氯化钾替代氯化钠对腌渍黄瓜品质的影响

王玲玲 朱子桂 李婉宁 侯丽华

摘要：近几年，低盐化逐渐成为代的饮食需求，在人们的健康生活中变得越来越重要，低盐化腌渍蔬菜的研究已经成为健康饮食的研究热点。该研究的目的是利用氯化钾替代氯化钠发酵黄瓜，不仅能够减少钠元素的摄入，而且能够丰富黄瓜的加工利用方式。通过研究发现，钾元素对黄瓜发酵过程中产生的危害人体健康的亚硝酸盐具有一定的抑制作用，10%和20%替代组的含量最低，最低为1.13～2.61 mg/kg，均远低于国家标准20 mg/kg，通过跟踪测定分析得出30%氯化钾替代发酵效果最佳。因为腌菜制品容易产生的有害物质亚硝酸盐可能存在食品安全问题，因此该试验得到的钾元素替代方法可以在发酵上避免这种可能性，保证发酵黄瓜制品的安全性。

关键词：腌制黄瓜；营养元素；盐；替代

中图分类号：TS255.53      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2024）02-0019-09

Effect of Replacing Sodium Chloride with Potassium Chloride on Quality of Pickled Cucumber

Abstract： In recent years， low salinity has gradually become the current worldwide dietary demand， and has become more and more important in people's healthy life. The research on low-salt pickled vegetables has become a research hotspot for healthy diet. The purpose of this study is to use potassium chloride instead of sodium chloride to ferment cucumber， which can not only reduce sodium intake， but also enrich the processing and utilization methods of cucumber. Through the research， it is found that potassium has a certain inhibitory effect on the nitrite produced during cucumber fermentation， which is harmful to human health. 10% and 20% replacement groups have the lowest content of 1.13～2.61 mg/kg， which is far lower than the national standard of 20 mg/kg. Through tracking measurement and analysis， it is concluded that using 30% potassium chloride to replace sodium chloride for fermentation is the best. Because nitrite， a harmful substance easily produced in pickled vegetable products， may exist food safety issues， the potassium replacement method obtained in this test can avoid this possibility in fermentation and ensure the safety of fermented cucumber products.

Key words： pickled cucumber; nutrient elements; salt; replacement

腌渍蔬菜主要以黄瓜、萝卜、豇豆、大头菜等为主要原料，其有特殊香气并具有一定的营养价值，现已成为中国人民膳食中不能缺少并备受青睐的调味副食品之一。傳统工艺是利用高浓度的盐水对新鲜蔬菜进行加工，通过腌渍发酵增强蔬菜的风味。然而由于传统工艺的腌渍蔬菜含盐量过高，因此长期或过量食用传统高盐腌渍蔬菜可能会引起高血压、心脏病等心脑血管疾病，严重威胁着人们的健康。与高盐腌渍相比，低盐腌渍更营养、更健康。食盐可以抑制发酵过程中致病微生物的生长，并确保食品的安全性，盐水浓度越高，越利于蔬菜的保存[1]。有学者研究不同盐浓度（7%、10%、13%）对雪里蕻发酵过程中品质的影响，结果表明在13%盐浓度下，泡菜能维持较好的硬度和色泽[2]。但盐浓度过高会影响泡菜的风味和营养品质。有研究结果表明，食盐添加量越高，腌菜制品的总酸和氨基酸含量越低。另一方面，腌菜中存在的亚硝酸盐由细菌产生的硝酸盐还原酶转化而成，摄入过多对人体有致癌作用。因此，亚硝酸盐是评价腌菜制品安全性的一个十分重要的指标，且盐浓度对腌渍蔬菜中亚硝酸盐含量有一定抑制作用。盐浓度越高，腌菜在发酵过程中亚硝峰出现的时间越晚，可能是由于产硝酸盐还原酶的微生物在高盐浓度下代谢受到抑制[3-5]。腌菜在发酵中后期，亚硝酸盐含量呈逐渐减少的趋势，可能是由于乳酸菌的大量繁殖降低了环境中的pH值，从而抑制了产硝酸盐还原酶微生物的活性，pH值越低，抑制作用越明显[6-11]。由此可知，利用中、低盐浓度来发酵，最终得到的发酵制品中亚硝酸盐的产生可以被有效控制[12]。

因此，本研究通过氯化钾替代氯化钠发酵，在降低钠摄入的基础上添加营养元素钾，对黄瓜采用半固态发酵法进行腌渍发酵。通过分析黄瓜在发酵过程中的品质变化，确定了营养元素钾的最佳替代量，为控制亚硝酸盐的产生和提高食品的安全性提供了一种方法。

1 材料和方法

1.1 原料及菌种

原料：购自天津经济技术开发区科大食品便利店，品种为刺黄瓜。

发酵盐：氯化钠、氯化钾，河南万邦化工科技有限公司；食盐：中国盐业股份有限公司。

发酵菌种：乳酸菌，由天津科技大学食品科学与工程学院实验室330保藏。

1.2 仪器与设备

PB-10型实验室pH计 美国Sartorius公司；Micro 17常温高速离心机 美国赛默飞世尔科技公司；T5自动电位滴定仪 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；DC-P3全自动色差测定仪 北京兴光测色仪器有限公司；质构测定仪 上海瑞玢智能科技有限公司。

1.3 发酵菌株的制备

将于－80 ℃冷冻保存的乳酸菌复壮、活化、分离后，挑取单菌落接入MRS液体培养基中，在37 ℃恒温摇床上培养至对数期后备用。

取上述培养物按照1%的接种量接入MRS液体培养基中，于37 ℃培养24 h。然后于25 ℃（5 000×g，5 min）离心收集菌体沉淀，用0.9%的无菌生理盐水溶液漂洗菌体沉淀2～3次后接入发酵罐中。

1.4 样品的制备

清洗新鲜的黄瓜，切成长为5 cm、宽为2.2 cm、高为1.8 cm的三棱柱状，用去离子水于121 ℃灭菌15 min，放置到常温后加入总质量13%的盐发酵。在市售海水自然精盐和氯化钠的基础上选择氯化钾替代比例为0%、10%、20%、30%、40%进行21 d半固态复合腌制，确定最佳的比例，温度保持在室温25 ℃左右，发酵24 h后加入实验室保藏菌株嗜盐乳酸菌，发酵1，3，5，7，14，21 d后取样。

1.5 方法

1.5.1 发酵过程中基本理化指标的跟踪测定

1.5.1.1 pH值的测定

腌渍黄瓜在发酵过程中pH值的测定，参照国家标准GB 5009.237-2016《食品安全国家标准 食品pH值的测定》[13]。

1.5.1.2 总酸的测定

总酸含量的测定采用滴定法，将腌渍的黄瓜样品用研钵研磨成细腻的固液混合物状，准确量取10 mL研磨好的黄瓜汁并加入30 mL去离子水于100 mL量杯中，用0.05 mol/L氢氧化钠溶液进行滴定，滴定终点为pH值8.2±0.2，总酸含量以乳酸计。

1.5.1.3 亚硝酸盐含量的测定

准确称取5 g（精确到0.001 g）腌渍黄瓜匀浆，置于250 mL玻璃具塞锥形瓶中，依据国标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》中盐酸萘乙二胺分光光度法测定亚硝酸盐的含量。

1.5.1.4 还原糖含量的测定

根据DNS法测定腌渍黄瓜中还原糖含量，待测黄瓜样品经研磨后取0.1 mL，加入0.9 mL去离子水。

1.5.1.5 蛋白质含量的测定

采用考马斯亮蓝法测定腌渍黄瓜中蛋白质含量，取黄瓜研磨液5 μL，加入250 mL考马斯亮蓝G-250染料混匀。

1.5.1.6 氨基酸态氮含量的测定

按照GB 5009.235—2016中规定的方法测定腌渍黄瓜中氨基酸态氮含量。

1.5.1.7 色泽的测定

腌渍黄瓜的颜色采用DC-P3型全自动测色仪测定，并记录L*、a*、b*的值。

1.5.1.8 发酵结束时盐含量的测定

取稀释10倍的腌渍黄瓜研磨液2 mL，置于250 mL锥形瓶中，加入30 mL去离子水和0.5 mL铬酸钾指示剂，用装有0.10 mol/L硝酸银溶液的滴定管滴定至砖红色，以去离子水作为空白对照。

食盐含量（g/dL）=（V-N）×0.058 4/[（25/250）×2]。

式中：V为黄瓜液消耗硝酸银溶液的毫升数（mL）；N为空白对照消耗硝酸银溶液的毫升数（mL）；0.058 4为氯化钠的毫克当量（mg）；25/250为黄瓜液稀释倍数。

1.5.2 发酵过程中抗氧化活性指标的测定

1.5.2.1 发酵黄瓜待测样品的制备

取5 g腌渍黄瓜样品制成匀浆，加入50 mL体积分数为75%的乙醇，转入100 mL 量瓶中，70 ℃超声提取30 min，冷却至室温后过滤，待测。

1.5.2.2 维生素C含量的测定

参照 GB 5009.86—2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》中的2，6-二氯靛酚滴定法。

1.5.2.3 DPPH·清除能力的测定

DPPH·清除能力的测定方法：取黄瓜研磨液2 mL，加入2 mL 0.2 mg/mL DPPH-乙醇标准液，充分混合均匀后静置20 min，于516 nm处测定吸光度。

1.5.2.4 总酚含量的测定

参照Jabońska-Rys＇等[14]的方法，利用Folin-Ciocalteu法测定总酚含量。

1.5.2.5 总黄酮含量的测定

芦丁对照品标准曲线的制备：用体积分数为30%的乙醇溶液將0.01 g干燥2 h的芦丁标准品溶解，定容于100 mL容量瓶中，制得0.1 mg/mL芦丁标准溶液。在10 mL比色管中吸取0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2 mL芦丁标准溶液，用30%的乙醇补至2 mL。先加入1.0 mL 5%的亚硝酸钠溶液，静置6 min；再加入1.0 mL 10%的硝酸铝溶液，静置6 min；最后加入3 mL 10%的氢氧化钠溶液，用30%的乙醇溶液定容至刻度，摇匀，静置15 min。以零管为参比，于510 nm处测定吸光度。以芦丁含量（μg/mL）为横坐标、吸光度（A）为纵坐标，制作标准曲线方程。

样品总黄酮含量的测定：在10 mL比色管中加入2 mL滤液，先加入1.0 mL 5%的亚硝酸钠溶液，静置6 min；再加入1.0 mL 10%的硝酸铝溶液，静置6 min；最后加入3 mL 10%的氢氧化钠溶液，并用30%的乙醇溶液定容至刻度，摇匀，静置15 min。于510 nm处测定吸光度，并与标准曲线比较。所测得总黄酮以芦丁为参照，单位为mg RAE/g。

1.5.2.6 铁离子还原能力的测定

铁离子还原能力（FRAP）的测定方法：FRAP工作液由pH值为3.6的300 mmol/L乙酸盐缓冲液、20 mmol/L FeCl3·6H2O、10 mmol/L FRAP以体积比10∶1∶1混合制备而成（现配现用）。取黄瓜样品超声提取液0.6 mL，加入3.4 mL FRAP工作液后于37 ℃恒温培养箱中避光反应30 min，于593 nm处测定吸光度。空白对照选取80%甲醇溶液替代样品提取液。亚铁离子还原能力以水溶性维生素Ｅ（Trolox）计，单位为mg/g。

1.5.3 发酵过程中风味成分的测定

1.5.3.1 有机酸含量的测定

根据GB 5009.157—2016中的方法，利用高效液相色谱法对腌渍发酵黄瓜中的有机酸含量进行测定[15]。称取的10种有机酸标品为乳酸、酒石酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、富马酸、草酸、甲酸、乙酸和丙酸，并制成混合标准品溶液，测定这10种有机酸的回归方程。

1.5.3.2 质构特性的测定

以经过不同营养盐腌渍的发酵黄瓜为研究对象，利用质构仪进行TPA测定。质构仪质地多面分析（TPA）法是一种机械过程，模拟人的牙齿咀嚼食物，将腌制黄瓜的样本经过二次压缩，即利用力学测试的方法来模拟人的口腔运动。该测定方法降低了感官评价中因主观因素造成的评价误差，从而综合评价食品的质地特性，具有较大价值。采用P100平底圆柱探头，触发力5 N，测前速度1 mm/s，测中速度0.5 mm/s，测后速度1 mm/s，试样压缩比50%，两次压缩停顿3 s。随机抽取3个样品并进行统一整形后进行测试，为减少外在因素的影响，结果取平均值。

1.5.3.3 数据处理

检测数据采用Origin 9.8进行处理、作图，采用SPSS 24.0软件进行LSD统计分析，P<0.05为显著水平。本文中试验均设3个平行试验，用平均值±标准误差表示。

2 结果与分析

2.1 钾替代腌渍对发酵过程中理化指标的影响

氯化钾替代腌渍对腌渍黄瓜发酵过程中pH值、总酸、亚硝酸盐含量的影响见图1。

由图1中a和b可知，在腌制过程中黄瓜的pH值随着发酵的进行，在7 d前呈现上升的趋势而后继续下降，试验组的pH值均低于对照组的pH值，钾元素替代组发酵黄瓜整体上pH值较低。本试验中腌渍黄瓜的总酸含量和pH值的变化趋势和热烫腌黄瓜[16]、腌渍大叶麻竹笋[17]试验中所得到的结果一致。钾元素替代不仅没有影响发酵黄瓜的pH值，而且试验组在发酵结束时pH值均低于对照组。由图1中c和d可知，氯化钠组发酵结束时20%钾替代组的总酸含量最高，为0.313 g/dL，食盐组发酵结束时30%钾替代组的总酸含量最高，为0.405 g/dL。总酸含量是影响果蔬制品风味和营养特性的重要因素，同时也是反映微生物在发酵过程中代谢活动的指标。由图1中e和f可知，所有试验组在整个发酵期间10%和20%替代组的亚硝酸盐含量均偏低，发酵结束时氯化钠组中10%和20%钾替代组的亚销酸盐含量最低，分别为1.64，2.61 mg/kg；食盐组中10%和20%钾替代组的亚硝酸盐含量最低，分别为1.13，1.24 mg/kg，均未超过国家安全指标20 mg/kg。在整个发酵期间，两组发酵组均在第3天出现亚硝峰。

氯化钾替代腌渍对腌渍黄瓜发酵过程中还原糖、蛋白质含量和氨基酸态氮含量的影响见图2。

由图2中a和b可知，随着发酵时间的继续增加，黄瓜中的还原糖均被分解，还原糖含量从第5天开始呈先上升而后下降直到消耗结束。未添加钾的试验组还原糖含量均表现出剩余量比较高。食盐组的还原糖利用率整体上比氯化钠组的还原糖利用率高，其中氯化钠组中10%钾替代添加量下还原糖的残留量最少，为0.561 mg/mL；食盐组中30%和40%钾替代添加量下还原糖的残留量最少，分别为0.118，0.630 mg/mL说明微生物利用率比其他氯化钠组好，更有利于风味物质的产生。由图2中c和d可知，随着发酵的进行，腌渍黄瓜中的蛋白质逐渐被分解，在发酵结束时食盐组的蛋白质含量比氯化钠组的高，这一现象可能是金属离子影响乳酸菌的生长进而影响蛋白质的分解导致的。由图2中e和f可知，发酵前期随着发酵的进行，各组样品的氨基酸态氮含量逐渐增加，研究得出钾元素不同替代添加量下氨基酸态氮含量均在第3天～第14天呈现降低的趋势。在蔬菜腌制和发酵过程中，蛋白质在微生物和蛋白质水解酶的作用下逐渐分解成氨基酸，这是初期氨基酸态氮含量上升的原因。但是氨基酸在生成的同时又被消耗利用。随着腌制的进行，乳酸菌发酵作用不断减弱，蛋白质水解酶逐渐失活，蛋白质分解率降低。与此同时，有的氨基酸被微生物代謝分解，有的氨基酸可能进一步被分解生成乳酸。氨基酸不仅自身能呈现鲜味、香味，还能与醇类、醛类等物质进行羧化反应生成酯类物质，氨基酸还能与糖类发生美拉德反应，这些可能是后期氨基酸态氮含量下降的原因。

2.2 钾替代腌渍对发酵过程中质构特性的影响

由图3可知，随着腌渍时间的延长，不同钾元素替代添加量下腌渍黄瓜的硬度下降，尤其是前7 d下降速度较快。30%替代组能够更好地维持黄瓜的硬度和脆度，研究表明钾元素的替代不会降低黄瓜的质构特性，由此可见，钾替代的腌渍方式对黄瓜具有一定的保脆作用。

2.3 钾替代腌渍对发酵过程中色泽的影响

由图4可知，氯化钠组和食盐组的L*、a*、b*值均有显著变化，且不同元素替代比例的色泽在发酵过程中的变化趋势相似，其中，L*、a*、b*值显著增大。即腌渍黄瓜在自然发酵的过程中，亮度减小，绿度增大，同时伴随着变黄。腌渍黄瓜变黄可能是非酶褐变与叶绿素的不稳定性引起的。黄瓜中VC含量高于普通蔬菜，在发酵过程中VC被氧化成脱氢抗坏血酸，再经脱水脱羟形成羟基糠醛，能聚合成棕褐色的物质，使腌渍的黄瓜色泽变深、发黄；叶绿素对光、热、酸、氧气等较敏感，发酵过程中的极端环境促使叶绿素降解，亦可导致腌渍黄瓜变黄发暗[18]。

2.4 钾替代腌渍对生物活性的影响

黄瓜在氯化钾替代下发酵过程中VC、总酚、总黄酮、抗氧化活性的变化见图5和表1。

由图5可知，食盐组和氯化钠组VC含量在发酵过程中均逐渐降低，在发酵前期，食盐组的VC含量显著高于氯化钠组，而随着发酵的进行，食盐组的VC含量下降速度均比氯化钠组的速度快。在发酵结束时，整体上食盐组VC含量均比氯化钠组高，并且在钾替代量为10%、30%时，VC含量在两组中均较高，为3.33 mg/100 g，氯化钠组中20%和30%替代组的VC含量较高，分别为3.31，3.32 mg/100 g。

新鲜黄瓜中含有丰富的黄酮、酚酸和维生素C，有研究表明，水果和蔬菜中黄酮、酸类和维生素等物质具有广泛的生物活性，这些物质不仅具有很好的清除自由基、抗氧化、抗菌作用，而且能提高免疫力、改善情绪[19-20]。由表1可知，在腌渍结束时，氯化钾添加发酵组无论是氯化钠组还是食盐组的总酚、总黄酮、DPPH自由基清除率以及铁离子还原能力都存在显著差异，这可能是钾替代影响了酚类物质和VC在腌渍发酵过程中被多酚氧化酶和过氧化酶等酶分解。

2.5 钾替代腌渍对有机酸含量的影响

氯化钾替代对腌渍黄瓜有机酸含量的影响见图6。氯化钠组和食盐组氯化钾替代比例为0%、10%、20%、30%、40%，分别对应氯化钠组为1～5号，食盐组为6～10号。

蔬菜发酵过程中有机酸含量的变化能够间接体现微生物群落的活动特性。由图6可知，钾元素添加组共检测到8种有机酸如乳酸、乙酸、酒石酸、甲酸、丙酸、琥珀酸、柠檬酸和苹果酸，未检测到草酸、富马酸。腌渍黄瓜在氯化钠组中，有机酸含量从大到小的顺序为10%钾替代＞30%钾替代＞0%钾替代＞20%钾替代＞40%钾替代，总量分别为0.73，0.59，0.58，0.55，0.49 g/100 g，其中氯化钠组10%钾替代中乳酸、乙酸、甲酸、丙酸、琥珀酸、苹果酸和柠檬酸含量分别为0.065，0.033，0.232，0.171，0.163，0.061，0.005 g/100 g。食盐组中有机酸含量从大到小的顺序为30%钾替代＞0%钾替代＞20%钾替代＞10%钾替代＞40%钾替代，其中食盐组30%钾替代中乳酸、酒石酸、甲酸、丙酸、琥珀酸、苹果酸和柠檬酸含量分别为0.004，0.081，0.221，0.301，0.002，0.060，0.021 g/100 g。钾替代发酵过程中产生的有机酸种类和含量取决于原料中的微生物和發酵条件。由图6可知，氯化钠组10%钾替代组中的柠檬酸含量最高，20%钾替代中苹果酸含量最高，分别为0.005，0.007 g/100 g，这与其低pH值和高总酸含量一致。苹果酸具有柔和且令人愉悦的特殊酸味，主要用于食品和医药行业。柠檬酸是一种重要的有机酸，又名枸橼酸，有很强的酸味。

3 结论

单因素试验研究结果表明钾替代对发酵过程中基本理化指标、质构特性、色泽、生物活性和有机酸成分有一定的积极影响，由研究得出30%钾替代组最佳。发酵过程中使用氯化钾部分替代氯化钠，可与氯化钠协同作用，改善发酵环境，利于微生物生长，使腌渍黄瓜具有更好的品质，提高了腌渍黄瓜的总酸含量、硬度和脆度，并显著降低了腌渍黄瓜的亚硝酸盐含量和盐含量。综上所述，用氯化钾部分替代氯化钠腌制对腌渍黄瓜品质几乎没有负面影响，甚至有一定的改善作用。该研究可为腌渍黄瓜低钠化技术提供策略，有利于腌菜的创新。

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