四川泡菜通常以大白菜、萝卜、芥菜、辣椒、胡萝卜和豇豆等蔬菜为原料，将蔬菜封于含有盐水的容器中自然发酵而成[1]，含以乳酸菌为主的微生物群体[2-3]。乳酸菌在蔬菜发酵中起重要作用，能够将糖分分解成丰富的乳酸[4]，激发消化腺分泌消化液，使食物顺利被吸收。 食用泡菜可以促进有益菌群在肠道中的生长，还能有效抑制致病菌，降低胃肠道疾病的风险，提升身体免疫力[5]。
目前四川泡菜发酵的主要容器有陶瓷罐、玻璃罐、土陶罐、塑料罐等[6]，基本满足家庭自制泡菜和部分工业生产的需求。 陶瓷罐和土陶罐是较传统的泡菜发酵容器，但易破裂磨损，无法控制发酵条件（如温度、气密性等）。不锈钢罐具有良好的耐腐蚀性，能够抵抗酸、碱等化学物质的侵蚀；密封性好，能够有效地防止空气、细菌等外界因素的污染；可配备温度控制系统，保证发酵过程的稳定。如今已广泛应用于食品发酵工业（如啤酒、葡萄酒等[7]的生产）。因此，不锈钢罐应用于四川泡菜发酵可能有利于稳定发酵工艺和保障产品质量，促进泡菜产业的工业化高质量发展。
本文主要对比以不锈钢罐和陶瓷罐为发酵容器的四川泡菜发酵过程中理化性质、风味物质和微生物变化，探究不锈钢罐发酵泡菜的可行性以及对比传统陶瓷罐发酵对四川泡菜品质和风味的影响，旨在研究不同容器发酵泡菜的可行性。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.1.1 材料
不锈钢罐：郑州智创机械有限公司；二荆条辣椒、食用盐、蔗糖、白酒（50%vol）、陶瓷罐：市售。
1.1.2 化学试剂
L-乳酸、α-酮戊二酸、L-苹果酸、L-酒石酸、柠檬酸（分析标准品）：上海源叶生物科技有限公司；丁酸、丙酸、冰乙酸（分析标准品）：上海麦克林生化科技股份有限公司；甲醇（色谱纯）：赛默飞世尔科技有限公司。
1.1.3 培养基
胰蛋白胨大豆琼脂（tryptone soy agar，TSA）培养基：胰蛋白胨15 g，大豆蛋白胨5 g，氯化钠5 g，琼脂15 g，蒸馏水1 000 mL，121 ℃灭菌15 min；MRS/CaCO3琼脂培养基：MRS肉汤培养基48.3 g，CaCO3 10 g，琼脂20 g，蒸馏水1 000 mL，121 ℃灭菌15 min。
1.2 仪器与设备
双层不锈钢反应釜BSF50L：郑州智创机械有限公司；TA-XT Plus质构仪：英国Stable B2icro SysteB2s公司；pHS-3C酸度计：上海佑科仪器仪表有限公司；LC20高效液相色谱仪：日本岛津公司；PEN3电子鼻：德国Airsens公司。
1.3 方法
1.3.1 实验方法
二荆条辣椒→清洗原料→沥干水分→装入发酵罐→加入盐水（白酒和蔗糖）→加水封口→自然发酵
操作要点：选取无机械损伤、无虫咬病害的二荆条辣椒，清洗干净后沥干水分，装入发酵容器内，将凉开水配成6 g/100 mL的盐溶液，按料水比约为1∶5进行发酵。
对照组（CK组）为陶瓷罐室温条件下进行自然发酵；不锈钢罐发酵组（ST组）为不锈钢发酵罐配备控温系统25 ℃进行发酵。 发酵时间为12 d，前3 d每12 h对泡菜盐卤进行取样，盐卤分上中下三层取样后混匀，后续1 d取一次盐卤样，泡菜盐卤用于微生物计数、理化指标、有机酸及电子鼻测定；每2 d取一次辣椒样品，用于质构测定。
1.3.2 理化指标的测定
pH：参照GB 5009.237—2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》。
总酸：参照GB 12456—2021《食品安全国家标准食品中总酸的测定》中的pH计电位滴定法进行总酸含量的测定[8]。
亚硝酸盐含量：参照GB/T 5009.33—2010《食品安全国家标准食品中亚硝酸盐和硝酸盐的测定》中的分光光度法测定亚硝酸盐含量[9]。
1.3.3 微生物测定
菌落总数参照GB 4789.2—2022《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》用TSA培养基计数，乳酸菌用MRS/CaCO3琼脂培养基进行计数。
1.3.4 质构分析
对发酵的泡菜进行质构分析，采用质地剖面分析（texture profile analysis，TPA）模式、P/2探头，测定参数：测前速度3.0 mm/s，测中速度1.0 mm/s，测后速度3.0 mm/s，目标模式为形变50%，时间3.0 s，触发力5.0 g。
1.3.5 电子鼻测定
使用电子鼻分析泡菜发酵过程（1 d、8 d、12 d）中的风味变化。采用直接顶空吸气法，将进样针插入萃取瓶中悬空测定。测定参数：采样时间1 s/组，传感器冲洗时间150 s，预采样时间5 s，调零时间5 s，采集时间120 s，进样流量300 mL/min，每个样品重复3次。
表1 PEN3电子鼻传感器以对应敏感物质
Table 1 PEN3 electronic-nose sensor and corresponding sensitive substances
编号 传感器 敏感物质S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 W1C W5S W3C W6S W5C W1S W1W W2S W2W W3S芳烃化合物氮氧化合物氨、芳香分子氢化物烯烃、芳族、极性分子烷烃硫化合物检测醇，部分芳香族化合物芳烃化合物、硫的有机化合物烷类和脂肪族
1.3.6 有机酸测定
参照蔡婷等[10]的方法并稍加修改。 盐卤样品处理：取2 mL样品8 000 r/min离心10 min后吸取上清液，再将1 mL上清液于0.22 μm滤膜过滤。 检测条件：流动相为甲醇：0.01 mol/L磷酸二氢钾=2：98（V/V）；流速1 mL/min，Athena C18-WP色谱柱（4.6 mm×250 mm，5 μm），紫外吸收检测波长210 nm，进样体积为10 μL；柱温为30 ℃。
1.3.7 数据处理与统计分析
数据分析由SPSS 27.0软件进行处理分析，以P＜0.05为统计学差异，并由Origin 2023作图。
2 结果与分析
2.1 不同处理组发酵辣椒发酵过程中pH值的变化
在泡菜发酵过程中，pH值是微生物代谢活动的重要指标[11-12]。 CHENG C Z等[13-14]研究表明，在发酵过程中乳酸菌生长并代谢原料中的糖分而产酸导致pH值下降。 当pH值＜4.0时，一般认为泡菜的发酵基本完成[15]。 不同处理组发酵辣椒发酵过程中pH值、总酸变化见图1。
图1 不同处理发酵辣椒发酵过程中pH值及总酸含量的变化
Fig.1 Changes in pH value and total acid contents of fermented chilli with different treatment during fermentation
由图1可知，发酵开始时，两个组的盐卤pH值都在6.0～6.5之间，随发酵进行而逐渐下降，两个组的变化趋势基本一致，在发酵6 d后pH值下降迅速。在发酵8 d时，ST组的pH值为3.92，显著低于CK组的pH值4.35（P＜0.05），这可能是不锈钢罐组恒定温度为乳酸菌的生长提供稳定环境。由此可见，具备控温系统的不锈钢罐发酵泡菜对发酵过程中的pH值有一定影响。 在发酵结束时，两者的pH值都低于4.0，没有显著性差异（P＞0.05）。泡菜的口感和风味受到泡菜中总酸含量的影响。在整个发酵过程中，两个组的总酸含量总体呈上升趋势，与pH值的变化趋势相反，与ZHANG C等[16-17]的研究结果一致。 发酵开始时ST组的总酸含量为0，随发酵进行，总酸含量在发酵12 d后增加至4.61 g/kg，显著高于CK组3.60 g/kg（P＜0.05），可能是因为不锈钢罐与陶瓷罐两者的容器材质不同，且不锈钢罐配备有恒温控制系统。 因此，不锈钢罐发酵对泡菜发酵过程中总酸含量具有较好影响。
2.2 不同处理组发酵辣椒发酵过程中亚硝酸盐含量的变化
泡菜中亚硝酸盐主要来源于蔬菜原料自带的硝酸盐，硝酸盐在硝酸盐还原酶作用下转化成亚硝酸盐[18]，两组发酵辣椒的亚硝酸盐含量见图2。
图2 不同处理发酵辣椒发酵过程中亚硝酸盐含量的变化
Fig.2 Changes in nitrite content of fermented chilli with different treatment during fermentation
由图2可知，各组的亚硝酸盐含量变化趋势均为先上升后下降，CK组和ST组分别在发酵第6天和第4天达到峰值后下降，这是因为乳酸菌在生长过程中产生细菌素，抑制硝酸还原菌的活性，减少亚硝酸盐的生成[19]。ST组的峰值出现早于CK组可能与不锈钢罐的控温系统有关，舒鸿洋等[20]的研究表明，在恒温条件下峰值的出现比室温更早。该结果说明用不锈钢罐作为发酵容器对于更好的控制亚硝酸盐的含量具有指导意义。
2.3 不同处理组发酵辣椒发酵过程中微生物的变化
乳酸菌是泡菜发酵中的主要菌群，能够提高泡菜中有机酸含量[21-22]，增加风味[23]。不同处理组发酵辣椒发酵过程中微生物的变化见图3。
图3 不同处理发酵辣椒发酵过程中微生物的变化
Fig.3 Changes in microorganisms of fermented chilli with different treatment during fermentation
由图3可知，CK组的乳酸菌数呈逐渐上升的趋势，ST组的乳酸菌数变化趋势为先上升后趋于平稳，发酵过程中ST组的乳酸菌数量最高为7.55 lg（CFU/mL）要高于CK组7.11 lg（CFU/mL）。 菌落总数的变化趋势与乳酸菌的变化趋势一致，且同一时间的乳酸菌数与菌落总数数相差不超过一个数量级。 发酵过程中ST组的乳酸菌数峰值为7.55 lg（CFU/mL）高于CK组7.11 lg（CFU/mL），可能是因为不锈钢罐具备更好的发酵体系，防止外界条件的干扰，还配备温控系统，保持发酵稳定，而CK组因外界温度等条件变化对乳酸菌的生长造成影响。两组的乳酸菌数在发酵后期无显著性差异且数量有所降低，此变化可能是乳酸积累导致酸度增加，从而抑制了乳酸菌的生长活动，导致乳酸菌数逐渐减少。根据发酵过程中乳酸菌数与菌落总数数量级基本一致，可以推测乳酸菌是发酵过程中的优势菌群，YAN P等[24-26]研究也已表明泡菜中乳酸菌为优势菌群。
2.4 不同处理组发酵辣椒发酵过程中质构的变化
质构是泡菜品质的重要指标，质构变化主要是蔬菜细胞壁发生改变。 不同处理组发酵辣椒发酵过程中质构变化见图4。
图4 不同处理发酵辣椒发酵过程中质构的变化
Fig.4 Changes in texture of fermented chilli with different treatment during fermentation
由图4可知，两个组的硬度和咀嚼度都随发酵进程而降低。 该结果与发酵小米辣的研究中类似，可能是因为乳酸菌代谢体系中糖分产生酸和部分果胶酶等，改变了体系环境，是细胞壁中的果胶溶解，导致辣椒的硬度和咀嚼度降低[27]。 在发酵第12天，CK组和ST组的硬度和咀嚼度无显著性差异（P＞0.05），但ST组的硬度为79.05 g低于CK组132.24 g，这可能是因为陶瓷罐材质中溶出Ca2+使辣椒组织硬度高度保留，MCMURTRIE E K等[28]的研究表明，用氯化钙盐水发酵泡菜会保留蔬菜组织的硬度。 由此可知，用不锈钢罐发酵泡菜可能会加快泡菜变软，对泡菜的口感有一定影响。
2.5 电子鼻分析
挥发性风味物质采用电子鼻对泡菜盐卤进行测定，挥发性风味物质响应值的测定结果如表2所示。 根据测定结果构建主成分分析（principal components analysis，PCA）模型对不同处理组的盐卤中挥发性风味物质进行分析，结果见图5。
图5 基于挥发性风味物质不同处理组发酵辣椒发酵过程中的主成分分析
Fig.5 Results of principal components analysis of fermented chilli with different treatment during fermentation based on volatile flavor substances
表2 不同处理组发酵辣椒发酵过程中挥发性风味物质响应值
Table 2 Response value of volatile flavor substances of fermented chilli with different treatment during fermentation
注：同行小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。下同。
传感器W1C W5S W3C W6S W5C W1S W1W W2S W2W W3S 1 d CK 8 d CK ST ST 2.31±0.40c 3.06±0.80d 1.01±0.04ab 1.22±0.07b 1.23±0.09b 6.60±0.28c 1.04±0.00a 2.61±0.50c 1.05±0.00a 1.06±0.02a 4.57±0.50a 13.58±0.77a 1.03±0.02ab 1.74±0.01a 1.79±0.14a 11.53±1.09a 1.04±0.01a 2.61±0.06c 1.05±0.05a 1.06±0.03a 3.47±0.04b 6.24±0.19c 1.04±0.04a 1.30±0.20b 1.35±0.22ab 8.32±0.17b 1.04±0.01a 2.72±0.34c 1.07±0.04a 1.11±0.02a 3.35±0.20b 3.88±0.55d 0.97±0.02b 1.48±0.24ab 1.53±0.29ab 5.94±016c 1.04±0.01a 2.72±0.23c 1.07±0.03a 1.11±0.03a 12 d CK ST 4.21±0.25a 8.46±0.28b 0.98±0.02ab 1.30±0.14b 1.47±0.27ab 10.61±0.10a 1.01±0.01b 5.66±0.08b 1.06±0.02a 1.09±0.02a 4.48±0.40a 13.70±0.23a 1.00±0.02ab 1.54±0.09ab 1.82±0.13a 11.54±0.17a 1.02±0.00b 6.59±0.19a 1.08±0.01a 1.09±0.03a
由图5可知，主成分PC1贡献45.4%，主成分PC2贡献 20.7%，两者贡献占66.1%。 挥发性风味物质主要为芳烃化合物（W1C）、氮氧化合物（W5S）、烷烃（W1S）和醇，部分芳香族化合物（W2S）4类。ST组与CK组的风味物质相似性较高，组内重复性较好。发酵12 d后ST组的氮氧化合物和醇，部分芳香族化合物风味物质响应值分别为13.70±0.23和6.59±0.19，显著高于CK组8.46±0.28和5.66±0.08（P＜0.05）。说明不锈钢罐发酵对泡菜的氮氧化合物和醇，部分芳香族化合物风味物质具有较好的影响。
2.6 不同处理组发酵辣椒发酵过程中有机酸含量的变化
泡菜中含有丰富的有机酸，包括乳酸和苹果酸等，这些成分赋予泡菜酸味和香气[29]。有机酸是影响泡菜风味和口感的重要因素，是微生物发酵过程中的重要代谢产物[30]，对盐卤进行有机酸分析，结果见表3。由表3可知，盐卤有机酸主要为乳酸、苹果酸和乙酸三种。发酵初期未检测到有机酸；发酵12d后，有机酸含量增加，ST组的乳酸含量（3.65 g/L）显著高于CK组（3.11 g/L）（P＜0.05），这与发酵过程中ST组的乳酸菌数高于CK组相关。12 d后，ST组的苹果酸含量（1.35±0.00 g/L）也显著高于CK组（1.06±0.02 g/L）（P＜0.05）。推测不锈钢罐发酵泡菜可能对有机酸含量有影响。 发酵第8天和第12天的乳酸含量都高于苹果酸和乙酸含量，推测乳酸是泡菜中的主要有机酸，这与杨希等[31]的研究结果一致。
表3 不同处理组发酵辣椒发酵过程中有机酸含量的变化
Table 3 Changes in organic acid contents of fermented chilli with different treatment during fermentation
有机酸/（g·L-1） 1 d 8 d CK ST 12 d CK ST苹果酸乳酸乙酸nd nd nd 0.51±0.00d 1.52±0.05d 0.03±0.00c 0.64±0.01c 1.80±0.11c 0.03±0.00d 1.06±0.02b 3.11±0.01b 0.27±0.00a 1.35±0.00a 3.65±0.01a 0.10±0.00b
3 结论
本研究主要以不锈钢罐和陶瓷罐为主要发酵容器，对不同实验组发酵辣椒过程中的理化性质，风味及微生物变化进行分析，探究不锈钢罐发酵泡菜的可行性及对比传统陶瓷罐对泡菜发酵过程中品质风味的影响。 结果表明，不锈钢罐组的pH值呈下降趋势与陶瓷罐组变化一致，亚硝酸盐含量相较于陶瓷罐组率先出现峰值，这有利于对亚硝酸盐进行控制，发酵12 d后总酸含量及乳酸含量都显著高于对照组。 不锈钢罐组乳酸菌数的变化趋势相较于陶瓷罐组上升更加稳定且数量高于陶瓷罐组，不锈钢罐在发酵过程中的氮氧化合物类和醇，部分芳香族化合物类风味物质响应值显著高于陶瓷罐组。综上所述，不锈钢罐可应用于泡菜发酵，还可能增加泡菜的总酸、乳酸含量，提高泡菜的品质。 该研究为提高泡菜品质和风味以及对工业上泡菜的现代化升级提供研究基础。
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