（食品科学与工程专业论文）泡菜发酵过程中亚硝酸盐生成和降解机理的研究.pdf

摘要 泡菜怒裁黼的一种樽饿的发酵蔬浆耩赫，囊予箕鼗硝馥鼗含量较蒜，彩晌了泡菜瓣麓艘。 术论文荫拨从硝酸盐还原酶和卤汁p h 谯两个方面，系娩研究了泡菜发酵避程中亚硝酸盐的 生成嚣降鳃辘媛，为有效控制海菜发酵过程牵灌麓薮盐禽懿摄供了褒论铁擐。 逮甍蠡然笈辩黠嚣磷酸登禽簋釜瑷毙舞舔箨蠹趋势。藏蜂蹙趣爨鬻家秣漤4 蛰蕊上。疆 程同样赣酵条件下的接种发酵，泡菜中鞭硝酸盐含藿镞低，低于4 m g k g ，达到国家鼯色食 晶的要求。爝过分析发黼。卤汁中的杂越和嘲汁的p h 德烛影响泡菜中豫硝酸盐含懿漱昴瞬 生爱簸强。 懑遗臻究滚荣羡簿避疆巾，泡菜露鼗磷酸薤还骚嚣释滢蘩豪蠢羧整爨翡磷羧蓥述燕薅二 者活性的变他，发现泡菜崧面徽生物的硝蔽盐还原酶活性的变他趋势与泡菜中亚硝酸熊甯鬣 的变化趋势褶鼹。泡菜发酵避獠中弧硝酸盐的产生是泡菜焘麟杂萤将硝骥盐述原所敢。p h 5 o 蹩醛酸蕊还聚懿簿滔瓣彦翡煮，襄耀魄蘩齄巍渡建受。 秘4 。5 及敦下麓镑掷糕鹅酸赫还嚣l 辩熬溺歉，费裁了薅薅酸登鳇蕊藏，秘瓣了漶蘩申鹃 距硝酸盐禽爨。此外，p n 4 。5 及以一i - 够加速强硝酸盐的降解，从而避一妻彝降低泡菜中的孤 硝酸盐会竣。谯0 0 1 m 掣l 黢一g l 酸钠理想缓浦体系中，缓冲溶液的p 摊德越低+ 亚硝酸盐降 簿蘧搴蘧夫。戳磷壤( # 甄3 筑p h 4 0 ，p h 4 5 ) 髭够秘逮鼗舞酸黧麓醛瓣，爨温2 辕蒿翡 辩解率势羽冀6 8 + 1 、2 3 。7 鞠9 ，5 。 以大由荣、萝h 、黄瓜三种原料，采用自然发酵、撩种发酵辅加隈发酵兰种发酵方式， 发现和爨然发酵档魄，搂独黢潍朝擦酸发酵( 调节蠢泞鲻镶到4 。5 ) 搀熊巍降低濑蔡琢料 皆鞘酸盐禽薰熬璃鞋，馊蓑黪滋程孛孤璐骥鏊瓣言量憝予鼗羝零乎；达爨嚣客媾晷食赫簧浓。 荚键词：泡菜，亚硝酸盐，硝酸盐，硝酸盐还原酶州值。 a b s t r a c t p i c k l e sa l o et r a d i t i o n a lf e r m e n t e dv e g e t a b l e s t h e i rd e v e l o p m e n tw a sl i m i t e d t h eh i g hc o n t e n to f n i t r i t e f o rt h ef i r s tt i m e ，t h em e c h a n i s m so f t h ef o r m a t i o na n dd e c o m p o s i t i o no f n i t r i t ed u r i n gt h e p i c k l e s f e r m e n t a t i o nw e r es t u d i e di nt h i sp a p e r d u r i n gt h es p o n t a n e o u sf e r m e n t a t i o n ，t h ec o n t e n t o f n i t r i t ei np i c k l e sf i r s ta s c e n d e d ，a f t e r r e a c h i n gap e a k ，i td e s c e n d e du n t i lt h et e r m i n a lo f t h ef e r m e n t a t i o n t h ep e a kv a l u ew a st i m e so f t h es t a n d a r d sl e v e l c o m p a r i n gt ot h es p o n t a n e o u sf e r m e n t a t i o n ，t h ec o n t e n ti ni n o c u l a t e d f e r m e n t a t i o ni so f l o w e rl e v e lt h ew h o l et i m ed u r i n gt h ef e r m e n t a t i o n t h et o t a lm i c r o b e sa n dt h e p h v a l u ew e r et h et w oi n d e x e s w h i c ha f f e c t e dt h en i t r i t ec o n t e n t 。 b o t ho ft h en i t r a t er e d u c t a s ea c t i v i t yi np i c k l e sa n di nt h em i c r o b e sw a ss t u d i e dd u r i n gt h e s p o n t a n e o u sf e r m e n t a t i o n t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ef o r m a t i o no fn i t r i t ei np i c k l e sd u r i n gt h e f e r m e n t a t i o nw a sd u et ot h en i t r a t er e d u c t a s ei nm i c r o b e s t h en i t r a t er u d u c t a s ea c t i v i t yw a s s t a r t e du pw h e nt h ep hv a l u ew a s5 0 t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e np hv a l u ea n dh i t t i t ec o n t e n ti np i c k l e sw a ss t u d i e d ，b o t hi nt h ei d e a l b u 腩r a n d i n t h e t r u ec o n d i t i o n i n t h e l a c t i ca c i ds o d i u m b u 髓ro f 0 0 1 m ，t h e l o w e r t h e p hv a l u e ， t h e q u i c k e r t h en i t r i t ed e c o m p o s i t i o n a f t e r2 4 hi n1 8 ，t h ed e c o m p o m t i o nr a t e so f p h 3 0 , p h 4 0 ，p h 4 5 w 嚣。1 、2 3 。残a n d 9 5 。d u r i n g t h e f e r m e n t a t i o n o f p i c k l e s 。t h e l o w e r p hv a l u en o to n l yh a df u n c t i o nt 0t h ef o r m a t i o no f n i t r i t e ，b u ta l s oi tc o u l dd e c o m p o s et h en i t r i t e f o rag r e a td e a l t h ef e r m e n t a t i o n so f c h i n e s ec a b b a g e ，r a d i s ha n dc u c u m b e r p i c k l e sw e r es t u d i e d t h et h r e e k i n d so f p i c k l e sw e r es m d j e ds e p a r a t e l yi nt h ec o n d i t i o no f s p o n t a n e o u sf e m a e n t a t i o n , t h e i n o c u l a t e df e r m e n t a t i o na n dt h ef e r m e n t a t i o nh ya d j u s t i n gt h ei n i t i a lp hv a l u et o4 5 ，t h et h r e e k i n d so f p i c k l e ss h o w e dt h es a l l l er e s u l t s c o m p a r i n gt ot h es p o n t a n e o u sf e r m e n t a t i o n , t h e i n o c u l a t ef e r m e n t a t i o na n dt h ef e r m e n t a t i o nb ya d d i n ga c i d sw e r eo f g o o ds a f e t y k e yw o r d s ：p i c k l e s ，n i t r i t e ，n i t r a t e ，n i t r a t er e d u c t a s e ，p hv a l u e 独翻性声甓 本人声明所呈交的论文是我个人柱导师指导下进行的研究t 作及取得的研究成粜a 尽我 所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人融经发表或撰驾过的研 究残暴，巍不毽鸯为获褥孛嚣表鲎大学绶其宅教弯撬稳静学位或涯书露埂蠲过瓣耪辫。与我 一同t 作的同志对本研究所做的任何霓献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：声r 留敝影窆 丑重闯：a 彳年g 翔，琴日 关于论文使用授权的说明 奉入完全了解串莓农照大学有关缳鬻、往旗学位论文的规定，帮；学校有权保留邀交论 文的复印仲和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学披论文。同意中豳农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部 或都分蠹察。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：1 乇矿游瓦垤 导师签名： 孝肯 时闻；一年月7 ，目 黼mg 6 b f 强 ? 第一章绪论 l 。l 研究背爆 1 1 1 新鲜蔬菜中硝酸盐含量超标严黧 目前，我国蔬菜总产量占世界的一、 以上，联合国粮农组织2 0 0 6 年的统计数字表明。中国 2 0 0 5 年的蔬菜慧产量为1 4 亿穗，为毽界第一位。蔬菜产晶己缝震成为我簪静穗嬗中的第二大类 产品，蔬菜产业已成为农村经济的照要支桂产业。蔬菜是人们生活必需的副食晶，是我f | 、j 每日必 霉熬终生紊、矿物凄、鸯糖酸、袋食纤维等瓣最主要来滚。在鬻养专家凌诗豹我演2 l 氆鳃裙“，l 、 康水平”的膳食结构中，蔬菜的消费量应达到粮食，肉类、蛋、奶、水产、水粜、食用横物油及 食糖等食菇消费鼹量的2 2 。4 4 。可见蔬菜谯会理的膳食结抟申占夺非卷重要螅地位。随誊人民生 话水平的提高，人们对予蔬菜的需求逐步由以往追求数量多、价格便留变为追求产品的简质最、 多品种、洁净、卫生和营游。同时随着社会的进步、嫩活节奏的加快和家庭收入的提高馊人们改 善生活矮量豹愿望越来越强烈，饮食上已不满足于仪肖足够数麓的蔬菜，丽且希麓既能吃褥营养， 又能减轻家务劳动负担，对蔬菜的要求更加注重保健和方便。蔬菜开发加工的总趋势是力求保持 薪鲜、嚣葬、方便、可叠“”。 随漪全球经济一体化进程的加快和世界人民对提高生活质量的不懈追求，食品安全卫生问题 越来越严重，藤瓤鲜蔬菜的磷酸盐禽量较建，也残必人 f 】关遽的话题。压常馕熬下，蔬菜能鞋硝 酸盐作为氮源，经还原后参与有机氮合成。但当蔬菜收获以詹，合成代谢下降，一部分硝酸盐残 圈在植物体内。所以硝酸盐和! 哑硝漱盐是自然界氮索循环的必然产物。最近l o 颦来，世界上氮 艇往用爨增长特剐快，造成壤中硝酸盐含量升高，使蔬菜中禽有较多的硝酸靛。特剐怒我国， 随着农业的大力发展，这种情况更为严重。 1 9 9 8 年j ：季1 3 令大中城市蘸共计2 3 7 3 个蔬菜样品豹努耩调查表褥，蔻哀、天津、上海和福娴 等地的蔬菜的硝酸盐污染最为严重”1 。在对1 9 9 8 1 9 9 9 年中国北方市场上的蔬菜的硝酸盐含量的 调查表明，芹菜黪食量最瘫，约鸯3 6 0 0 m g k g ，太白菜为2 1 2 0 m g k g ，嚣蓝为1 5 3 0 m g k g ，丈蕊鸯 7 0 4 m g k g ，冬瓜为6 3 5 m g k g ，茄子为4 7 9 m g k g “。梁命宜等”对长沙市蔬菜中硝酸盐含缴的调查 表明，蔬菜中硝酸盐含量从l o m g k g 到4 7 0 0 m g k g 不等，随蔬菜争 类的不同而异，其趋势为莽菜 类) 自菜类) 绿时蔬菜) 讨薯类) 根菜类) 慈蒜类) 瓜类) 甄瓷) 薯芋类) 茄粜类) 水生蔬菜。 王钫等“1 在对杭州市场蔬菜硝酸盐含犀分析袋明，芹柴的硝酸艋含量最高为4 3 0 0 m g k g ，绿叶蔬 菜含量为2 6 0 0 m g k g 左右，疆菜类两2 5 4 3 m g k g 左意。王利群等”3 对镇江选区9 静主要蔬菜7 0 个样品的硝酸盐含最测定结果表明，该地区根、茎、叶类蔬菜硝酸盐污染较严重，其中以小青菜、 蔗蔫、芽菜、萝 、蕹菜释菱菜最为突出，蕤董其次，生菜翻豆较轻。对疆建1 6 静蔬菜醛酸 盐含量测定发现，污染十分严重，其中叶菜类含量为2 8 7 2 m g k g ，根茎类为1 2 7 2 m g k g ”1 。 在对口腔中细菌的硝酸盐还原酶的研突表明，成年人每分钟可以还原硝酸盐，生波大约 3 3 9 u g e 硝酸酸钠。而弧硝酸盐在适宜的祭件下，可与食物中蛋白质的分解产物胺反廊，生成 n 一亚硝基化合物。研究表明，人和动物均可以利用硝酸盐、强硝酸盐等含氯物质合成亚硝基化 合耪。辩3 0 0 多种铲亚礴基仡舍镌瀚研究袭鞠，约9 0 具有强教癌性，鞭静尚束发现有髓耐受融 硝基化合物的攻击而不敦癌的动物“。另外，n 一渡硝基化合物还具柯较强的投畸性，主要使 耋羹丝黧鎏毖黧鳖。蝴。，黼，。_ ，。，赫彗耋鍪 胎l 神经臻统嗡形，毽括无疆、脑莰承、霸嚣、脊柱翻少懿莓，且有量效关系“e 亚礴畿盐翡怠淫毒缝俸麓黩捂镇静、平滑掰l 松弛、矗嚣扩张释盘压f 降，泼囊建铗蠹经蟹鑫 虹症。主要的中海癜状为口孵、指甲和全身皮肤出现紫绀等组织缺氧症状，由于中枢神经队缺氧 嫩敏感，并有头辈、头痛、一备攀加速、砰暖惫键、恶心、呕眭、羧瘸等穰敬，严重者霹滚 l 越呼 骥疆难、镞环凝邋鞠孛枢神经援害，撼现0 攀不嘉、昏迷，常死子呼吸衰竭“。因北，在提强健 康饮套靛2 i 擞绝；控赵食菇串鹾磷蘩 毛台秘躲藏俸磷簸骛释藏磷酸盐静禽艇鹱成为越器番蹙普 遍关注的一个藏饕问题。 1 9 9 4 牮的缆计数据表明，平均每天摄入嬲鹚璇盐中肖越过8 5 是米怠蕊禁“。1 9 9 6 年的统计 熬据表露夫俸摄入瓣硝酸盐麓8 1 。2 采鑫蔬菜”“。毽器受生缀织( w h o ) 霸联合鋈壤震组织( f a o ) 1 9 7 3 年规定，张酸盐的兔济酪攥入量( a c c e p t a b l ed a i l yi n t a k e ) h 1 ) l 俊为3 6 m g k g 钵趣，亚 硝酸盐的h d i 德为0 1 3m g k g 体重。侄是在1 9 9 4 年对觞i 穰送行了修订，势羽为3 。7m k g 俸 照和0 1 6m g k g 体厦。1 9 9 6 难又对h d i 值进彳j ：了修订，分别为5m g k g 体戴和0 2m g k g 体重。 这卷透露辩黢熬释受臻羧盐嚣经s 嫠a 镪避够踅携。 如果按照j e 采市民每人缚必食用0 5 k g 蔬菜，天均体萋6 0 k g ，则每人姆天可以攥入3 0 0 r a g 硝 貔盐窝1 2 m g 溉硝敬盐，媳髓是说蔬菜熬硝酸盐含量成小予6 0 0 m g k g ，溅硝酸簸含量艘小于 2 4 m g k g 。可见甫蕊上的许多蔬菜的硝酸盐和瓶硝酸盐的含鬣e 经远远超过这个标准。 1 1 2 溅菜巾驻磅酸瑟禽豢较高 泡菜是一种传统的发酵蔬菜制品，在3 0 0 0 多年前起源于我豳。在1 3 0 0 肄前韩半岛三国时代， 转裂韩国，碧缝合鞲疑蒺静後禽文徒，发展箴淹今嚣麓韩图濑菜。1 9 5 0 霉虢蒋，耱霉淹菜仍一壹 捧整在家藏终耱输袋，餐醚整秘营麓巍韭靛发震，韩淘淹菜越袋越受到潮肉多 游寥瓣喜爱，秘藿 泡菜也逐疹献窳艇捧坊发屡蹴工监豫燕产。1 9 7 4 年在韩基数域了第一家工她往生产泡菜的焱北， 并在1 9 8 8 年的汉城奥运会将韩国泡浆介绍给了全世界。之席，猩诸多国际盛会上都可媒魁到泡 菜麴踩影。2 0 0 0 年，韩国溥删大学矮增设了泡浆专业，为秘潮墙葵了第一撼专门礤究泡菜躺大学 燕。2 0 0 2 苹1 1 再，在汉蠛帮行t “2 0 0 2 泡菜蹲燕会”，謇蠹步 寄4 0 0 多家淹蔡叠落释3 0 雾个采 购商参加。韩鞠遥建了一个泡菜博物馆，主溪展示韩国泡菜演变史的文献和文物，如腌制和储藏 瓣器具淤及不鞘戆蘧静不同海菜模型。海菜融楚嚣莺文铯不胃缺少熬帮分。在中黧，泡菜艨变悠 久，然丽游菜的发袋形势却不器乐观。在众多泡菜生产焱业中除巍数否多的典螯小规模工业他生 产艇力鞋辩，冀余簿属零璧、分数静俸蒋式生产。在裁佟工襞方嚣，糨热王多，露燕工、糟拓工 少。 泡菜因其独特的冷如 ：方式，对臻料的翡獒成分、色香昧的保持都极为谢剥。泡菜魁揩躐菜 崧一定滚壤黔食鏊溶液孛，偌勘 二天然残蓑纛冀表露静缓生锈戴a 工接襁鳇乳酸饔等，剥燎蔬菜 中豹可发辞糖类等营莽物葳发辩产酸，嗣辩秘愆食盐静斑渗邂鹾，共同抑制泡菜中箕谴有害徽生 物静生长，弱 逐停随着己黪黢酵和醋酸笈簿等一系魏生纯艇斑褥形成懿豁特殊菇睬敕靛辩镶 晶。腌制和发酵是在罐藏和冷藏法出现以前，世界上最早的保藏蔬菜的方法，虽然对现代化保藏 方法羲富，蕤翻帮袭簿是凌簧黪，霆它稻爨燕僳藏菜骜蘸巢豹重簧方法。这楚爨为宅翻；( 1 ) 簸 争产晶鞋幕些新斓藿的感官壤i 鎏：( 2 ) 提供了延长承暴和蔬禁加t 季节的方法；( 3 ) 消耗的梳械 2 中国农业大学顺十学位论文 第章绪论 麓较少。遮藏趱强了在我 】这个现 袍瓣、对笼潺十分敏薅戆世界量慕翔这些吉老镰藏方法懿潜 力“。泡菜既有乳酸发酵的怡人香味，又不失原料鲜香脆嫩的自然风味，而且还可以根据不同的 需要生产备种酸甜香辣的个性化产品。泡浆发酵过程中乳酸菌发酵产生的有机酸，具有开胃、解 油腻等食用价值，面且能较好僳护蔬菜原辩中的v c 。食藤泡菜，除吸收蔬菜的营养成分鲤，还可 戳淘嚣摄入魏酸蕾及其找谢产生静有辊酸笛，可醴健避篝肠蠕动，帮魏消亿，防止便秘，羁对裁 激肠道免疫细胞产生抗体，预防疾病，还可以抑制肠道中腐败细菌的生路，减弱腐败菌农肠道产 毒，防j p 细胞老化，降低胆固醇，以及调节人体生理功能等保健和医疗作用”。 正因为鼗，泡菜尽益受至4 天粕的欢避。2 0 0 0 年，垒球泡菜贸易额约必1 3 伍美元，2 0 0 1 年， 海菜的国簖拣准( c o d e xs t a n d a r d ) 额稚。在国际市场上穗韩两国占据了9 5 娃上的傍额”“。据 韩国庆尚北邋安东丰山农协2 0 0 5 年3 月2 1 日的统计，2 0 0 4 年韩国泡菜产量为5 5 9 3 吨，销售额 达到1 0 4 亿韩元。而我国泡菜的代表之四川泡菜企业出口总额约为5 0 0 万美元，仅占国际 市场总景躲躺“。 早在1 9 4 3 年w i l s o n 措出蔬菜中骑硝酸盐可被还琢为驻硝酸盐“。几乎所有的研究都证实泡 菜在发酵过程中，硝酸盐古掇呈f 降趋势，而弧硝酸盐宙墩则呈先上升胼下降的趋势。郭晓红等 ”“对甘蓝泡菜的研究发现，在硝酸盐含量下降的同时，照硝酸盐积累，划发酵的第3 天，距硝酸 袈鑫量达劐娥褒峰，为3 2 + 6 8 m g k g ， i 毅鳞营蓝窘量( 0 5 7 4 m g k g ) 藏5 7 嵇；毽裹晦持续翔禳 短，亚硝酸盐含最迅速下降，发酵第6 天，降至2 4 2 m g k g ，之后含量怨于稳定。纪淑娲等“对 大白菜泡菜的研究表明，新鲜大白菜硝酸盐含量为1 3 0 0 1 4 0 0 m g k g ，经过发酵，1 0 天您右降至 5 8 2 0 m g k g 。同时亚硝酸盐禽屋最高达到3 7 ，5 m g b ，比鳜鲜大白菜含量( o 3 2 6 m g k g ) 商1 0 0 多穰，褰峰持续2 3 天彝遨速下拜，至3 o m g k g 左轰憝予乎舞。 卫生部食品卫生监督检验所对北京、河南等地的酱腌菜检测发现，溉硝酸盐检出举为9 4 7 ， 最高含量为8 5 6 3 m g k g ”“。尹利端等”“对市售泡菜检测结果表明，样品中亚硝酸盐含鬣超标率 为5 5 ，其中自菜泡菜样品中亚硝酸盐的串均含量为7 4 m g k g ，萝 泡蔡章羊赫中的平均禽量失 3 2 m g k g ，黄难海菜襻品中懿警殇含量为2 5 m g k g 。袋都露时菜类蔬菜孛艇女酸盐窘量较藏，其孛 菠菜超标率为7 3 3 ，最嵩禽量超过1 5 0 m g k g ，芹菜超标率为2 6 5 。鬓庆菠菜的亚硝酸盐含量 超标率为1 0 0 大白菜和芹菜的超标率分别为2 6 7 和2 3 1 ”“。 泡菜作为种传统的蔬菜船工方式。自够有效降低新鲜蔬菜中硝酸裁蛇含量，丙与越屑时， 瀣菜中疆硝酸藏含量圭| 】褶辩舞离，蟊簿羧翻淹菜中妥翡酸簸耱窘量戚为纛特解决静薅瓣。 1 2 国内外研究现状 1 2 。l 原辩与泡菜孛豫硝酸盐含量懿关系 硝酸盐秘疆硝酸盐跫自然界氮素循环的崧然产物。正常情况下，植物将体内的稍羧簸和亚硝 酸盐不断地合成蛋白质，但当蔬菜收获以胼，合成代谢f 降，一部分硝酸盐残留在植物体内。 多数植物能r a d i i 酸盐作为氮源，经还原肃参与有机氮合成。硝酸盐邂原不仅是植物氮代谢的 重要环节，溺嚣雩与体内多释生理过程毒密甥芙系。硝酸盐还原主要包援n 蕊”转变成n 侥。秘k 氇转变 成n h t 两丈步骤。硝酸盐还簸是一个相当复杂的过程，受到多种内豁礞予调节控制，其中包括酶、 中国农业大学碗上学位论文 第一肇绪论 量曼曼蔓! 曼曼曼蔓拦鲁曼曼曼篁i l l l l i l , , 麟篁曼量舅鼍奠皇冀燃舞篁曼笪! 曼曼曼皇鲁懋量 底物、电子供俸、金璃离子、植秘激素、光照、隶势帮滏凝等。硝酸盐遥原过程和光合作用、蜉 吸代谢之间存在密切关系。1 分子硝酸盐遥原为氨共消耗8 个电子，所耗能量是由光食萃【i 呼吸通 过还原态铁飘还索( f d r e d ) 和n a d ( p ) h 等电子供体提供的。绿色组织在光下的氮素同化作崩 可以直接裂用光纯学反盛的溪跃粒佬学戆。在1 绿色缀绞戏黑嬉下的绿彀缀织中还罪8 9 j 蕤来源于 耱酵解积三羧酸循环。 1 9 5 2 年h e v a n s 和a n a s o n 在红色锻孢霉中最早发现硝酸盐还原酶，次年又在商等植物中 发现，此后发现硝酸盐还原酶广泛分布于细菌、真菌和黼镣植物的根、攀、叶、胚、子叶、糊粉 屡、花粒等多转组织和器窘串。因捱臻黪秘类昶器官躲雨霜，硝酸盐还缀鹣薛分南帮淫戆鸯疆犬 的差异，多以时片活性最大，有些植物硝酸盐还原酶存在于特定类型的细胞中。植物、绷菌、真 菌同化氮素的途径有所不同1 2 4 1o 现已证明硝酸盐还原酶般定位于细胞质中“”。番茄叶中含有的 硝酸盐还原酶有位于细胞周质和细胞膜上两种”。 硝酸慧述缀豹酶系统筑籍鹾酸盐还廉辩( 趣) 霸莲璇黢还攘酶( n i r ) ，嚣者对还藤窭耋程均毒 重大效应，尤其是前者。n l l 是氮素阿他过程的第一个酶，通常话性较低，通常n r 活力仪及n i r 活力的1 3 1 4 ，半衰期较短，对内外条件反廊敏感，较不稳定。因此，n r 对硝酸还原具有更大 的限铬作用。被称为限速酶，其数量和活力对n o a 还原具寄篷大效应。 懑毽玩n 氇转交为n 筇。箕润氮嚣钝金徐壶歪菱徐还簸为正三俊，每一黼。还嚣至n 遵漕耗2 个电子。这过程需要还原剂提供电子。n r 的电子供体是还原态烟碱酰胺腺瞟呤二核苷酸( n a d h ) 成还原态烟碱酰胺腺嘌呤= 拨背酸磷酸( n a d p h ) 。从植物体中已经分离鉴别出三种类型的n r ；即 n a d h - n r ( e c i 6 6 1 ) ，n a d ( p ) h - n r ( e c l ，6 。6 2 ) 和n 船p h - n r ( e c i 。6 6 。3 ) 。第一种类型对 n a d h 是专一瞧豹。第三静类爱霹n a d p h 蹙专一往赫，第二狰类整甄可班裁翊n a d h ， 巍胃疆稳用 n a d p h 。扶菠菜中分离的n r 属于第一种类捌，大豆中的n r 属于第二种类型。 硝酸盐还原酶由于米源不同，其亚基组成的数目和大小也不同，小的有2 个亚基，火的可达 8 个亚基。n r 是一种复合酶炎。复合蛋白岔窍黄素腺嘌呤= 壤营酸( f a d ) ，细艟色素b 5 5 7 ( c y t b ， 含有f e ) 耩镅复合俸( i o - c o ) 等缀分，势予量2 ( 0 0 0 0 - 5 0 0 0 0 0 。箍鞠它懿结籀舞弱塑二聚俸。 n r 是一种底物诱导酶。大多数植物( 大豆等例外) 在不含n 嘎一的营养中生长时，体内的n r 数量很少。一凰供应n 0 3 后，酶水平大幅度掇高，植物激豢具有加强n r 诱导形成的作用，而铵盐 则能抑制涨形成。 在承分躲遣f ，笼莫是蠢潺缺采时，敝活力梗快降低。嗣对还发现，求势交亿对n o , 还原比 对n o s 吸收澎响更大，从而出现体内硝酸盐积累现象。对人麦、小麦、梦h 、黄瓜中氮索同化酶 系统的研究资料也表明，n i r 所受影响小于n r 。 2 0 粒纪3 0 年代已经发瑷镄与s 同传瓣关系，番藤、苕蓝等多秘攘耪蚨锾鞋体内大爨莰累 n 氇，同对黼话性极低，弛辩供应钒，钨等元素均无效，强有供镭后酶滔力才很快提高，反映出 铝功能的专一陛。 生长在黑暗下的植物叶片中，常有n 魄 累积，光照后积累的n 如迅道消失。因为光照充足， 合残较多静毙台产物( 魏营油醛一3 一磷酸、鬃耱、蔗糖双骧簸) 运至缀藏鹱。参热糖酵瓣反应， 形成n a d h ，供硝酸盐还原。漂暗中n o 。累积的原因是多方两的，包括n r 水平降低，n 0 3 输辱减弱 等”。这也是大棚蔬菜中硝酸盐含量普遍较高的原因之。 4 刘欣等入研究发现，喷施氯纯铁、钼酸及硝酸铺的草菇的硝酸盐帮驱硝酸簸含量比喷施清东 的高，同时硝酸盐还原酶的活性也相应提高”“。c a m p b e l l 研究发现，众属离子如m n ”的结合会引 莛蓖褰硝酸盐还簸酶懿失活。转舂隼等骈究表明+ 嫒羹、辚、钾、锈均翔稍芬蓬峙冀豹糖酸盐 还原酶活性，而缺镁则对硝酸盐还原酶的活性有增强作片j ”“。 雾嶷短等“磺究了营兰崔自然发黪过稷中，蔻分钵蠹，睫爨馕螅f 降嚣兰硝酸簸还原酶 活性急剧下降，9 0 分钟时只有微弱酶活性测出，与此同时甘兰雅硝酸盐含量直线上升，由此认为 甘兰中硝酸盐还原酶与戴硝酸盐的形成关系不大。傻褥推敲的是，在海菜发酵的前9 0 分钟内， 甘兰的胡值也只是由7 0 左右下降到6 8 发右，在p h 值变化很小的情况下，越什么原鞠使硝酸 盐还原酶酶活性由每克蔬菜在3 0 分钟内可以还原生成2 4 1 5 m g 亚硝酸盐，9 0 分钟以后酶活性就 溺不赉。磊该佟者并没鸯对照作翻分耩或蒲实验验谖。 纪淑娟等”“研究了犬白菜泡菜发酵过糍中硝酸盐还原酶浦性与亚i 酸盐含凝的关系，通过采 用跑色法溅定磁羧盐还艨酶戆淫瞧，发理发黪牙始孵酸盐避琢酶活瞧蠹每竞蔬菜在3 0 分镑内 可以还原生成4 4 8 5 m g 藏硝酸盐，硝酸盐还原酶活性在发酵过程中急剧f 降，发酵的第一天活性 明显减弱，第二天测不出藩活性，薅此时碱硝酸盐含最却肇上嚣趋势，由此认为大自菜中硝酸盐 还原酶与亚硝酸盐的形成没有直接关系。然而作者并末就影响硝酸盐通原酶的因素做出分析。 l 。2 。2 杂菌专泡菜中疆硝酸熬盘量鹣关系 大肠杆菌( e s c h e r i c h i ac o l i ) 和假单胞菌( p s e u d o m o n a so l e o v o r a n s ) 都可以还原硝酸盐 为亚磷羧盐，囊纛懿硝酸簸还嚣酶被瓣来捻溅薅酸鼓纛耍磷酸薤蕤含鬟。映氧条箨下，太弱耪 菌( e s c h e r i c h i i ac o l ik - 1 2 ) 利用硝酸熊作为最终电子受体进行无氧条件下的生长，其硝酸盐 还原酶是质酶”“。研究表明，在硝酸盐的诱导下，脱巯弧蕊8 够产生硝黢盐还溅酶，这种酶位予 细胞周质中，分予量为7 4 k d a “1 。枯草芽胞杆菌( b a c i l l u ss u b t i l i s ) 、地衣芽胞杆菌( b a c i l l u s l i c h e n i f o r m i s ) 、产氨短杼菌( b r e v i b a c t e r i u ma m m o u i a g e n e s ) 都能还原硝酸盐。李暴挖等” 对遗串海援无枝麓酸蔷u - 3 2 菌株鹣研究发现，逢中海叛无技蒴酸菌u 一3 2 酸赫还原酶也是诱导 酶，其含成受铵盐阻遏。爱硝酸盐的诱导；其活力受到氰化钾和n a d h 的抑制。在对口腔中细菌 静硝酸薤还蒙酶鹣萋胥究表翻，残年入每势势霹鞋还嚣稿酸盐，生残大约3 3 9 u g 驻磷酸酸镝，嚣 且亚硝酸盐的生成还受p h 值的影响，其最避p h 值为8 。研究还表明，口腔中的葡萄糖、抗坏血 酸维生索c 以及糖氨酸靛食量对鼗硝酸盐妁生成没鸯影响”1 。m i w a1 w a m o t o 等”硪究表甥反刍是 形单胞菌在有乳酸盐存在的环境中，其还原硝酸盐的速率大予在葡萄糖的环境中，当育琥珀酸盐 存在的情况下，这种速率加快。 纪淑娟等“对太矗菜泡菜发酵过程中越硝酸盐消长规律豹研究时，发现亚硝酸盐的含量迅速 上升的闷时，微生物也大艇生长繁殖，二者变化有一定的正相关性( r = o ，8 9 ) 。作者对发簿初期 戆疆生耱区系滋抒了分掇，发嚣大程菜鑫然发酵褪期有多静镦生凌存程，细菌占绝大多数，还有 少量霉菌和酵母荫。随着发酵的进行，杂菌种类及数摄减少，乳酸菌数鬣迅速增加，占细菌总数 的比倒不断增裹。发酵秘期缨菠蛉磷酸还簇簌明，苇兰氏靼性潼、肠邀缨夔毒鞋黄拇蔻都避硝酸还 原反应刚性菌。作者认为距硝峰的产生是由于发酵初期的微生物将菜体内的硝酸盐还原为孤硝酸 盐所致，特别是蕈兰氏阴性菌、肠遒菌和黄姆菌，与贬硝酸盐的形成群煮接关系。 中国农业大学硕十学位论文第一章绪论 郭晓红等“”对甘兰发酵时苗生长量和硝酸盐的变化进行了观察，发现随着菌的大最生长繁 殖，亚硝酸盐含量也迅速上升，当菌增长到最多并趋于稳定时，亚硝酸盐含量也达到最高。从发 酵初期菌生长量和亚硝酸盐相似的变化趋势推断，认为亚硝峰的形成与发酵初期存在的微生物有 很大关系。并对发酵初期微生物区系进行了分析，发现发酵初期存在的主要细菌如葡萄球菌属、 假单胞菌属、肠道细菌科和黄杆菌属都是硝酸盐还原反应阳性菌，认为发酵初期的杂菌与哑硝酸 盐的形成有关。 1 2 3 乳酸菌与泡菜中亚硝酸盐含量的关系 泡菜接种u m 6 2 杆菌屙，亚硝酸盐含量明显下降，而皿硝酸盐还原酶活性升高，说明u m 6 2 杆菌有一定的降解硝酸盐的能力”。 人t 接种乳酸菌发酵的泡菜，弧硝峰不明显，最高值也仅为0 3 m g k g 。表明人工接种有利于 抑制亚硝酸盐的生成，减少亚硝酸盐的积累”“。 郭晓红等“”通过对甘蓝的自然发酵、接种植物乳杆菌、接种肠膜明串珠菌研究，发现亚硝酸 盐变化都呈现亚硝峰，但纯接种的亚硝峰值都比自然发酵的低，不同菌种间比较，接种肠膜明串 珠菌的泡菜亚硝酸盐含量最低，认为是因为纯接种发酵加快了发酵进程，使p h 值迅速降低，从 而加速了亚硝酸盐的降解。 郑琳等”研究发现，采用纯接种技术，在发酵前期可有效降低亚硝酸盐的含量，其中以接种 肠膜明串珠菌效果最佳。认为这是因为肠膜明串珠菌在发酵前期生长迅速，大量富集，并产生大 量的酸，而较高的酸度能抑制有害微生物外，还能分解破坏可e 硝酸盐的积累。 孙庆芳等”通过研究在m r s 液体培养基中加入亚硝酸盐，并接种乳酸菌培养，在一定时间内 测定培养基的p h 值和亚硝酸盐浓度，认为在p h 值高于4 5 时，乳酸菌对亚硝酸盐的降解主要以 酶降解为主。但作者没有考虑在p h 值高于4 5 时，即数据表明的1 2 h 的培养时间段内，培养基 中的p h 值是一直下降的，而p h 值与亚硝酸盐的降解是有很大关系的。 1 2 4p h 值与泡菜中噩硝酸盐含量的关系 郑琳”“通过研究自然发酵过程中p h 值在4 3 5 左右时亚硝酸盐含量积累到最高峰，纯接种发 酵p h 值在3 7 5 左右时，甘蓝的弧硝酸盐含量积累都达到晟高峰，但随着p h 值的下降亚硝酸盐 含量都逐渐降低，最后亚硝酸盐的含量趋于稳定，认为在泡菜发酵过程中，低p h 值条件能够促 使亚硝酸盐的降解，亚硝酸盐的酸降解是亚硝峰下降的重要原因。但是也有可能在低的p h 值下 硝酸盐转化成亚硝酸盐的量减少，而亚硝酸盐的降解速率没变。所以作者没有考虑硝酸盐含量变 化，研究得不够系统。 郭晓红等”观察了同一p h 值下和不同p h 值下亚硝酸盐的变化情况。发现当p h 值在6 3 6 时， 亚硝酸盐基本无降解。在不同p h 值下亚硝酸盐的含量有所不同，p h 值在3 6 0 以上，亚硝酸盐含 量变化甚微。在p h 3 5 时，亚硝酸盐明显降解，说明低p h 值条件促使亚硝酸盐的降解。但是在 p h 值在6 3 6 时测定亚硝酸盐的降解情况只观察了2 0 h ，而不同p h 值下亚硝酸盐的变化情况也只 在保温8 h 后测定结果，所以该试验的时间设计得太短，很有可能随着时间的延妖，亚硝酸盐也 能降解，只是降解速率不同而已。 6 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 纪淑娟等| 也研究了相同p h 值下和不同p h 值下亚硝酸盐的变化情况，发现在p h 6 5 时4 天 内砸硝酸盐基本无降解，而在不同p h 值卜，亚硝酸盐含量随p h 值卜降而下降。在p h 3 5 以下时， 亚硝酸盐明显降解，认为低p h 值促使亚硝酸盐的降解。但是，通过其提供的数据表明，相同时 间下，p h 值6 5 时亚硝酸盐含量为3 8 6 r n g k g ，p h 值5 5 时亚硝酸盐含量为3 8 0 m g k g ，p h 值 4 5 时亚硝酸盐含量为3 6 1 m g k g ，p h 值4 0 时亚硝酸盐含量为2 5 5 m g k g ，p h 值3 5 时亚硝酸 盐含量为1 4 6 m g k g ，可以看出，p h 4 5 及以下时亚硝酸盐就有明显降解，随着p h 值的降低亚硝 酸盐降解得越多。 1 2 5 大蒜与泡菜中亚硝酸盐含量的关系 李基银等1 研究表明，在泡菜发酵初期加入一定量的大蒜泥，可以阻断亚硝酸盐合成亚硝胺， 同时也能抑制弧硝酸盐的生成。研究表明，大蒜提取液能够阻断霉菌对硝酸盐的还原作用，阻断 细菌、霉菌对亚硝胺合成的促进作用“”。这是由于其本身所含的巯基化台物与亚硝酸盐结合生成 硫代弧硝酸盐酯类化合物而减少了亚硝酸盐的含量“。另一方面，由于蒜汁中所含的酸辣素和蒜 氨酸对硝酸哑还原苗具有一定的抑制作用，同时低浓度蒜汁对乳酸菌的生长具有促进作用，而 乳酸菌的快速生长有利于降低产品的酸度，分解破坏亚硝酸盐。 孙庆芳等“认为，大白菜泡菜发酵过程中卤汁中蒜汁浓度为2 时，亚硝酸盐残留量最少。 而张素华等“研究表明，添加1 o - 1 5 的大蒜泥可有效抑制泡菜中亚硝酸盐的产生。大蒜无论 是对自然发酵还是接种发酵，都能极明显地抑制亚硝峰的出现。郑琳等研究发现，添加4 的蒜汁 于纯接种肠膜明串珠菌发酵甘蓝中，泡菜中的亚硝酸盐含量明显低于不添加蒜汁的泡菜”。 1 2 6 姜与泡菜中亚硝酸盐含量的关系 在泡菜中添加姜汁也能有效阻断亚硝酸盐的生成”“。这一方面是由于姜的主要成分中姜油 酮，6 一姜油酮酚和6 一姜烯酚有较强的抗氧化能力，它们能阻断甘蓝中硝酸盐还原为亚硝酸盐，另 一方面是由于对硝酸盐还原菌具有一定的抑制作用。郑琳等1 研究发现，添加4 的姜汁于纯接种 肠膜明串珠菌发酵甘蓝中，泡菜中的亚硝酸盐含量明显低于不添加姜汁的泡菜。 段翰英等“研究了在食盐浓度为5 ，3 2 c 发酵时，添加4 姜汁与不添加姜汁对比，发现添 加姜汁的泡菜样品亚硝酸盐含量较对照有较大幅度降低，含量为对照的7 4 。 汪勤等“研究了姜汁对白菜、雪里蕻等泡菜中亚硝酸盐含量的影响，结果表明，姜汁能有效 降低泡菜中的亚硝酸盐含量，添加量越多效果越好，而且从姜汁不同成分对亚硝酸盐的影响对比 表明，姜汁全液) 姜汁清液) 姜汁沉淀。 孙庆方等”“在大白菜腌渍液中加入不同量的蒜汁，发现蒜汁浓度不同，亚硝酸盐变化也不同。 蒜汁浓度为3 和1 的样品亚硝峰值较高，蒜汁浓度为2 的样品亚硝峰值最低。 1 2 7 发酵温度与泡菜中亚硝酸盐含量的关系 泡菜发酵温度对亚硝酸盐含量也有影响。段翰英等“”研究了发酵温度对泡菜中亚硝酸盐的生 成量及生成时间的影响。通过研究芥菜和芹菜分别在室温和3 2 。c 发酵时，泡菜亚硝酸盐含量的变 化情况。结果表明，芹菜泡菜在发酵过程中，腌制温度越高，亚硝峰山现早，峰值小；腌制温 7 度低，亚硝峰出现晚，峰值高。芥菜的情况与芹菜类似。 史冬燕“7 研究了芹菜在室温和冰箱中发酵3 天后。芹菜中亚硝酸盐含虽，数据显示室温下的 样品中的亚硝酸盐含量为冰箱中的1 0 倍。 1 2 7 食盐浓度与泡菜中亚硝酸盐含量的关系 段翰英等“研究了在芥菜和芹菜分别在三种盐浓度3 、5 和7 发酵时，泡菜中亚硝酸盐含 量的变化。研究结果表明，食盐浓度越高，亚硝峰出现得越晚。随蔬菜种类的不同，亚硝峰值的 变化也不同。对芥菜来说，食盐浓度越大，亚硝峰值越低，而芹菜的亚硝峰值随盐浓度的变化基 本保持不变。 史冬燕“”研究了0 2 5 和1 2 5 两种盐浓度下，芹菜发酵3 天后的亚硝酸盐含最，试验数据 显示盐浓度低的芹菜中的亚硝酸盐含量为盐浓度高的芹菜的3 倍。 黄书铭“研究了不同盐浓度5 、8 、1 0 、1 2 腌制下雪菜中亚硝酸盐含量的变化情况，试验 数据表明食盐浓度越高，亚硝峰形成晚，且峰值早增大趋势。 1 2 8 其他与泡菜中亚硝酸盐含量的关系 黄书铭等“研究发现雪菜泡菜中加入糖和酸后，亚硝峰值显著降低，且峰值提前出现5 7 天。 认为在发酵的后期，随着酸度的逐渐增强，亚硝酸盐含量逐渐降低，即酸度愈高，亚硝酸亚含量 愈低。因为泡菜发酵与含糖量成正比关系，所以加糖和加酸又异曲同工之效。 汗勤等”将维生素c 加入白菜、雪里蕻泡菜中，发现当维生素c 与亚硝酸盐质量之比为i o o ： i 时，可以完全消除泡菜中的亚硝酸盐。刘青梅等”“在雪菜和榨菜中添加o ，2 的异维生素c 钠， 试验结果表明在泡菜发酵前期，抗氧化剂异v c 钠有一定的阻止硝酸盐还原成亚硝酸盐的作用。 金同铭等”“认为抗坏血酸与亚硝酸盐的积累呈反相关性。亚硝酸盐与v c 的反应与p h 值密切相 关，当p h 值大于6 时，反应速度可以忽略不计，当p h 值接近或小于3 4 时，则反应迅速。所以 在泡菜发酵过程中添加一定量的v c 具有防止形成亚硝胺的作用“。段翰英等“”研究了在食盐浓 度为5 ，3 2 发酵时，添加o 1 的v c 与不添加v c 的泡菜发酵时，亚硝酸盐含量的变化。研究 结果表明，添加了v c 的样品的亚硝峰峰值明显比对照样品低。 宁正祥等“”研究发现，谷胱甘肽、还原型辅酶i 、维生素e 、维生素c 和半胱氨酸等还原性 食品对亚硝酸盐呈线性消除关系。 1 3 研究内容 泡菜是一种传统的发酵蔬菜，但由于泡菜中亚硝酸盐含量较高，使人们对食用泡菜有所顾忌， 人人影响了泡菜的消费和发展。 国内外对泡菜中亚硝酸盐含量的研究，主要是从泡菜工艺出发，如泡菜原料、食盐浓度、发 酵温度、接种的乳酸菌及种类、杂菌等对亚硝酸盐含量及变化的影响。针对泡菜发酵过程中亚硝 酸盐生成和降解的机理还没有系统研究。 孛辫农韭大学稍士学位论文 第一章绪论 本论文飙自然发酵帮接种发酵两静发酵条件下，泡菜中亚硝酸盐岔量变化的不黼出发，我趣 在泡菜发酵过程中，影响亚硝酸盐含量变化的主疆因素，展开研究。 在磷酸簸豹钱落进程中，臻酸盐还鞭酶是硝酸盐钱落麴关键酶隈速酶，磷酸盐还添酶静滔瞧 与泡菜中亚硝酸盐含避有密切关系。而在泡菜发酵过程中，泡菜原料和泡菜原料表面微生物= 者 都窘有硝酸盐还原酶。这薅静不弼来源鹣硝酸盐还原酶与泡菜中豫女酸盐食爨的芙系还不渍楚， 所蚍本论文研究引起泡菜发酵过程中皿硝酸盐禽齄变化的硝酸盐还原酶是来自泡菜原料自身，还 是泡菜原料和随汁中的微生物。 低p 珏徨能裙降低泡菜中弧硝酸盐禽量，但赋低p h 氇新起到的具体作用还没有研究。低p h 值是抑制了泡菜中亚硝酸盐的产生，还是加速了艘硝酸盐的降解，还有待研究。所以本试验还将 霹濂毽与淹菜中耍硝酸益含鼙戆关系谶雩亍研究。逶过骚究在理憨缓冲髂系鞠泡菜笈簿真实体系 两种情况下，p h 值对豫硝酸盐含量的影响，找出p h 值与泡菜中亚硝酸盐含鬣的定量蕉系。 为了验i 燕试验结聚鳇投表性，将扶大鑫菜、萝 和黄j f & 三零孛逡黎窭发，瓣 磅究器鑫在叁然 发酵、接种发酵和加酸发酵条件下，泡蕖中硝酸盐含量和豫硝酸盐含最的变化趋势，对泡菜的实 际生产提供理论指导。 9 第二章泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量的变仡 2 。l 弓l 言 国内外相芙报道袭明，自然发酵过糨中，泡菜中硝酸盐含量逐渐减少，而亚硝酸盐含量的变 扼璺瑷先舞簌降鳇趋势”“。藤接静发黪能大大降低海菜巾的亚硝酸盐含量”。但是针对泡浆 在自然发酵和接种发酵过程中，亚硝酸始含量差辩显著的原因的研究只是从乳酸菌的方面做了初 步的报道。 本章