不同芥菜變種發(fā)酵過程中品質(zhì)因子及硫代葡萄糖苷代謝產(chǎn)物差異分析

梅源,劉獨(dú)臣,賴海梅,黃玉立,王雅利,葛黎紅,曾雪晴,楊夢露,朱永清,趙楠*

1(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,四川 成都,610011)2(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所/蔬菜品種改良與種質(zhì)創(chuàng)新四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都,610066)3(四川師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,四川 成都,610101)

泡菜加工作為一種傳統(tǒng)蔬菜深加工方式,在延長蔬菜產(chǎn)業(yè)鏈、增加蔬菜產(chǎn)品附加值方面具有重要作用[1]。然而,泡菜行業(yè)目前同質(zhì)化競爭嚴(yán)重,難以突出產(chǎn)品特色。因此,根據(jù)不同需求使用不同品種蔬菜原料進(jìn)行發(fā)酵,從而突出泡菜的特色風(fēng)味和豐富的益生功能性尤為重要。芥菜(BrassicajunceaCoss)是十字花科,蕓薹屬一年生或兩年生草本植物,栽培面積廣,是中國重要的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物[2]。相比其他區(qū)域,四川地區(qū)芥菜的分化程度最高,變種和品種數(shù)量最多,共分為根、莖、葉、薹等16個(gè)變種[3]。除了常用于鮮食外,芥菜的發(fā)酵加工也十分盛行,如生產(chǎn)中常用葉用芥菜中的寬柄芥發(fā)酵制作酸菜,莖用芥菜中的莖瘤芥用來發(fā)酵生產(chǎn)榨菜。另外,各類芥菜均可用于家庭泡菜的制作,是四川泡菜原料中重要的組成部分。

芥菜具有豐富的營養(yǎng)物質(zhì),如抗壞血酸、β-胡蘿卜素、多酚類化合物以及鉀、鈣、鐵等礦物質(zhì)[4],除此之外還富含一類重要的次生代謝產(chǎn)物——硫代葡萄糖苷(glucosinolates,GSL)。GSL性質(zhì)較穩(wěn)定,難以被人體直接吸收利用,經(jīng)酶解或微生物代謝轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生異硫氰酸鹽、硫氰酸酯和腈類等水解產(chǎn)物,并產(chǎn)生特有的風(fēng)味[5-6]。其中異硫氰酸酯類物質(zhì)是重要的生物活性物質(zhì),具有抑菌、抗氧化、抗癌、緩解肥胖等功效[7-8]。基于不同的芥菜品種,前人針對其不同采后品質(zhì)性狀、GSL組成與含量差異、發(fā)酵加工感官風(fēng)味差異等方面已有一定研究[9-11]。但在不同芥菜變種的發(fā)酵加工方面,由于其硫苷種類和含量不同,水解產(chǎn)物的功能特性對發(fā)酵過程的影響結(jié)果尚不明確,且基于硫苷代謝產(chǎn)物來評估不同芥菜變種的發(fā)酵加工性差異相關(guān)的研究尚未見報(bào)道。

本研究使用6種不同變種芥菜進(jìn)行發(fā)酵,對發(fā)酵初始和發(fā)酵終止期樣品的微生物數(shù)量、理化指標(biāo)、有機(jī)酸含量以及揮發(fā)性化合物中的硫苷代謝產(chǎn)物進(jìn)行測定,并且通過相關(guān)性分析不同變種芥菜發(fā)酵差異性,進(jìn)而評估不同芥菜變種的發(fā)酵加工特性差異,以期為篩選具有更好發(fā)酵加工特性的芥菜品種與變種提供一定的科學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

基于前期對16個(gè)芥菜變種發(fā)酵預(yù)實(shí)驗(yàn)及芥菜變種發(fā)酵后嗅聞感官評價(jià)的差異化結(jié)果,本實(shí)驗(yàn)采用6個(gè)不同芥菜變種為原材料,分為葉芥和莖芥兩大類,均由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝所提供(圖1),所有材料統(tǒng)一種植于四川省成都市新都區(qū)四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院新都試驗(yàn)基地。泡菜鹽、礦泉水,成都生鮮超市;MRS培養(yǎng)基、孟加拉紅培養(yǎng)基,青島海博生物技術(shù)有限公司;對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、NaNO2、NaOH標(biāo)液,成都科隆試劑有限公司;乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、硼砂,成都金山試劑有限公司,所有試劑均為分析純。

a-葉芥類-長柄芥;b-葉芥類-鳳尾芥;c-葉芥類-寬柄芥;d-莖芥類-筍子芥;e-莖芥類-抱子芥;f-莖芥類-莖瘤芥

1.2 儀器與設(shè)備

Synergy HTX多功能型酶標(biāo)儀,美國Bio Tek有限公司;Intuvo9000-GC System-5977b氣質(zhì)聯(lián)用色譜儀、1260液相色譜儀,美國Agilent公司;JA5003型電子天平,上海佑科儀器儀表有限公司;Seven Compact S210型pH計(jì),梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;SPME萃取纖維,50/30 μm DVB/CAR/PDMS,美國Supelco公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 泡芥菜準(zhǔn)備

將6個(gè)不同變種的芥菜洗凈,切除根部。為了芥菜整體發(fā)酵均勻,將可食用部位攪打?yàn)閯驖{。準(zhǔn)備鹽度6%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)的發(fā)酵鹽水18瓶,各500 mL,將芥菜勻漿與發(fā)酵鹽水混合置于絲口瓶中密封,25 ℃恒溫發(fā)酵30 d,蔬菜與鹽水的質(zhì)量比為1∶2,使最終發(fā)酵混合體系的鹽度在4%左右。在發(fā)酵0和30 d取樣,每次取3瓶樣品作為重復(fù),微生物指標(biāo)于取樣當(dāng)天測定,剩余樣品存放于-80 ℃冰箱中進(jìn)行后續(xù)指標(biāo)的測定。

1.3.2 微生物計(jì)數(shù)

于無菌條件下取不同芥菜變種發(fā)酵樣品50 g于均質(zhì)袋中,加入450 g無菌生理鹽水進(jìn)行均質(zhì),梯度稀釋后進(jìn)行微生物計(jì)數(shù)。參考GB 4789.2—2022 《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測定》進(jìn)行細(xì)菌總數(shù)的測定;參考GB 4789.15—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 霉菌和酵母計(jì)數(shù)》進(jìn)行酵母菌數(shù)的測定。

1.3.3 理化指標(biāo)檢測

取5.0 g不同發(fā)酵時(shí)間和不同變種的泡芥菜樣品加入45 mL蒸餾水,采用pH計(jì)測定樣品pH值。泡芥菜前處理參考ZHAO等[12]的方法進(jìn)行,前處理后取上清液進(jìn)行理化指標(biāo)的測定。樣品可滴定酸含量采用酸堿中和滴定法進(jìn)行測定[13];還原糖含量采用二硝基水楊酸法測定[14];參考GB 5009.33—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》中分光光度法測定樣品中亞硝酸鹽。

1.3.4 有機(jī)酸測定

樣品前處理參考ZHAO等[12]的方法,樣品提取液通過離心機(jī)10 000 r/min常溫離心10 min后,上清液通過0.22 μm濾膜過濾,用于后續(xù)進(jìn)行HPLC分析。采用美國Bio-Rad有機(jī)酸分析柱(Aminex HPX-87H,300 mm×7.8 mm)分離有機(jī)酸,柱溫35 ℃,進(jìn)樣量5 μL,流速0.6 mL/min,檢測波長為215 nm。流動(dòng)相為0.004 mol/L H2SO4溶液,檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸、乳酸和乙酸均以相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)品作為定量外標(biāo)。

1.3.5 硫苷代謝產(chǎn)物測定

由于硫苷類代謝物的揮發(fā)性較強(qiáng),主要使用頂空固相微萃取氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(headspace solid-phase microextraction gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)進(jìn)行指標(biāo)測定。取不同發(fā)酵時(shí)間和不同變種的泡芥菜樣品5.0 g置于20 mL的頂空進(jìn)樣瓶中用于GC-MS分析,GC-MS條件設(shè)定參考文獻(xiàn)[15],測定結(jié)果經(jīng)NIST17.L譜庫檢索,其中匹配度大于750的物質(zhì)進(jìn)一步進(jìn)行定性分析,從檢測出的所有揮發(fā)性物質(zhì)中找出所有硫苷代謝物,以面積歸一化法計(jì)算其相對含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 26.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、多重比較(Duncan分析法,P<0.05);主成分分析(principal component analysis,PCA)以及偏最小二乘回歸分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)采用SIMCA 14.1,柱狀圖及相關(guān)性分析熱圖均使用Origin 2021繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同芥菜變種發(fā)酵微生物含量差異分析

為明確不同芥菜變種在發(fā)酵中微生物的含量差異,對發(fā)酵0和30 d不同樣品中的細(xì)菌和酵母菌進(jìn)行計(jì)數(shù)。初始微生物計(jì)數(shù)方面,6個(gè)變種的酵母菌數(shù)量均高于細(xì)菌(表1)。隨著發(fā)酵的進(jìn)行,不同樣品中細(xì)菌含量增加,酵母菌含量除J2樣品外均低于發(fā)酵0 d,與前人研究一致[16-17]。其中,細(xì)菌的增加量為1.22～3.5 lg CFU/g,酵母菌的減少量也在1.8～4.6 lg CFU/g,葉芥中Y1的細(xì)菌增長量最高,莖芥中J1的細(xì)菌增長量最高,但其酵母菌含量在發(fā)酵30 d時(shí)幾乎沒有差異。J3在發(fā)酵終止時(shí)細(xì)菌含量最高,達(dá)到4.11 lg CFU/g。以上結(jié)果表明不同變種芥菜間發(fā)酵程度具有較大差異。這可能是由于不同變種芥菜中含有的硫苷及其代謝物、植物組織結(jié)構(gòu)和內(nèi)生初始微生物等的差異限制了Y3、J2樣品在發(fā)酵過程中微生物的生長代謝[18-19]。

表1 不同芥菜變種發(fā)酵0 d和30 d微生物計(jì)數(shù)差異 單位:lg CFU/g

2.2 不同芥菜變種發(fā)酵理化指標(biāo)差異分析

泡菜的理化指標(biāo)可以反映發(fā)酵體系中微生物的生長情況,也與泡菜的感官風(fēng)味品質(zhì)密切相關(guān)[20]。不同芥菜變種在發(fā)酵0和30 d時(shí)基本理化指標(biāo)的差異結(jié)果如表2所示,各個(gè)樣品在不同發(fā)酵時(shí)間下pH、總酸和還原糖含量均呈現(xiàn)顯著差異。在發(fā)酵0 d時(shí),葉芥類樣品的pH值均低于莖芥,總酸含量均顯著高于莖芥類樣品。但在發(fā)酵30 d 時(shí),pH值和總酸含量體現(xiàn)出不同樣品發(fā)酵的差異。有研究表明,泡菜總酸含量在0.6～0.8 g/100 g時(shí)酸味感官能達(dá)到最佳水平[21]。6個(gè)樣品中僅有Y3、J1和J2三個(gè)樣品總酸含量在0.6 g/100 g以上,J3樣品在發(fā)酵過程中總酸含量增加了0.15 g/100 g,而Y1和Y2樣品在30 d的發(fā)酵中pH值雖然略有上升,但總酸含量幾乎沒有變化。

表2 不同芥菜變種發(fā)酵0 d和30 d理化指標(biāo)的差異

還原糖含量的變化與總酸的變化趨勢相反,Y3、J1和J2樣品中還原糖至少降低了0.3 g/100 g,說明在這些樣品中微生物能有效地將糖轉(zhuǎn)化為酸。雖然在表1中Y3和J2發(fā)酵30 d時(shí)細(xì)菌含量均未達(dá)到2 lg CFU/g以上,但其發(fā)酵程度表明其中主要微生物可能是乳酸菌。在其他3個(gè)樣品中,Y1發(fā)酵30 d時(shí)還原糖含量甚至略有增加,這可能是由于微生物未能較好消耗糖類物質(zhì),且長時(shí)間的發(fā)酵使蔬菜中糖類物質(zhì)更多溶出導(dǎo)致。雖然J3發(fā)酵30 d時(shí)細(xì)菌含量最高,但其pH值、還原糖和總酸的變化量較低,可能是由于發(fā)酵樣品中微生物的組成結(jié)構(gòu)不同且乳酸菌含量較低導(dǎo)致。亞硝酸鹽含量除了J3樣品在發(fā)酵30 d后有顯著降低外,其他樣品不同發(fā)酵時(shí)間和不同樣品間沒有顯著差異,且含量均遠(yuǎn)低于國家規(guī)定的20 mg/kg。

2.3 不同芥菜變種發(fā)酵有機(jī)酸含量差異分析

有機(jī)酸是蔬菜進(jìn)行微生物發(fā)酵過程中的重要代謝產(chǎn)物[11, 20],不同芥菜變種在發(fā)酵0 d和30 d時(shí)有機(jī)酸的含量和組成具有較大差異(表3)。

表3 不同芥菜變種發(fā)酵0 d和30 d有機(jī)酸含量差異 單位:g/kg

總體而言,發(fā)酵0 d時(shí)葉芥類樣品檸檬酸含量均高于莖芥類樣品,而琥珀酸和乙酸的含量均低于3個(gè)莖芥類樣品。但在發(fā)酵30 d后,除了乳酸含量均有所增加,其他有機(jī)酸的變化趨勢各不相同。芥菜中含量最高的有機(jī)酸為琥珀酸,J3樣品在發(fā)酵第0天和30天時(shí)含量最高,分別是17.56和25.19 g/kg;Y1、J1和J2樣品乳酸增加量較多,分別增加了4.25、6.69和6.74 g/kg,乳酸增加量與總酸含量的變化體現(xiàn)出的結(jié)果一致。有學(xué)者[22-23]的研究表明,蔬菜在自然發(fā)酵過程中乳酸逐漸積累,其他有機(jī)酸如乙酸、琥珀酸、蘋果酸和檸檬酸等均逐漸降低甚至不能檢出,說明乳酸發(fā)酵是泡菜的主要發(fā)酵模式,并且在長時(shí)間的發(fā)酵過程中有機(jī)酸的多樣性會(huì)逐漸降低[12]。結(jié)合6個(gè)芥菜變種中有機(jī)酸的變化趨勢,發(fā)現(xiàn)Y3、J1和J2樣品在乳酸增加的同時(shí),其他有機(jī)酸含量均有所降低,表明以上3種芥菜主要進(jìn)行乳酸發(fā)酵。與之相反的是Y1、Y2和J3樣品,盡管乳酸含量略有增加,但其檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸和乙酸含量也有所增加。自然發(fā)酵條件下,Y1和J3樣品琥珀酸含量分別增加了18.5%和43.5%,Y2樣品和J3樣品乙酸含量分別增加了45.1%和38.3%,以上結(jié)果表明這3個(gè)樣品中占據(jù)主導(dǎo)的并非乳酸發(fā)酵,這可能是由于乳酸菌的生長在這些樣品中因不同硫苷代謝產(chǎn)生的抑菌物質(zhì)而受到抑制。

2.4 不同芥菜變種發(fā)酵硫苷代謝物差異分析

2.4.1 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)PCA

揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的組成和含量極大影響了泡菜的風(fēng)味感官品質(zhì)[23]。尤其對于芥菜而言,硫苷水解代謝出的異硫氰酸酯類、硫氰酸酯以及腈類物質(zhì)是揮發(fā)性物質(zhì)中的重要組成部分[24]。為了明確不同芥菜變種在不同發(fā)酵時(shí)期揮發(fā)性化合物的整體概況以及所鑒定出的化合物是否具有代表性,以不同物質(zhì)的相對含量為X變量,不同變種樣本為Y變量,分別對發(fā)酵0 d和30 d樣品進(jìn)行無監(jiān)督的PCA。由圖2-a可知,不同樣品在發(fā)酵0 d時(shí)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的組成上具有較好的區(qū)分度,說明不同樣品在發(fā)酵初期揮發(fā)性物質(zhì)的差異較大。其中3個(gè)葉芥在PCA得分圖中顯著區(qū)分開,Y1和Y3與第一主成分呈正相關(guān),與第二主成分呈負(fù)相關(guān);Y2與第一主成分呈負(fù)相關(guān),與第二主成分呈正相關(guān),說明3個(gè)葉芥樣品間揮發(fā)性成分存在較大種間差異。在莖芥類樣品中,J2樣品與J3和J1樣品存在顯著差異,J3和J1樣品則在揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的特征上較為接近。

a-發(fā)酵0 d;b-發(fā)酵30 d

隨著發(fā)酵的進(jìn)行,不同樣品的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)特征產(chǎn)生了較大的變化(圖2-b)。發(fā)酵30 d時(shí),3個(gè)葉芥類樣品揮發(fā)性成分特征趨于一致,均位于PCA得分圖的第二象限。但在莖芥類樣品中,僅J1和J2樣品風(fēng)味輪廓較為接近,且與J3樣品明顯區(qū)分開。這一結(jié)果表明,盡管3個(gè)葉芥在乳酸發(fā)酵進(jìn)程和有機(jī)酸組成上存在差異,但揮發(fā)性成分還是會(huì)隨著發(fā)酵時(shí)間的增加逐漸趨向歸一化[23]。然而,在莖芥樣品中J3樣品發(fā)酵0 d時(shí)與J1相似,但在發(fā)酵30 d后在微生物含量和有機(jī)酸組成的巨大差異下,其揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)輪廓與J1和J2樣品存在顯著差異,這表明J3發(fā)酵終止時(shí)風(fēng)味輪廓的不同主要不是原料差異所導(dǎo)致,而與發(fā)酵進(jìn)程有關(guān)。

2.4.2 硫苷代謝物差異分析

為了明確不同芥菜變種中具有主要差異的硫苷代謝化合物,對發(fā)酵0 d和30 d下各芥菜樣品的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行偏最小二乘判別分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA),分別在發(fā)酵0 d和30 d模型中鑒定出12種和14種VIP>1.0的差異貢獻(xiàn)化合物(電子增強(qiáng)出版附圖1、圖2、表1和表2,https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.033629),其中有6種異硫氰酸酯類化合物和2種腈類化合物,具體相對含量變化如圖3所示。比較發(fā)酵0 d和發(fā)酵30 d之間的硫苷代謝產(chǎn)物發(fā)現(xiàn),發(fā)酵顯著降低了主要異硫氰酸酯類物質(zhì)的含量,包括異硫氰酸烯丙酯、3-丁烯基異硫氰酸酯、2-苯基乙基異硫代氰酸酯、異硫氰酸環(huán)丙酯和3-(甲硫基)丙基異硫氰酸酯,僅有異硫氰酸仲丁酯在3個(gè)葉芥樣品中顯著增加,在J2和J3樣品中顯著降低。腈類物質(zhì)在各芥菜變種中差異較大,2-丁烯腈在Y3和J1樣品中顯著增加,其他樣品顯著降低或未檢出;而烯丙基腈變化趨勢與2-丁烯腈相反,尤其是J2和J3樣品烯丙基腈增加量較高。

a-異硫氰酸烯丙酯;b-3-丁烯基異硫氰酸酯;c-2-苯基乙基異硫代氰酸酯;d-異硫氰酸環(huán)丙酯;e-異硫氰酸仲丁酯;f-3-(甲硫基)丙基異硫氰酸酯;g-2-丁烯腈;h-烯丙基腈

異硫氰酸酯類物質(zhì)是芥菜中硫苷代謝出的獨(dú)特風(fēng)味物質(zhì),主要貢獻(xiàn)了辛辣、刺激和辣根類氣味[25]。本實(shí)驗(yàn)中,異硫氰酸烯丙酯相對含量最高,在不同變種的新鮮芥菜樣品中均值達(dá)到70%以上,隨后其含量逐漸降低,與前人的結(jié)果一致[16,22,26]。有研究表明,由于芥子酶催化水解后硫代葡萄糖苷不穩(wěn)定中間體的重排與側(cè)鏈和水解條件密切相關(guān),在pH為5～8時(shí),硫代葡萄糖苷的主要降解產(chǎn)物為異硫氰酸酯,pH為2～4時(shí)形成腈類物質(zhì)[22]。本試驗(yàn)中發(fā)酵0 d時(shí)異硫氰酸酯類物質(zhì)含量最高與此結(jié)論一致,但在發(fā)酵30 d時(shí)腈類物質(zhì)的生成規(guī)律不同,這可能是由于其前體物質(zhì)GSL在發(fā)酵前期水解程度較高所致。除了環(huán)境因素,發(fā)酵體系微生物對GSL的水解代謝也有影響,不同微生物對GSL的代謝能力不同。研究表明[18, 27]一些乳酸菌、乳球菌和雙歧桿菌均能有效代謝GSL,但大部分代謝產(chǎn)物是具有一定安全風(fēng)險(xiǎn)的腈類物質(zhì);而一些片球菌屬微生物能代謝產(chǎn)生具有功能活性的異硫氰酸酯類物質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)中硫苷代謝物變化差異性最大的芥菜是J3樣品,在發(fā)酵30 d時(shí)其中6種異硫氰酸酯類化合物包括含量最高的異硫氰酸烯丙酯均降低至未檢出,而烯丙基腈相對含量從0%增加至50%左右,是J2的增加量的2.28倍,Y2增加量的18.68倍。結(jié)合表1微生物的結(jié)果推測可能是J3樣品中微生物的組成與其他樣品不同導(dǎo)致的,該結(jié)果也與圖1中顯示的一致。另外,進(jìn)行較好乳酸發(fā)酵的Y3、J1和J2樣品在硫苷代謝產(chǎn)物的變化規(guī)律上與大多數(shù)傳統(tǒng)蔬菜發(fā)酵的變化規(guī)律一致[22, 24]。以上結(jié)果表明,不同變種硫苷組成差異與其微生物代謝緊密相關(guān),且對蔬菜的發(fā)酵進(jìn)程和發(fā)酵品質(zhì)具有極大的影響。

2.5 不同芥菜變種發(fā)酵相關(guān)指標(biāo)與硫苷代謝物相關(guān)性分析

為了進(jìn)一步研究硫苷代謝產(chǎn)物與其他發(fā)酵指標(biāo)的相關(guān)性,對微生物指標(biāo)、理化品質(zhì)指標(biāo)和幾種硫苷代謝差異化合物進(jìn)行了Pearson相關(guān)分析(圖4),異硫氰酸酯類化合物和腈類化合物與芥菜發(fā)酵的其他品質(zhì)指標(biāo)之間均有一定相關(guān)性。含量最高的異硫氰酸烯丙酯與發(fā)酵芥菜中的細(xì)菌、總酸和琥珀酸含量呈顯著負(fù)相關(guān),與酵母菌和pH值呈正相關(guān)。異硫氰酸仲丁酯與發(fā)酵芥菜中的酵母菌、蘋果酸、琥珀酸和乙酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)。在腈類物質(zhì)方面,2-丁烯腈和與烯丙基腈均與發(fā)酵樣品中的細(xì)菌均呈顯著正相關(guān)。其中2-丁烯腈與芥菜中乳酸含量呈顯著正相關(guān),而烯丙基腈與琥珀酸呈顯著負(fù)相關(guān)。MULLANEY等[27]通過對比腸桿菌科、植物乳桿菌和乳酸乳球菌發(fā)酵西藍(lán)花提取物,發(fā)現(xiàn)不同微生物代謝硫苷類物質(zhì)產(chǎn)生的水解代謝產(chǎn)物具有較大差異,表明不同微生物種屬對硫苷代謝產(chǎn)物具有較大影響。因此,在細(xì)菌和酵母菌對這些硫苷代謝物的相關(guān)分析結(jié)果中,需要進(jìn)一步討論不同芥菜變種發(fā)酵體系中微生物組成的差異。目前已有部分研究針對發(fā)酵蔬菜中的乳酸菌[18]、人體腸道中的多形擬桿菌[28]等細(xì)菌對GSL的代謝相關(guān)研究,對酵母菌等對硫苷代謝相關(guān)的研究較少。相關(guān)性分析結(jié)果表明,酵母菌可能通過一些協(xié)同作用從而間接影響GSL在發(fā)酵過程中的代謝過程,從而影響最終代謝產(chǎn)物。總的來說,GSL在發(fā)酵芥菜中代謝產(chǎn)生不同的水解產(chǎn)物,其生理功能或毒性均能影響發(fā)酵蔬菜的品質(zhì),這些指標(biāo)在評估蔬菜發(fā)酵程度和最終泡菜品質(zhì)方面具有重要作用,也可對未來泡菜專用品種的選育提供輔助參考。

圖4 不同芥菜變種發(fā)酵相關(guān)指標(biāo)與硫苷代謝物相關(guān)性熱圖

3 結(jié)論

本研究對6個(gè)不同芥菜變種進(jìn)行自然發(fā)酵,并對發(fā)酵前后的泡菜品質(zhì)指標(biāo)和硫苷代謝產(chǎn)物進(jìn)行了對比分析,不同變種芥菜在發(fā)酵前后微生物、pH值、總酸、還原糖、有機(jī)酸和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量均表現(xiàn)出顯著差異。寬柄芥(Y3)、筍子芥(J1)和抱子芥(J2)發(fā)酵樣品pH值均在4以下,總酸含量均高于0.6 g/100 g,乳酸增加量在4.25 g/kg以上,以上芥菜樣品主要進(jìn)行乳酸發(fā)酵且發(fā)酵狀況良好。長柄芥(Y1)、鳳尾芥(Y2)和莖瘤芥(J3)的pH值和總酸含量沒有顯著變化,發(fā)酵結(jié)束時(shí)產(chǎn)生大量的琥珀酸而乳酸增加量較小,未進(jìn)行有效的乳酸發(fā)酵。此外,本研究進(jìn)一步分析了不同樣品中主要差異性硫苷代謝產(chǎn)物的變化規(guī)律,并和發(fā)酵相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了相關(guān)性分析。結(jié)果表明,不同樣品中含有的異硫氰酸酯和腈類物質(zhì)的含量和種類各有差異,其中的主要揮發(fā)性化合物為異硫氰酸烯丙酯,其含量隨發(fā)酵逐漸降低;發(fā)酵程度最低的莖瘤芥產(chǎn)生的烯丙基腈含量最高。細(xì)菌和酵母菌與硫苷代謝產(chǎn)物均有顯著相關(guān)性,但需進(jìn)一步分析發(fā)酵體系中不同微生物組成和菌株差異對硫苷類物質(zhì)代謝的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為芥菜發(fā)酵品質(zhì)評價(jià)和發(fā)酵專用芥菜變種與品種篩選提供了一定的理論基礎(chǔ)。