食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003對泡菜代謝物及風(fēng)味的影響

徐亞洲 熊 濤 謝書虎 肖陽生 劉長根

(南昌大學(xué)生命科學(xué)與食品工程學(xué)院食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330047)

泡菜發(fā)酵過程中的乳酸菌直接或者間接影響泡菜的風(fēng)味代謝物質(zhì)以及泡菜品質(zhì)[1-4]，已有研究[5]發(fā)現(xiàn)乳酸菌發(fā)酵泡菜鹵水中風(fēng)味代謝物與泡菜品質(zhì)的差異，然而目前研究還未考慮到泡菜原材料攜帶的乳酸菌對泡菜品質(zhì)的影響，缺乏乳酸菌泡菜發(fā)酵過程中組成風(fēng)味物質(zhì)的碳水化合物、有機(jī)酸、氨基酸以及揮發(fā)性物質(zhì)動態(tài)變化的考察以及對風(fēng)味成分的聯(lián)合分析，尚未考慮基于感覺閾值差異的風(fēng)味代謝物質(zhì)對泡菜品質(zhì)的貢獻(xiàn)。試驗(yàn)擬對泡菜原材料滅菌處理后，以食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003作為起始發(fā)酵菌株純種發(fā)酵泡菜，監(jiān)測食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003純種發(fā)酵泡菜及自然發(fā)酵泡菜中的代謝物的動態(tài)變化，通過風(fēng)味物質(zhì)的香氣活度值與主成分分析考察不同發(fā)酵方式泡菜中代謝物與風(fēng)味的特點(diǎn)，以期為泡菜品質(zhì)改良與泡菜產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、培養(yǎng)基與試劑

新鮮圓白菜、冰糖、碘鹽、辣椒、姜、大蒜、花椒：市售；

MRS培養(yǎng)基：美國Sigma公司；

蔗糖、果糖、葡萄糖、乙酸、乙醇、乳酸：分析標(biāo)準(zhǔn)品，美國Sigma公司；

濃硫酸、無水乙醇、氫氧化鈉、氯化鐵、氯化鈉：分析純，上海國藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司。

1.2 儀器與設(shè)備

pH計(jì)：pHS-25型，上海精密科學(xué)儀器有限公司；

液相色譜儀：Agilent 1260型，美國安捷倫公司；

氣質(zhì)聯(lián)用儀：Agilent7820A氣相-5977B型，美國安捷倫公司；

氨基酸分析儀：S-433D型，北京捷盛依科科技發(fā)展有限公司；

生化培養(yǎng)箱：DNP-9272型，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 乳酸菌培養(yǎng)與發(fā)酵菌劑的制備 從傳統(tǒng)四川發(fā)酵泡菜中分離得到食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003，轉(zhuǎn)接于MRS液體培養(yǎng)基中，37 ℃培養(yǎng)48 h后離心(5 000 r/min，10 min，4 ℃)，用0.85% NaCl溶液洗滌兩次，最后使用0.85%的NaCl溶液調(diào)節(jié)菌體濃度至9 lg (CFU/mL)。

1.3.2 泡菜的制備與取樣

(1) 泡菜配方[6]：每100 mL水中，添加白菜50 g，冰糖4 g，碘鹽4 g，辣椒4 g，大蒜3 g，生姜2 g，花椒1.5 g。

(2) 樣品制備：泡菜原料混合均勻后分為4組，分別為食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003純種發(fā)酵組，自然對照組與空白組，每個(gè)批次3個(gè)重復(fù)，自然發(fā)酵組不進(jìn)行滅菌處理，室溫下自然發(fā)酵，食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003純種發(fā)酵組滅菌(105 ℃，25 min)后接入食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003純種發(fā)酵，空白組原材料滅菌后不接入其他菌株，室溫放置7 d。

(3) 取樣：泡菜從入壇開始發(fā)酵7 d，期間每隔24 h于超凈工作臺內(nèi)取樣。

1.3.3 乳酸菌計(jì)數(shù) 取1 mL泡菜液加入到9 mL無菌生理鹽水中，適當(dāng)稀釋后選擇3個(gè)合適的梯度稀釋液，分別取100 μL涂布于MRS固體培養(yǎng)基，每個(gè)梯度做3次平行涂布，37 ℃培養(yǎng)48 h。

1.3.4 pH值測定 采用pH計(jì)。

1.3.5 總酸含量測定 按GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》執(zhí)行，總酸含量以乳酸計(jì)。

1.3.6 糖和有機(jī)酸含量測定 泡菜液于4 ℃，12 000 r/min離心10 min，取上清液，經(jīng)0.22 μm濾膜過濾，濾液用于高效液相色譜分析。色譜條件：進(jìn)樣量20 μL，流動相5 mmol/L硫酸溶液，流速0.5 mL/min，柱溫35 ℃，紫外檢測器檢測波長210 nm。選用示差折光檢測器檢測糖(蔗糖、葡萄糖、果糖)含量，紫外檢測器檢測有機(jī)酸(檸檬酸、乳酸、乙酸、琥珀酸、酒石酸、蘋果酸、丁酸)含量。

1.3.7 游離氨基酸含量測定 取2 mL泡菜液，離心(3 000 r/min，5 min，4 ℃)，取上清液1 mL，用2%磺基水楊酸稀釋5倍，漩渦震蕩30 s，靜置15 min；離心(10 000 r/min，10 min，4 ℃)；上清液用0.22 μm濾膜過濾，濾液用于氨基酸分析儀分析。

1.3.8 揮發(fā)性物質(zhì)檢測 泡菜中揮發(fā)性成分由GC-MS分離鑒定，色譜柱為HP-5MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm，膜厚度0.25 μm)。純度99.999%的氦氣作為載氣，載氣流速1.2 mL/min。烤箱溫度起始為40 ℃保持1 min，以16 ℃/min的速度升至175 ℃并保持1 min，以2 ℃/min的速度升至95 ℃并保持1 min，以2 ℃/min的速度升至110 ℃并保持1 min，以3 ℃/min的速度升至150 ℃并保持1 min，以6 ℃/min的速度升至200 ℃并保持8 min。質(zhì)譜離子源電壓70 eV，離子源和傳輸線溫度分別為230，250 ℃。質(zhì)量掃描范圍為m/z35～350。

1.3.9 代謝物香氣活度值分析 泡菜中代謝成分決定著泡菜的感官風(fēng)味，但是人類對風(fēng)味代謝物質(zhì)感官不僅取決于風(fēng)味物質(zhì)的相對含量，同時(shí)取決于風(fēng)味物質(zhì)的感覺閾值，而采用感官評定的方式誤差較大，故依據(jù)泡菜風(fēng)味代謝成分的香氣活度值[7]評價(jià)不同發(fā)酵方式的泡菜風(fēng)味。

(1)

式中：

O——香氣活度值；

C——物質(zhì)的絕對濃度；

T——感覺閾值。

由于Si=fi×Ci，所以

(2)

式中：

OA，OB——組分A、B的香氣活度值；

f1,f2——?dú)庀嗌V中組分A、B的峰面積的相對校正因子；

Si——組分i的峰面積；

Ti——組分i的感覺閾值。

風(fēng)味物質(zhì)的O值越高，則該風(fēng)味組分對泡菜整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)越大，結(jié)合主成分分析，對泡菜風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行降維，乳酸菌純種發(fā)酵泡菜過程中含量變化較大且不同發(fā)酵方式泡菜中差異較大的風(fēng)味組分可作為泡菜風(fēng)味的特征風(fēng)味物質(zhì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH與酸度

如圖1所示，總體來說，純種發(fā)酵泡菜的pH值高于自然發(fā)酵泡菜，酸度低于自然發(fā)酵泡菜，可能是高溫滅菌處理使原材料中的物質(zhì)進(jìn)入鹵水中導(dǎo)致的[6]，空白組中較高的pH值也從側(cè)面證實(shí)了這一點(diǎn)。自然發(fā)酵泡菜的酸度大于純種發(fā)酵泡菜，表明試驗(yàn)篩選的兩株異型發(fā)酵乳酸菌產(chǎn)乳酸能力低于自然發(fā)酵泡菜中的多菌種發(fā)酵，Xiong等[8]對泡菜中乳酸菌的研究也得到了相似的結(jié)論。食竇魏斯氏菌NCU034005發(fā)酵泡菜的pH值高于檸檬明串珠菌NCU027003發(fā)酵泡菜，酸度小于檸檬明串珠菌NCU027003接種泡菜，說明食竇魏斯氏菌NCU034005發(fā)酵產(chǎn)乳酸能力小于檸檬明串珠菌NCU027003，該結(jié)果與圖4(g)中顯示的乳酸含量動態(tài)變化一致。自然發(fā)酵泡菜與檸檬明串珠菌NCU027003純種發(fā)酵泡菜發(fā)酵后期鹽水中的pH值變化趨于平緩，且pH值相差不大。檸檬明串珠菌NCU027003純種發(fā)酵泡菜與食竇魏斯氏菌NCU034005純種發(fā)酵泡菜的酸度相近，而自然發(fā)酵泡菜的酸度大于接種發(fā)酵泡菜，自然發(fā)酵泡菜是多菌種協(xié)同發(fā)酵，發(fā)酵后期，同型發(fā)酵菌株作為優(yōu)勢菌產(chǎn)乳酸[1]，使自然發(fā)酵泡菜中的酸度較高，而食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003是異型發(fā)酵菌株，產(chǎn)酸與耐酸能力相對較弱，使泡菜發(fā)酵后期pH值趨于平緩[9]。檸檬明串珠菌NCU027003與食竇魏斯氏菌NCU034005對泡菜酸度的貢獻(xiàn)較小，自然發(fā)酵泡菜中多菌種協(xié)同發(fā)酵有利于泡菜pH值迅速下降，致使泡菜迅速成熟，有研究[10-11]表明泡菜發(fā)酵前期以耐酸性較弱的球菌屬為主，發(fā)酵中后期主要是耐酸性較強(qiáng)的同型發(fā)酵乳酸菌(如植物乳桿菌)，與試驗(yàn)結(jié)果一致。

圖1 發(fā)酵過程中泡菜pH與酸度的動態(tài)變化

2.2 乳酸菌純種發(fā)酵泡菜過程中菌系的動態(tài)變化

如圖2所示，泡菜發(fā)酵起始階段純種發(fā)酵泡菜鹵水中乳酸菌數(shù)約為106～107CFU/mL，自然發(fā)酵活菌總數(shù)為103～104CFU/mL，而空白組鹵水乳酸菌含量幾乎為0 CFU/mL，且在整個(gè)發(fā)酵過程乳酸菌含量未有顯著變化，說明滅菌效果良好，有效地排除了原材料表面附著的微生物對試驗(yàn)結(jié)果的干擾。乳酸菌純種發(fā)酵泡菜中乳酸菌含量先上升后下降，可能是泡菜接種乳酸菌的作用，純種發(fā)酵泡菜中食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003的乳酸菌數(shù)在早期迅速上升，有研究[9]表明異型發(fā)酵菌株耐酸性弱，導(dǎo)致了純種發(fā)酵泡菜中乳酸菌數(shù)逐漸下降。自然發(fā)酵泡菜中后期乳酸菌含量高于純種發(fā)酵泡菜，表明泡菜中耐酸能力較好的同型發(fā)酵乳酸菌逐漸增殖，與其他研究[12]結(jié)果相似，試驗(yàn)中篩選得到的食竇魏斯氏菌NCU034005耐酸性弱于檸檬明串珠菌NCU027003。

圖2 發(fā)酵過程中泡菜乳酸菌活菌數(shù)的動態(tài)變化

Figure 2 Dynamic changes of viable lactic acid bacteria of paocai during the fermentation

2.3 乳酸菌純種發(fā)酵泡菜過程中代謝物的動態(tài)變化

2.3.1 碳水化合物 由圖3可知，蔗糖含量逐漸下降，果糖與葡萄糖含量逐漸上升，與Jeong等[13]的試驗(yàn)顯示的游離糖含量均上升及Choi等[14]的試驗(yàn)顯示所有的游離糖均下降有所不同，可能是試驗(yàn)所用的乳酸菌與原材料差異導(dǎo)致的。

如圖3(a)所示，幾種泡菜中蔗糖含量均在0～1 d中小幅上升，可能是泡菜原材料中的營養(yǎng)物質(zhì)滲透進(jìn)入鹵液中導(dǎo)致的。自然發(fā)酵泡菜中的蔗糖含量低于純種發(fā)酵泡菜，且食竇魏斯氏菌NCU034005純種發(fā)酵泡菜中的蔗糖含量下降速度小于檸檬明串珠菌NCU027003發(fā)酵泡菜，說明自然發(fā)酵多菌種協(xié)同發(fā)酵對蔗糖的利用率高于食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003純種發(fā)酵，檸檬明串珠菌NCU027003對蔗糖利用率高于食竇魏斯氏菌NCU034005，與其他研究[15-16]結(jié)果一致。

如圖3(b)所示，空白樣品中的葡萄糖含量基本不變，略有起伏，泡菜發(fā)酵過程中葡萄糖含量在0～1 d小幅下降，與圖3(a)中蔗糖含量的動態(tài)變化一致，與其他研究[8,17]比較，泡菜中葡萄糖含量較低，可能由于泡菜發(fā)酵前期乳酸菌適應(yīng)泡菜環(huán)境，乳酸菌活動消耗葡萄糖與原材料中蔗糖轉(zhuǎn)化成葡萄糖的效率低于乳酸菌生成葡萄糖的效率。發(fā)酵前期，檸檬明串珠菌NCU027003純種發(fā)酵泡菜與自然發(fā)酵泡菜中的葡萄糖含量逐漸上升，且檸檬明串珠菌NCU027003發(fā)酵泡菜中的葡萄糖上升速度大于自然發(fā)酵泡菜，食竇魏斯氏菌NCU034005純種發(fā)酵泡菜中葡萄糖含量低于其他3種泡菜，由圖2可知，純種發(fā)酵泡菜中的檸檬明串珠菌NCU027003菌數(shù)在1～3 d高于自然發(fā)酵中乳酸菌數(shù)，食竇魏斯氏菌NCU034005轉(zhuǎn)換蔗糖生成葡萄糖的能力遠(yuǎn)低于自然發(fā)酵，可能導(dǎo)致了不同發(fā)酵泡菜中葡萄糖含量的不同。泡菜發(fā)酵后期，4種泡菜中的葡萄糖含量動態(tài)變化趨于平緩，可能是泡菜中乳酸菌消耗葡萄糖的量與生成葡萄糖的量相當(dāng)導(dǎo)致的。泡菜中球菌屬乳酸菌一般可產(chǎn)生葡萄糖蔗糖酶將蔗糖轉(zhuǎn)換成葡萄糖[9,18]，加上泡菜酸環(huán)境以及乳酸菌自身活力的綜合作用，導(dǎo)致了不同乳酸菌發(fā)酵泡菜中葡萄糖含量的差異。

如圖3(c)所示，泡菜中的果糖含量動態(tài)變化趨勢相似，發(fā)酵前期小幅下降，發(fā)酵中期逐漸上升，發(fā)酵末期趨于穩(wěn)定。而自然發(fā)酵泡菜中果糖的含量總體低于純種發(fā)酵泡菜，試驗(yàn)結(jié)果表明，食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003可代謝蔗糖生成果糖，轉(zhuǎn)換效率相近。有研究[9]表明，球菌屬特別是腸膜明串珠菌屬是自然發(fā)酵過程中生成果糖的主要菌株。空白樣品中果糖含量的變化可能是原材料中的果糖滲透進(jìn)入泡菜液中導(dǎo)致的。

圖3 發(fā)酵過程中泡菜蔗糖、葡萄糖與果糖含量的動態(tài)變化

不同異型發(fā)酵菌株代謝糖能力不同，冰糖的添加使泡菜中蔗糖含量增加，蔗糖作為冰糖中主要的糖類可以被蔗糖水解酶水解為果糖與葡萄糖，可能也是純種發(fā)酵泡菜中糖含量不同的原因之一，乳球菌屬尤其是檸檬明串珠菌NCU027003可分泌蔗糖轉(zhuǎn)化酶將蔗糖轉(zhuǎn)化成葡萄糖與果糖[9,19]，且檸檬明串珠菌NCU027003可高效利用蔗糖與葡萄糖[20-21]。

2.3.2 有機(jī)酸 如圖4所示，泡菜發(fā)酵過程中7種有機(jī)酸總體上升，檸檬明串珠菌NCU027003發(fā)酵泡菜液中除蘋果酸外的有機(jī)酸含量都高于其他發(fā)酵泡菜。檸檬明串珠菌NCU027003發(fā)酵泡菜與食竇魏斯氏菌NCU034005發(fā)酵泡菜中丁酸、琥珀酸、酒石酸含量高于自然發(fā)酵，而自然發(fā)酵泡菜中檸檬酸、乳酸、乙酸的含量介于檸檬明串珠菌NCU027003發(fā)酵泡菜與食竇魏斯氏菌NCU034005發(fā)酵泡菜之間，發(fā)酵中后期蘋果酸含量略高于檸檬明串珠菌NCU027003。發(fā)酵過程中酒石酸含量變化不大，可能是由于酒石酸不參與乳酸菌的生長代謝。檸檬酸含量在發(fā)酵中后期增長趨勢趨于平緩，Koduru等[22-23]發(fā)現(xiàn)檸檬酸和葡萄糖與果糖、乳糖或木糖通過乙酸激酶途徑代謝，泡菜中乳酸菌代謝檸檬酸，泡菜發(fā)酵中后期，檸檬明串珠菌NCU027003純種發(fā)酵泡菜與食竇魏斯氏菌NCU034005發(fā)酵泡菜中的乳酸菌數(shù)降低，導(dǎo)致檸檬酸增長速度逐漸減慢。泡菜發(fā)酵過程中乳酸菌可以生成蘋果酸，一些乳酸菌可以通過蘋果酸乳酸酶將L-蘋果酸脫羧為L-乳酸和CO2[24]，導(dǎo)致了不同乳酸菌發(fā)酵泡菜中的蘋果酸含量不同。

由圖4(f)可知，檸檬明串珠菌NCU027003代謝產(chǎn)乳酸能力高于食竇魏斯氏菌NCU034005。泡菜發(fā)酵前期，接種乳酸菌使得純種發(fā)酵泡菜中乳酸菌含量較高，導(dǎo)致了純種發(fā)酵泡菜中乳酸迅速累積。研究[25]表明，同型發(fā)酵乳酸菌產(chǎn)乳酸能力高于異型發(fā)酵乳酸菌，自然發(fā)酵是多菌種協(xié)同發(fā)酵，發(fā)酵后期自然發(fā)酵泡菜中同型發(fā)酵菌是優(yōu)勢菌株，使得自然發(fā)酵泡菜中的乳酸含量逐漸接近檸檬明串珠菌NCU027003純種發(fā)酵泡菜。

圖4(g)中，檸檬明串珠菌NCU027003泡菜發(fā)酵過程中乙酸含量迅速增長，且高于自然發(fā)酵，可能是由異型發(fā)酵乳酸菌產(chǎn)乙酸較多，自然發(fā)酵泡菜中同型發(fā)酵乳酸菌產(chǎn)生乙酸含量較少導(dǎo)致的。有研究[25]表明，同型發(fā)酵乳酸菌代謝主要產(chǎn)乳酸，而異型發(fā)酵主要產(chǎn)乙醇、二氧化碳等物質(zhì)。食竇魏斯氏菌NCU034005發(fā)酵泡菜中乙酸含量最少但高于空白樣，結(jié)合圖2可知，食竇魏斯氏菌NCU034005泡菜中的乳酸菌含量較低，故可能食竇魏斯氏菌NCU034005生成乙酸能力相對較弱導(dǎo)致的結(jié)果?？傮w來說，泡菜發(fā)酵過程中有機(jī)酸含量動態(tài)變化依賴于乳酸菌的活動，且乳酸菌發(fā)酵過程中乳酸含量高于乙酸含量，乳酸是造成泡菜酸環(huán)境的重要因素，與其他研究[25]結(jié)果一致。

2.3.3 氨基酸 如圖5所示，泡菜發(fā)酵過程中谷氨酸(Glu)與天冬氨酸(Asp)含量逐漸上升，絲氨酸(Ser)與丙氨酸(Ala)逐漸減少。脯氨酸(Pro)、絲氨酸(Ser)、天冬氨酸(Asp)是發(fā)酵泡菜中含量較高的氨基酸，丙氨酸(Ala)在自然發(fā)酵泡菜中含量較高，其他種類游離氨基酸趨于穩(wěn)定狀態(tài)，總體變化不顯著，而其他研究[13]發(fā)現(xiàn)發(fā)酵過程中氨基酸含量迅速增加，可能是由泡菜原材料、制作工藝、發(fā)酵菌株等因素導(dǎo)致的。

2.3.4 揮發(fā)性成分 如圖6所示，在不同乳酸菌發(fā)酵泡菜過程中共檢測出153種揮發(fā)性成分，包含32種醇、17種烯、15種酮、13種酯、10種生物胺與芳香化合物等揮發(fā)性物質(zhì)，其中10種生物胺成分含量相對較低，主要存在于空白樣中，且在泡菜發(fā)酵后期生物胺含量逐漸為0。

不同發(fā)酵泡菜中的揮發(fā)性物質(zhì)組成有顯著差別，食竇魏斯氏菌NCU034005發(fā)酵泡菜共檢測出93種揮發(fā)性成分，檸檬明串珠菌NCU027003發(fā)酵泡菜共檢測出55種揮發(fā)性成分，自然發(fā)酵泡菜共檢測出43種揮發(fā)性成分，空白原材料共檢測出了71種揮發(fā)性成分，食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003可顯著提高泡菜揮發(fā)性成分的種類。桉樹醇、松油醇、乙酸是3種發(fā)酵泡菜中主要的共有揮發(fā)性成分，樟樹醇是食竇魏斯氏菌NCU034005發(fā)酵泡菜中獨(dú)有的含量較高的揮發(fā)性成分，Jeong等[26]發(fā)現(xiàn)作為泡菜中重要的硫化物在試驗(yàn)中也被檢測到。不同乳酸菌發(fā)酵泡菜產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)不同，而泡菜中多樣的乳酸菌與其各自的代謝產(chǎn)物豐富了泡菜風(fēng)味[27]。

2.4 代謝物的主成分分析

為了比較兩種乳酸菌純種發(fā)酵泡菜的代謝物的差異，對不同發(fā)酵方式泡菜中的代謝產(chǎn)物進(jìn)行主成分分析，主成分1的方差貢獻(xiàn)率為33.95%，主成分2的方差貢獻(xiàn)率為50.91%。如圖7所示，主成分分析載荷得分圖表明不同乳酸菌發(fā)酵泡菜的代謝物有良好的分離效果，分別聚集在3個(gè)不同區(qū)域，在乳酸菌發(fā)酵泡菜過程中，泡菜中代謝產(chǎn)物發(fā)生了顯著變化，空白組和食竇魏斯氏菌NCU034005泡菜的代謝物在發(fā)酵末期相近，檸檬明串珠NCU027003純種發(fā)酵泡菜中的代謝物與自然發(fā)酵泡菜代謝物距離相近。說明異型發(fā)酵菌株檸檬明串珠菌NCU027003比食竇魏斯氏菌NCU034005對泡菜發(fā)酵代謝風(fēng)味貢獻(xiàn)更大。由圖7(b)可知，A81(龍腦)、A22(樟腦)、A57(α-異松油烯)、A204(4-乙酸松油烯酯)、A33(醋酸)、A31(左旋香芹酮)、A91(桉樹醇)、A153(3,7,7-三甲基二環(huán)[4.1.0]庚-3-烯)與蘋果酸、蔗糖等是區(qū)分幾種發(fā)酵泡菜差異的標(biāo)志代謝物質(zhì)。Nsogning等[28]也發(fā)現(xiàn)泡菜發(fā)酵過程中產(chǎn)生的醋酸是泡菜呈酸味的重要原因，而Hong等[29]發(fā)現(xiàn)泡菜發(fā)酵過程中形成的硫的衍生物在試驗(yàn)中不是區(qū)分檸檬明串珠菌NCU027003純種發(fā)酵泡菜與食竇魏斯氏菌NCU034005發(fā)酵泡菜的標(biāo)志代謝物，可能是使用的菌株不同導(dǎo)致的。不同發(fā)酵泡菜代謝物差異顯著，檸檬明串珠NCU027003與食竇魏斯氏菌NCU034005以及自然發(fā)酵中的多種乳酸菌決定了風(fēng)味各異的泡菜，不同乳酸菌有望產(chǎn)生品質(zhì)各異的發(fā)酵泡菜。

圖5 發(fā)酵過程中泡菜氨基酸含量的動態(tài)變化

Figure 5 Dynamic changes of amino acid content during fermentation of paocai by different fermentation methods

圖6 不同方式發(fā)酵泡菜中的揮發(fā)性成分

Figure 6 Volatile components of paocai fermented by different fermentation methods

2.5 泡菜風(fēng)味的PCA分析

為了準(zhǔn)確評估不同發(fā)酵方式泡菜的風(fēng)味代謝物，找出乳酸菌純種發(fā)酵泡菜過程中的特征風(fēng)味物質(zhì)，以自然發(fā)酵泡菜為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算不同代謝物的香氣活度值，評價(jià)食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003純種發(fā)酵泡菜的風(fēng)味，對乳酸菌純種發(fā)酵泡菜中不同香氣活度值的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行主成分分析，主成分1的方差貢獻(xiàn)率為38.45%，主成分2的方差貢獻(xiàn)率為48.94%。如圖8所示，不同乳酸菌發(fā)酵泡菜風(fēng)味物質(zhì)顯示了良好的分離效果，純種發(fā)酵泡菜的風(fēng)味與自然發(fā)酵泡菜有顯著差異，食竇魏斯氏菌NCU034005發(fā)酵泡菜風(fēng)味空白中風(fēng)味相近，食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003對泡菜風(fēng)味影響顯著且具有不同的影響，A8(d-檸檬烯)、A1(α-松油醇)、精氨酸、醋酸與乳酸、酸度、果糖等風(fēng)味物質(zhì)是可顯著區(qū)分泡菜風(fēng)味差異的物質(zhì)，不同發(fā)酵方式的泡菜中的酸度也有明顯的區(qū)別，純種發(fā)酵泡菜與自然發(fā)酵泡菜風(fēng)味差異顯著，這是由于自然發(fā)酵泡菜風(fēng)味是多菌種共同作用的結(jié)果。泡菜中乳酸菌的活動產(chǎn)生了泡菜獨(dú)特的風(fēng)味，不同乳酸菌發(fā)酵泡菜的風(fēng)味與品質(zhì)差異明顯[30-31]，有研究[32]表明泡菜中風(fēng)味的差別是由乳酸菌與酵母代謝產(chǎn)物引起的，還有研究[9]發(fā)現(xiàn)Leu.mesenteroides作為發(fā)酵劑可生產(chǎn)酸度更低、口味清爽的發(fā)酵泡菜，而試驗(yàn)中的食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003也可作為泡菜風(fēng)味改良的菌種資源，但作為異型發(fā)酵乳酸菌產(chǎn)酸能力較弱，不能迅速使泡菜成熟。

圖7 不同方式發(fā)酵泡菜代謝物的PCA分析

Figure 7 PCA analysis of metabolites of paocai fermented by different fermentation methods

圖8 不同方式發(fā)酵泡菜風(fēng)味的PCA分析

Figure 8 PCA analysis of kimchi flavor fermented by different fermentation methods

3 結(jié)論

異型發(fā)酵乳酸菌食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003的耐酸性以及產(chǎn)酸能力較弱，兩株乳酸菌對碳水化合物、有機(jī)酸與氨基酸的代謝能力不同，而食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003發(fā)酵泡菜各具有獨(dú)特的風(fēng)味，且與自然發(fā)酵泡菜風(fēng)味差異顯著，可認(rèn)為是影響泡菜風(fēng)味品質(zhì)的重要菌種，其中龍腦、樟腦、α-異松油烯、4-乙酸松油烯酯、醋酸、左旋香芹酮、桉樹醇等風(fēng)味物質(zhì)是泡菜中的特征風(fēng)味因子，可作為監(jiān)測泡菜品質(zhì)的重要參考。食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003可作為泡菜風(fēng)味改良的菌種資源。后續(xù)可進(jìn)一步探究食竇魏斯氏菌NCU034005與檸檬明串珠菌NCU027003產(chǎn)特征風(fēng)味物質(zhì)的動力學(xué)關(guān)系以及其他種類乳酸菌純種發(fā)酵泡菜的風(fēng)味差異，探究乳酸菌發(fā)酵泡菜風(fēng)味產(chǎn)生機(jī)理。