乳酸菌在蔬菜發(fā)酵中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

摘要：發(fā)酵蔬菜歷史悠久、風(fēng)味獨特，深受人們喜愛，乳酸菌作為蔬菜發(fā)酵中的關(guān)鍵菌，發(fā)揮著重要作用。文章主要探討了影響發(fā)酵蔬菜品質(zhì)和乳酸菌代謝的環(huán)境因素、蔬菜發(fā)酵過程中乳酸菌對其他細(xì)菌的影響以及乳酸菌提高發(fā)酵蔬菜品質(zhì)的作用，以期全面了解乳酸菌在蔬菜發(fā)酵中的作用機(jī)理，為其在發(fā)酵蔬菜中的深入研究和應(yīng)用提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：乳酸菌；蔬菜發(fā)酵；作用機(jī)制

中圖分類號：TS201.3""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A""""" 文章編號：1000-9973（2024）08-0205-06

Research Progress of Action Mechanism of Lactic Acid Bacteria

in Fermentation of Vegetables

ZHENG Chao1， HOU Xin-zhe1， CHEN Tian-hua1， LIU Cai-li1， ZHU Zong-he1，

XU Ya-yuan2，" ZHOU Ke-jin1*， ZHANG Fu-gui1*

（1.School of Agronomy， Anhui Agricultural University， Hefei 230036， China; 2.Institute of

Agricultural Products Processing， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Hefei 230041， China）

Abstract： Fermented vegetables have a long history and unique flavor， and are deeply loved by people. As the key bacteria in vegetable fermentation， lactic acid bacteria play an important role. In this paper， the environmental factors affecting the quality of fermented vegetables and the metabolism of lactic acid bacteria， the effect of lactic acid bacteria on other bacteria during vegetable fermentation， and the effect of lactic acid bacteria on improving the quality of fermented vegetables are mainly discussed， in order to fully understand the action mechanism of lactic acid bacteria in the fermentation of vegetables， and provide a theoretical basis for the in-depth research and application of lactic acid bacteria in fermented vegetables.

Key words： lactic acid bacteria; fermentation of vegetables; action mechanism

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.08.034

引文格式：鄭超，侯信哲，陳天花，等.乳酸菌在蔬菜發(fā)酵中的作用機(jī)制研究進(jìn)展.中國調(diào)味品，2024，49（8）：205-210.

ZHENG C， HOU X Z， CHEN T H， et al.Research progress of action mechanism of lactic acid bacteria in fermentation of vegetables.China Condiment，2024，49（8）：205-210.

收稿日期：2024-02-23

基金項目：安徽省重點研究與開發(fā)計劃（2023n06020022）；安徽省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金資助（AHCYJSTX-04）

作者簡介：鄭超（1998—），男，碩士研究生，研究方向：油菜薹加工。

*通信作者：周可金（1963—），男，教授，博士生導(dǎo)師，博士，研究方向：油菜多功能開發(fā)利用；

張付貴（1991—），男，講師，碩士生導(dǎo)師，博士，研究方向：油菜多功能開發(fā)利用。

乳酸菌是一類能利用可發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的細(xì)菌的統(tǒng)稱，至少包含18個屬，200多個種。根據(jù)《伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊》，乳酸菌為革蘭氏陽性菌，過氧化氫酶陰性，細(xì)胞呈桿狀或球狀，能將葡萄糖發(fā)酵成乳酸，不形成內(nèi)生孢子，不具有運動性或僅少運動。乳酸菌分布廣泛，是人和動物重要的生理菌群，在維護(hù)腸道健康、增強(qiáng)人體免疫力、促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)吸收、降低膽固醇、緩解便秘等方面具有重要作用。鑒于其獨特的保健和生理功能，目前已廣泛應(yīng)用于食品領(lǐng)域。

在制作發(fā)酵蔬菜的過程中，蔬菜中的天然乳酸菌會利用蔬菜中的碳水化合物進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生乳酸等有機(jī)酸，使蔬菜變酸、松軟、易于消化，賦予蔬菜獨特的香氣和口感，改善蔬菜的品質(zhì)，提高產(chǎn)品的貨架期。此外，乳酸菌還能夠抑制有害菌的生長，促進(jìn)亞硝酸鹽的分解，在保持品質(zhì)的同時進(jìn)一步提高發(fā)酵蔬菜的安全性。因此在發(fā)酵蔬菜生產(chǎn)過程中，常常通過添加嗜酸乳桿菌、乳酸桿菌、雙歧桿菌等提高發(fā)酵過程的穩(wěn)定性和效果，增強(qiáng)蔬菜的營養(yǎng)價值和保健功效。因此，本文系統(tǒng)綜述了發(fā)酵蔬菜中乳酸菌的分離與鑒定情況以及乳酸菌在提高發(fā)酵蔬菜品質(zhì)中的作用機(jī)制，以期為發(fā)酵蔬菜標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、品質(zhì)提升等提供理論指導(dǎo)。

1" 發(fā)酵蔬菜中乳酸菌的分離與鑒定

1.1" 乳酸菌在蔬菜發(fā)酵過程中的生長動態(tài)

蔬菜的發(fā)酵一般包括微酸、酸化、過酸3個階段，各個時期都有大量的微生物活動。由于在腌制過程中會帶入一些空氣，在發(fā)酵初期，蔬菜中各種微生物開始繁殖、共同生長，消耗蔬菜中的糖分和淀粉質(zhì)，此時乳酸菌并不活躍，主要是新鮮蔬菜表面的革蘭氏陰性需氧菌和酵母菌在進(jìn)行發(fā)酵作用，其發(fā)酵過程會不斷消耗氧氣。到發(fā)酵中期，氧氣已經(jīng)消耗盡，作為厭氧菌的乳酸菌開始大量繁殖，產(chǎn)生大量乳酸和其他有機(jī)酸，使發(fā)酵環(huán)境的pH下降。在酸性環(huán)境下，其他菌的生長受到抑制，隨著乳酸含量不斷增加，逐步達(dá)到酸化階段。在發(fā)酵后期，蔬菜中的有機(jī)酸含量達(dá)到頂點，乳酸菌的繁殖逐漸減緩，進(jìn)入過酸階段，此時蔬菜的口感和風(fēng)味已經(jīng)完全發(fā)生改變，變得更酸、更爽口。因此，蔬菜發(fā)酵成功的關(guān)鍵是根據(jù)乳酸菌的生長特點，通過控制發(fā)酵環(huán)境條件的改變，抑制其他微生物的活動，使乳酸菌在發(fā)酵過程中盡快成為優(yōu)勢菌。

1.2" 發(fā)酵蔬菜中乳酸菌的分離與鑒定

在充分認(rèn)識腌制蔬菜中乳酸菌的分布、多樣性和生長特點的基礎(chǔ)上，從不同國家或地區(qū)的發(fā)酵蔬菜中分離鑒定出多種功能性乳酸菌，應(yīng)用于腌制蔬菜工藝之后，可以有效加快蔬菜的發(fā)酵進(jìn)度，提高發(fā)酵質(zhì)量。姚蔣龐在自然發(fā)酵芥菜中分離得到BJ-1植物乳桿菌、BJ-31短乳桿菌，復(fù)配后發(fā)酵芥菜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)相較于自然發(fā)酵，乳酸含量提高13.50%，琥珀酸含量提高36.42%，且亞硝酸鹽含量較低。任亭等從涪陵本地傳統(tǒng)泡菜中分離篩選出一株魏斯氏菌，將其與植物乳桿菌結(jié)合作為復(fù)合菌種發(fā)酵麻竹筍，能夠縮短發(fā)酵周期，提高發(fā)酵制品的質(zhì)量。舒梅等在富硒酸菜中篩選出了兩株植物乳桿菌LCFC001和類植物乳桿菌LCFC002，可將培養(yǎng)基的起始pH由6.3降低至3.0，對硒的轉(zhuǎn)化率可達(dá)74.5%。Park等在韓國泡菜中分離出一株腸膜明串珠菌和植物乳酸菌，發(fā)現(xiàn)這兩株菌可以促進(jìn)2-羥基異己酸的產(chǎn)生。Kim等在韓國泡菜中分離的植物乳桿菌可用于泡菜制造過程中以降低N-亞硝基二甲胺水平。

2" 影響發(fā)酵蔬菜品質(zhì)和乳酸菌代謝的環(huán)境因素

乳酸菌的代謝途徑主要分為同型乳酸途徑和異型乳酸途徑兩種。同型乳酸發(fā)酵是指通過糖酵解途徑將葡萄糖等單糖轉(zhuǎn)化為同種乳酸的過程，即L-乳酸。而異型乳酸發(fā)酵是通過戊糖磷酸途徑將葡萄糖等單糖轉(zhuǎn)化為異構(gòu)體乳酸，即D-乳酸或DL-乳酸，其發(fā)酵產(chǎn)物除乳酸外，還有乙醇、乙酸、二氧化碳等?？偟膩碚f，同型乳酸途徑和異型乳酸途徑都是乳酸菌利用碳水化合物進(jìn)行發(fā)酵的方式，只是產(chǎn)生的乳酸的分子構(gòu)型不同。異型乳酸發(fā)酵和同型乳酸發(fā)酵的發(fā)酵產(chǎn)物都對腌制蔬菜風(fēng)味的形成有重要的作用，尤其是異型乳酸發(fā)酵，其發(fā)酵產(chǎn)物種類繁多，產(chǎn)物間可能會發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)，生成更多、更復(fù)雜的風(fēng)味物質(zhì)，賦予蔬菜更豐富、更有特色的風(fēng)味。

影響乳酸菌代謝的因素有很多，發(fā)酵環(huán)境的溫度、pH、鹽濃度都顯著影響乳酸菌的代謝，從而導(dǎo)致發(fā)酵蔬菜產(chǎn)品的口感、營養(yǎng)和感官發(fā)生變化。因此，系統(tǒng)認(rèn)識影響蔬菜發(fā)酵過程中多種環(huán)境因子與乳酸菌的互作關(guān)系，對于提升發(fā)酵蔬菜的品質(zhì)具有重要的意義。

2.1" 發(fā)酵溫度

發(fā)酵溫度是影響乳酸菌代謝和蔬菜發(fā)酵過程的重要因素之一。隨著季節(jié)氣候的變化，溫度的高低會影響蔬菜發(fā)酵的速度，進(jìn)而影響蔬菜腌制的成熟時機(jī)。乳酸菌的最適生長溫度為30～40 ℃，在此范圍內(nèi)溫度越高，乳酸菌的生長速度越快，增加產(chǎn)酸量，縮短發(fā)酵蔬菜的成熟期，但是過高的溫度會導(dǎo)致乳酸菌失活，從而影響發(fā)酵效果。

溫度還會改變腌制蔬菜體系中的菌群結(jié)構(gòu)和微生物代謝，進(jìn)而影響風(fēng)味物質(zhì)的形成。熊濤研究了四川泡菜的3種發(fā)酵溫度，發(fā)現(xiàn)在18～37 ℃范圍內(nèi)溫度越高，乳酸菌生長越快，酵母菌和大腸桿菌消亡時間越短，且乳酸的產(chǎn)量與溫度成正比關(guān)系。趙志平等通過低溫發(fā)酵大頭菜，發(fā)現(xiàn)低溫會抑制乳酸菌的生長，使乳酸產(chǎn)量下降，進(jìn)而導(dǎo)致低溫發(fā)酵大頭菜的亞硝酸鹽殘留量較高。王彥儒比較了10 ℃和25 ℃條件下發(fā)酵的黃菜，發(fā)現(xiàn)25 ℃條件下發(fā)酵的黃菜中總氨基酸含量比10 ℃條件下發(fā)酵的黃菜高35%，可見高溫發(fā)酵有利于氨基酸合成代謝。汪冬冬等采用4種溫度發(fā)酵甘藍(lán)，對其揮發(fā)性成分進(jìn)行解析，結(jié)果表明高溫發(fā)酵泡菜含有更多種類的揮發(fā)性成分。

2.2" pH值

pH值的變化是菌體產(chǎn)酸或產(chǎn)堿等代謝反應(yīng)的綜合結(jié)果，也是影響蔬菜達(dá)到成熟快慢的重要環(huán)境指標(biāo)。在發(fā)酵過程中，乳酸菌會產(chǎn)生乳酸，從而降低發(fā)酵物的pH值，這種酸性環(huán)境可以抑制有害微生物的生長，同時也有助于保持蔬菜的質(zhì)地和口感，并且可以延長蔬菜的保質(zhì)期。研究表明，乳酸菌生長的最適pH值為6.1，隨著pH值的降低或升高，都會在一定程度上抑制菌體的生長，這是因為環(huán)境pH值的變化會影響乳酸菌對養(yǎng)分的吸收，同時，當(dāng)環(huán)境pH值降低到一定程度時，也會抑制乳酸菌的生長。閆征等還發(fā)現(xiàn)乳酸的積累是抑制乳酸菌生長和產(chǎn)酸的直接原因。

2.3" 鹽濃度

食鹽在蔬菜腌制中起著至關(guān)重要的作用，不僅能夠延長蔬菜的保藏時間，而且可以在發(fā)酵過程中抑制致病微生物的生長。但是食鹽濃度過高又會抑制乳酸菌的生長，降低乳酸菌的產(chǎn)酸量和產(chǎn)酸速度，從而延遲發(fā)酵蔬菜的成熟時間。研究表明，食鹽主要通過改變?nèi)芤旱臐B透壓、降低環(huán)境的含氧量、增加金屬離子的濃度等影響蔬菜發(fā)酵過程中微生物的活性。因此，不同鹽濃度導(dǎo)致發(fā)酵過程中菌群結(jié)構(gòu)不同，使其主要產(chǎn)物和底物的利用受到影響，最終影響蔬菜成品的品質(zhì)和風(fēng)味。

食鹽對發(fā)酵蔬菜的影響主要是在發(fā)酵前期，李軍波利用2%、5%、8% 3種鹽濃度自然發(fā)酵圓白菜，發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵初期8%鹽濃度對乳酸菌的生長有顯著抑制作用，中后期3種鹽濃度發(fā)酵的圓白菜乳酸菌數(shù)保持一致。李嘉儀等發(fā)現(xiàn)四川泡菜發(fā)酵過程中，乳酸菌代謝產(chǎn)生的乳酸對霉菌的抑制作用高于食鹽對霉菌的抑制作用。研究表明，酵母菌在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生乙醇、酯類等風(fēng)味物質(zhì)，但產(chǎn)膜酵母等會使發(fā)酵蔬菜表面生花、長膜，產(chǎn)生不愉快氣味；在蔬菜腌制過程中通過控制食鹽濃度來控制乳酸菌和酵母菌數(shù)量，可以解決過酸和有臭味的問題，達(dá)到穩(wěn)定品質(zhì)的目的。

3" 乳酸菌對發(fā)酵環(huán)境中雜菌的影響

3.1" 產(chǎn)生生物小分子代謝產(chǎn)物抑制雜菌生長

3.1.1" 產(chǎn)生抑菌的有機(jī)酸

長期以來，人們認(rèn)為乳酸菌的抑菌作用主要是因為其代謝產(chǎn)生的乳酸、醋酸、丙酸、乳酸菌素等酸性物質(zhì)起作用，其中，乳酸是最主要的有機(jī)酸，占據(jù)了乳酸菌產(chǎn)生的有機(jī)酸總量的大部分。研究表明，這些有機(jī)酸可以通過以下幾種途徑達(dá)到抑菌的作用：能量競爭：未解離的有機(jī)酸通過自由擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞后會在細(xì)胞內(nèi)解離成氫離子，積累后會降低環(huán)境的pH值，細(xì)胞為了維持胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定會將氫離子轉(zhuǎn)運到胞外，這一過程會消耗大量ATP，與細(xì)菌正常生長代謝產(chǎn)生能量競爭。破壞細(xì)胞膜：一些脂溶性有機(jī)酸可與細(xì)胞膜上的脂質(zhì)分子結(jié)合，從而破壞細(xì)胞膜的完整性，引起胞內(nèi)的內(nèi)容物外泄，從而抑制細(xì)菌生長。降低環(huán)境pH值：有機(jī)酸可以降低環(huán)境的pH值，進(jìn)而抑制細(xì)菌生長。抑制DNA合成：一方面，有機(jī)酸可與DNA分子中的堿基、磷酸等結(jié)合，破壞DNA分子結(jié)構(gòu)；另一方面，有機(jī)酸還可以與DNA聚合酶結(jié)合，阻礙DNA的合成，進(jìn)而阻止細(xì)菌的繁殖。干擾代謝過程：有機(jī)酸可以與細(xì)菌內(nèi)部的酶結(jié)合，抑制細(xì)菌的活性，同時有機(jī)酸可以抑制細(xì)菌內(nèi)部ATP的合成，從而干擾細(xì)菌的正常代謝過程，發(fā)揮抑菌作用。

3.1.2" 產(chǎn)生抑菌的無機(jī)物

二氧化碳是乳酸菌異型發(fā)酵的主要終產(chǎn)物，微溶于水，與水反應(yīng)后會合成碳酸，降低環(huán)境的pH值，二氧化碳分子也易溶解于細(xì)胞膜的脂質(zhì)雙分子層中，從而破壞細(xì)胞膜，進(jìn)而達(dá)到抑菌效果，同時，二氧化碳在細(xì)胞內(nèi)積累時也會擾亂微生物正常的生理平衡。

乳酸菌在有氧條件下能產(chǎn)生過氧化氫，由于乳酸菌缺乏過氧化氫酶，過氧化氫能夠不斷積累，然后進(jìn)入胞內(nèi)與鐵離子結(jié)合，形成高活性的羥自由基，這些羥自由基可以氧化細(xì)菌胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸和脂質(zhì)，從而破壞細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能。此外，過氧化氫還可以引起細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的氧化應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞氧化損傷或死亡。

3.2" 產(chǎn)生生物大分子代謝產(chǎn)物抑制雜菌生長

3.2.1" 胞外多糖抑制雜菌生長

乳酸菌胞外多糖（EPS）是乳酸菌在生長代謝過程中分泌到細(xì)胞壁外的一類糖類化合物。根據(jù)其化學(xué)組分和生物合成途徑可分為同型多糖和雜型多糖：同型多糖是由一種連續(xù)重復(fù)的單糖組成的多糖，雜型多糖由多種單糖與不同的有機(jī)成分（有機(jī)酸、氨基酸等）和無機(jī)成分（硫酸鹽、磷酸鹽等）連接而成。研究發(fā)現(xiàn)，EPS可以通過與細(xì)菌細(xì)胞壁中的多糖結(jié)合，破壞細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞死亡；還可以與細(xì)菌細(xì)胞膜中的脂質(zhì)結(jié)合，干擾細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能。同時，EPS可以抑制細(xì)菌內(nèi)部的酶活性，如DNA聚合酶、RNA聚合酶等，從而阻礙細(xì)菌的生長和繁殖。

3.2.2" 乳酸菌細(xì)菌素抑制雜菌生長

乳酸菌細(xì)菌素是乳酸菌通過核糖體合成機(jī)制產(chǎn)生的一類具有抑菌活性的多肽或前體多肽，包括乳酸鏈球菌屬細(xì)菌素、腸球菌屬細(xì)菌素、乳桿菌屬細(xì)菌素、明串珠菌屬細(xì)菌素等。乳酸菌細(xì)菌素不僅能夠抑制乳酸菌的生長，而且對非乳酸菌的革蘭氏陽性菌也有一定的抑制作用，陳全毅和趙瑞香等還發(fā)現(xiàn)乳酸菌細(xì)菌素對霉菌的抑制作用也較明顯。細(xì)菌素主要通過膜孔道滲漏機(jī)制破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)、抑制蛋白質(zhì)的合成和誘導(dǎo)細(xì)菌自殺來達(dá)到抑菌作用。乳酸菌細(xì)菌素的抑菌過程是多種機(jī)制共同作用的結(jié)果，其抑菌機(jī)制也可能受到細(xì)菌的種類、生長狀態(tài)、環(huán)境因素等多種因素的影響。

4" 乳酸菌提高發(fā)酵蔬菜品質(zhì)的作用機(jī)制

4.1" 提高發(fā)酵蔬菜維生素含量的作用機(jī)制

維生素C是一種易溶于水的維生素，極不穩(wěn)定。在傳統(tǒng)的蔬菜發(fā)酵工藝中，腌制溶液和蔬菜釋放的水分會使維生素C被溶解或氧化，導(dǎo)致發(fā)酵蔬菜中的維生素C含量降低，嚴(yán)重影響發(fā)酵蔬菜的成品質(zhì)量。而乳酸菌會在蔬菜發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量乳酸，使發(fā)酵環(huán)境的酸性增加，氧氣含量降低，從而維持維生素不被氧化；同時接種乳酸菌可以縮短發(fā)酵時間，減少維生素C的溶解，以提高腌制蔬菜中的維生素含量。姜雪晶等用3種乳酸菌混合發(fā)酵酸菜，發(fā)現(xiàn)3種乳酸菌的存在可減少維生素C的氧化，降低發(fā)酵酸菜中維生素C損失率，接種乳酸菌發(fā)酵酸菜中維生素C的含量比市售酸菜高出1倍左右。另外，人體需要的維生素B和維生素K在蔬菜中含量較低，而乳酸菌發(fā)酵能合成包括維生素B、維生素K等在內(nèi)的多種維生素。

4.2" 降低腌制蔬菜中亞硝酸鹽含量的作用機(jī)制

硝酸鹽和亞硝酸鹽是自然界中含量最豐富的含氮化合物，具有防腐和增強(qiáng)風(fēng)味的作用，廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中。其中亞硝酸鹽可在人體內(nèi)轉(zhuǎn)化為一種強(qiáng)致癌物亞硝胺，過量食用會引起急性中毒等癥狀，長期微量或少量食用也會對人體產(chǎn)生毒副作用。2017年10月27日，世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)將亞硝酸鹽列為致癌物質(zhì)之一，控制食品中亞硝酸鹽的含量至關(guān)重要。

蔬菜原料中的亞硝酸鹽主要是自然界中的硝酸鹽還原菌對硝酸鹽進(jìn)行還原而形成的，目前已鑒定出100多種具有還原硝酸鹽能力的菌株，在蔬菜腌制和發(fā)酵過程中無法避免亞硝酸鹽的產(chǎn)生。在蔬菜發(fā)酵初期，蔬菜表面的微生物迅速生長，將蔬菜中的硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，而蔬菜中的酚類物質(zhì)和維生素C可以氧化亞硝酸鹽，但由于還原的亞硝酸鹽多于被氧化的亞硝酸鹽，因此亞硝酸鹽含量會隨著發(fā)酵時間的增加而逐漸增加，積累量達(dá)到最大值時稱為“亞硝峰”。隨著發(fā)酵的進(jìn)行，乳酸菌逐漸成為優(yōu)勢菌群，通過產(chǎn)酸、產(chǎn)酶和乳酸菌素降解等降低亞硝酸鹽的含量，在發(fā)酵結(jié)束時，亞硝酸鹽含量降至最低點甚至消失。

4.2.1" 乳酸菌的產(chǎn)酸降解

在蔬菜發(fā)酵過程中，亞硝酸鹽的含量呈先升高后降低的趨勢，原因是在發(fā)酵中后期乳酸菌成為優(yōu)勢菌屬，乳酸菌產(chǎn)生的乳酸等有機(jī)酸可以還原亞硝酸鹽，將其轉(zhuǎn)換為氮氣和水，從而降解亞硝酸鹽。同時，發(fā)酵后期較低的含氧量和酸性環(huán)境對硝酸鹽還原菌等雜菌的生長繁殖和亞硝酸還原酶的活性有一定的抑制作用，而乳酸菌能夠在此環(huán)境下正常生長繁殖，從而一直保持對亞硝酸鹽的降解。

4.2.2" 乳酸菌的產(chǎn)酶降解

在蔬菜發(fā)酵初期，發(fā)酵液的pH值較高，乳酸菌的生長并不活躍，此時乳酸菌可通過亞硝酸還原酶將亞硝酸還原為氨氣，從而降低亞硝酸鹽的含量，還可通過亞硝酸氧化酶將亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽，從而使其失去毒性。但亞硝酸鹽還原酶的活性受環(huán)境因素的影響較大，溫度和pH值過高或過低都會降低其活性，因此乳酸菌產(chǎn)酶降解能力有限。

4.2.3" 乳酸菌的產(chǎn)乳酸菌素降解

部分乳酸菌在代謝過程中產(chǎn)生的乳酸菌素也會在一定程度上抑制亞硝酸鹽的生成，其主要是通過抑制硝酸還原菌的生長，從而減少亞硝酸鹽的形成。韓新鋒等通過產(chǎn)細(xì)菌素植物乳桿菌發(fā)酵制作什錦泡菜，發(fā)現(xiàn)其亞硝酸鹽含量一直處于較低水平，未超過0.5 mg/kg。張艾青采用一株產(chǎn)細(xì)菌素的植物乳桿菌P158制作泡菜，發(fā)現(xiàn)半固態(tài)接種P158產(chǎn)生的細(xì)菌素最多，其亞硝酸鹽含量也最低。

4.3" 增加發(fā)酵蔬菜抗氧化性的作用機(jī)制

細(xì)胞在新陳代謝過程中會源源不斷地產(chǎn)生活性氧和自由基，作為一類不能利用氧氣進(jìn)行呼吸產(chǎn)能的細(xì)菌，乳酸菌在長期的進(jìn)化過程中不得不面對來自氧的脅迫，會產(chǎn)生各種抗氧化機(jī)制，從而使乳酸菌發(fā)酵蔬菜的抗氧化性提高，有利于人體健康。乳酸菌的抗氧化機(jī)制主要包括以下幾個方面：

產(chǎn)生抗氧化酶：乳酸菌可以產(chǎn)生多種抗氧化酶，如超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和催化酶等，這些酶可以將有害的自由基轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)，從而保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷，同時，乳酸菌還可以通過抑制氧化酶的活性，從而減少自由基的產(chǎn)生。產(chǎn)生抗氧化物質(zhì)：乳酸菌可以促進(jìn)多種抗氧化物質(zhì)的產(chǎn)生，如維生素C、維生素E、谷胱甘肽和多酚等，這些物質(zhì)可以捕捉自由基，從而減少自由基對細(xì)胞的損害。菌體結(jié)構(gòu)抗氧化：乳酸菌的菌體結(jié)構(gòu)也具有抗氧化作用，乳酸菌菌體表面的多糖和蛋白質(zhì)可以與自由基結(jié)合，從而減少自由基對細(xì)胞的損害，乳酸菌自身還可以修復(fù)氧化損傷的DNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)分子。代謝產(chǎn)物抗氧化：乳酸菌的代謝產(chǎn)物也具有抗氧化作用，如乳酸、丙酮酸和醋酸等，這些代謝產(chǎn)物可以減少自由基的產(chǎn)生，從而保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷。錳離子抗氧化：乳酸菌細(xì)胞內(nèi)含有錳離子，高濃度的錳離子具有抗氧化效應(yīng)，能清除自由基。除此之外，近年來也有研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌可以將無機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒，有機(jī)硒可以與功能性大分子結(jié)合，發(fā)揮抗氧化作用。這些機(jī)制可以協(xié)同作用，從而保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷，維護(hù)人體健康。

4.4" 產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)和功能因子的作用機(jī)制

4.4.1" 雙乙酰

腌制蔬菜中獨特的香氣主要來自雙乙酰，雙乙酰是其微生物群落中乳酸菌通過檸檬酸代謝途徑和糖酵解代謝途經(jīng)所產(chǎn)生的一種揮發(fā)性物質(zhì)。在檸檬酸代謝途徑中，檸檬酸會在檸檬酸裂解酶的作用下生成草酰乙酸，草酰乙酸可直接或間接地生成α-乙酰乳酸，α-乙酰乳酸通過脫羧反應(yīng)生成雙乙酰；在糖酵解代謝途經(jīng)中，乳糖通過糖酵解產(chǎn)生丙酮酸，丙酮酸在α-乙酰乳酸合成酶作用下合成α-乙酰乳酸，再脫羧反應(yīng)生成雙乙酰。在不同生長條件下，乳酸菌的代謝途徑和產(chǎn)物也會發(fā)生變化，從而影響雙乙酰的產(chǎn)生。

4.4.2" γ-氨基丁酸

γ-氨基丁酸（GABA）是一種神經(jīng)遞質(zhì)，可以調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)的功能，具有鎮(zhèn)靜、抗焦慮、降血壓等作用，主要存在于茶葉、酸奶以及一些綠葉蔬菜中；另外，腌制蔬菜中的乳酸菌在適宜的條件下也可以產(chǎn)生大量的GABA。

Karimian等在傳統(tǒng)卷心菜泡菜中分離出具有較高GABA水平的扁桃乳芽乳桿菌，發(fā)現(xiàn)其GABA在奶酪乳清中的最高濃度為365.6 mg/dL。楊曼從浙江家庭傳統(tǒng)發(fā)酵腌制品中分離得到一株乳桿菌屬D-9，發(fā)現(xiàn)其最高的GABA產(chǎn)量可以達(dá)到1.413 g/L，與優(yōu)化前相比提高了47%。研究表明，乳酸菌主要通過谷氨酸脫羧酶（GAD）的作用，將谷氨酸轉(zhuǎn)化為GABA。因此，利用乳桿菌發(fā)酵生產(chǎn)GABA具有產(chǎn)量高、安全性好的優(yōu)點。

5" 展望

發(fā)酵蔬菜是中國傳統(tǒng)食品中的瑰寶，具有獨特的風(fēng)味和營養(yǎng)價值。隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，中國發(fā)酵蔬菜的產(chǎn)量、出口量和品牌效應(yīng)不斷增長，技術(shù)不斷創(chuàng)新，為世界人民提供了更多優(yōu)質(zhì)的食品。乳酸菌作為蔬菜發(fā)酵中的關(guān)鍵菌種，接種乳酸菌發(fā)酵蔬菜具有安全、高效等特點。但目前利用乳酸菌發(fā)酵蔬菜的研究還不夠深入，因此，系統(tǒng)揭示乳酸菌在蔬菜發(fā)酵中的各種作用機(jī)制尤為重要，可以使其更好地投入到產(chǎn)業(yè)化，這既是保護(hù)我國發(fā)酵制品的關(guān)鍵點，也是中國傳統(tǒng)食品走向世界的契機(jī)。

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