苦竹笋是禾本科竹亚科苦竹属苦竹(Pleioblastus amarus)的嫩芽，不仅含有丰富的氨基酸和矿物质，是一种高蛋白、低脂型可食蔬菜[1]，还富含多种功能性成分和生物活性物质，如黄酮、多糖、膳食纤维等，具有辅助降血压、血糖以及抗菌、抗氧化等多种生理功能，其中的氰苷化合物还是强有效的酪氨酸酶抑制剂[2-3]。此外，苦笋的功能性成分对治疗癌症和心血管疾病，减轻体重和改善消化具有良好的作用，具有较好的保健潜力[4]。
但笋采收后品质变化极快，如纤维含量急剧增加，极易失去其营养价值[5-7]。以苦笋为原料生产的泡菜和软包装产品可广泛用于酸菜鱼、酸菜粉丝汤、酸汤鸭等烹饪食品的佐料，具有较大的市场应用前景。但由于苦笋具有独特的苦味，因此研究适宜的加工方式以改善其风味，延长其流通货架期，对于苦笋的开发利用具有重要意义。
本研究选用发酵和酸渍方式对苦笋进行保藏及深加工，既可以延长贮藏期，又可以赋予其特殊的风味。乳酸菌发酵的加工方式，可改变传统的高盐量腌制，缩短产品的生产周期，且利于品质控制[8]。不同加工方式对竹笋的质地及营养成分均有影响[10-11]。本研究采用植物乳杆菌发酵和酸渍对苦笋进行加工处理，旨在探究2种加工方式对苦笋品质的影响，以期为苦笋的加工提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
新鲜带壳苦笋(Pleioblastus amarus)，购于雅安某菜市场，品种为禾本科大明竹属川竹亚属。食盐、白砂糖、柠檬酸钠、乳酸、醋酸、氯化钙(均为食品级)，植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum) Pickle-2，NCBI登录号GU451064，是从泡菜中筛选得到的优质菌株。复合薄膜保鲜袋(材质为PET/PA/CPP)。
甲醇(色谱纯)，成都市科龙化工试剂厂；琥珀酸、草酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乙酸、乳酸(色谱纯)，美国Sigma公司。
1.2 仪器与设备
TA.XTPIus物性分析仪，Stable Micro System公司；NR10QC手持式色差仪，深圳市三恩时科技有限公司；7890A-5975C GC-MS联用仪，美国安捷伦公司；SPME装置(50/30μmDVB/CAR/PDMS萃取头)，美国Supelco公司；L-8900氨基酸自动分析仪，日本HITACHI公司；50121153冷冻高速离心机，美国Thermo公司；1260高效液相色谱仪，美国安捷伦公司。
1.3 方法
1.3.1 发酵苦笋加工工艺流程及要点
苦笋→预处理→烫漂→冷却→装坛→接种→发酵→装袋→真空密封→杀菌→成品
选取大小均匀一致的苦笋，剥去外壳，切除老硬部分，清洗剔除疤痕、机械伤、病虫斑等。在0.1%的柠檬酸和0.1%的CaCl2沸水中烫漂10 min，物料比为1∶2(g∶mL)[12]。将冷却晾干后的苦笋按笋和发酵液的料液比为1∶1(g∶mL)放进消毒灭菌后的泡菜坛内，发酵液食盐为50 g/L，白砂糖为25 g/L[14]。将活化后的植物乳杆菌液(108 CFU/mL)，按泡菜总体系104 CFU/g接种量接种，25 ℃发酵6 d。按笋质量和泡菜水5∶1的比例，装入包装袋中真空密封，每袋(50±5) g。真空封口后75 ℃条件下水浴灭菌15 min，冷却后擦干包装袋表面的水分即为成品。
1.3.2 酸渍苦笋加工工艺流程及要点
苦笋→预处理→烫漂→冷却→加调味液装袋→真空密封→杀菌→成品
苦笋的预处理和烫漂同发酵苦笋，调味液盐质量浓度为100 g/L，糖为150 g/L，酸为30 g/L[14]，酸为复合酸[V(柠檬酸)∶V(乳酸)∶V(醋酸)=2∶1∶1]，按笋和调制液为5∶1的质量比，加入调味液，每袋50±5 g装袋抽真空密封。真空封口后75 ℃条件下水浴灭菌15 min[15]。冷却后擦干包装袋表面的水分在室温下放置6 d即为成品。
1.3.3 感官评价
经过感官品评培训，数名感官评价人员(n≥10)从色泽、香气、滋味、口感3个方面对苦笋成品进行感官评价，结果取其平均值。具体评价标准及得分权重见表1。
表1 苦笋感官评分表
Table 1 Sensory evaluation standards of Bitter bamboo shoots
项目好较好一般差色泽20分淡黄色或浅粉色,色泽鲜亮(16～20分)乳白色,较有光泽(10～15分)呈黄灰褐色,色泽暗淡(5～9分)暗黑色(0～4分)质地20分脆嫩饱满(16～20分)较脆(10～15分)较软(5～9分)软烂(0～4分)香味30分苦笋清香或发酵香气浓郁(26～30分)苦笋香气或发酵香气淡薄(20～25分)苦笋清香和发酵香气均淡薄,无异味(16～19分)酸败或有其他异味(10～15分)滋味30分酸咸适宜,几乎没有苦味(26～30分)酸咸味较浓或较淡,苦味较淡(20～25)有过酸过咸,苦味能接受(16～19)过酸、过咸、过苦或口味寡淡(10～15)
1.3.4 质构测定
将苦笋样品切成长约2 cm、宽约2 cm、厚约0.5 cm的片状，采用P5探头，质构测定参数为：测试速率1 mm/s；压缩程度75%；停顿时间5 s；数据采集速率400 pps；触发值5 g。每个样品重复测定12次[16]。
1.3.5 色差测定
将竹笋样品切成长约2 cm、宽约2 cm、厚约0.5 cm的片状，使用测色仪采用去除镜面反射模式进行色泽测定[17]。每个样品重复测定12次。按公式(1)计算总色差ΔE值：
(1)
1.3.6 风味成分测定
氨基酸测定参照GB 5009.124—2016。
有机酸测定参照GB 5009.157—2016。
挥发性风味成分参考郑炯等的方法[18]。
1.3.7 数据分析
使用EXCEL和SPSS软件对数据进行处理与分析，实验数据以
表示)。
挥发性风味物质数据处理:样品经过GC-MS分析后检测的未知化合物与NIST.11 library相匹配，匹配度大于70的鉴定结果予以确认,并结合相关资料分析，对数据进行处理。
2 结果与分析
2.1 酸渍和发酵苦笋感官评价结果
酸渍和发酵苦笋的感官评价得分如图1所示，酸渍苦笋的色泽和质地要优于发酵苦笋，香味和滋味发酵苦笋则要优于酸渍苦笋。发酵苦笋和酸渍苦笋感官评价总分分别为75.46和76.73，感官评价发酵苦笋要优于酸渍苦笋。这是由于乳酸菌发酵后的苦笋几乎没有苦味，同时赋予了苦笋特殊的泡菜风味，香气成分更丰富。
图1 感官评价得分对比
Fig.1 Comparison of sensory evaluation scores
2.2 质构对比分析
酸渍和发酵苦笋的质构测定结果如表2所示，结果表明,酸渍苦笋质构特性优于发酵苦笋，这与感官评价结果一致。发酵苦笋和酸渍苦笋的凝聚性和回复性相同，但酸渍苦笋的硬度、脆度、弹性优于发酵苦笋，发酵苦笋的咀嚼度优于酸渍苦笋。研究表明，竹笋硬度与原果胶、非酶降解反应、盐浓度等有关[19]。苦笋在发酵过程中，微生物发酵而产生分解苦笋细胞结构的酶，使得苦笋中的果胶、纤维素等质构物质部分被分解，细胞间的结合力下降，或细胞结构遭到破坏，从而导致其质构特性降低[20]。高浓度食盐条件下酸渍苦笋受微生物、酸和相关酶等因素的影响较小，其细胞结构受到的破坏程度较小，从而质构特性变化较小。
表2 质构对比结果
Table 2 Texture comparison results
种类硬度/g脆度/g弹性凝聚性回复性咀嚼度酸渍苦笋1 874.249±125.6761 949.781±170.9900.912±0.0540.138±0.0120.040±0.003192.792±17.856发酵苦笋1 790.736±96.3311 828.495±166.3480.861±0.0740.136±0.0110.037±0.003232.232±18.045
2.3 色差对比分析
从图2可以看出，酸渍苦笋的亮度要高于发酵苦笋，且比发酵苦笋偏黄，发酵苦笋略微偏红。总色差ΔE显示2种苦笋色泽差异，许多研究都将ΔE=2作为视觉能否分辨的界限[21]。计算得出2种苦笋ΔE=3.10，因此酸渍和发酵苦笋色泽差异较大，视觉上比较容易分辨。竹笋细胞内部含有叶黄素、叶绿素以及黄酮，色素含量的比例决定了笋肉的颜色[22]，因此新鲜竹笋主要呈淡黄绿色。酸渍苦笋的盐和酸的填充溶液一定程度上起到了护色保鲜作用[23]，而乳酸菌发酵引起苦笋中蛋白质的分解、pH值的快速降低、非酶褐变等使竹笋细胞中不稳定的色素(如叶绿素、花青素等) 发生不同程度的降解，以及竹笋细胞内部类胡萝卜素增加引起的色泽加深，可能是造成苦笋颜色变化的原因[24]。
图2 色差对比分析
Fig.2 Color difference comparison analysis
2.4 风味成分对比分析
2.4.1 有机酸对比分析
对酸渍和发酵苦进行有机酸含量检测，得到的有机酸色谱图如图3所示，通过检测分析得到有机酸种类及含量如图4所示。
A-酸渍苦笋;B-发酵苦笋
图3 酸渍苦笋和发酵苦笋有机酸分析色谱图
Fig.3 Analysis chromatogram of acid acid bitter bamboo
shoots (A) and fermented bitter bamboo shoots (B)
图4 有机酸对比
Fig.4 Organic acid comparison
可以看出，酸渍苦笋和发酵苦笋的有机酸种类大致相同，但发酵苦笋的有机酸总含量为492.49 mg/100g，高于酸渍苦笋421.35 mg/100g。同时酸渍苦笋琥珀酸未检出，可能是由于只有某些乳酸菌能够产生琥珀酸[25]。酸渍苦笋中的草酸、酒石酸、乙酸以及柠檬酸的含量均高于发酵苦笋，其中草酸、柠檬酸以及酒石酸3种有机酸约占有机酸总量的73.76%。发酵苦笋乳酸含量最高，占总有机酸含量的77.62%。酸渍苦笋草酸含量较高可能是较好地保留了苦笋原料中的草酸。苦笋由于乳酸菌的同型发酵作用产生乳酸，同时可能将草酸和酒石酸等转化成为乙酸。由于发酵苦笋的有机酸种类更丰富，酸味柔和的乳酸以及呈鲜味的琥珀酸含量高，呈苦涩味的草酸和呈刺激性的乙酸含量少[26-27]，所以其风味更好。
2.4.2 挥发性风味成分结果
对酸渍和发酵苦笋进行挥发性成分检测，得到总离子流图如图5所示，通过检测分析得到挥发性成分种类及相对含量如表3所示。酸渍苦笋检测到4种挥发性风味成分，水杨酸甲酯含量最高，其次为烯烃类。发酵苦笋中检测到17种挥发性风味成分，主要为酯类、醛类和少量的烃类、芳香族以及其他化合物。水杨酸甲酯是酸渍和发酵苦笋含量最高的挥发性风味成分，具有冬青油的清新叶草香味，右旋萜二烯具有桔香味，苯甲醛具有苦杏仁气味，壬醛为脂肪和青草香[28]，这些可能是苦笋本身具有的挥发性香味成分。
A-酸渍苦笋；B-发酵苦笋
图5 酸渍苦笋和发酵苦笋挥发性风味成分离子
色谱图
Fig.5 Ion chromatogram of volatile flavor components
of sour bitter bamboo shoots (A) and fermented bitter
bamboo shoots (B)
表3 挥发性风味物质对比结果
Table 3 Comparison results of volatile flavor substances
序号化合物种类相对含量/%发酵苦笋酸渍苦笋酯类1水杨酸甲酯85.45593.074 852苯甲酸异戊酯0.146—3苯甲酸异丁酯0.043—4间苯二甲酸二乙酯0.008—总和85.65293.074 85烃类5右旋萜二烯0.2450.3436长叶烯0.064—73-蒈烯—0.6248对乙基苯乙烯0.073—9正十三烷0.02—10十四烷0.062—11十六烷0.023—总和0.4870.967醛类12天然壬醛0.76—13对乙基苯甲醛0.025—总和0.785其他14联苯0.012—15苯甲醇0.17—16苯橙花基丙酮0.034—172,4-二特丁基苯酚0.035—187,9二甲基-十三碳二烯醚0.014—19甲氧基-苯基肟—0.015总和0.2650.015
注：—表示未检出。
醛类和烃类等其他成分为发酵苦笋特有的香气成分，醛类含量较高，其感觉阈值较低，对发酵苦笋的风味影响较大。烃类(烷烃和烯烃)是发酵苦笋种类最多的挥发性风味成分，总量较少对发酵苦笋的风味影响不大。研究表明，发酵笋挥发性风味物质多为酚类、醇类、酸类、醛类[29]，本研究与其研究结果不一致的原因可能是由于笋的种类不同，发酵菌株不同以及接种发酵条件不同[8]。
2.4.3 游离氨基酸含量对比
对苦笋鲜样、酸渍和发酵苦进行氨基酸含量检测分析得到氨基酸种类及含量如表4所示。不同氨基酸具有不同的风味[30]，呈味氨基酸可以分为苦味氨基酸(Leu、Val、Arg、Ile、Met、Tyr、Phe)，甜味氨基酸(Ser、Thr、Gly、Ala、His、Pro)和鲜味氨基酸(Glu，Asp，Lys)3类。苦笋鲜样中3种呈味氨基酸含量之比(苦味氨基酸∶甜味氨基酸∶鲜味氨基酸)约等于3∶4∶2，酸渍苦笋约等于4∶3∶2，发酵苦笋约等于1∶1∶1。呈味氨基酸的含量和组成比例发生变化可能导致了苦笋风味的变化[31]。发酵和酸渍苦笋总氨基酸与鲜样相比分别减少了76.59% 和31.43%，必须氨基酸分别减少了85.99%和19.47%。这可能源于微生物的分解代谢活动及生化反应将氨基酸转化为有机酸及其他风味物质[32]。但与鲜笋相比，酸渍苦笋苦味氨基酸含量几乎没有减少，发酵苦笋减少了75.76%，尤其是酪氨酸含量，酸渍苦笋增加了30.09%，而发酵苦笋则减少了85.96%。据报道，苦笋的苦味和苦味氨基酸含量，尤其是酪氨酸直接相关[33]。因此通过发酵降低了苦笋的苦味物质，使发酵苦笋滋味更容易被消费者接受，这也是酸渍苦笋感官评分不及发酵苦笋的原因。
表4 氨基酸含量对比结果
单位：g/100g
Table 4 Comparison results of amino acid content
氨基酸种类鲜样苦笋酸渍苦笋发酵苦笋天门冬氨酸(Asp)2.80±0.016.97±0.043.15±0.02苏氨酸(Thr)∗17.79±0.0810.03±0.051.12±0.04丝氨酸(Ser)7.03±0.037.73±0.043.34±0.02谷氨酸(Glu)20.1±0.104.46±0.022.30±0.01甘氨酸(Gly)0.99±0.010.64±0.010.24±0.01丙氨酸(Ala)17.33±0.071.97±0.010.41±0.01胱氨酸(Cys)3.02±0.012.71±0.013.24±0.03缬氨酸(Val)∗5.04±0.025.66±0.021.85±0.01蛋氨酸(Met)∗2.57±0.021.62±0.010.21±0.01异亮氨酸(Ile)∗2.13±0.012.59±0.010.17±0.03亮氨酸(Leu)∗2.94±0.022.71±0.010.22±0.01酪氨酸(Tyr)6.98±0.049.08±0.040.98±0.05苯丙氨酸(Phe)∗8.80±0.058.02±0.040.95±0.04赖氨酸(Lys)∗2.13±0.012.71±0.021.28±0.01组氨酸(His)3.28±0.024.43±0.022.16±0.01精氨酸(Arg)4.87±0.023.50± 0.023.70±0.02脯氨酸(pro)1.83±0.010.36±0.010.37±0.01氨基酸总量109.6775.225.67必须氨基酸41.4033.345.80苦味氨基酸总量 33.3333.188.08甜味氨基酸总量48.2525.167.64鲜味氨基酸25.0314.146.73
注：*为必须氨基酸。
3 结论
发酵苦笋感官评价总分高于酸渍苦笋。酸渍苦笋的质地优于发酵苦笋，2种苦笋色泽差异较大，从视觉上较容易分辨，质构和色差测定与感官评价一致。酸渍苦笋的呈味氨基酸组成及含量与发酵苦笋相比有较大差异，与苦笋鲜样相比两者的氨基酸总量均较大幅度的减少，但发酵苦笋中苦味氨基酸的含量降低使其滋味更好。发酵苦笋的有机酸及挥发性风味成分种类更丰富，因此发酵苦笋的感官品质优于酸渍苦笋。
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