孫 宇，周主貴，劉 健，辛 明，李昌寶*，馮錦清，李杰民，李天宇，葉冬青，零東寧

（1.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 廣西果蔬貯藏與加工新技術(shù)重點實驗室，廣西 南寧 530007；3.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 廣西農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮與加工科技成果轉(zhuǎn)化中試研究基地，廣西 南寧 530007；4.中國輕工業(yè)南寧設(shè)計工程有限公司，廣西 南寧 530012）

豇豆（Vigna unguiculata（Linn.）Walp.）別名豆角，屬豆科，為一年生草本植物，是我國食用豆類作物之一。其營養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量高，含有多種維生素、膳食纖維、碳水化合物、礦物質(zhì)、酚類物質(zhì)等，具有理中益氣、健胃補(bǔ)腎、調(diào)顏養(yǎng)身等功效[1-3]。在我國，以豇豆為主的加工食品可分為新型和傳統(tǒng)型。新型食品主要有豇豆飲料[4]、酸奶[5]、辣條[6]等；傳統(tǒng)型有酸豇豆和豇豆干制品。酸豇豆是中華傳統(tǒng)發(fā)酵蔬菜，屬于泡菜，深受消費(fèi)者喜愛，具有解膩開胃、促消化等功效[7]。

泡菜利用乳酸菌為優(yōu)勢益生菌發(fā)酵而成，具有清爽可口、鮮香脆嫩等獨(dú)特的風(fēng)味[8]，還有抗菌、抗癌、抗衰老、抗動脈硬化和抗肥胖等作用[9-11]。目前泡菜以自然發(fā)酵和人工接種發(fā)酵為主：自然發(fā)酵是利用蔬菜表面附帶的微生物及食鹽的高滲透性進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵周期長、安全性不穩(wěn)定，易發(fā)生有害微生物污染，有一定的不可控環(huán)境因素；人工接種發(fā)酵通過加入合適的發(fā)酵劑來縮短發(fā)酵周期，可保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。人工接種發(fā)酵分為純種乳酸菌接種發(fā)酵和直投式發(fā)酵兩種方式[12]。如牟琴等[13]用混合乳酸菌發(fā)酵番茄醬風(fēng)味佳，發(fā)酵周期短；王海平等[14]以純種濕法發(fā)酵芥藍(lán)證明可縮短發(fā)酵周期；陳大鵬等[15]研究表明，人工接種發(fā)酵與自然發(fā)酵相比，可縮短泡菜發(fā)酵周期，減少亞硝酸鹽含量，且風(fēng)味物質(zhì)接近。直投式發(fā)酵劑是在純種乳酸菌發(fā)酵技術(shù)基礎(chǔ)上，經(jīng)高濃度菌液通過冷凍干燥制備而得的發(fā)酵劑，活菌含量高且質(zhì)量穩(wěn)定，能夠使發(fā)酵產(chǎn)品實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化。已有研究表明，直投式乳酸菌發(fā)酵蔬菜成熟后品質(zhì)優(yōu)于自然發(fā)酵和老鹽水發(fā)酵蔬菜，且能縮短發(fā)酵周期并有效抑制雜菌生長[16]。直投發(fā)酵黃秋葵泡菜發(fā)酵成熟周期更短，亞硝酸鹽含量更低[17]。陳鳳等[18]采用直投式乳酸菌劑發(fā)酵豇豆所得成品色澤好，菌劑啟酵快產(chǎn)酸能力強(qiáng)。

目前，國內(nèi)發(fā)酵豇豆主要采用自然發(fā)酵方式，雖然風(fēng)味獨(dú)特，但發(fā)酵過程極不穩(wěn)定，容易受到各種環(huán)境因子的影響，無法保證產(chǎn)品安全、質(zhì)量穩(wěn)定。因此，很難實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。本實驗分別采用自然發(fā)酵、接種商業(yè)菌劑發(fā)酵、接種自篩直投式發(fā)酵菌劑3種方式制作酸豇豆，對比研究3種不同發(fā)酵方式對酸豇豆發(fā)酵過程及成品理化特性、感官特性和品質(zhì)特性的影響，以期篩選出適合酸豇豆的發(fā)酵方式，提高酸豇豆品質(zhì)，保證其產(chǎn)品安全性穩(wěn)定性，為改進(jìn)酸豇豆發(fā)酵工藝和品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豇豆、食鹽、糖（均為食品級）：市售；自篩直投式菌劑（L5、L12植物乳桿菌（活性1×1010CFU/g））：分離自廣西特色酸芥菜，保藏于本實驗室；商業(yè)菌劑（乳酸菌（活性1×1010CFU/g））：大連亞芯生物科技有限公司；氫氧化鈉、乙醇、酚酞、甲醛、鄰苯二甲酸氫鉀、氯化鈉（均為分析純）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；MRS固體培養(yǎng)基、MC固體培養(yǎng)基培養(yǎng)：廣東環(huán)凱微生物科技有限公司；亞硝酸鹽含量檢測試劑盒：北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

PGL精密天平：深圳市怡華新電子有限公司；CT3質(zhì)構(gòu)儀：博勒飛中國阿美特克商貿(mào)（上海）有限公司；SQ510C立式壓力蒸汽滅菌鍋：重慶雅馬拓科技公司；D-37520型高速冷凍離心機(jī)：德國賽默飛世爾有限公司；TU-1810紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；MJ-160生化恒溫培養(yǎng)箱：上海博迅實業(yè)有限公司；SW-CJ-2FD凈化工作臺：上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；PHS-3C pH計：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；CS-280分光色差儀：上海彩譜科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 發(fā)酵工藝

（1）自然發(fā)酵（CK組）：將豇豆洗凈并去除表皮雜質(zhì)，瀝干水分，裝壇，加入含有40 g/L食用鹽、10 g/L白砂糖的水，密封發(fā)酵。（2）商業(yè)菌種發(fā)酵（CS組）：將豇豆洗凈并去除表皮雜質(zhì)，瀝干水分，裝壇，加入含有40 g/L食用鹽、10 g/L白砂糖的水，按豇豆質(zhì)量加入0.1 g/kg商業(yè)菌劑，密封發(fā)酵。（3）自篩直投式菌劑發(fā)酵（DVS組）：將豇豆洗凈并去除表皮雜質(zhì)，瀝干水分，裝壇，加入含有40 g/L食用鹽、10 g/L白砂糖的水，按豇豆質(zhì)量加入0.1 g/kg自篩直投式菌劑，密封發(fā)酵。

將上述3種豇豆處理后在壇口處加入適量水密封以防止雜菌污染，室溫條件下靜置發(fā)酵，在發(fā)酵0～7 d每天取發(fā)酵液測定總酸、pH、菌落總數(shù)，發(fā)酵25 d后取酸豇豆成品測定鹽度、亞硝酸鹽、氨基酸態(tài)氮、游離氨基酸、乳酸菌總數(shù)、色度以及進(jìn)行感官評價、質(zhì)構(gòu)特性測定。

1.3.2 理化指標(biāo)測定

pH：取發(fā)酵罐上、中、下層的發(fā)酵液混勻，用pH計連續(xù)測定3次，取平均值作為最終結(jié)果；總酸：酸堿滴定法，參考GB 12456—2021《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中總酸的測定》測定[19]；鹽度：參考GB 5009.44—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中氯化物的測定》測定[20]；亞硝酸鹽：采用亞硝酸鹽測試盒測定，具體實驗方法按照試劑盒說明書進(jìn)行；氨基酸態(tài)氮：參考GB 5009.235—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸態(tài)氮的測定》測定[21]；游離氨基酸：參考曹建康等[22]的方法測定。

1.3.3 微生物指標(biāo)

乳酸菌數(shù)：參考國標(biāo)GB 4789.35—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗乳酸菌檢驗》測定[23]。

1.3.4 顏色參數(shù)分析

采用CS-280分光色差儀進(jìn)行測定L*、a*、b*值，每組樣品平行測定3次。L*值代表亮度，a*值代表紅綠色度指標(biāo)，b*值代表黃藍(lán)色度指標(biāo)。

1.3.5 感官評定

感官評價方法參考文獻(xiàn)[24]并略作修改。邀請10名具有感官評定經(jīng)驗的食品加工相關(guān)人員組成評定小組，根據(jù)表1分別從酸豇豆的色澤、氣味、滋味、脆度進(jìn)行感官評定，在評分中的加權(quán)系數(shù)分別為20%、20%、30%、30%，結(jié)果取平均值，滿分為9分。

表1 酸豇豆成品感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard of sour cowpea products

1.3.6 質(zhì)構(gòu)特性測定

參考厙曉等[25]的方法并稍作改動，質(zhì)構(gòu)剖面分析（texture profile analysis，TPA）參數(shù)：探頭TA/39，夾具TA-RT-KI，測前速度2 mm/s，測定速度0.50 mm/s，測后速度1.0 mm/s，壓縮程度30%，每個處理設(shè)8個重復(fù)，結(jié)果取平均值。

1.3.7 數(shù)據(jù)處理

指標(biāo)測定數(shù)據(jù)為3次以上重復(fù)實驗的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差；使用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，利用鄧肯多重比較法（Duncan）對數(shù)據(jù)間進(jìn)行差異顯著性分析，P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同發(fā)酵方式對發(fā)酵過程中酸豇豆總酸的影響

由圖1可知，在酸豇豆發(fā)酵過程中，CK組和CS組酸豇豆總酸隨著發(fā)酵時間的增加逐漸升高；DVS組酸豇豆總酸增長速度最快，在5 d時達(dá)到最大值后呈下降趨勢。DVS組總酸含量在1～6 d均顯著高于CS組（P＜0.05），在1 d、2 d、4 d、5 d、6 d顯著高于CK組（P＜0.05）。但在7 d時，CK組、CS組、DVS組總酸含量分別為4.88 g/L、3.73 g/L、3.20 g/L，其中CK組總酸含量顯著高于CS組和DVS組（P＜0.05）。DVS組總酸含量下降可能是由于乳酸過量抑制了乳酸菌代謝，乳酸被其他微生物消耗以克服乳酸脅迫作用[26]，也可能由于酯化反應(yīng)生成酯類芳香物質(zhì)抑制乳酸菌的生命活動，導(dǎo)致總酸含量降低[27]。以上結(jié)果表明，DVS組發(fā)酵啟動快，但CK組產(chǎn)酸能力更強(qiáng)。

圖1 不同發(fā)酵方式對發(fā)酵過程中酸豇豆總酸的影響Fig.1 Effects of different fermentation methods on total acid of sour cowpea during fermentation

2.2 不同發(fā)酵方式對發(fā)酵過程中酸豇豆pH值的影響

pH值是泡菜發(fā)酵過程的重要理化指標(biāo)，可反映出發(fā)酵過程微生物生長狀況。由圖2可知，在酸豇豆發(fā)酵過程中，CK組、CS組、DVS組的pH值隨著發(fā)酵時間的增加均呈現(xiàn)下降的趨勢。在0～2 d，3種發(fā)酵方式的豇豆pH值迅速下降，其中CS組、DVS組的pH值下降速率比CK組快，這是因為CS、DVS組里的乳酸菌含量豐富，生長、繁殖、代謝快，產(chǎn)酸速率快使pH值迅速下降，且低pH值可抑制不耐酸的雜菌繁殖，這與李俊健等[28-29]的研究結(jié)果一致；而CK組靠豇豆表面攜帶大量微生物進(jìn)行發(fā)酵，需要較長的時間進(jìn)行繁殖代謝才形成優(yōu)勢種菌，進(jìn)行發(fā)酵。在2～7 d內(nèi)，CK組pH緩慢上升，CS組pH呈現(xiàn)緩慢下降趨勢，DVS組pH緩慢下降于4 d后并趨于平緩。7 d時，CK組、CS組、DVS組pH值分別為3.59、3.34、3.45，CS組和DVS組均顯著低于CK組（P＜0.05）。說明CS組與DVS組均能提升發(fā)酵速度。

圖2 不同發(fā)酵方式對發(fā)酵過程中酸豇豆pH值的影響Fig.2 Effects of different fermentation methods on pH value of sour cowpea during fermentation

2.3 不同發(fā)酵方式對酸豇豆成品理化特性的影響

食鹽是人們生活中不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)，但食鹽攝入過多會引發(fā)高血壓、心臟病等心腦血管疾病，不利于身體健康。與高鹽食品相比，低鹽飲食因更加營養(yǎng)健康已被推薦作為現(xiàn)代人健康飲食的標(biāo)準(zhǔn)之一。由表2可知，發(fā)酵成熟后酸豇豆的鹽度為CK組＞CS組＞DVS組，DVS組的鹽度顯著低于CK組、CS組（P＜0.05），因此DVS組更符合當(dāng)今低鹽綠色健康食品的趨勢。

表2 不同發(fā)酵方式對酸豇豆成品理化特性的影響Table 2 Effects of different fermentation methods on physicochemical properties of sour cowpea products

亞硝酸鹽是在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的一種有害的物質(zhì)，攝入過量后能在人體內(nèi)與仲胺類物質(zhì)結(jié)合生成亞硝胺，而亞硝胺具有強(qiáng)致癌性，因此亞硝酸鹽是評價泡菜產(chǎn)品食用安全的重要指標(biāo)[30]。3種發(fā)酵方式得到的酸豇豆樣品的亞硝酸鹽含量均低于國家標(biāo)準(zhǔn)限量20 mg/kg，其中DVS組最低，為0.18 mg/kg，分別比CK組、CS組降低59.10%、43.75%。這是由于在發(fā)酵過程中，原料中硝酸鹽會在細(xì)菌代謝產(chǎn)生的硝酸還原酶作用下還原為亞硝酸鹽，而乳酸菌又可降解亞硝酸鹽[31-32]。表明DVS組與其他發(fā)酵方式相比更具食用安全性。

在發(fā)酵過程中，蔬菜的蛋白質(zhì)在微生物水解酶的作用下分解成各種氨基酸，從而使泡菜產(chǎn)生鮮味，因此氨基酸態(tài)氮的含量在一定程度上可代表泡菜的感官品質(zhì)[33]。3種發(fā)酵方式得到的酸豇豆樣品中DVS組的氨基酸態(tài)氮含量最高為0.85 mg/100 g，顯著高于CK組、CS組63.46%、80.85%（P＜0.05）。

食物中所含氨基酸由游離氨基酸和非游離氨基酸組成，游離氨基酸是泡菜獨(dú)特風(fēng)味的來源之一，是酸豇豆中重要的風(fēng)味物質(zhì)[34]。3種發(fā)酵方式中DVS組的游離氨基酸含量最高，為38.86 mg/100 g，顯著高于CK組、CS組22.97%、52.03%（P＜0.05）。

綜上所述，DVS組的酸豇豆更佳，低鹽健康，風(fēng)險較低，品質(zhì)好、風(fēng)味佳。

2.4 不同發(fā)酵方式對酸豇豆成品乳酸菌數(shù)的影響

由表3可知，CK組、CS組、DVS組的酸豇豆乳酸菌數(shù)分別為5.04 lg（CFU/g）、5.18 lg（CFU/g）、5.65 lg（CFU/g）。乳酸菌具有改善人體胃腸道功能、防癌和抗癌等多種功能作用，對人體有一定保健或生物學(xué)功能[35]。所以酸豇豆乳酸菌數(shù)越高，益生價值越高。

表3 不同發(fā)酵方式對酸豇豆成品乳酸菌數(shù)的影響Table 3 Effect of different fermentation methods on lactic acid bacteria count of sour cowpea products

2.5 不同發(fā)酵方式對酸豇豆成品色澤的影響

從表4可知，3種發(fā)酵方式得到的酸豇豆的L*值、a*值均無顯著性差異（P＞0.05）；DVS組b*值顯著低于其他兩種發(fā)酵方式（P＜0.05）。b*值越大代表黃色越深，說明DVS組可緩解酸豇豆黃色度上升但不影響光澤度。

表4 不同發(fā)酵方式對酸豇豆成品色度的影響Table 4 Effect of different fermentation methods on chromaticity of sour cowpea products

2.6 不同發(fā)酵方式對酸豇豆成品感官評分的影響

由表5可知，3種發(fā)酵方式得到的酸豇豆在色澤方面無顯著差異（P＞0.05）；在氣味、脆度方面，DVS組評分最高均與顯著高于CK組、CS組（P＜0.05）；在滋味方面，DVS組評分最高；在加權(quán)平均分方面，DVS組評分最高為7.11分，顯著高于CK組、CS組（P＜0.05）。由此可知，DVS組的酸豇豆感官品質(zhì)優(yōu)于CK組、CS組的酸豇豆。

表5 不同發(fā)酵方式對酸豇豆成品感官評分的影響Table 5 Effect of different fermentation methods on sensory evaluation of sour cowpea products

2.7 不同發(fā)酵方式對酸豇豆成品質(zhì)構(gòu)特性的影響

質(zhì)構(gòu)特性是用質(zhì)構(gòu)儀TPA模式對酸豇豆進(jìn)行兩次壓縮，模擬人口腔的咀嚼運(yùn)動，從中分析出樣品的硬度、彈性、粘力、膠著性、咀嚼性等和人口感相關(guān)質(zhì)構(gòu)特性，從而避免人為因素對食物質(zhì)構(gòu)評價結(jié)果的主觀影響[36]。硬度反映的是牙齒間壓迫酸豇豆所需的力。由于在發(fā)酵過程中，酸豇豆酸度增加，細(xì)胞壁中的果膠在酸性環(huán)境中逐漸水解，酸豇豆的硬度逐步下降。硬度越小，酸豇豆越容易腐爛，且不易儲存。彈性反映的是第一擠壓結(jié)束后酸豇豆恢復(fù)的高度。粘力反映的是探頭表面與酸豇豆表面分離時所需的力，為第一次壓縮循環(huán)時最大的負(fù)向作用。膠著性反映了吞咽前破碎酸豇豆需要的能量，咀嚼性反映了咀嚼酸豇豆需要的能量，咀嚼性越小，口感越合適[37]。由表6可知，3種發(fā)酵方式中DVS組酸豇豆的硬度、粘力、膠著性、咀嚼性值均最高，顯著高于CS組（P＜0.05），略高于CK組但差異不顯著（P＞0.05）；CK組、CS組、DVS組彈性值顯著不差異（P＞0.05）。其中CS組硬度、粘力、膠著性、咀嚼性最低，可能是CS組的微生物代謝活動及滲透作用影響了豇豆細(xì)胞間的結(jié)合力，組織變得疏松，細(xì)胞液泡中水分流失有關(guān)[38]。綜合說明，CK組、DVS組酸豇豆均有良好的質(zhì)地。相比CK組，DVS組具有更好的硬度、粘力、膠著性、咀嚼性。結(jié)合感官評分，DVS組酸豇豆的品質(zhì)更優(yōu)。

表6 不同發(fā)酵方式對酸豇豆成品質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 6 Effect of different fermentation methods on texture characteristics of sour cowpea products

3 結(jié)論

本文對比分析了發(fā)酵方式對酸豇豆品質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明，在發(fā)酵過程中，DVS組的總酸呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢，其增長速度較CK組、CS組快，1～6 d時均高于CK組、CS組；3種發(fā)酵方式的pH值均呈現(xiàn)下降的趨勢，CS組、DVS組的下降速率比CK組快，在發(fā)酵7 d時DVS組與CS組均顯著低于CK組（P＜0.05）。發(fā)酵成熟后，DVS組的鹽度、亞硝酸鹽、b*值最低，氨基酸態(tài)氮、游離氨基酸、乳酸菌數(shù)、感官評分、硬度、粘力、膠著性、咀嚼性最高，但L*值、a*值、彈性與其他發(fā)酵方式無顯著性差異（P＞0.05）。綜合分析，3種發(fā)酵方式中DVS組發(fā)酵啟動快，且綜合品質(zhì)更優(yōu)于CK組、CS組發(fā)酵的酸豇豆，說明采用DVS發(fā)酵豇豆可提高產(chǎn)品品質(zhì)。