腌渍是我国传统蔬菜加工方法之一，起源于古代延长蔬菜可食用时间的需求，经过长期传承与改进，发展成为一种成本低廉、加工简便且便于大规模储藏的加工方式[1]。腌制类产品因其独特的香气和开胃特性，深受消费者喜爱[2]。根据GB 2714—2015《食品安全标准酱腌菜》，酱腌菜是以新鲜蔬菜为主要原料，通过腌渍或酱渍加工而成的蔬菜制品[3]。传统腌制菜通常采用高盐腌制工艺，含盐量为13%～15%[4]。然而，世界卫生组织建议成人每日盐摄入量为3～5 g[5]，因此，低盐腌制菜已成为行业发展的必然趋势[6]。
日本早在20世纪70年代便提出食品“低盐化”理念，并成功研发低盐腌制技术，随后在20世纪80年代提出了减少盐摄入量的营养标准[7]。我国低盐腌制菜研究起步较晚，直到20世纪80年代末才开始相关研究，但至今仍缺乏统一的低盐化评判标准[4]。近年来，关于酱腌菜的研究集中在产品保脆、保藏、品质及风味[8]等方面，郭秀兰等[9]研究结果表明，采用6%～8%的食盐腌制大头菜，可增加乳酸菌的活力和同型发酵水平，提升产品的滋味、香味和质构品质。但关于低盐腌制菜工艺优化及品质方面的研究鲜见报道。
本研究以白萝卜为原料，添加6%食盐对其进行腌渍，制备低盐发酵腌制菜。采用单因素试验及正交试验对其发酵条件进行优化，并分别采用电子鼻、质构仪、色差仪及常规检测方法测定其风味、质构及理化指标。旨在提高低盐发酵腌制菜品质，为低盐发酵腌制菜的产品开发及产业发展提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.1.1 材料与菌株
复合发酵菌剂（德式乳杆菌（Lactobacillus delbrueckii）QS306∶乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）S3-3=1∶2）：内蒙古农业大学民族特色食品研究团队实验室；白萝卜、食用盐、白砂糖、生姜、大蒜、牛栏山二锅头清香型白酒（42%vol）：市售。
1.1.2 试剂
蛋白胨：北京奥博星生物技术有限责任公司；牛肉膏、酵母粉：广东环凯微生物科技有限公司；无水葡萄糖、硫酸锰：福晨（天津）化学试剂有限公司；无水乙酸钠、柠檬酸钠：天津市鑫铂特化工有限公司；磷酸二氢钾：天津市风船化学试剂科技有限公司；硫酸镁、盐酸：天津市永大化学试剂有限公司。所用试剂均为分析纯或生化试剂。
1.2 仪器与设备
U-5100 UV/VIS紫外分光光度计：赛默飞世尔科技公司；METTLER TOLEDO pH计：梅特勒托利多科技（中国）有限公司；A.XT plus英国SMS质构仪：厦门超技仪器设备有限公司；KDC-140HR高速冷冻离心机：安徽中科中佳科学仪器有限公司；LRH-150F生化培养箱：上海一恒科学仪器有限公司；PEN3型电子鼻：德国Eppendorf公司；WPL-230BE电热恒温培养箱：杭州得聚仪器设备有限公司；HWS-28型电热恒温水浴锅：上海双旭电子有限公司；CNLQC30002电子天平：上海瑶新电子科技有限公司：柯尼卡美能达CR-20色差仪：广州卓谐仪器设备有限公司；HMS95数字折光仪：上海精密仪器仪表有限公司。
1.3 方法
1.3.1 低盐发酵腌制菜的制备
将准备好的白萝卜洗净去皮，沥干水分后切块（1 cm×1 cm×3 cm）放入容器中，对白萝卜进行热烫处理（100 ℃热水热烫10 s），添加6%食盐拌匀，弃去多余水分[10]。自然降温至25 ℃后添加5%蔗糖、3%蒜、2%姜、1%白酒，接种5%复合发酵菌剂（活菌数为1×107 CFU/mL），并加入一定量的蒸馏水至淹没萝卜，最后用保鲜膜密封，于27 ℃条件下发酵24 h，即得低盐发酵腌制菜成品。
1.3.2 低盐发酵腌制菜发酵条件优化
单因素试验：在上述工艺条件基础上，分别考察发酵温度（27 ℃、30 ℃、33 ℃、36 ℃、39 ℃）、发酵时间（0、12 h、24 h、36 h、48 h）及接种量（3%、4%、5%、6%、7%）对低盐发酵腌制菜pH值及感官评分的影响。
正交试验：在单因素试验结果的基础上，以发酵温度（A）、发酵时间（B）以及接种量（C）为影响因素，以感官评分为评价指标，进行3因素3水平L9（33）正交试验。
1.3.3 低盐发酵腌制菜发酵前后风味比较分析
采用电子鼻技术对低盐发酵腌制菜发酵前后样品（P、实验组LF）以及高盐发酵腌制菜样品（添加15%食盐腌制）（对照组HF）风味进行测定，其内部系统主要由10个金属氧化物半导体型化学传感器组成，包括W1C（对苯类芳香物质灵敏）、W3C（对氨和芳香族物质灵敏）、W5C（对烷烃芳香物质灵敏）、W1W（对有机硫化物和萜烯类物质灵敏）、W2W（对有机硫化物灵敏）、W2S（对醇和部分芳香族化合物灵敏）、W3S（烷烃类）、W5S（对氨氧化合物灵敏）、W6S（对氢气灵敏）和W1S（对甲烷灵敏）[11]。样品测定方法：取切碎的白萝卜样品置于50 mL离心管中，用保鲜膜密封。60 ℃水浴加热30 min，使风味物质聚集到顶部，然后插入自动进样器将其抽出。参数设定为：取样间隔1 s，冲洗时间40 s，检测时间120 s，气体流速400 mL/min，初始注入流量400 mL/min[9]。
1.3.4 低盐发酵腌制菜的感官评价
选取经过感官培训的10名专业人员，从色泽、口感、滋味和综合嗜好度4个方面对低盐发酵腌制菜进行感官评价，满分为100分，低盐发酵腌制菜感官评分标准见表1。
表1 低盐发酵腌制菜感官评分标准
Table 1 Sensory scoring standards of low-salt fermented pickled vegetables
项目 评价标准 感官评分/分色泽（25分）口感（20分）色泽正常，有光泽，无分层，汤汁清亮色泽正常，无光泽色泽不正常，无光泽，发黑质地脆嫩，适口爽滑，无粗糙感质地较脆嫩，粗糙感不明显质地软烂，粗糙感明显适口，具有泡萝卜特有滋味，咸度适中，苦味、涩味不明显，也没有苦味回味和涩味回味20～25 10～19 0～9 15～20 8～14 0～7 15～20滋味（20分）较好，无生萝卜味，其中还夹杂着一丝苦味和涩味，有苦味回味和涩味回味但不是特别明显口味过酸或过淡、有萝卜的生味、有苦味、涩味或酸败味，苦味回味和涩味回味显著，且有其他不良异味8～14 0～7综合嗜好度（35分）高（喜欢）适中低30～35 20～29 0～19
1.3.5 低盐发酵腌制菜的品质分析
（1）质构测定
参照梁曹雯等[12]的方法测定低盐发酵腌制菜（实验组）及高盐发酵腌制菜（添加15%食盐腌制）（对照组）质构，设定参数如下：触发类型为自动；测定距离15.0 mm；触发力5.0 g；两次测定时间间隔20.00 s；探头型号为P/36R；数据采集率为200 pps。
（2）亚硝酸盐的检测
参照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》紫外分光光度法[13]对低盐发酵腌制菜（添加6%食盐腌制）（实验组）及高盐发酵腌制菜（添加15%食盐腌制）（对照组）的亚硝酸盐含量进行测定。
（3）颜色参数检测
取大小一致的低盐发酵腌制菜（添加6%食盐腌制）（实验组）及高盐发酵腌制菜（添加15%食盐腌制）（对照组）样品，使用色差仪在室温条件下采用取出镜面反射模式进行色泽测定。颜色参数分别为明亮度（L*值）、红绿度（a*）（正值为红色，负值为绿色）和黄蓝度（b*值）（正值为黄色，负值为蓝色）。通过实验组及对照组L*值、a*值、b*值的差值可以计算得出色差（ΔE值），ΔE值计算公式如下[14]：
1.3.6 数据统计分析
采用Microsoft Excel 2019、SPSS 27.0软件对实验数据进行处理，使用Origin 2018制图。
2 结果与分析
2.1 发酵条件优化单因素试验结果
2.1.1 发酵温度的确定
乳酸菌的最适生长温度在30～40 ℃左右，低温不利于乳酸菌的产酸，而过高的温度，会导致产酸过多，甚至杀死乳酸菌。由图1可知，随着发酵温度在27～39 ℃范围内的升高，pH值逐渐降低；随着发酵温度在27～30 ℃范围内的升高，感官评分逐渐增加；当发酵温度为30 ℃时，感官评分达到最高值，为76分，此时，pH值为4.26；当发酵温度＞30 ℃时，感官评分呈先下降后有所上升趋势，但一般发酵腌制菜的发酵温度不超过37 ℃，过高的温度会导致乳酸菌失活，从而影响发酵的效果[15]。这与段先兵等[16-17]的研究结果一致。综合考虑，确定最佳发酵温度为30 ℃。
图1 发酵温度对低盐发酵腌制菜pH值与感官评分的影响
Fig.1 Effect of fermentation temperature on pH value and sensory score of low-salt fermented pickled vegetables
不同字母表示差异显著（P＜0.05）。下同。
2.1.2 发酵时间的确定
由图2可知，随着发酵时间在0～48 h范围内的延长，pH值逐渐下降。随着发酵温度在0～24 h范围内的增加，感官评分逐渐增加；当发酵时间为24 h时，感官评分达到最高值，为76.3分，此时pH值为4.31；当发酵时间＞24 h时，感官评分逐渐下降。这与云琳等[18]的研究结果一致。综合考虑，确定最佳发酵时间为24 h。
图2 发酵时间对低盐发酵腌制菜pH值及感官评分的影响
Fig.2 Effect of fermentation time on pH value and sensory score of low-salt fermented pickled vegetables
2.1.3 接种量的确定
乳酸菌接种量＜1%时可能无法形成优势菌群，导致杂菌污染风险增加，当接种量＞7%时，易发酵过度导致酸度过大进而影响感官品质，最适菌株接种量为3%～7%[19-20]。由图3可知，当菌株接种量为3%～5%时，pH值呈逐渐下降的趋势；当菌株接种量＞5%时，pH值变化趋于平稳。随着菌株接种量在3%～5%范围内的增加，感官评分逐渐增加；当菌株接种量为5%时，感官评分达到最高值，为84.25分，此时，pH值为3.94；当菌株接种量＞5%时，感官评分逐渐下降。这与张郁松[21]的研究结果一致。综合考虑，确定最佳菌株接种量为5%。
图3 接种量对低盐发酵腌制菜pH值与感官评分的影响
Fig.3 Effect of inoculum on pH value and sensory score of low-salt fermented pickled vegetables
2.2 发酵工艺条件优化正交试验结果
在单因素试验结果的基础上，以发酵温度（A）、发酵时间（B）以及接种量（C）为影响因素，以感官评分为评价指标，进行3因素3水平L9（33）正交试验，正交试验结果及分析见表2。
表2 发酵工艺条件优化正交试验结果与分析
Table 2 Results and analysis of orthogonal experiment for fermentation conditions optimization
试验号 A 发酵温度/℃ B 发酵时间/h C 接种量/% 感官评分/分64.8 76.6 86.3 65.8 74.7 81.8 68.7 72.1 78.4 k1 k2 123456789 1（27）11 1（12）2（24）3（36）1（4）2（5）3（6）2（30）22 3（33）33 123123 231312 k3R 74.70 74.10 73.07 1.63 66.43 74.37 80.97 14.54 72.90 73.60 75.37 2.47
由表2可知，由极差R可知，对感官评分影响的因素主次顺序为发酵时间（B）＞接菌量（C）＞发酵温度（A），最佳发酵工艺组合为A1B3C3（第4组）。即发酵温度27 ℃，发酵时间36 h，接种量6%。在此条件下，低盐发酵腌制菜的感官评分可达86.3分。该发酵条件下乳酸菌快速繁殖产酸，未出现过度发酵的情况并缩短了发酵周期[22]。
2.3 低盐发酵腌制菜风味电子鼻分析
由图4可知，发酵前样品（P）中W1S、W5S、W2S响应值较高，以甲烷、氨氧化合物和醇类物质为主。发酵后低盐发酵腌制菜样品（LF）气味有所改变：W1W、W2W、W2S、W5S等传感器的响应值明显升高，这些传感器分别对应有机硫化物、萜烯、有机硫化物、醇及部分芳香族化合物等，可赋予葱蒜香、果香、奶香等令人愉悦的气味[11]；同时W1C、W3C、W5C等传感器的响应值下降，这些传感器分别对应苯类芳香物质、氨及芳香族物质、烷烃芳香物质等，这些物质多与生萝卜的辛辣、苦涩及土腥味相关[11]。因此，发酵可明显降低白萝卜的辛辣等气味。与高盐发酵腌制菜（HF）相比，低盐发酵腌制菜（LF）中与愉悦香气直接相关的硫化物、萜烯类（W1W、W2W）和果香醇类（W2S）物质升高，而带来塑料味、刺激性氨味的苯类和氨类物质（W1C、W3C）则大幅降低；尽管氨氧化合物（W5S）略高，但其影响较小。因此，低盐发酵腌制菜鲜香更浓郁、异味更少。本研究结果与周春红[23]的研究结果相似。芳香族化合物在发酵过程中赋予腌菜一种特有的香气，同时与醇类、脂类等物质共同作用，形成复杂的风味网络[24]。醇类物质的阈值较低，对风味贡献较为突出[25]。发酵过程中，乳酸菌的代谢活动是风味物质形成的关键。乳酸菌通过分解糖类、氨基酸和蛋白质等物质，生成乙酸、乙酸乙酯等风味化合物。低盐发酵腌制菜的风味品质得到提升，主要得益于乳酸菌的代谢活动及其对风味物质的生成和调控[26]。
图4 低盐发酵腌制菜电子鼻传感器响应值雷达图
Fig.4 Radar map of electronic nose sensor response value of low-salt fermented pickled vegetables
2.4 低盐发酵腌制菜的品质分析
2.4.1 低盐发酵腌制菜的理化特性分析
由表3可知，实验组样品（HF）pH值为3.25，显著低于对照组（3.50）（P＜0.05）。较低的pH意味着体系酸性更强，可抑制腐败菌及硝酸盐还原菌的活性，从而延缓亚硝酸盐积累并提高产品安全性[27]。实验组样品（HF）的L*值、a*值、b*值分别为63.70、0.43和7.27，均显著高于对照组（P＜0.05）；色差（ΔE值）为12.12，表明两组之间存在肉眼可辨的色泽差异。实验组样品色泽鲜亮，呈红黄色调，符合消费者对腌渍蔬菜的感官偏好[12]。色泽改善可能与pH降低抑制褐变酶活性及抑制非酶褐变反应有关[28]。亚硝酸盐含量为12.85 mg/kg，显著低于对照组的17.08 mg/kg（P＜0.05），亦低于迟雪梅等[29]报道的不接种及接种菌株AB8发酵蔬菜的亚硝酸盐水平，且远低于国家标准限量（20 mg/kg）[30]。因此，低盐发酵腌制菜的理化品质更佳。
表3 低盐发酵腌制菜的理化指标检测结果
Table 3 Detection results of physicochemical indexes of low-salt fermented pickled vegetables
注：同行不同字母表示差异显著（P＜0.05）。
项目 对照组（HF）实验组（LF）pH值L*值a*值b*值ΔE亚硝酸盐含量/（mg·kg-1）3.50±0.06a 53.37±1.12b-2.40±0.27b 1.60±1.01b-17.08±0.72a 3.25±0.04b 63.70±0.53a 0.43±0.03a 7.27±0.26a 12.12±1.17 12.85±0.59b
2.4.2 低盐发酵腌制菜的质构特性
质构可以客观反映腌制菜的质地品质，其中硬度、胶着度、咀嚼度是影响腌制菜感官品质的重要质构指标。低盐发酵腌制菜（LF）的质构指标检测结果见图5。由图5可知，与对照组（HF）相比，实验组低盐发酵腌制菜硬度、胶着度、咀嚼度均显著增强（P＜0.05），分别为7 198.28 g、3 975.14 g、2 496.21 g·s，与梁曹雯等[12]测出的市售萝卜腌制菜的质构特性相似，且各指标指标的数值与白建[33]研究结果中硬度、胶着度、咀嚼度符合“脆而不硬”、“连贯不黏”、“适度咀嚼”的结果相符，说明本实验研制的低盐发酵腌制菜质构特性适宜，拥有较好的口感。
图5 低盐发酵腌制菜的质构指标检测结果
Fig.5 Detection results of texture indexes of low-salt fermented pickled vegetables
3 结论
本研究以白萝卜为原料，添加6%食盐对其进行腌渍制备低盐发酵腌制菜，采用单因素试验及正交试验获得其最佳发酵工艺条件为：菌株接种量6%，发酵温度27 ℃，发酵时间36 h。在此优化条件下，低盐腌制菜的感官评分为86.3分，其香气由有机硫化物及醇类、萜烯类等主要物质共同构成，pH值为3.25，L*值、a*值、b*值及色差（ΔE值）分别为63.70、0.43、7.27和12.12，亚硝酸盐含量为12.85 mg/kg，硬度、胶着度、咀嚼度分别为7 198.28 g、3 975.14 g、2 496.21 g·s。低盐发酵腌制品质良好，符合相关标准要求。该产品不但能够降低腌制菜中的含盐量，而且在很大程度上还可以保留其原有风味。本研究可为低盐腌制菜的工业化生产提供数据支撑。
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