泡菜作为一种主要的蔬菜发酵制品，深受民众喜爱，然而传统泡菜含盐量较高(8%～20%)的问题一直备受关注，经常食用不仅增加人体心脏、肾脏负担，甚至引起心脑血管疾病，因此，泡菜低盐化功能化生产已成为趋势。低盐泡菜通常含盐量低于5%，含盐量较低的泡菜易受有害微生物污染，产生变色、变味、发黏、发软、失酸等腐败现象，因此，在工业生产中对其加工技术和方法要求更加严格[1]。
目前已有研究表明将中药材或药食同源材料与食盐协同作用，不仅可以降低食盐用量，还能提高其防腐抑菌效果[2]。关洪全等[3]研究发现10%生姜与5%食盐组合，对引起食品发霉腐烂真菌的抗菌活性强于10%食盐。李凡玥等[4]在桔梗低盐保健泡菜的研制中发现，含盐量4.6%的发酵条件不仅能保持桔梗泡菜的感官品质，还能较好的保存桔梗的营养成分，特别是具有保健功能的皂甙、多糖、氨基酸等物质。刘芳等[5]将黄芪、党参、当归配伍的中药水煎液用于腌制泡菜，发现60%的中药液和4%食盐组合，不仅能促进乳酸菌繁殖，抑制酵母菌和肠杆菌生长，还显著降低了亚硝酸盐的含量。可见，借助功能性材料研发低盐泡菜具有广阔的前景，而寻找一种价格低廉、功效广泛、易被大众接受的添加材料对泡菜工业的发展至关重要。
黄芪已有两千多年的药用历史，素有“十药九芪”之说，被大众所熟知，其富含甲苷、多糖、胆碱、胡萝卜素、毛蕊异黄酮、氨基酸等活性物质和多种微量元素，具有抗菌消炎、增强机体免疫力、治疗心脑血管疾病等功效[6-7]。2020年1月份国家卫生健康委员会与国家市场监督总局发布了《关于对党参等9种物质开展按照传统既是食品又是中药材的物质管理试点工作的通知》，通知中包括对黄芪开展生产经营试点工作。为满足大众对泡菜低盐化、营养化的需求，本试验将蒙古黄芪作为研究材料，考察了不同添加量对低盐泡菜(含盐量3%)发酵过程理化特性、微生物菌群和感官品质的影响，并探究其防腐抑菌效果及作用机理，选出最适添加浓度，为筛选优质食品添加材料、优化低盐泡菜发酵工艺、研发保健泡菜提供数据支撑。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
黄芪购自山西万生黄芪股份有限公司，经鉴定属内蒙黄芪，又名正北芪；新鲜大白菜、泡菜盐均为市售；PCA培养基、MRS培养基、PDA培养基、盐酸、硫酸铜、氢氧化钠、硼砂、亚铁氰化钾、偏磷酸、乙酸锌、草酸、碳酸氢钠、盐酸萘乙二胺、对氨基苯磺酸(均为分析纯)、亚硝酸钠标准品(色谱纯)，太原市肯特机械电子仪器有限公司。
1.2 仪器与设备
FA1003电子天平(千分之一)，上海卓精；KS-1000ZDN超声萃取仪，昆山洁力美；pH计，杭州佑科；Mini40A Plus电热板，莱伯泰科；SX-型高纯水机，世韩；KQ-5000DVE双频数控超声波清洗器，昆山；BCD-206STPA冰箱，海尔；752型紫外分光光度计，菁华；FW-100高速万能粉碎机，永光明；YXQ-75SⅡ高温灭菌锅、SW-CJ-2FD超净工作台，博讯；SPJ-150恒温培养箱，金坛大地；SJIA05C均质器，宁波双嘉。
1.3 试验方法
1.3.1 黄芪提取液制备
称取10 g黄芪饮片，置于万能粉碎机中粉碎，移入烧杯，加入100 mL蒸馏水，于超声萃取仪中提取50 min，超声功率300 W，温度30 ℃，配制成质量浓度为100 g/L的溶液，取上清液备用。
1.3.2 泡菜制作工艺与试验处理
泡菜制作工艺流程：
泡菜坛预处理→白菜预处理→配制3%的食盐水→添加黄芪提取液→装坛→密封→室温发酵→成熟。
根据前期预试验结果进行优化，本试验设4个处理，各处理设9个重复。取36个280 mL的玻璃密封罐，洗净，烘箱烘干。白菜去根、烂叶、老叶和虫害叶，洗净，切分、晾干至表面无水分残留，分别称取50 g白菜样品放入玻璃密封罐中。用冷沸水配制质量分数为3%的泡菜盐水，分成4份，通过添加黄芪提取液，配制质量分数为0(对照)、0.25%、0.5%、1.0%(以白菜质量计)的4组处理泡菜液。按照1∶2(g∶mL)的料液比，分别量取100 mL泡菜液至各处理存放样品的玻璃密封罐中，完全淹没样品，密封，室温条件下自然发酵。从腌制之日起，每隔48 h取出各处理1瓶泡菜用于指标测定。
1.3.3 理化指标测定
采用pH计直接测定泡菜液中pH值。总酸测定参照GB 12456—2021《食品国家安全标准 食品中总酸的测定》，采用酸碱指示剂滴定法。亚硝酸盐含量测定参考GB 5009.33—2016《食品国家安全标准 食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》，采用分光光度法。还原糖含量测定参考GB 5009.7—2016《食品国家安全标准 食品中还原糖的测定》，采用直接滴定法。
1.3.4 微生物菌数测定
菌落总数测定参考GB 4789.2—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》，乳酸菌测定参考GB 4789.35—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 乳酸菌检验》，酵母菌测定参考GB 4789.15—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》。按照无菌操作将泡菜液稀释适宜浓度，浇注平板，PCA培养基和MRS培养基，36 ℃培养48 h，PDA培养基28 ℃培养48 h，观察菌落，计数。
1.3.5 感官评价
参照本课题组方法[8]，并稍加改进。邀请15名食品专业在校生组成感官评价小组，对发酵成熟泡菜的6项指标(形态、色泽、气味、酸度、脆度、整体口感)进行评分，各指标均采用10分制，并根据描述分为良、中、差3个等级，见表1。为提高评分可信度，泡菜样品不做处理标记，评价组成员品评前30 min不得摄入刺激性食物，各成员独立品评，不得交谈讨论，样品间隔5 min并需漱口。根据评分标准描述填写感官评价表，保留1位小数。
表1 泡菜感官评价标准
Table 1 The sensory evaluation standard of pickles
项目评分标准等级分值/分形态形态完整,无碎片,汁液清亮良8～10形态基本完整,较少碎片,汁液稍混中5～7形态较多破损,汁液浑浊差<5色泽与新鲜白菜颜色完全一致,有光泽良8～10与新鲜白菜颜色基本一致,光泽较暗中5～7与新鲜白菜颜色有变化,光泽暗沉差<5气味具有浓郁发酵香味,清香纯正,无异味良8～10具有发酵香味或其他气味,无异味中5～7略有发酵香味,有不良气味差<5酸度酸咸适宜良8～10酸咸一般中5～7过酸或酸度不够差<5脆度质地嫩脆良8～10质地较嫩脆中5～7质地不脆,较软差<5整体口感滋味协调,酸咸适宜,爽脆可口,香气浓郁良8～10滋味协调,酸咸度一般,脆度与口感一般,香气能接受中5～7滋味不协调,过酸或酸度不够,泡菜发软,无香气或难以接受差<5
1.4 数据统计及分析
试验重复3次，均取得相似结果。本文为其中一次试验的结果，数据结果表示为平均值±标准偏差。数据采用Microsoft Excel 2010软件进行整理和绘图，采用SPSS 24.0软件利用ANOVA进行差异显著性检验和多重比较，P<0.05表示差异显著。
2 结果与分析
2.1 黄芪提取液对低盐泡菜发酵过程中理化特性的影响
2.1.1 泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量的变化
由图1可知，泡菜发酵过程中各处理组亚硝酸盐含量均呈现先上升后下降的变化趋势。对照组中亚硝酸盐含量在发酵第2天达到峰值27.76 mg/kg，高于国家标准限量20 mg/kg；添加黄芪提取液各处理中亚硝酸盐含量均在第4天达到峰值，且随着添加浓度的增加，峰值显著降低，分别为18.80、13.27、7.99 mg/kg，低于标准限量值，发酵第10天，各处理亚硝酸盐含量均降至5 mg/kg以下，远低于对照组值10.51 mg/kg。
图1 泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量的变化
Fig.1 Change of nitrite content during pickles fermentation
蔬菜在种植过程中会积累硝酸盐和少量亚硝酸盐，泡菜发酵前期亚硝酸盐含量增加主要来源于硝酸盐还原菌对硝酸盐的还原作用，硝酸还原菌通常是蔬菜本体携带的大肠杆菌、假单孢菌等不耐酸的微生物，随着发酵的进行，此类菌生长逐渐受到抑制，亚硝酸盐含量表现为逐渐降低，另外，在酸性条件下，亚硝酸根离子可与氢离子结合形成亚硝酸，进一步发生自身歧化反应生成二氧化氮和一氧化氮，从而消除亚硝酸盐[9]。添加黄芪提取液能抑制亚硝酸盐积累，有大量研究表明，黄酮、多酚类物质能抑制硝酸盐还原菌的生长，谢建华等[10]研究了柚皮黄酮对亚硝酸盐清除作用和抗氧化作用，结果显示黄酮含量为5 mg/mL时，亚硝酸盐清除率达到40%以上；李志英等[11]研究了黄芪黄酮提取液对亚硝酸根的清除作用，发现加入羟丙基β-环糊精能使黄芪提取液对亚硝酸盐的清除能力从43.9%提高到60%以上；李宁宁等[12]研究发现山药多酚粗提液和纯化液对亚硝酸盐的清除率分别是56.41%和52.53%。
2.1.2 泡菜发酵过程中pH和总酸的变化
由图2-a可知，各处理泡菜pH值随发酵进程呈现出先下降后平稳的趋势。添加黄芪提取液组，随着添加浓度的增加，pH下降速率加快，最终值均低于对照组，且稳定在3.8～4.2。由图2-b可知，发酵过程中，各处理组总酸含量逐渐增加并趋于稳定。对照组总酸增加缓慢，且低于添加黄芪提取液组。添加黄芪提取液组总酸含量随着添加浓度的增加而增加，并在第10天趋于稳定，最终总酸含量低于国内贸易行业标准SB/T 10439—2007(≤2 g/100g)。
a-pH的变化；b-总酸的变化
图2 泡菜发酵过程中pH和总酸的变化
Fig.2 Changes of pH and total acid during pickles fermentation
pH值和总酸与泡菜中物质成分、含量、微生物种类，以及泡菜成熟度有关。从结果来看，添加黄芪提取液使得泡菜总酸积累加快，发酵结束时总酸含量随黄芪提取液添加量的增加而增加，这与前人研究结果类似，刘芳等[13]用黄芪、党参、当归3种配伍中草药复合水煎液腌制泡菜发现，中药液腌制泡菜pH显著低于对照组，总酸含量显著高于对照组，并在第5天发酵成熟。试验发现，添加黄芪提取液组在发酵初期总酸含量较高，推测酸性环境促进了乳酸菌生长繁殖，凌荣秀等[14]研究证实添加食醋产生的泡菜液酸性环境不利于有害菌的生长和代谢，却有利于乳酸菌的发酵；黄琴[15]研究了有机酸对发酵蔬菜品质影响，结果与本文一致。
2.1.3 泡菜发酵过程中还原糖含量的变化
由图3可知，各处理组泡菜液中还原糖含量均呈现先上升后下降的趋势，且发酵前6 d上升缓慢。添加黄芪提取液组还原糖含量明显高于对照组，且随着黄芪添加量的增加，而增加在发酵第10天泡菜液中还原糖含量达到最大值，分别约为9.14、13.21、14.58 mg/g，显著高于对照组8.07 mg/g，此后逐渐降低；发酵结束后，添加黄芪提取液组还原糖含量仍高于对照组，且随添加浓度的增加而增加。
图3 泡菜发酵过程中还原糖含量的变化
Fig.3 Change of reducing sugar content during pickles fermentation
还原糖能够被大部分微生物直接利用，泡菜液中还原糖一部分来源于蔬菜切分和渗透作用的溶出，一部分源于二糖或多糖的水解。添加黄芪提取液后，其中富含的营养物质可以为微生物繁殖提供大量的碳源，当还原糖生成速率大于微生物消耗速率，还原糖含量呈上升趋势，随着发酵的进行，环境中微生物不断繁殖，还原糖快速消耗，消耗速率大于生成速率时表现为含量下降[16]。
2.2 黄芪提取液对低盐泡菜发酵过程中微生物菌群的影响
图4-a为泡菜液中细菌总数变化情况，各处理组菌落总数快速上升后趋于平稳。对照组菌落总数在发酵第2天达到稳定值7.87 lgCFU/mL，第10天开始有下降趋势；添加黄芪提取液组在发酵过程中菌落总数低于对照组，并在第6天趋于稳定，添加1%处理组菌落总数高于添加0.25%和0.5%处理组。
由图4-b乳酸菌数变化情况可知，各处理组乳酸菌数呈现先上升后平稳的趋势。对照组乳酸菌数在第8天达到最大值，约为5.88 lgCFU/mL；添加黄芪提取液组乳酸菌数上升较快，从发酵第2天起高于对照组，其中黄芪添加量为1%的泡菜中乳酸菌数最高，该处理从第6天起菌数稳定，约为7.39 lgCFU/mL；0.25%和0.5%处理组之间变化差异不明显。
图4-c为泡菜发酵过程中酵母菌的变化情况，对照组酵母菌数先迅速上升，后逐渐下降，并在第8天趋于稳定，稳定值约为4.2 lgCFU/mL；添加黄芪提取液组在发酵初期检测出酵母菌，在之后的发酵过程中，没有出现酵母菌的大量繁殖，发酵结束后1%处理组未检出酵母菌。
a-菌落总数的变化；b-乳酸菌数的变化；c-酵母菌数的变化
图4 泡菜发酵过程中菌落总数、乳酸菌数和酵母菌数的变化
Fig.4 Changes of total number of bacteria, lactic acid bacteria and yeast during pickles fermentation
综合来看，添加黄芪提取液促进了乳酸菌的繁殖，同时对酵母菌等杂菌有抑制作用，这与前人研究结果类似。刘洋等[17]发现黄芪煎提液对嗜热链球菌生长具有明显促进作用；刘阳等[18]开展了黄芪提取液对保加利亚乳酸杆菌、乳酸链球菌、双歧杆菌和嗜热乳酸链球菌的体外抑菌试验，确定了黄芪提取液质量浓度在8 μg/mL时对乳酸菌具有促进作用，并指出主要作用物质为黄芪多糖；国外研究显示人参多糖具有双歧因子的作用，能够促进27种双歧杆菌的生长，并能在贮存和冻干过程中保护乳酸菌[19]。蔡金等[20]研究发现，黄芪提取液质量浓度为0.1 g/mL时酿酒酵母和拟青霉菌完全不生长，0.05 g/mL时发育迟缓；毛森军等[21]研究显示黄芪提取液质量浓度为6.25 mg/mL时对大肠杆菌的抑菌率为72.44%，高于此浓度抑菌率达100%；王超等[22]研究发现黄芪提取物对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等5种食物腐败菌种均有不同程度抑制作用，抑菌活性具有较好的热稳定性。
2.3 黄芪提取液对低盐泡菜感官品质的影响
表2为泡菜连续发酵14 d后的感官评价结果。适量添加黄芪提取液可有效提升泡菜各项品质，添加量在0.25%和0.5%时均能够保持蔬菜形态完整，无碎片，汁液清亮，清香纯正，酸咸适宜，而且质地嫩脆，整体口感较好。但当添加量达到1.0%时，泡菜中黄芪药材气味增厚，较难接受，而且质地变软，脆度降低，整体口感变差。
表2 黄芪提取液对低盐泡菜感官品质的影响
Table 2 Effects of Astragalus extract on sensory quality of low-salt pickles
注：同行大写字母不同表示差异显著(P<0.05)
评价指标平均得分/分对照0.25%0.5%1.0%形态 7.64±1.03B8.24±0.23A8.39±0.38A8.54±0.26A色泽 6.35±1.19C7.52±0.50B7.41±0.94B8.32±0.78A气味 7.78±0.71B8.23±0.86A8.94±0.56A7.64±1.23B酸度 8.35±1.51B9.03±0.97A8.99±0.92A9.18±0.88A脆度 7.56±0.61B8.77±0.51A8.87±0.73A6.45±1.50C整体口感8.52±1.21B9.23±1.09A9.04±0.61A7.25±0.93C
黄芪属豆科草本植物，具有独特豆香味，泡菜中适量添加黄芪提取液可改善感官品质，这与黄芪中黄酮类、皂甙类、多糖类等活性物质的抑菌作用和抗氧化作用有关，防止了杂菌产生不良气味或物质[23-24]。影响蔬菜脆度的主要因素是细胞壁间的果胶物质，1.0%的黄芪提取液促进了乳酸菌的繁殖和乳酸积累，使得泡菜体系酸度增加，而酸性环境有利于果胶在降解生成果胶酸，果胶酸不具有黏性，导致脆度下降，这与龙秀田[25]和马泽鑫等[26]研究一致。
3 结论
本研究发现，添加黄芪提取液可降低泡菜自然发酵进程中亚硝酸盐峰值，且随添加量的增加，亚硝酸盐消解效果提升；有助于乳酸菌繁殖，促进乳酸的积累；可抑制杂菌生长，有效保存泡菜中的还原糖；适量浓度可有效改善泡菜各项感官品质；但是过量添加会影响泡菜脆度，另外也会由于泡菜中药味道过于浓厚，不易被大众普遍接受。
截至目前，关于黄芪的研究主要集中在医药领域，而在食品加工和应用方面研究较少，特别是在泡菜领域。结合本文试验数据，质量分数0.25%的黄芪可作为适宜添加量用于低盐泡菜生产，相当于1 kg蔬菜中添加2.5 g黄芪，既能降低食盐使用量，又能消除亚硝酸盐的积累，抑制杂菌生长，促进乳酸菌繁殖，缩短生产周期，解决制约泡菜工业发展的难题，还能提高泡菜营养保健功能，促进泡菜功能化和创新性发展。
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