甘蓝发酵过程中亚硝酸盐含量的变化规律及降低方法

董 静， 王利国

(江苏财经职业技术学院，江苏 淮安 223003)

酸甘蓝是世界各国的主要腌制蔬菜之一，其中最著名的是德国的甜酸甘蓝。酸甘蓝也是中国东北一种备受人们喜欢的大众传统型发酵蔬菜腌制品。在发酵初期，硝酸还原酶将甘蓝中硝酸盐还原成亚硝酸盐，并且在还原过程中亚硝酸盐含量会形成峰值，被称为“亚硝峰”［1-2］。大量的亚硝酸盐可将人体红细胞中亚铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，使血红蛋白失去携氧能力，致使全身组织缺氧，产生高铁血红蛋白血症;另外，亚硝酸盐在适当条件下可与食物或胃中共存的仲胺类物质发生亚硝基化反应，生成强致癌物亚硝胺，该物质可导致人体多种癌症的发生［3-5］。因此，如何有效控制或降低酸菜中亚硝酸盐的含量，提高其食用安全性，保障人体健康，越来越引起人们的重视，已成为广大消费者关注的热点，成为食品安全领域重要的研究课题。

孟良玉等［6］、刘岩等［7］等研究了酸白菜中亚硝酸盐含量变化规律及抑制措施，认为用水浸泡或添加VC可减少酸菜中亚硝酸盐含量;张少颖［8］认为采用预先添加还原型谷胱甘肽，ClO2浸泡原料，调整起始pH，微波预先辐射等方式可降低泡菜中亚硝酸盐含量;赵秋艳等［9］认为添加VC、茶多酚可降低泡菜中亚硝酸盐含量;吴晖等［10］认为采用纯种乳酸菌或混合乳酸菌发酵生物法和添加大蒜、大葱、姜、糖以及酸物理法可抑制亚硝酸盐生成;陈有容等［11］也认为采用添加抗坏血酸，乳酸菌纯种发酵，低盐多种纯种乳酸菌发酵等方法可以降低腌制蔬菜中亚硝酸盐含量。目前，抑制泡菜、酱腌菜中亚硝酸盐含量的方法已有很多，但对抑制酸甘蓝中亚硝酸盐含量的研究还有待进一步深入。本试验研究不同发酵条件下酸甘蓝中亚硝酸盐含量的变化规律，以及添加D-异抗坏血酸钠、柠檬酸对亚硝酸盐生成的抑制效果，为通过控制发酵条件和添加天然添加剂降低酸甘蓝中亚硝酸盐含量，生产营养、安全、健康的酸甘蓝产品提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

圆球甘蓝、食盐，市售。菌种植物乳杆菌由本实验室从自然发酵酸甘蓝中分离、纯化。

1.2 试剂

亚铁氰化钾、乙酸锌、冰醋酸、硼酸钠、对氨基苯磺酸、盐酸、盐酸萘乙二胺、亚硝酸钠均为分析纯;D-异抗坏血酸钠、柠檬酸，食品级。

1.3 主要仪器和设备

FA1004电子天平，上海精密科学仪器有限公司产品;S22pc可见分光光度计，上海棱光技术有限公司产品;HH-D4型数显恒温水浴锅，金坛市双捷实验仪器厂产品;LHS-150SC电热恒温培养箱，上海一恒科学仪器有限公司产品;5 L泡菜坛，市售。

1.4 试验方法

1.4.1 不同发酵方法对酸甘蓝亚硝酸盐含量的影响试验 采用自然发酵和人工接种结合自然发酵2种方法制备酸甘蓝。自然发酵:挑选新鲜、成熟、无腐烂、无病虫害甘蓝，去除外叶、老根等不可食用部分，清洗干净，切成 2～3 mm 宽的细丝［12］，然后装入泡菜坛，装满、压紧，加入用菜质量4%的食盐配制成的盐水，使盐水淹没菜，盖好泡菜坛盖，用水密封，最后置于30℃恒温培养箱内发酵。人工接种结合自然发酵:按上述方法装坛同时接入植物乳杆菌(1 ml活菌数≥108个)，接种量为5%(质量比)，其他操作同自然发酵。2种方法各重复3次。用GB/T5009.33-2010分光光度计法，每隔12 h测定酸甘蓝中亚硝酸盐含量。

1.4.2 不同人工接种结合自然发酵条件对酸甘蓝亚硝酸盐含量的影响试验 在加盐量2%、发酵温度30℃条件下，分别接入1%、5%、10%(质量比)植物乳杆菌制备酸甘蓝，重复3次，每隔12 h测定酸甘蓝中亚硝酸盐含量;在接种量5%、发酵温度30℃条件下，分别加入1%、2%、4%(质量比)的食盐制备酸甘蓝，重复3次，每隔12 h测定酸甘蓝中亚硝酸盐含量;在加盐量2%、接种量5%条件下，分别在10℃、20℃、30℃发酵温度下制备酸甘蓝，重复3次，每隔12 h测定酸甘蓝中亚硝酸盐含量。

1.4.3 D-异抗坏血酸钠、柠檬酸对酸甘蓝亚硝酸盐含量的影响试验 对照组:在加盐量2%、接种量5%、20℃的发酵条件下腌制甘蓝;处理I组:发酵条件同对照组，在腌制时添加0.38 mg/kg D-异抗坏血酸钠;处理II组:发酵条件同对照组，在腌制时添加0.38 mg/kg D-异抗坏血酸钠和0.63 mg/kg柠檬酸辅助剂。重复3次，每隔12 h测定酸甘蓝中亚硝酸盐含量。

2 结果与分析

2.1 甘蓝自然发酵、人工接种结合自然发酵过程中亚硝酸盐含量的变化规律

在自然发酵、人工接种结合自然发酵过程中甘蓝中亚硝酸盐含量随着发酵时间的延长先上升后下降(图1)。在自然发酵条件下，亚硝酸盐含量在发酵12 h时最高(56.68 mg/kg)，出现亚硝峰，亚硝酸盐含量超过国家卫生标准(≤20 mg/kg);当发酵12 h后，亚硝酸盐含量开始急剧下降，直至发酵至24 h后呈现平缓下降趋势;发酵到96 h，亚硝酸盐含量在4.59 mg/kg以下。而在人工接种结合自然发酵整个过程中，酸甘蓝中亚硝酸盐含量均未超出国家卫生标准。人工接种结合自然发酵能使乳酸菌在发酵一开始就占优势，从而抑制硝酸还原菌的生长，同时乳酸菌的大量繁殖产生大量乳酸，较高的酸度除能抑制有害微生物外，还能分解破坏亚硝酸盐。说明人工接种结合自然发酵比自然发酵能较好地抑制亚硝酸盐的生成。

图1 甘蓝自然发酵和人工接种结合自然发酵过程中亚硝酸盐含量的变化Fig.1 Variation of nitrite concentration during cabbage spontaneous fermentation and natural fermentation combining artificial inoculation

2.2 不同接种量下甘蓝发酵过程中亚硝酸盐含量的变化规律

分别测定接种1%、5%、10%乳酸菌发酵条件下酸甘蓝中亚硝酸盐含量，结果如图2所示。从图2中可以看出，在接种量为1%、5%、10%的3种发酵条件下，酸甘蓝中亚硝酸盐含量接近，变化规律相似。整个发酵过程中酸甘蓝中亚硝酸盐含量在发酵12 h时出现最大值，随后迅速降低且变化趋势平缓，至发酵60 h时，亚硝酸盐含量低于鲜甘蓝中含量。

2.3 不同加盐量下甘蓝发酵过程中亚硝酸盐含量的变化规律

图2 不同接种量下甘蓝发酵过程中亚硝酸盐含量的变化Fig.2 Variation of nitrite concentration during cabbage fermentation inoculated with different lactobacillus amounts

分别测定添加菜质量的1%、2%、4%食盐发酵条件下酸甘蓝中亚硝酸盐含量，结果如图3所示。从图3中可以看出，在加盐1%、2%、4%发酵条件下，甘蓝发酵过程中亚硝酸盐含量变化趋势相似。发酵12 h时，亚硝酸盐含量最高，然后迅速降低;发酵24 h后，亚硝酸盐含量逐渐减少，变化平缓。在整个发酵过程中亚硝酸盐含量都低于国家卫生标准。加盐1%条件下，发酵12 h时亚硝酸盐峰值最小，发酵72 h时亚硝酸盐含量最低。由此可见，在腌制过程中加盐量影响酸甘蓝中亚硝酸盐含量，低盐发酵酸甘蓝中亚硝酸盐峰值较低、含量较少。

图3 不同加盐量下甘蓝发酵过程中亚硝酸盐含量的变化Fig.3 Variation of nitrite concentration during cabbage fermentation added with different concentrations of salt

2.4 不同发酵温度下甘蓝发酵过程中亚硝酸盐含量的变化规律

分别测定10℃、20℃、30℃发酵温度下酸甘蓝中亚硝酸盐的含量，结果如图4所示。从图4中可以看出，在20℃、30℃发酵的整个过程中，酸甘蓝中亚硝酸盐含量都在国家卫生标准20 mg/kg以下;当发酵12 h时，酸甘蓝中亚硝酸盐含量达到最高值，但20℃发酵条件下亚硝酸盐含量要比在30℃下低;发酵12 h后，酸甘蓝中亚硝酸盐含量迅速下降，发酵24 h后降低趋势平缓。10℃发酵条件下，在发酵至48 h时才出现亚硝峰，随后亚硝酸盐含量逐渐减少，直至发酵144 h后亚硝酸盐含量才达到20 mg/kg以下。由此可见，发酵温度较高时，亚硝峰出现早，峰值低;反之，发酵温度较低时，亚硝峰出现晚，峰值高。

图4 不同发酵温度下甘蓝发酵过程中亚硝酸盐含量的变化Fig.4 Variation of nitrite concentration during cabbage fermentation at different temperatures

2.5 抗氧化剂对酸甘蓝发酵过程中亚硝酸盐生成的抑制作用

赵甲元等［5］认为除了控制发酵条件、采用纯种发酵外，添加抗氧化剂也可以消减发酵蔬菜中的亚硝酸盐。从图5中可以看出，3组处理样品都在发酵12 h出现亚硝峰，处理II组(添加0.38 mg/kg D-异抗坏血酸钠和0.63 mg/kg柠檬酸辅助剂)峰值最小，其次是处理I组(添加0.38 mg/kg D-异抗坏血酸钠);在发酵24 h时，处理I组、II组亚硝酸盐含量明显降低到较低水平;发酵48 h时，处理II组亚硝酸盐含量最低，其次是处理I组。添加异抗坏血酸钠对降低亚硝酸盐含量的效果较好，亚硝酸盐含量降低速度快，柠檬酸对D-异抗坏血酸钠具有协同效应。添加D-异抗坏血酸钠之所以能降低亚硝酸盐含量，一方面是由于酸菜在发酵过程中产生的乳酸等有机酸与D-异抗坏血酸钠反应生成抗坏血酸使亚硝酸盐分解而减少，另一方面是由于还原菌的繁殖和所产生酶的氧化还原作用受到D-异抗坏血酸钠抑制以及D-异抗坏血酸钠、柠檬酸的抗氧化作用影响［13-14］。

图5 D-异抗坏血酸钠、柠檬酸对甘蓝发酵过程中亚硝酸盐含量的影响Fig.5 The effect of D-sodium erythorbate and citric acid on nitrite concentration during cabbage fermentation

3 讨论

甘蓝在不同的发酵方式和发酵条件下发酵，亚硝酸盐含量的变化都是先上升达到亚硝峰，再开始下降。与自然发酵法相比，人工接种结合自然发酵方法腌制酸甘蓝过程中亚硝酸盐含量峰值低，降低速度快，含量少。人工接种结合自然发酵法整个发酵过程中亚硝酸盐含量都在国家卫生标准(20 mg/kg)以下，此种发酵方法可以抑制亚硝酸盐的生成，提高食品安全性。

在人工接种结合自然发酵过程中，加盐量、接种量、发酵温度等发酵条件影响甘蓝发酵过程中亚硝酸盐含量，其中发酵温度对酸甘蓝中亚硝酸盐含量的影响最大，其次是盐浓度的影响，接种量的影响最小。用相对较低的食盐添加量腌制时亚硝酸盐峰值低，最终产品亚硝酸盐含量低;采用大于1%的乳酸菌接种量可以很好地降低亚硝酸盐含量，但增大接种量对其抑制效果不显著;发酵温度较高条件下亚硝峰出现早且消失快，20℃发酵时亚硝峰值较小，发酵温度较低(10℃)时亚硝峰出峰晚，峰值大，高峰持续时间长。

腌制酸甘蓝时添加D-异抗坏血酸钠可以快速降低亚硝峰，降低效果显著。柠檬酸作为辅助剂，有助于酸甘蓝中亚硝酸盐含量的降低。

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