泡菜微生物演替與風(fēng)味物質(zhì)變化的研究進(jìn)展

張錫茹，關(guān) 慧，邢少華，劉文麗,2,3,*，李華敏,2,*

（1.魯東大學(xué)食品工程學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264025；2.魯東大學(xué)生物納米技術(shù)研究院，山東 煙臺(tái) 264025；3.江南大學(xué) 糖化學(xué)與生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122）

泡菜是中國(guó)傳統(tǒng)的發(fā)酵蔬菜食品，起源于3 000年前的周朝，其歷史悠久、文化深厚[1]。泡菜是主要以新鮮蔬菜或蔬菜咸坯為原料，添加或不添加輔料，經(jīng)中低濃度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%～10%）食鹽水泡漬發(fā)酵、調(diào)味（或不調(diào)味）、包裝（或不包裝）、滅菌（或不滅菌）等生產(chǎn)加工而成的蔬菜制品[2]。泡菜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值非常豐富，含有大量的維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維和其他功能成分，可以滿(mǎn)足人體的營(yíng)養(yǎng)需求，同時(shí)也具有調(diào)節(jié)腸道菌群、降低血清膽固醇、抗氧化、減肥等保健作用[3-6]。

泡菜具有酸味純正、質(zhì)地嫩脆、清爽可口、滋味鮮美等特點(diǎn)。微生物通過(guò)利用蔬菜和輔料中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行發(fā)酵，在各種酶的作用下生成有機(jī)酸、游離氨基酸等代謝產(chǎn)物并合成多種香氣成分物質(zhì)，為泡菜特殊風(fēng)味的產(chǎn)生提供了物質(zhì)基礎(chǔ)[7]。參與發(fā)酵的微生物種類(lèi)繁多、相互作用關(guān)系復(fù)雜，所以，全面解析泡菜中微生物群落結(jié)構(gòu)以及泡菜群落演替的變化規(guī)律依然十分具有挑戰(zhàn)性[8]。研究泡菜發(fā)酵過(guò)程中各種微生物的群落組成、動(dòng)態(tài)的發(fā)酵機(jī)制以及代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生條件，對(duì)于泡菜產(chǎn)品在色、香、味、態(tài)及食品安全等方面的品質(zhì)提升具有非常重要的意義。

1 泡菜微生物的群落結(jié)構(gòu)組成

泡菜的發(fā)酵過(guò)程是微生物群落種類(lèi)和數(shù)量不斷演替變化的過(guò)程。近幾年來(lái)，為了滿(mǎn)足泡菜行業(yè)發(fā)展的需求，國(guó)內(nèi)外眾多研究學(xué)者對(duì)泡菜微生物群落的多樣性進(jìn)行研究，為泡菜產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展提供了重要的理論基礎(chǔ)。

1.1 泡菜微生物的研究方法

傳統(tǒng)的可培養(yǎng)手段可用來(lái)分析環(huán)境中的種群結(jié)構(gòu)，但該技術(shù)不能真實(shí)反映發(fā)酵蔬菜中的微生物群落組成。分子生物學(xué)技術(shù)不但可以省去傳統(tǒng)分離培養(yǎng)法的復(fù)雜過(guò)程，為大量不可培養(yǎng)的微生物研究提供新的契機(jī)，而且還可為后續(xù)深入研究泡菜發(fā)酵機(jī)理、風(fēng)味因子的形成機(jī)制以及指導(dǎo)泡菜的發(fā)酵生產(chǎn)提供重要的理論基礎(chǔ)[9-11]。

泡菜微生物結(jié)構(gòu)的分析可采用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)-變性梯度凝膠電泳（polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis，PCR-DGGE）進(jìn)行分析，眾多學(xué)者如燕平梅[12]、Hong[13]以及Chen Gong[14]等均采用PCR-DGGE技術(shù)分析研究了泡菜的優(yōu)勢(shì)微生物菌群、生態(tài)分布和演替變化，揭示了泡菜中微生物的多樣性。但PCRDGGE無(wú)法檢測(cè)含量較低的菌群，難以區(qū)分相似度高的菌種。高通量測(cè)序技術(shù)又稱(chēng)下一代測(cè)序技術(shù)，已經(jīng)被證明是一種研究發(fā)酵食品中微生物群落結(jié)構(gòu)的有效技術(shù)，應(yīng)用高通量測(cè)序技術(shù)可以對(duì)群落中所有微生物的DNA或RNA進(jìn)行微生物群落組成、分布及其動(dòng)態(tài)演替的分析[10]，眾多學(xué)者采用此方法對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵蔬菜的生物群落多樣性進(jìn)行了研究[15-16]。其中，基于16S rRNA基因的高通量測(cè)序分析技術(shù)在研究泡菜微生物多樣性方面能夠較為真實(shí)、全面地反映泡菜微生物群落的結(jié)構(gòu)組成及差異[17]。

除此之外，為了更加系統(tǒng)深入地研究微生物的群落結(jié)構(gòu)，第三代測(cè)序技術(shù)、宏基因組學(xué)技術(shù)以及宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)等也已經(jīng)用于全面分析發(fā)酵蔬菜中微生物群落的組成、變化規(guī)律、代謝潛能信息等，并用于詮釋發(fā)酵蔬菜中微生物群落的功能。這都有助于了解發(fā)酵食品微生物群落的組成和動(dòng)態(tài)變化規(guī)律[18-19]。

1.2 泡菜發(fā)酵過(guò)程中細(xì)菌的構(gòu)成及動(dòng)態(tài)變化

通常來(lái)說(shuō)，細(xì)菌是泡菜發(fā)酵中的主要微生物，泡菜中的細(xì)菌數(shù)量遠(yuǎn)高于真菌的數(shù)量[7]，且細(xì)菌的多樣性比真菌更為豐富[20-21]。乳酸菌是整個(gè)泡菜發(fā)酵過(guò)程中的重要優(yōu)勢(shì)菌群[22]，優(yōu)勢(shì)菌群主要有明串珠菌屬（Leuconostoc）、乳桿菌屬（Lactobacillus）、魏斯氏菌屬（Weissella）、片球菌屬（Pediococcus）、乳球菌屬（Lactococcus）、鏈球菌屬（Streptococcus）、腸球菌屬（Enterococcus）等幾個(gè)屬的菌種，主要的種屬信息如表1所示。

表1 泡菜中的主要細(xì)菌Table 1 Compositions of bacteria in pickles

在過(guò)去，傳統(tǒng)方法的限制使得我國(guó)在關(guān)于泡菜發(fā)酵過(guò)程中微生物的多樣性及其變化的研究方面鮮有報(bào)道，而國(guó)外在20世紀(jì)就已經(jīng)開(kāi)始對(duì)泡菜進(jìn)行了相關(guān)研究。1961年，Pederson等[23]研究了酸黃瓜和卷心菜發(fā)酵過(guò)程中菌種的生長(zhǎng)規(guī)律，首次提出了腸膜明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）是泡菜發(fā)酵的啟動(dòng)菌，確定了發(fā)酵后期的優(yōu)勢(shì)菌為短乳桿菌（Lactobacillus brevis）和植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）。近年來(lái)，隨著分子技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外許多研究者在前人工作的基礎(chǔ)上做了更深入的研究，發(fā)現(xiàn)乳桿菌是泡菜發(fā)酵的主要優(yōu)勢(shì)菌種，其中Cao Jialu等[24]認(rèn)為短乳桿菌和耐酸乳桿菌（Lactobacillus acetotolerans）是最主要的菌種；于文平等[21]研究發(fā)現(xiàn)在工業(yè)青菜泡菜中乳桿菌屬中的消化乳桿菌（Lactobacillus alimentarius）和植物乳桿菌含量較高；Peng Qiannan等[25]認(rèn)為除了植物乳桿菌最為豐富以外，發(fā)酵乳桿菌（Lactobacillus fermentum）和戊糖乳桿菌（Lactobacillus pentosaceus）也是主要的發(fā)酵菌群。還有研究學(xué)者認(rèn)為魏斯氏菌屬、乳球菌屬和片球菌屬也是泡菜中的優(yōu)勢(shì)菌種，如Lee等[26]對(duì)88 種泡菜發(fā)酵過(guò)程中微生物群落進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)乳桿菌屬、腸膜明串珠菌和魏斯氏菌屬占主導(dǎo)地位；朱琳等[27]基于16S rRNA基因的高通量測(cè)序技術(shù)在蘿卜泡菜中檢測(cè)到了魏斯氏菌屬、腸膜明串珠菌、乳球菌屬和片球菌屬。另外，有學(xué)者在泡菜中也發(fā)現(xiàn)了其他不同的優(yōu)勢(shì)菌群，黃道梅等[28]采用PCR-DGGE方法對(duì)泡菜發(fā)酵過(guò)程中的菌群變化進(jìn)行分析，初步確定了工業(yè)化鹽漬蘿卜發(fā)酵過(guò)程中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌為鹽單胞菌（Halomonasp.）、食竇魏斯氏菌（Weissella cibaria）、腸膜明串珠菌、植物乳桿菌、彎曲乳桿菌（Lactobacillus curvatus）、草乳桿菌（Lactobacillus graminis）和消化乳桿菌等，其中乳酸菌占絕大多數(shù)；He Zhen等[29]采用Illumina-HiSeq測(cè)序發(fā)現(xiàn)中國(guó)東北地區(qū)傳統(tǒng)酸菜發(fā)酵過(guò)程中的微生物以厚壁菌門(mén)和變形菌門(mén)為主，包括乳桿菌屬、假單胞菌屬（Pseudomonas）、沙雷氏菌屬（Serratia）和片球菌屬等。

泡菜的發(fā)酵過(guò)程是一個(gè)微生物群落的數(shù)量和種類(lèi)不斷動(dòng)態(tài)演變的過(guò)程，因此，根據(jù)微生物演替和pH值的變化，將泡菜發(fā)酵過(guò)程大致分為3個(gè)階段：發(fā)酵初期，pH＞5.2；發(fā)酵中期，pH 4.5～5.2；發(fā)酵后期，pH＜4.5，乳酸菌群隨著發(fā)酵階段的改變而變化[45]。研究表明，泡菜發(fā)酵初期主要是由繁殖快、酸耐受性低且微需氧的乳酸菌來(lái)作為發(fā)酵啟動(dòng)菌種，如腸膜明串珠菌和魏斯氏菌是發(fā)酵啟動(dòng)過(guò)程中最活躍的菌株[19,46-47]。第二階段，也就是發(fā)酵中期，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，乳酸得到了積累，酸度升高，嚴(yán)格厭氧環(huán)境形成，耐酸性高且嚴(yán)格厭氧的乳酸菌尤其是乳桿菌如植物乳桿菌漸占主導(dǎo)，成為泡菜發(fā)酵中后期的主要菌種。到了第三階段發(fā)酵后期，乳桿菌和片球菌等繼續(xù)作為主要菌種參與發(fā)酵[15,22]。另外，也有學(xué)者有不同的研究發(fā)現(xiàn)，如魏雯麗等[30]利用宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)對(duì)工業(yè)豇豆泡菜活性微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解析，結(jié)果表明乳桿菌屬和片球菌屬是發(fā)酵初期主要的優(yōu)勢(shì)活性屬，發(fā)酵中期（15～30 d）的優(yōu)勢(shì)活性菌屬是乳桿菌屬，隨著發(fā)酵進(jìn)行，細(xì)菌豐度逐漸下降，真菌豐度逐漸增加，并在發(fā)酵末期（60～90 d）占主導(dǎo)；Pardali等[31]認(rèn)為蘿卜泡菜在自然發(fā)酵期間的最初幾天內(nèi)，戊糖片球菌（Pediococcus pentosaceus）占優(yōu)勢(shì)，其次是植物乳桿菌，直到發(fā)酵結(jié)束，在發(fā)酵的最后幾天檢測(cè)到短乳桿菌；He Zhen等[29]發(fā)現(xiàn)，酸菜發(fā)酵前期存在大量假單胞菌和沙雷氏菌，后期乳酸菌占據(jù)主導(dǎo)。然而，這些乳酸菌在泡菜各發(fā)酵階段的分布并不完全一定，它們會(huì)隨著原料、鹽濃度、香辛料和發(fā)酵條件等多種因素的影響而發(fā)生變化[46]。張宗舟等[48]研究發(fā)現(xiàn)醋酸菌和丁酸菌也存在于泡菜的微生物菌系中；Yang Hongyan等[49]通過(guò)基因文庫(kù)鑒定發(fā)現(xiàn)泡菜中存在不動(dòng)桿菌（Acinetobacter）、脆假單胞菌（Pseudomonas fragi）、克雷伯氏菌（Klebsiella）、檸檬酸桿菌（Citrobacter）等細(xì)菌。

1.3 泡菜發(fā)酵過(guò)程中的真菌和其他微生物

除細(xì)菌外，其他微生物在泡菜發(fā)酵過(guò)程中也起著重要作用，Chen Peng[50-51]和Guan Qianqian[37]等研究發(fā)現(xiàn)，泡菜發(fā)酵過(guò)程中除了細(xì)菌外，還有子囊菌和擔(dān)子菌等真菌，其中最重要的是酵母菌。黃道梅[28]、武亞婷[52]等研究發(fā)現(xiàn)，泡菜中的優(yōu)勢(shì)真菌主要有假絲酵母（Candida）、漢遜德巴利酵母（Debarymyces hansenii）、奧默柯達(dá)酵母（Kodamaea ohmeri）、卡森德巴利酵母（Debaryomyces carsonii）、孢漢遜酵母（Hanseniasperu）和畢赤酵母（Pichia pastoris）等，且微生物群落結(jié)構(gòu)與泡菜發(fā)酵進(jìn)程存在一定的相關(guān)性。有研究表明，假絲酵母屬、Cystofilobasidium、弧菌屬（Vibrio）、鹽厭氧菌屬（Halanaerobium）主要與發(fā)酵前期相關(guān)，假單胞菌屬（Pseudomonas）、Wohlfahrtiimonas、鹽單胞菌屬、環(huán)絲菌屬（Brochothrix）、海螺菌屬（Marinospirillum）、梭菌科（Clostridiaceae）、歐文氏菌屬（Erwinia）、德巴利氏酵母屬（Debaryomyces）與發(fā)酵中期相關(guān)，乳桿菌屬、柯達(dá)菌屬（Kodamaea）、釀酒酵母屬（Saccharomyces cerevisiae）、鹽弧菌屬（Salinivibrio）、瘤胃菌科（Ruminococcaceae）與發(fā)酵后期相關(guān)[21]。

在發(fā)酵過(guò)程中，除細(xì)菌和真菌之外，泡菜中還存在其他微生物。乳酸菌感染的噬菌體通常也是發(fā)酵過(guò)程中的一個(gè)問(wèn)題[53]，如齊蕊名等[54]從泡菜中分離得到一株以植物乳桿菌為宿主菌的烈性噬菌體，這表明泡菜發(fā)酵過(guò)程中可能有很高比例的細(xì)胞被噬菌體感染。以上這些研究結(jié)果表明，泡菜發(fā)酵過(guò)程中的菌群十分復(fù)雜且豐富。

2 影響泡菜微生物演替的因素

泡菜的發(fā)酵是一個(gè)多種微生物混合共存的發(fā)酵體系。研究表明，泡菜中微生物群落的變化是微生物與環(huán)境相互作用的結(jié)果，不同環(huán)境中的同種微生物或同一環(huán)境中的不同微生物生長(zhǎng)均存在著差異[46]。另外，發(fā)酵蔬菜的品種和一些內(nèi)在的、外在的以及加工工藝等方面的因素也對(duì)泡菜的微生物群落有較大影響，這些因素共同作用最終導(dǎo)致泡菜在口感、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)方面的不同。通過(guò)控制這些因素，可以使微生物群落朝著有利的方向進(jìn)行演替[55]。

研究表明，溫度、鹽濃度、酸度、氧氣、原料和輔料的組成以及發(fā)酵方式等因素對(duì)泡菜的微生物種類(lèi)和數(shù)量影響較大。其中影響最大的因素是溫度和鹽濃度，而蔬菜品種和工藝條件的影響程度則相對(duì)較低[56]。

2.1 溫度對(duì)泡菜微生物群落的影響

泡菜的發(fā)酵受不同地區(qū)氣候條件因素的影響較大，其中溫度是最重要的影響因素。通常來(lái)說(shuō)，溫度的變化會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)。發(fā)酵開(kāi)始后，細(xì)菌數(shù)量開(kāi)始逐漸增加，并隨著溫度的升高，細(xì)菌的生長(zhǎng)速度加快。其中乳酸菌是泡菜發(fā)酵過(guò)程中的重要菌群，26～30 ℃范圍內(nèi)乳酸菌生長(zhǎng)繁殖速度最快，產(chǎn)酸率最高[55]。所以，為了促進(jìn)乳酸菌的生長(zhǎng)繁殖，抑制有害微生物的生長(zhǎng)，必須要控制好發(fā)酵溫度。

發(fā)酵溫度對(duì)泡菜中微生物的種類(lèi)也有較大影響，主要原因是泡菜中的乳酸菌會(huì)隨著溫度的變化呈現(xiàn)出不同的生長(zhǎng)特性[56]。He Zhen等[29]對(duì)中國(guó)東北地區(qū)酸菜發(fā)酵過(guò)程中不同溫度對(duì)微生物多樣性的影響進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)隨著發(fā)酵溫度的升高，細(xì)菌群落的多樣性增加，且泡菜中的主導(dǎo)細(xì)菌在不同溫度下有差異，在10、15 ℃條件下，酸菜發(fā)酵以明串珠菌為主，在20、25 ℃下以魏斯氏菌和乳球菌為主。

發(fā)酵溫度的變化也會(huì)導(dǎo)致泡菜微生物群落結(jié)構(gòu)的變化。Wang Dongdong等[32]系統(tǒng)研究了泡菜發(fā)酵過(guò)程中溫度對(duì)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)在一定溫度范圍內(nèi)，提高發(fā)酵溫度有利于泡菜快速產(chǎn)酸，縮短泡菜成熟期，而低溫泡菜發(fā)酵有利于保持發(fā)酵過(guò)程中乳酸菌的數(shù)量。在泡菜發(fā)酵過(guò)程中，溫度的差異是影響微生物多樣性的因素之一，在發(fā)酵初期溫度的影響較大，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，影響程度逐漸減小。此外不同發(fā)酵溫度下細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的變化是不同的，如植物乳桿菌是后期發(fā)酵的優(yōu)勢(shì)菌群之一，溫度越高，植物乳桿菌會(huì)出現(xiàn)得越早。另外，溫度對(duì)泡菜發(fā)酵過(guò)程中酵母菌的生長(zhǎng)也有一定的影響。黃道梅等[28]通過(guò)多菌協(xié)同發(fā)酵鹽漬蘿卜發(fā)現(xiàn)，相比乳酸菌來(lái)說(shuō)，酵母菌因其耐鹽性較強(qiáng)受鹽度影響較小，但受溫度影響較大，隨著溫度的升高，其數(shù)量不斷增加。

2.2 食鹽對(duì)泡菜微生物群落的影響

鹽是泡菜咸味的主要組成物質(zhì)，而且是泡菜發(fā)酵過(guò)程中影響微生物生長(zhǎng)和代謝的最重要因素之一。鹽對(duì)泡菜微生物生長(zhǎng)和代謝的影響主要由鹽的濃度和鹽離子的種類(lèi)決定。

鹽濃度是影響細(xì)菌和真菌群落最重要的理化因子[37]，它可以影響泡菜發(fā)酵過(guò)程中微生物的數(shù)量。黃道梅等[28]研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌受鹽度影響較大，提高食鹽濃度雖然能夠抑制部分雜菌的生長(zhǎng)，但同時(shí)也抑制了乳酸菌的生長(zhǎng)，乳酸菌的數(shù)量隨著鹽度的升高而降低；同時(shí)，鹽度的增加也抑制了部分酵母菌的生長(zhǎng)。此外，由于每種菌對(duì)鹽濃度的耐受性不同，鹽濃度對(duì)泡菜中微生物的群落結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生影響，Xiong Tao等[57]研究了鹽濃度對(duì)傳統(tǒng)酸菜自然發(fā)酵的影響，發(fā)現(xiàn)鹽濃度對(duì)酸菜發(fā)酵前期有顯著影響，隨著鹽濃度的增加，乳酸菌的數(shù)量和代謝率降低，乳酸產(chǎn)量下降；高鹽濃度延緩了酸菜的成熟，抑制了乳酸菌的代謝。同時(shí)，適宜的鹽濃度能有效抑制真菌和大腸桿菌的繁殖。Lee等[26]對(duì)88 種泡菜發(fā)酵過(guò)程中細(xì)菌的群落組成進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)鹽濃度是決定細(xì)菌組成的主要因素，其中明串珠菌在低鹽濃度下生長(zhǎng)良好，而魏斯氏菌和乳酸桿菌在高鹽濃度下生長(zhǎng)良好。Yang Xiaozhe等[38]采用主坐標(biāo)分析發(fā)現(xiàn)不同鹽濃度泡菜中微生物的多樣性和演替會(huì)表現(xiàn)出不同的特征，其中在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的酸菜具有更高的乳桿菌豐度。

除鹽濃度之外，不同種類(lèi)的鹽離子對(duì)泡菜的菌群演替也有一定的影響。研究表明，利用海鹽加工的泡菜中，增加了明串珠菌比例，降低了乳酸桿菌和明串珠菌的比例；由于不同鹽分處理引起的泡菜礦物質(zhì)含量變化，從而導(dǎo)致兩種泡菜制品中細(xì)菌群落出現(xiàn)了差異[58-59]。

2.3 酸度對(duì)泡菜微生物群落的影響

微生物群落（尤其是乳酸菌數(shù)）與可滴定酸度（titratable actual acidity，TAA）、乳酸含量具有較大的相關(guān)性[38]，是影響微生物生長(zhǎng)的重要因素。發(fā)酵過(guò)程中的乳酸菌、酵母菌和醋酸菌，可分別進(jìn)行乳酸發(fā)酵、酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵，它們發(fā)酵分別產(chǎn)生的乳酸、乙酸和乙醇等物質(zhì)能有效地抑制有害酵母菌、霉菌和腐敗菌的生長(zhǎng)[60]。如Cao Jialu等[24]研究發(fā)現(xiàn)四川泡菜在低酸度條件可以使更多的微生物群落共生，從而導(dǎo)致細(xì)菌多樣性增加，隨著酸度的增加，細(xì)菌的多樣性降低。與細(xì)菌群落相比，真菌群落受酸度的影響更大，其原因可能是細(xì)菌尤其是乳酸菌更適合酸性環(huán)境，而大多數(shù)真菌的耐酸性較差[37]。TAA和pH值是泡菜發(fā)酵程度的兩個(gè)重要指標(biāo)，與細(xì)菌數(shù)量密切相關(guān)，乳酸菌數(shù)量的增加導(dǎo)致pH值降低和TAA增加[26]，同時(shí)乳酸菌的生長(zhǎng)隨著產(chǎn)酸量的增加而受到抑制[41]。當(dāng)pH值低于4.0時(shí)，泡菜會(huì)變酸，而乳酸菌生長(zhǎng)的減少會(huì)導(dǎo)致各種不良微生物的生長(zhǎng)和繁殖[26]。

2.4 氧氣對(duì)泡菜微生物群落的影響

空氣會(huì)影響泡菜中微生物群落的組成和種類(lèi)[61]。兼性厭氧乳酸菌是泡菜發(fā)酵的主要菌種，而有害菌一般是好氧菌。因此，可通過(guò)隔絕空氣來(lái)抑制有害菌的生長(zhǎng)。泡菜制作過(guò)程一般采用水封密閉，保持貧氧狀態(tài)，不僅有利于乳酸發(fā)酵，促進(jìn)乳酸菌的生長(zhǎng)，還可以抑制泡菜中的霉菌等其他雜菌的生長(zhǎng)，防止腐敗[62]。因此，在泡菜的制作過(guò)程中應(yīng)當(dāng)最大可能保證密閉發(fā)酵，避免空氣滲入影響泡菜品質(zhì)[63]。

2.5 原材料或輔料對(duì)泡菜微生物群落的影響

蔬菜攜帶的乳酸菌是泡菜發(fā)酵過(guò)程中微生物的主要來(lái)源，如明串珠菌、魏斯氏菌、乳酸桿菌和乳球菌等。因此，蔬菜原料和輔料的比例會(huì)影響發(fā)酵初期微生物群落的多樣性，并在決定產(chǎn)品質(zhì)量特性方面發(fā)揮重要作用[42]。由于大多數(shù)發(fā)酵蔬菜包含幾種不同的原料，因此原料中最初的微生物群落會(huì)通過(guò)建立競(jìng)爭(zhēng)或合作關(guān)系，產(chǎn)生后續(xù)發(fā)酵過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)菌群[43]。如Liu Zhanggen等[33]利用高通量測(cè)序法對(duì)泡菜中的細(xì)菌多樣性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在以大白菜為主要原料的泡菜發(fā)酵過(guò)程中，乳桿菌、片球菌、沙雷氏菌、寡養(yǎng)單胞菌（Stenotrophomonas）和魏斯氏菌含量較高。裴樂(lè)樂(lè)等[17]發(fā)現(xiàn)以榨菜、蘿卜、豇豆和青菜為原料的泡菜的主要優(yōu)勢(shì)菌都含有鹽單胞菌，乳桿菌在不同原料的泡菜中含量有所不同。Rao Yu等[34]對(duì)辣椒、豇豆和蘿卜泡菜中的細(xì)菌多樣性進(jìn)行了分析和比較，發(fā)現(xiàn)豇豆和蘿卜泡菜發(fā)酵速度快，細(xì)菌多樣性有限，其中乳桿菌和片球菌是豇豆泡菜中的典型屬，蘿卜泡菜中的主要菌屬為乳球菌和Fructobacillus。王蓓等[44]對(duì)蘿卜、黃瓜、梨3 種泡菜樣品中的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)泡黃瓜中葡萄球菌屬（Staphylococcus）、鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）、腸球菌屬為主要細(xì)菌種類(lèi)，泡梨中乳酸菌屬、酵母菌、腸桿菌（Enterobacter）屬占主要比例，泡蘿卜中葡萄球菌屬更為豐富。Xu Xinxing等[35]通過(guò)高通量測(cè)序分析辣椒泡菜發(fā)酵過(guò)程中細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)的變化，發(fā)現(xiàn)葡萄球菌屬是發(fā)酵樣品中的優(yōu)勢(shì)菌屬，而絲孢畢赤氏酵母屬（Hyphopichia）和柯達(dá)菌屬是最豐富的真菌。

輔料的添加對(duì)泡菜的微生物也起到了不同程度的影響。在泡菜中添加不同比例的天然輔料不僅可以增強(qiáng)泡菜的風(fēng)味，而且還有顯著的抑菌作用。其中乳酸菌數(shù)與香辛料添加量的相關(guān)性最大，隨著香辛料添加量升高，乳酸菌數(shù)呈下降趨勢(shì)[64]。研究表明，多種霉菌和球菌的生長(zhǎng)可被大蒜中的主要抑菌成分大蒜辣素和大蒜新素抑制。當(dāng)泡菜含有大量大蒜時(shí)，泡菜中的乳酸菌數(shù)量會(huì)顯著增加，如Huang Tingting等[65]研究發(fā)現(xiàn)，添加大蒜有效促進(jìn)了乳桿菌和魏斯氏菌的生長(zhǎng)，同時(shí)抑制了發(fā)酵過(guò)程中的許多不良微生物生長(zhǎng)；Lim等[66]研究發(fā)現(xiàn)，泡菜中的明串珠菌、魏斯氏菌和乳桿菌屬主要來(lái)源于大蒜，說(shuō)明大蒜是泡菜原料中的一個(gè)重要組成部分，它為泡菜發(fā)酵的早期階段提供了乳酸菌，其中明串珠菌屬和魏斯氏菌屬對(duì)大蒜素具有一定的耐受性。此外，在發(fā)酵過(guò)程中較高的蒜濃度會(huì)延長(zhǎng)大腸桿菌的生長(zhǎng)延遲期[67]。在發(fā)酵過(guò)程中，辣椒也有很強(qiáng)的抑菌作用，辣椒堿是主要的抑菌成分。Kang等[68]發(fā)現(xiàn)添加紅辣椒粉可顯著影響泡菜中魏斯氏菌的密度。Jeong等[69]發(fā)現(xiàn)在泡菜中添加紅辣椒粉會(huì)減緩泡菜的發(fā)酵過(guò)程，特別是在發(fā)酵初期，能維持較高的魏斯氏菌和較低的明串珠菌豐度。

2.6 發(fā)酵方式對(duì)泡菜微生物群落的影響

泡菜的發(fā)酵方式包括自然發(fā)酵和人工接種發(fā)酵，發(fā)酵方式是影響泡菜微生物的種類(lèi)和數(shù)量的重要因素。馬艷弘等[70]研究發(fā)現(xiàn)，與自然發(fā)酵的山藥泡菜相比，接種發(fā)酵的山藥泡菜乳酸菌數(shù)多，菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)少，亞硝酸鹽分解速度快且含量低，總酸含量高，pH值下降快。黃道梅等[28]發(fā)現(xiàn)自然發(fā)酵比多菌協(xié)同發(fā)酵的乳酸菌數(shù)低，但自然發(fā)酵中的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌種類(lèi)比多菌種協(xié)同發(fā)酵略高；在發(fā)酵過(guò)程中自然發(fā)酵與多菌協(xié)同發(fā)酵的真菌種類(lèi)沒(méi)有明顯差異，但對(duì)于酵母菌數(shù)量來(lái)說(shuō)，自然發(fā)酵要比多菌協(xié)同發(fā)酵數(shù)量多。人工接種乳酸菌發(fā)酵可以縮短發(fā)酵周期，使乳酸菌在發(fā)酵開(kāi)始時(shí)處于主導(dǎo)地位，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

雖然泡菜的自然發(fā)酵含有較多的風(fēng)味物質(zhì)，但兩種發(fā)酵方法產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)非常接近[71]。除了單菌種接種發(fā)酵外，多菌協(xié)同發(fā)酵也會(huì)影響泡菜的發(fā)酵進(jìn)程，Park等[72]發(fā)現(xiàn)多菌株在泡菜體系中具有協(xié)同作用，且互相影響，接種不同發(fā)酵劑的泡菜其微生物演替與泡菜的代謝產(chǎn)物均不同，多菌共酵可以獲得更加理想品質(zhì)的泡菜?？傮w而言，兩種發(fā)酵方式各有優(yōu)劣。采用自然發(fā)酵會(huì)使泡菜有更好的口感、脆度和更豐富的風(fēng)味；采用接種發(fā)酵的泡菜具有條件可控、發(fā)酵周期短、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、亞硝酸鹽含量低、食用安全性高等優(yōu)點(diǎn)，且乳酸菌可以迅速增殖，有效抑制其他雜菌生長(zhǎng)，增強(qiáng)泡菜的食用安全性。

3 泡菜中的風(fēng)味物質(zhì)及形成機(jī)理

泡菜風(fēng)味的形成與微生物的活動(dòng)息息相關(guān)[22]。泡菜的風(fēng)味主要有兩個(gè)來(lái)源（表2）：一部分是原材料和輔料原有的風(fēng)味物質(zhì)；另一部分是經(jīng)過(guò)微生物（乳酸菌、醋酸菌、酵母菌等）發(fā)酵新產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)。主要包括游離糖（葡萄糖和果糖等）、有機(jī)酸（乳酸和乙酸等）、氨基酸、揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)（硫化物等）和其他調(diào)味物質(zhì)（甘露醇）[73-74]。

表2 泡菜中的特征風(fēng)味化合物Table 2 Characteristic flavor compounds in pickles

續(xù)表2

3.1 原料和輔料本身賦予的風(fēng)味

不同蔬菜的特征風(fēng)味不同，發(fā)酵后產(chǎn)生的風(fēng)味也不同。常見(jiàn)的蔬菜原料如蘿卜的主要風(fēng)味物質(zhì)是4-甲硫基-3-反-丁烯異氰酸酯，經(jīng)過(guò)發(fā)酵后會(huì)產(chǎn)生辛辣風(fēng)味；黃瓜的特征風(fēng)味物質(zhì)是反-2,順-6-壬二烯醇和反-2,順-6-壬二烯醛，主要由醇類(lèi)化合物和羰基化合物組成；芹菜的特征風(fēng)味化合物是丙酮酸-3順-己烯酯和2,3-丁二酮(雙乙酰)和二氫苯肽類(lèi)化合物；胡蘿卜含有萜烯類(lèi)、醇類(lèi)和羰基化合物等[86]。另外，即使是同一類(lèi)別的蔬菜原料，品種的不同也會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵蔬菜的風(fēng)味品質(zhì)有所變化，如孫小靜等[87]發(fā)現(xiàn)不同品種的辣椒成分有明顯差異，所以其對(duì)發(fā)酵過(guò)程中的酸度、pH值、可溶性糖含量、亞硝酸鹽含量的變化等均會(huì)呈現(xiàn)一定的影響，而這些差異共同導(dǎo)致了發(fā)酵辣椒醬風(fēng)味品質(zhì)的不同。

除了蔬菜原料自身賦予的風(fēng)味之外，添加的各種輔料、香辛料也能促成泡菜風(fēng)味的形成，如輔料生姜有姜醇、姜酚和姜酮等風(fēng)味成分；大蒜中含有二烯丙基硫代亞磺酸酯（又稱(chēng)蒜素）、二烯丙基二硫化物、甲基烯丙基二硫化物等物質(zhì)，這些呈味組分不僅可以增加泡菜特殊的香味，大多數(shù)還對(duì)雜菌有一定的抑菌作用[73,88]。

3.2 微生物發(fā)酵產(chǎn)生的風(fēng)味

泡菜風(fēng)味的形成與微生物的發(fā)酵有很大的相關(guān)性，發(fā)酵過(guò)程中微生物的代謝活動(dòng)是泡菜風(fēng)味品質(zhì)形成的最為重要的原因，作為泡菜中最主要的微生物，各種乳酸菌都具有不同的代謝特征，從而生產(chǎn)出具有不同風(fēng)味的發(fā)酵產(chǎn)品[89]。發(fā)酵通過(guò)產(chǎn)生有機(jī)酸、氨基酸和揮發(fā)性化合物等在內(nèi)的芳香物質(zhì)改善了泡菜的香氣和風(fēng)味屬性，不僅有效延長(zhǎng)了蔬菜的食用期，更賦予了泡菜與所使用原料完全不同的獨(dú)特風(fēng)味[20]。

3.2.1 游離糖

泡菜中的游離糖主要來(lái)源于原料中游離糖的滲出和發(fā)酵產(chǎn)生，其中葡萄糖和果糖是泡菜中檢測(cè)到的主要碳水化合物，它們主要被代謝成乳酸、乙酸和乙醇[31]。糖是微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，乳酸菌能通過(guò)發(fā)酵葡萄糖、蔗糖等糖類(lèi)產(chǎn)生乳酸，來(lái)改變泡菜的酸度[36]，且在發(fā)酵過(guò)程中，葡萄糖含量一般先增加然后減少[29]。Choi等[75]研究了乳酸菌發(fā)酵泡菜的品質(zhì)特性，在發(fā)酵過(guò)程中檢測(cè)到果糖、葡萄糖、蔗糖和甘露醇。Yang Xiaozhe等[38]發(fā)現(xiàn)，游離糖自身不但可以改善泡菜的風(fēng)味，還會(huì)和某些風(fēng)味前體物質(zhì)（如有機(jī)酸和氨基酸等）發(fā)生反應(yīng)，生成酸、酯、醇、醛、酮和含硫化合物等風(fēng)味物質(zhì)。

3.2.2 有機(jī)酸

有機(jī)酸是泡菜整體風(fēng)味和口感的重要元素，在發(fā)酵過(guò)程中對(duì)泡菜風(fēng)味有著重要的影響。泡菜中有豐富的有機(jī)酸如乳酸、草酸、乙酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸、酒石酸、琥珀酸和延胡索酸等。如陳卓等[77]在自然發(fā)酵泡菜中檢測(cè)到了乙酸、乳酸、草酸、檸檬酸、蘋(píng)果酸、琥珀酸6 種有機(jī)酸。乳酸和乙酸是乳酸菌發(fā)酵過(guò)程中的主要代謝產(chǎn)物，乳酸和乙酸的積累主要取決于發(fā)酵劑的糖代謝和底物供應(yīng)[24,90]，乳酸的含量在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中逐漸增加[75]。乳酸菌產(chǎn)生的有機(jī)酸是菌株依賴(lài)性的，如植物乳桿菌通過(guò)同型乳酸發(fā)酵產(chǎn)生更多的乳酸，其發(fā)酵的泡菜中乳酸含量最高[41]。另外，泡菜發(fā)酵期間的物質(zhì)代謝高度依賴(lài)接種菌種。Xiang Wenliang等[78]在四川泡菜中鑒定出了乳酸、乙酸、蘋(píng)果酸和檸檬酸4 種有機(jī)酸，發(fā)現(xiàn)同時(shí)接種魏斯氏菌和植物乳桿菌可在發(fā)酵初期加速非揮發(fā)性有機(jī)酸的形成，還可以促進(jìn)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的生成提高泡菜整體感官的可接受性。在發(fā)酵過(guò)程中，酸的總相對(duì)含量先增加后減少，尤其是乙酸，因?yàn)槿樗峋軌蛴行У貙⒂袡C(jī)酸代謝為其他風(fēng)味化合物，例如酯、酮、醇和醛等[91]。

3.2.3 氨基酸

氨基酸是泡菜中主要的風(fēng)味物質(zhì)之一，它的種類(lèi)和含量對(duì)發(fā)酵蔬菜的風(fēng)味品質(zhì)有很大的影響。Xiao Yangshen等[40]研究了3 種傳統(tǒng)中式發(fā)酵蔬菜（江西鹽菜、四川泡菜和東北酸菜）的微生物群落和風(fēng)味成分，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵蔬菜都富含氨基酸，主要包括丙氨酸、纈氨酸、絲氨酸、組胺酸、亮氨酸、谷氨酸、異亮氨酸和苯丙氨酸等。且有研究表明，在泡菜發(fā)酵過(guò)程中谷氨酸與天冬氨酸含量逐漸上升，絲氨酸與丙氨酸含量逐漸降低[79]。微生物可通過(guò)代謝途徑來(lái)合成各種氨基酸，使泡菜中含有不同組成的游離氨基酸。泡菜中的乳酸菌也可以利用氨基酸產(chǎn)生苯乳酸、乙酸苯酯和苯乙醇等風(fēng)味物質(zhì)[92]。微生物的生長(zhǎng)對(duì)氨基酸的利用不同，造成泡菜中游離氨基酸的組成也不同，因此，不同的微生物組成和演替可以賦予泡菜特有的風(fēng)味。

3.2.4 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

揮發(fā)性風(fēng)味化合物是反映泡菜品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，主要包括酸、酯、醇、醛、酮、酚、烴、硫化物和雜環(huán)化合物等，它們有助于提高泡菜的感官特性[36]。其中揮發(fā)性酸主要通過(guò)脂質(zhì)和碳水化合物代謝產(chǎn)生[93]，Choi等[75]研究發(fā)現(xiàn)，泡菜的總體感官與乙酸含量呈正相關(guān)。另外，醇、酯和烯烴等具有令人愉悅的果香和花香，可以使泡菜形成獨(dú)特的風(fēng)味[94]。醇類(lèi)、醛類(lèi)的含量較多，如芳樟醇、香葉醇、苯甲醛、苯乙醇等在泡菜[80]、冬菜[81]中均有檢出，這些揮發(fā)性化合物被認(rèn)為是特征風(fēng)味形成的主要貢獻(xiàn)者[95]。酯是發(fā)酵食品風(fēng)味的重要組成部分，揮發(fā)性酸與醇共同作為酯的前體。徐丹萍等[85]對(duì)泡菜自然發(fā)酵過(guò)程中品質(zhì)及揮發(fā)性成分分析發(fā)現(xiàn)，酯類(lèi)在發(fā)酵過(guò)程中相對(duì)含量最高，是結(jié)球甘藍(lán)泡菜的特征揮發(fā)性物質(zhì)，主要包括硫氰酸甲酯、(E)-丁酸-4-己烯酯和乙酸己酯等。此外，泡菜中還含有壬酸乙酯，它是一種在泡菜中發(fā)現(xiàn)的具有蠟狀香氣的乙酯，通常由壬酸與乙醇反應(yīng)形成，由乳酸菌產(chǎn)生，例如植物乳桿菌、沙克乳酸桿菌、綠色魏斯氏菌和乳酸片球菌等[96-97]。

發(fā)酵蔬菜中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的變化受蔬菜種類(lèi)、地域、發(fā)酵條件和微生物種群等多種因素的影響，微生物可能是發(fā)酵蔬菜中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)形成的關(guān)鍵因素[36]，且不同微生物發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)不同，對(duì)泡菜風(fēng)味的影響也不相同。如Liang Huipeng[36]等研究認(rèn)為戊糖片球菌發(fā)酵酸菜能顯著提高酸菜中乳酸、醇類(lèi)和腈類(lèi)的含量，同時(shí)降低亞硝酸鹽含量。揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)丁酸乙酯、4-異硫氰基-1-丁烯和2-庚酮的產(chǎn)生與明串珠菌含量呈顯著正相關(guān)[38]。還有研究認(rèn)為不同菌株之間的代謝互補(bǔ)會(huì)產(chǎn)生一些單菌株無(wú)法產(chǎn)生的新的揮發(fā)性化合物，并且還會(huì)增加揮發(fā)性化合物的含量，從而提高泡菜香氣的復(fù)雜度[98]。如植物乳桿菌和戊糖片球菌共接種發(fā)酵可增加醇類(lèi)、酯類(lèi)、醛類(lèi)、烴類(lèi)和腈類(lèi)化合物含量[36]。

此外，不同發(fā)酵階段泡菜的揮發(fā)性成分也存在顯著差異。發(fā)酵過(guò)程中，酸類(lèi)、醇類(lèi)和含硫化合物含量不斷增加；發(fā)酵后期，烴類(lèi)、醛類(lèi)和酮類(lèi)含量逐漸下降[94]。王芮東等[99]通過(guò)分析自然發(fā)酵過(guò)程中蘿卜泡菜揮發(fā)性香氣成分的變化，發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵過(guò)程中，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的數(shù)量和種類(lèi)逐漸增多，各物質(zhì)相對(duì)含量變化開(kāi)始出現(xiàn)較大差異，酯類(lèi)相對(duì)含量整體上呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，醚類(lèi)相對(duì)含量整體上呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，醇類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、酸類(lèi)、烴類(lèi)相對(duì)含量呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，含硫化合物相對(duì)含量呈現(xiàn)先下降后上升再下降趨勢(shì)。

3.2.5 甘露醇

甘露醇是一種天然的六元糖醇，由果糖轉(zhuǎn)化生成，具有清爽的口感[100]，一般來(lái)說(shuō)，同型發(fā)酵乳酸菌不產(chǎn)生甘露醇，異型發(fā)酵乳酸菌可以通過(guò)果糖和蔗糖產(chǎn)生甘露醇，甘露醇的含量會(huì)隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而增加[75]，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者發(fā)現(xiàn)甘露醇對(duì)泡菜風(fēng)味品質(zhì)具有較大影響。毛丙永等[83]發(fā)現(xiàn)老鹵泡菜的甘露醇含量較高，可以提升泡菜的風(fēng)味品質(zhì)。Luo Yuanli等[84]研究發(fā)現(xiàn)，甘露醇和少量乙酸協(xié)同可以有效改善混菌發(fā)酵泡菜的口感。Choi等[75]發(fā)現(xiàn)利用腸膜明串珠菌發(fā)酵的泡菜中含有高濃度的甘露醇，對(duì)泡菜的總體風(fēng)味有積極影響。

4 泡菜中微生物演替對(duì)風(fēng)味形成的影響

微生物與發(fā)酵過(guò)程中風(fēng)味的形成之間有著密切的關(guān)系，泡菜的風(fēng)味主要源于微生物菌群的代謝活動(dòng)、非生物環(huán)境（原料和輔料、鹽、溫度等）之間的相互作用、非生物環(huán)境影響微生物及微生物之間的相互作用[38,101]。其中微生物之間的相互作用始于蔬菜等原料上存在的微生物，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，微生物的數(shù)量和種類(lèi)不斷進(jìn)行演替[102]，微生物演替過(guò)程中產(chǎn)生的一系列代謝產(chǎn)物最終使泡菜形成特有的風(fēng)味。其中乳酸菌、酵母菌和其他微生物對(duì)風(fēng)味起主要作用。

乳酸菌是泡菜中的主要菌群，泡菜的風(fēng)味主要來(lái)自乳酸菌的發(fā)酵[40]，它可以賦予泡菜一種令人愉悅的風(fēng)味（果味和花香）[101]。乳酸發(fā)酵有同型和異型發(fā)酵兩種，同型乳酸發(fā)酵菌主要有植物乳桿菌[75]、片球菌屬、德氏乳桿菌[103]、乳酸鏈球菌和一些乳酸桿菌[86]，異型乳酸發(fā)酵主要是短乳桿菌[103]、明串珠菌屬[86]等。在同型乳酸發(fā)酵中，葡萄糖通過(guò)糖酵解（embden-meyerhof-parnas，EMP）途徑糖酵解生成丙酮酸，丙酮酸隨后通過(guò)乳酸脫氫酶催化還原為乳酸，無(wú)氣體產(chǎn)生[62]。在異型乳酸發(fā)酵中，葡萄糖首先通過(guò)戊糖磷酸途徑（hexose monophosphate pathway，HMP）生成乙酰磷酸和3-磷酸甘油酸，前者被還原為乙酸和乙醇，后者通過(guò)EMP途徑生成乳酸[62]。異型乳酸發(fā)酵的最終產(chǎn)物包括乳酸以及二氧化碳和甘露醇等代謝產(chǎn)物，其中酸的含量比同型發(fā)酵乳酸菌低[104]。雖然同型乳酸發(fā)酵和異型乳酸發(fā)酵都會(huì)產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)，但有研究表明異型乳酸發(fā)酵更有利于形成高感官品質(zhì)的泡菜[104]，并產(chǎn)生清新的口感和令人愉悅的風(fēng)味[105]。

在不同的發(fā)酵階段，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，乳酸菌的種類(lèi)和數(shù)量會(huì)發(fā)生變化，優(yōu)勢(shì)乳酸菌由于在泡菜中的活躍期不同，在發(fā)酵過(guò)程中發(fā)揮著不同的作用，所以?xún)?yōu)勢(shì)乳酸菌演替過(guò)程中的生長(zhǎng)代謝與泡菜風(fēng)味的形成有著十分重要的關(guān)系[106]。在發(fā)酵初始階段環(huán)境微生物會(huì)略微生長(zhǎng)，然后由于環(huán)境的改變和乳酸菌種群的增加而停止生長(zhǎng)，因此通過(guò)每個(gè)發(fā)酵階段主要的乳酸菌群監(jiān)測(cè)泡菜的發(fā)酵過(guò)程[22]。以?xún)?yōu)勢(shì)菌屬明串珠菌屬和乳桿菌屬為例，從泡菜中乳酸菌的演替規(guī)律出發(fā)，分析乳酸菌對(duì)泡菜風(fēng)味的影響，可以將發(fā)酵過(guò)程分為3個(gè)階段。

發(fā)酵初期主要為異型乳酸發(fā)酵。首先，需氧微生物生長(zhǎng)并消耗氧氣。然后明串珠菌開(kāi)始生長(zhǎng)并產(chǎn)酸，蔬菜表面滲出的汁液為明串珠菌的生長(zhǎng)繁殖提供了很好的生長(zhǎng)環(huán)境，使其啟動(dòng)乳酸發(fā)酵成為優(yōu)勢(shì)菌[19,23,46]，明串珠菌不僅能通過(guò)快速產(chǎn)生二氧化碳和有機(jī)酸來(lái)降低環(huán)境的pH值，使有害微生物的生長(zhǎng)和繁殖得到抑制，防止果膠酶的水解，確保蔬菜的硬度和脆性，還能生成醇、酸和酯等風(fēng)味物質(zhì)，對(duì)泡菜獨(dú)特風(fēng)味的形成起重要作用[107]。發(fā)酵初期乳酸菌生長(zhǎng)的速度和有害微生物被抑制的速度是形成泡菜良好風(fēng)味的關(guān)鍵，對(duì)成品泡菜的質(zhì)量有一定的決定作用[108]。

隨著發(fā)酵的進(jìn)行，乳酸大量積累、pH值降低、泡菜酸度增加，由于異型乳酸發(fā)酵菌一般不能耐酸，所以異型乳酸發(fā)酵結(jié)束進(jìn)入同型乳酸發(fā)酵階段[86]。乳桿菌屬、片球菌屬等耐酸性更強(qiáng)的細(xì)菌逐漸代替明串珠菌屬成為優(yōu)勢(shì)菌，其中乳桿菌與風(fēng)味化合物高度相關(guān)，發(fā)酵風(fēng)味較好[40]，具有較強(qiáng)的產(chǎn)酸能力，可加速泡菜的成熟。在乳桿菌的作用下，環(huán)境pH值進(jìn)一步降低，酸度不斷增加。一般認(rèn)為，當(dāng)泡菜鹵水的pH值低于4.0、TAA大于0.3 g/100 g時(shí)，認(rèn)為泡菜已經(jīng)達(dá)到了成熟狀態(tài)，原始生蔬菜味基本消失，此時(shí)泡菜適宜食用[109]。

發(fā)酵末期，具有較強(qiáng)耐酸性的植物乳桿菌逐漸占主導(dǎo)，并根據(jù)發(fā)酵環(huán)境中的溫度和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的多少來(lái)繼續(xù)發(fā)酵。乙酸和乳酸以及一些少量的甲酸、丙酸、丁酸、琥珀酸、高級(jí)醇及二氧化碳等成為發(fā)酵的終產(chǎn)物[103]。其中乳酸提供酸味，在發(fā)酵過(guò)程中與醛、酮和醇等反應(yīng)生成多種新的風(fēng)味物質(zhì)[81]。此時(shí)泡菜的基本風(fēng)味已經(jīng)形成，但在發(fā)酵后期，應(yīng)控制最佳食用時(shí)間，并采取低溫處理停止發(fā)酵，以避免過(guò)度發(fā)酵對(duì)泡菜風(fēng)味和品質(zhì)產(chǎn)生不利影響[103]。

除了乳酸菌以外的其他微生物在發(fā)酵過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化也會(huì)影響泡菜風(fēng)味品質(zhì)的形成。作為泡菜發(fā)酵的優(yōu)勢(shì)菌群，酵母菌可以在缺氧條件下進(jìn)行酒精發(fā)酵生成乙醇，而且生成的乙醇還可以與有機(jī)酸形成酯類(lèi)，共同增加泡菜的香氣[73]。漢遜德巴利氏酵母（Debaryomyces hansenii）是青菜泡菜風(fēng)味物質(zhì)形成的重要菌屬，可以利用葡萄糖產(chǎn)生乙酸乙酯和D-阿拉伯糖，賦予泡菜更加協(xié)調(diào)的風(fēng)味[20]。馬克斯克魯維酵母（Kluyveromyces marxianus）可以通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生脂肪酸和醇酯等其他風(fēng)味物質(zhì)[7,110]。但是，酵母菌也會(huì)對(duì)泡菜的風(fēng)味起不良的作用，且酵母菌數(shù)量較多時(shí)，還會(huì)明顯降低泡菜的感官品質(zhì)[111]。在發(fā)酵后期，醋酸菌也起到一定作用，其產(chǎn)生的乙酸和醇結(jié)合形成酯，可以增加泡菜的風(fēng)味[73]。

5 結(jié) 語(yǔ)

原料、輔料以及微生物發(fā)酵產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物是泡菜風(fēng)味物質(zhì)的主要來(lái)源。微生物的種類(lèi)和數(shù)量對(duì)泡菜風(fēng)味品質(zhì)有著十分重要的影響。

泡菜的風(fēng)味成分包括揮發(fā)性成分和非揮發(fā)性成分，非揮發(fā)性成分主要包括糖、有機(jī)酸、氨基酸等，揮發(fā)性成分包括酸、醇、酯、酮、烴及雜環(huán)類(lèi)化合物等。其中，乳酸菌作為泡菜發(fā)酵過(guò)程中的主要菌群，是影響泡菜風(fēng)味形成的關(guān)鍵因素。隨著發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行，泡菜中的乳酸菌數(shù)量和種類(lèi)不斷變化。且在發(fā)酵的不同階段，優(yōu)勢(shì)乳酸菌菌種不同，發(fā)揮的作用也不同。

泡菜發(fā)酵過(guò)程中的乳酸菌主要有明串珠菌屬、魏斯氏菌屬、乳桿菌屬以及片球菌屬，此外還有乳球菌屬和鏈球菌屬等幾個(gè)屬的菌種。發(fā)酵初期，由腸膜明串珠菌等異型乳酸發(fā)酵菌來(lái)啟動(dòng)發(fā)酵。發(fā)酵中期，由植物乳桿菌等同型乳酸發(fā)酵菌來(lái)主導(dǎo)發(fā)酵。植物乳桿菌產(chǎn)酸能力最強(qiáng)，生長(zhǎng)繁殖快，在泡菜中起著主導(dǎo)地位，并出現(xiàn)在泡菜發(fā)酵的后期，促進(jìn)后期泡菜的風(fēng)味形成，并且由于乳酸的大量積累導(dǎo)致對(duì)乳酸菌的反饋抑制從而使發(fā)酵結(jié)束。泡菜的發(fā)酵過(guò)程中，除了乳酸菌以外，酵母菌也起著非常重要的作用，主要包括假絲酵母、漢遜德巴利酵母、卡森德巴利酵母、孢漢遜酵母、畢赤酵母等。

同時(shí)，泡菜發(fā)酵過(guò)程受到原材料、輔料、鹽、溫度、酸度、氧氣等因素的影響，且微生物演替和變化較大，整個(gè)發(fā)酵體系復(fù)雜，其中包括大量的益生菌和部分有害微生物，為了保證發(fā)酵食品的安全性，減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生，同時(shí)提升泡菜的風(fēng)味和品質(zhì)，必須了解發(fā)酵過(guò)程中的微生物群落構(gòu)成、群落演替以及各種微生物的代謝特性和它們對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響。因此，明確泡菜發(fā)酵過(guò)程中對(duì)其特殊風(fēng)味物質(zhì)形成相關(guān)的微生物群落演替，尤其是微生物群落和代謝產(chǎn)物的動(dòng)態(tài)變化及相關(guān)性就變得十分重要。隨著技術(shù)的發(fā)展，利用宏轉(zhuǎn)錄組、宏基因組、蛋白組、代謝組等組學(xué)技術(shù)深入研究發(fā)酵蔬菜中微生物的群落結(jié)構(gòu)演替、相互作用，不同微生物中酶的表達(dá)，代謝產(chǎn)物的生成路徑，以及不同的微生物如何影響到風(fēng)味的形成及發(fā)酵品質(zhì)變化等，將有助于闡釋泡菜發(fā)酵的機(jī)理，進(jìn)而在生產(chǎn)中提升泡菜的風(fēng)味品質(zhì)。