摘要：潮汕咸菜集鲜、脆、香、辣、咸为一身，其风味独特，堪称潮汕饮食文化中的一宝，倍受海内外潮汕人的青睐。在潮汕咸菜的制作中，涉及到许多学生已知或未知的化合物、化学反应，以及诸多有趣的生化现象，是一个潜在的化学教育资源。将这一文化资源开发成为校本化学课程，容易在教学中产生师生共呜，有利于拓展学生的科学视野，激发对化学学习的热情，培养良好的科学思维习惯，以及求真务实、勇于探索的科学精神。同时，通过课程实践有利于培养学生了解家乡、认同家乡、热爱家乡的情怀，提升人生观、价值观。
关键词：潮汕咸菜；课程资源；化学教学
文章編号：1005–6629（2017）2–0093–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
咸菜属发酵蔬菜，是目前我国蔬菜加工产品中产量最多的一种。就发酵蔬菜的制作而言，在我国已有约3000年的历史，其主要原料一般为白菜、萝卜、黄瓜、甜椒等常见的新鲜蔬菜，添加食盐、水和调味料，利用蔬菜自身附着的或人工添加的乳酸菌，在厌氧环境下经发酵而成[1]。
在我国许多地方的语境里，咸菜是个统称，泛指各色各样腌制起来的咸菜，如咸萝卜、腌酱菜、榨菜等等。但在潮汕地区，咸菜独指腌大芥菜，而其他种类的咸菜直称其名，如菜脯（萝卜干）、咸蒜头、甜酸荞头等等。单个品种能霸占一个品类的统称，可见在潮汕地区，腌大芥菜（即咸菜）有着唯我独尊的地位。
潮汕人对大芥菜的偏好源自其特别的地理环境。潮汕属亚热带海洋性季风气候，夏长冬短，日照充足，大气燥热。因此，潮汕人饮食讲究鲜淡，尤其在夏天专饮各种草药烳凉水以除瘴气，蔬菜也多吃清苦之物。其中潮汕特产的包心芥菜[又名大芥菜；学名：Brassica juncea（L.） Czerniak.]营养丰富，并具有抗癌、清热、利尿、养胃、解毒、降压、降脂等功能，深受当地民众的喜爱。由于潮汕包心芥菜味苦且辣，鲜吃难以下咽。于是当地的潮汕乡民采用大芥菜为原材料，运用传统的发酵工艺，将其制作成为一种具有潮汕独特风味的调味佳品“咸菜”。在潮汕地区素有“饭中鱼肉不如一口咸菜”的说法，可见咸菜在潮汕人心目中是何等重要。
潮汕咸菜素以金黄晶莹、酸甜酥脆、香醇爽口、风味独特而令人馋涎欲滴，成为潮汕饮食文化中的一宝，饮誉海内外市场，广受海内外潮汕人的青睐[2～4]。本文从潮汕饮食文化之一“咸菜”入手，运用化学的知识与原理，来剖析潮汕咸菜中蕴涵的化学奥秘，为建设校本化学课程资源积累素材，服务于化学教育。
1 咸菜的咸味
在制作咸菜时食盐是不可缺少的辅料，也是咸菜产生咸味的物质基础。食盐在咸菜加工中所起的主要功用为：（1）脱水作用。高浓度的食盐溶液具有很高的渗透压，能迫使菜体组织细胞内的水分及可溶性固形物反渗透出来，使菜体脱水、组织致密。同时，菜体外的食盐渗透进入菜体细胞内，直至菜体内外渗透平衡。在咸菜的传统加工工艺中，食盐的用量一般为6%～8%。（2）防腐作用。高浓度食盐水可有效地抑制有害微生物的繁殖。食盐本身不是防腐剂，只是高浓度的食盐可造成蔬菜细胞脱水，导致原生质和细胞壁脱离，细胞的生理代谢活动受到抑制，直至细胞停止生长或死亡，达到防腐的目的。（3）增进咸菜的风味形成。由于食盐渗入菜内形成一个高盐环境，在这种高盐、缺氧的状态下菜内营养物经乳酸菌发酵产生乳酸、乙醇和醋酸等，形成了咸菜的酸香味。
人类的咸味感是在进化中发展得最早的化学感官之一。人对盐和对水一样，均有普遍性的喜爱，这说明人还保留了在生理上调节盐和水需求的本能。咸味是中性盐显示的味，是食品中不可或缺的、最基本的味。它是由盐类离解出的正、负离子共同作用的结果，如食盐中的阳离子Na+产生咸味，而阴离子Cl-抑制咸味，并能产生副味。
食品科学研究表明：无机盐类的咸味（或苦味）与组成盐的阴、阳离子的离子直径之和有关。在直径之和小于0.65nm时，盐呈现咸味；而超出此值时则呈现苦味。例如：NaCl的离子直径之和为0.556nm，显示出纯咸味；而MgCl2的离子直径之和为0.85nm，则苦味明显。
在食品调味料中食盐专用于产生咸味，其阈值为0.2%；在液态食品中的最适浓度为0.8%～ 1.2%。由于咸菜含盐量较高，长期食用会引起心脑血管疾病和骨质疏松，许多养生专家都提醒我们要培养饮食清淡、低盐的习惯。就咸菜加工而言，制作低盐化咸菜已成为食品科学的研究热点之一。同时，食用盐也已向低钠化发展，作为食盐替代物的化合物主要有KCl，如用20%的KCl与80%的NaCl混配而成的盐就是目前市售的低钠盐[5]。
2 咸菜的酸味
在芥菜腌制高盐环境下，许多细菌、霉菌等微生物的生长均受到抑制。由于乳酸菌在盐度高达10%～18%的环境中仍能生长，具有明显的竞争优势。芥菜的营养成分经乳酸发酵能产生大量乳酸，并伴随产生少量的乙醇和醋酸，这些产物又是良好的抑菌剂，能抑制大多数腐败菌的繁殖，确保咸菜具有微酸、鲜甜、醇香可口的独特风味。
根据史料记载，人类利用乳酸发酵技术由来已久，且乳酸发酵食品早已被消费者所接受，在欧美、日本及东南亚等地区乳酸饮料相当盛行。乳酸发酵食品具有诸多方面的优势：（1）口感好。酸味源于乳酸；（2）营养价值高。乳酸发酵过程中可以产生多种维生素，如VB、VC、VD、烟酸和叶酸，以及人体所必需的氨基酸等；（3）具有抗菌和保健作用。乳酸及乳酸菌素对人的肠道有害菌有抑杀作用；（4）可提高钙、磷、铁的利用率，促进铁和VD的吸收；（5）具有特殊的风味和更长的保质期。在美国，乳酸已完全代替了柠檬酸和磷酸，并作为食品的酸味剂和抑菌剂。乳酸发酵产品酸甜可口，且具有乳酸发酵的特殊香气[6]。
3 咸菜的苦与辣味
新鲜的芥菜有轻微的辣味和较重的苦味，吃起来难以下咽。经腌制过后，则其苦味基本消失，转化成为一种具有酸甜酥脆、香醇爽口的且含胆固醇低和膳食纤维高的美食。主导这场神奇变化的是发酵过程中的一系列生物化学反应。
在鲜芥菜中辛辣味源自其含有的芥子油（异硫氰酸酯类化合物ITCs，主要组分为异硫代氰酸丙烯酯AITC），而苦味则是其含有的黑芥子苷（即黑芥子硫代葡萄苷）。芥菜在腌制加工过程中，芥菜中的黑芥子酶能催化黑芥子苷水解成为葡萄糖和不稳定的中间物硫代氰酸盐，此配基（硫代氰酸盐）易重排形成异硫代氰酸酯（ITCs）。因此，黑芥子苷发酵的最终产物为具有辛辣味和香气的异硫代氰酸酯（ITCs）、葡萄糖（Glu）及硫酸氢钾等[7]。黑芥子苷水解后，苦味逐渐消失，出现了香、辣味，品质有明显改进。
当咸菜存放时间较长时，水解的主要产物异硫代氰酸丙烯酯（AITC）还会进一步水解，生成二烯丙基二硫化合物（大蒜素，DADS）。二烯丙基二硫化合物是大蒜精油的主要成分，这就是咸菜放久了会由芥辣味变为蒜味的原因[8]。
异硫代氰酸丙烯酯（AITC）是具有高度生物活性的化合物，广泛存在于芥末油、辣根、芥菜中。研究表明其具有杀菌、抑制血小板聚集、抗癌活性等作用，可以起到预防前列腺癌、胃肠道癌、肺癌的功效。另外，异硫代氰酸丙烯酯以其较强的杀菌能力，在农业上可替代溴甲烷作为土壤绿色环保消毒剂使用。因此，异硫氰酸烯丙酯在食品添加剂、食品抑菌防腐、医疗抗癌，以及土壤消毒等方面均具有广泛的应用前景[9]。
4 咸菜的鲜与香味
芥菜在腌制过程中，微生物的发酵作用和蛋白质的水解作用，以及其他的生物化学变化，共同产生出一种特殊鲜味和香味来。
咸菜的鲜味主要是由蛋白质水解产生的谷氨酸，谷氨酸对腌制品有助鲜作用。在新鲜的芥菜中，均含有一定量的蛋白质和氨基酸，蛋白质也是芥菜理化品质的重要内容之一，其含量的高低是评价芥菜品种、品质优劣的一项重要指标。科学研究表明：在叶芥菜中富含有17种氨基酸，其中被称为鲜味氨基酸的谷氨酸含量最高，占氨基酸总量的27.1%，这是构成芥菜鲜味的物质基础[10]。而且发酵芥菜的风味与氨基酸密切有关，其中酸性氨基酸的比例决定了成品菜的风味，比例越高，鲜味越好。
咸菜的香气成分主要是由微生物作用于蛋白質、糖类、脂肪及其他物质发生生化反应产生的异硫代氰酸酯、醇、醛、酮、酯类等一系列化合物[11]。其中异硫代氰酸酯为芥菜的独特风味物质之一，是芥菜挥发油香味的主体。余下含量较高的是发酵产生的醇类，醇类本身具有香味，而且还会与咸菜中的酸进行酯化反应，进一步产生多种酯类香味化合物，使咸菜香味更加丰富。
5 咸菜的脆性
在食品化学中粗纤维是影响泡菜脆度的重要评价指标，适宜的粗纤维含量可使咸菜保脆性较好，口感脆爽。如果咸菜含纤维素和半纤维素少，则口感脆嫩，且不耐贮藏、易腐。新鲜的芥菜中纤维素的含量约为0.3%～2.8%，与白萝卜的含量相当，较适合制作咸菜。纤维素和半纤维素虽然不能被人体消化，但有促进肠蠕动、预防高血糖和高血脂，利于减肥，还可防治便秘等作用。
6 咸菜中的有害成分
蔬菜腌制过程中，由于硝酸还原酶及微生物的作用，可使硝酸盐还原成亚硝酸盐。亚硝酸盐可引起青紫缺氧症状，还可与人体中的仲胺反应，形成亚硝胺。亚硝胺是一种强致癌物，也是最重要的化学致癌物之一。由于亚硝酸盐作为亚硝胺的前体，人们心里普遍存在谈亚硝酸盐色变之患，对食用咸菜抱有戒心。
其实亚硝酸盐广泛存在于自然环境中，尤其是在食物中，它每天都会随着粮食、蔬菜、鱼肉、蛋奶等进入人体。例如：蔬菜中亚硝酸盐的平均含量大约为4mg/kg，肉类约是3mg/kg，蛋类约为5mg/kg，咸菜里的平均含量也在7mg/kg以上。食入了亚硝酸盐并不等于一定会致病，根据国家标准GB2714-2003《酱腌菜卫生标准》要求，亚硝酸盐残留量（以亚硝酸钠计）不得超过20mg/kg [12]。因此在通常情况下，我们吃各种蔬菜不存在亚硝盐超标的不安全问题。
由于蔬菜发酵过程中，亚硝盐含量会升高，咸菜中的亚硝酸盐含量往往会比鲜蔬菜的高。那吃咸菜是否安全？蔡真珍[13]等探讨了咸菜制作中亚硝酸盐含量的日变化规律，实验结果表明：蔬菜在腌制后，其亚硝酸盐含量均呈现出先升后降的趋势；一般家庭在腌制咸菜时，待腌制8天后亚硝酸盐就降到了较低的水平，即可食用。另外，在制作咸菜时可以添加一些富含VC、VE、VA的食材，以及大蒜、鲜辣椒等，这些物质富含具有还原性（或称抗氧化性）的有机化合物，可以有效地抑制亚硝胺的合成[14]。总之，掌握好咸菜腌制工艺，保证良好的卫生条件，咸菜中的亚硝酸盐含量是完全可以控制在安全的指标范围内，确保食用安全。
7 小结
本文从潮汕咸菜的风味特色出发，抓住其咸、酸、苦辣、鲜香、脆等几个主要特色，由表及里地挖掘这些性质的内在化学物质基础，并运用生物及化学原理解释物质间的相互转化规律和生理作用。文中展示了许多常见的化合物（如氯化钠、亚硝酸盐、谷氨酸、乳酸等），通过生物化学的角度去介绍其生物化学活性，给学生一个新的学习视角，扩宽了学生的科学视野。同时还介绍了许多他们不太熟悉的化合物（如黑芥子苷、异硫代氰酸丙烯酯、亚硝胺等），让学生了解咸菜的苦与辣的根源以及有益与有害物质（抑制与诱发癌症的化合物），教育他们学会运用科学知识来指导生活、珍爱生命。另外，运用乳酸发酵原理和黑芥菜苷水解原理，来揭示潮汕的先辈们运用发酵技术，不仅能保存食物，而且还能创造奇迹。在潮汕地区除发酵制作咸菜外，还有许多类似的例子，创造了一系列人类的文明。如由橘子皮制作九制陈皮、由佛手制作老香黄、由青梅制作话梅、由茶叶制作凤凰单丛等，大有化腐朽为神奇之功，将原本难吃、或不能吃的东西转化为美味佳肴。通过本课程的学习，能充分激励学生求真务实、发奋图强的科学精神。遗憾的是由于此文篇幅所限，文中所涉及的诸多内容，如氨基酸以及香气组分等未能详尽介绍，这在实际教学中可以通过图表来弥补，使内容更加饱满、充实。
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