蔬菜的腌制主要是利用食盐的渗透作用,微生物的发酵作用,蛋白质的分解作用以及其他一系列的生物化学作用,抑制有害微生物的活动,并增加产品的色、香、味。

1.食盐在腌制过程中的作用

食盐在腌制过程中所起的作用概括起来可分为高渗透压作用、抗氧化作用、降低水分活度作用。

(1)食盐的高渗压作用

食盐溶液具有高渗透压。一般细菌细胞液的渗透压仅有350~1670 kPa。浓度1%的食盐溶液可以产生610 kPa的渗透压,浓度15%~20%的食盐溶液可以产生9~12 MPa的渗透压。通常蔬菜用的盐水浓度为4%~15%(2470~9270 kPa)。当食盐溶液渗透压大于微生物细胞渗透压时,微生物细胞内水分外渗而使其脱水,最后导致原生质和细胞壁发生质壁分离,从而使微生物活动受到抑制,甚至会由于生理干燥而死亡。另外食盐溶液中的一些Na+、K+、Ca2+、Mg2+等离子在浓度较高时也会对微生物发生生理毒害作用。

高浓度的食盐虽然对抑制各种菌类的活动有利,但若过高会使蛋白质的分解作用减慢,使制品的后熟期相应地延长,同时味道太影响口感和风味。一般腌制品中食盐浓度在10%左右,12%以上就会显著延缓蛋白质的分解速度。

(2)食盐的抗氧化作用

在食盐溶液中,由于氧的溶解度大大降低而形成的缺氧环境,对需氧型微生物产生一定的抑制作用。同时在食盐的作用下蔬菜腌制品中的水分渗出,可溶性固形物含量增加,使蔬菜组织中的含氧量降低,有效抑制了蔬菜组织中化学成分的氧化。

(3)食盐的降低水分活度作用

食盐溶液浓度越高,水分活度就越小。其原理是食盐溶于水中,其中的Na+与水发生水合作用,减少了溶液中自由水的含量。水分活度越小,就意味着溶液(食品)中的水分可以被微生物利用的程度少,微生物的活动就受到抑制。

2.腌制过程中微生物的发酵作用

(1)乳酸发酵

乳酸发酵是蔬菜腌制过程中最重要的生化反应,是在乳酸菌的作用下将糖(单糖、双糖)分解生成乳酸、酒精、CO2等产物的过程。

根据发酵机制和发酵产物的不同,乳酸发酵可分为同型乳酸发酵和异型乳酸发酵。同型乳酸发酵是指在发酵过程中只生成乳酸,产酸量高,能积累乳酸1.4%以上,常见的能进行同型乳酸发酵的菌种有植物乳杆菌、乳链球菌等。异型乳酸发酵除生成乳酸外,还有其他产物的生成,如酒精、醋酸、CO2等,参与异型乳酸发酵的菌种有肠膜明串球菌、短乳杆菌、戊糖醋酸乳杆菌等。

乳酸发酵是蔬菜发酵性制品中的主要变化过程,其发酵过程进行的好与坏与制品的品质优劣有密切的关系。影响乳酸发酵的因素有食盐浓度、发酵温度、发酵酸度、空气、含糖量等。

(2)酒精发酵

蔬菜腌制过程中的酒精发酵很微弱。酒精发酵是由于蔬菜上附着的酵母菌,如鲁氏酵母、圆酵母等将糖分解为乙醇而引起的。同时蔬菜原料在腌制初期被盐水淹没时所引起的无氧呼吸也可生成微量的乙醇。少量乙醇的产生,对腌菜并无不良影响,反面有助于提高制品的品质风味,在酸性条件下,乙醇与有机酸发生酯化反应,产生酯香味,这些酯香味对产品的风味影响是很大的。

(3)醋酸发酵

在蔬菜腌制过程中还有微量醋酸形成。醋酸发酵是指乳酸菌在有氧条件下氧化乙醇而生成乙酸。蔬菜腌制中极少量的醋酸不但无损于产品的品质,反而对产品的保藏是有利的。但含量过多时,会使产品具有酸的刺激味,使腌制品质量下降。醋酸菌是好气性微生物,由于过多的酸会影响腌制品的质量,生产上应注意保持腌制环境的厌氧条件,以防止过量醋酸的产生。蔬菜腌制过程中微生物的发酵作用,乳酸发酵是主体,其次为酒精发酵,醋酸发酵极微量。

3.蛋白质的分解作用(www.daowen.com)

在蔬菜腌制过程及制品后熟期,其所含的蛋白质在微生物和蔬菜本身所含蛋白质水解酶的作用下逐渐分解为氨基酸,这一变化是腌制品产生一定色泽、香气和风味的主要原因,这是十分重要的生物化学变化。

(1)色素的变化与色泽的形成

蛋白质水解后生成氨基酸如酪氨酸,在有氧的前提下,在过氧化物酶的作用下生成黑色素;在高温条件下,氨基酸中的氨基与还原糖中的羰基产生美拉德反应,属于非酶促褐变,最终产物为黄褐色物质,反应过程中的中间产物还可赋予腌制品一定的香气。

此外,在蔬菜腌制时酸性菜水会破坏叶绿素,叶绿素脱镁生成脱镁叶绿素而变成黄褐色,影响外观品质。尤其是咸菜在后熟中制品要发生色泽变化,最后生成黄褐、黑褐色。外来色素对蔬菜腌制品的色泽也会产生一定影响,这是由于物理的吸附作用引起的,加入适量的色素有利于提高产品的品质,但若使用大量的化学合成色素对人体健康是有害的。

(2)香气与滋味的变化

①鲜味的形成。

蔬菜原料中蛋白质在酶的作用下分解生成各种氨基酸。一般的氨基酸都具有一定的鲜味,各种蔬菜的氨基酸含量经腌制后都有不同程度的提高。腌制品中鲜味的主要来源是谷氨酸与食盐作用生成谷氨酸钠。蔬菜腌制品中不只含有谷氨酸,据资料统计,榨菜中所含氨基酸达17种之多,这些氨基酸又可生成相应的钠盐,因此腌制品鲜味超过单纯谷氨酸钠。

②香味的形成。

酯类物质香气:原料中的有机酸或氨基酸与发酵产生的酒精进行酯化反应,能产生乳酸乙酯、醋酸乙酯、氨基丙酸乙酯等芳香性物质。

烯醛类芳香物质:氨基酸与戊糖或甲基戊糖的还原产物4—羟基戊烯醛作用,生成含有氨基醛类香味物质。

双乙酰、丁二酮香气:乳酸菌发酵产生乳酸的同时,也生成具有芳香风味的双乙酰,发酵产生的乳酸及其他酸类在微生物作用下也可生成具有芳香的丁二酮。

芥菜子苷香气:芥菜是腌制品的主要原料,芥菜中含有芥菜子苷,具有一定的香气。当原料在腌制时搓揉或挤压使细胞破裂,则黑芥子苷在黑芥子苷酶的作用下分解,产生一种气味芳香而又带有刺激性气味的芥子油。

此外,在腌制品中加入各种不同的香料及调味品,也可带来各种不同香质,增加香味。

(3)脆性的变化

脆性是腌制品的重要质量指标之一。制作良好的腌菜一般都保持较好的脆性。蔬菜的脆性主要与细胞的膨压和细胞壁中的原果胶成分的变化有关。只有当果胶以原果胶或与金属离子结合成不溶性的果胶酸盐的形式存在时,蔬菜才能保持较好的脆性。

4.蔬菜腌制与亚硝酸铵

N-亚硝基化合物是指含有亚硝基的化合物,是一类致癌性很强的化合物。一些蔬菜如萝ト、大白菜、芹菜、菠菜中含有大量硝酸盐,它可经酶或细菌作用还原成亚硝酸盐,提供了合成亚硝基化合物关键的前体物质。

据分析,硝酸盐含量在各类蔬菜中是不同的。叶菜类大于根菜类,根菜类大于果菜类。新菜制成咸菜后,其硝酸盐的含量下降,而亚硝酸盐的含量上升。新鲜蔬菜亚硝酸盐含量一般在0.7 mg/kg,而咸菜、酸菜的亚硝酸盐含量可上升至13~75 mg/kg,这是腌制中必须重视的问题。

据研究,在蔬菜腌制中,亚硝酸盐含量随着食盐浓度不同而有所差异。通常在5%~10%食盐溶液中腌制,会形成较多的亚硝酸盐。腌制过程中温度状况会明显影响亚硝基化合物峰值(可称亚硝峰)出现的时间、峰值的水平及全程含量。在较低温度下腌制,亚硝峰形成慢,但是峰值高,亚硝酸盐含量主要聚集在高峰持续期。研究还发现亚硝酸盐含量与蔬菜腌制时的含糖量呈负相关。