达到67.2%，说明数据涵盖了卤水样品的绝大部分气味信息。由图6 可以看出，不同酸笋在横坐标上的距离相对较接近，但相互间完全无重叠，表明其挥发性物质有一定的差异。PC1 贡献率远大于PC2，说明样品在横坐标上距离越大，其差异性越大。其中切片发酵酸笋主要位于PCA 图右侧，整根发酵酸笋主要位于PCA 图左侧，说明不同加工方式对酸笋的总体风味有较大影响。另外，q-1 切片水发酵样品、z-1 整根水发酵样品与z-3 整根酸奶发酵样品相距较近，q-3 切片酸奶发酵样品与z-2-整根盐发酵样品相距较远挥发性物质差异较大，说明不同辅料的添加对酸笋的总体风味也有较大的影响。

图6 7 种酸笋样品PCA 图Fig.6 Principal component analysis diagram of seven sour bamboo shoots samples

2.4.2 酸笋中挥发性风味化合物鉴定分析 为进一步明确酸笋中挥发性风味物质，采用SPME-GCMS 技术分析新鲜麻竹笋和不同加工方式发酵90 d 酸笋的挥发性风味物质，通过对8 个发酵90 d 的成熟样品和新鲜麻竹笋总离子流图和挥发性成分的综合分析，结果共检测到21 种挥发性风味物质（表4），主要包括酚类2 种、醛类11 种、酮类2 种、醇类2 种、酯类3 种和苯类1 种。其中，切片水发酵、盐发酵、乳酸菌复合培养液发酵酸笋和整根水发酵、盐发酵、乳酸菌复合培养液发酵酸笋分别为15、7、5、4、3、2 种。由此可知，不同加工方式中切片酸笋挥发性物质种类比整根酸笋多，这与切片笋与发酵微生物充分接触产生更多的挥发性物质有关；添加不同加工辅料发酵酸笋，挥发性物质为水发酵酸笋>盐发酵酸笋>乳酸菌复合培养液发酵酸笋，盐水发酵酸笋挥发性物质种类挥发性物质种类为9 种，添加复合酸奶液发酵挥发性物质种类为5 种，且盐水发酵酸笋主要风味贡献物对甲基苯酚（55.4%）含量适中[28]，此结果差异进一步验证了切片盐发酵酸笋感官评分分值高这一结论。其可能是与发酵酸笋中的微生物多样性有关，由于水发酵样品自然菌群最丰富，产生挥发性物质种类最多，盐发酵样品对微生物的多样性有一定影响，但大量的乳酸菌仍能在低盐水中生长繁殖，所以盐发酵酸笋挥发性物质种类次之，乳酸菌复合培养液发酵样品中，大量嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌生长繁殖抑制了其中微生物多样性，导致挥发性风味物质种类较低[29-30]。

表4 酸笋和新鲜麻竹笋的挥发性成分及其含量Table 4 Volatile compounds and their content in sour bamboo shoots and bamboo shoots sample

以上结果可以看出，酚类是8 个发酵样品挥发性成分中检测到的含量最高的一类物质，主要是对甲苯酚和苯酚，相对含量分别在52.68%～65.70%和0%～9.21%之间，新鲜麻竹笋中未检测到酚类物质。酚类物质阈值较低（苯酚为5.9 μg/mL，对甲基苯酚为0.055 μg/mL），尤其是对甲基苯酚在样品中含量较高，具有刺激性气味和焦皮臭、动物臭等特殊风味，因此可以推测其可能为酸笋的主要风味成分。郑炯等[31]对腌制的麻竹笋挥发性风味物质测定的研究结果表明，酸笋发酵过程中最主要的风味物质是对甲苯酚，发酵酸笋呈现出强烈的药味、刺激性气味，这种风味主要是对甲苯酚所导致，本文研究结果与其一致。众多研究认为，对甲基苯酚是麻竹笋中重要的游离型氨基酸—酪氨酸通过发酵后产生的副产物[31]。研究中发现，过低的对甲基苯酚会导致酸笋不够风味，但过高的苯酚和对甲基苯酚也会降低酸笋的接受程度[32-33]，这可能是本试验中切片水发酵酸笋感官评价分值较低，而盐水发酵酸笋感官评价分值较高的原因。另外，在切片水发酵和盐发酵酸笋中分别检测到8 种醛类物质，醛类物质气味阈值一般较低，对酸笋风味具有重要的补充作用，其中壬醛呈玫瑰香气，反-2-辛烯醛、反式-2-癸烯醛、2-十一烯醛、反-2-十一烯醛、2-壬烯醛等均呈肉类、瓜香、果香、酯香、青香、脂肪香、柑橘香味等，癸醛呈果香和花香。醇类物质中，由于其香气阈值较高，对产品风味的影响较小，所以其芬香的味道在酸笋发酵过程中体现较弱。酯类物质主要赋予特殊的水果、蔬菜等酯香味，但本试验中检测到酯类物质主要是烯丙酸乙氧乙酯、二乙氧基乙酸甲酯和9-癸烯-1-醇乙酸酯。总之，对甲苯酚是酸笋最主要的呈味物质，与其他风味物质共同作用，呈现了发酵酸笋强烈的刺激性气味。不同加工方式和不同辅料的添加影响酸笋主要风味物质对甲基苯酚的含量，也影响着酸笋风味的丰富程度。

3 结论

通过采用切片和整根发酵方式处理麻竹笋，并分别添加盐、内含嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌复合培养液酸奶两种不同加工辅料发酵制作酸笋。结果表明，不同加工方式中，切片酸笋发酵氨基酸态氮、酸度、组织结构、挥发性物质种类、香气成分都显著优于整根发酵。添加不同辅料酸笋中，盐发酵酸笋氨基酸态氮含量显著高于其他两种酸笋氨基酸态氮含量，接种发酵酸笋酸度、亚硝酸盐含量始终优于添加水及添加盐发酵酸笋，而盐水发酵酸笋挥发性物质种类更为丰富，且主要风味贡献物对甲基苯酚（55.4%）含量适中。由本研究可知，酸笋加工过程中选择切片盐发酵得到的酸笋酸度适宜，微观结构、口感破坏性最小，挥发性风味物质种类最为丰富，感官评分分值最高，该部分研究内容初步揭示了不同加工方式和不同辅料在麻竹笋发酵过程中品质的影响，对酸笋加工工艺和辅料添加具有一定的指导意义。后续会持续筛选研究酸笋中优势微生物并深入探究酸笋发酵优势微生物种类及影响机理，从而开发更加安全优质的酸笋产品。

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