《食品科学》：泡菜微生物演替与风味物质变化的研究进展

泡菜是主要以新鲜蔬菜或蔬菜咸坯为原料，添加或不添加辅料，经中低浓度（质量分数2%～10%）食盐水泡渍发酵、调味（或不调味）、包装（或不包装）、灭菌（或不灭菌）等生产加工而成的蔬菜制品。泡菜的发酵是微生物不断演替变化的过程，微生物对泡菜风味的形成发挥着重要作用。随着发酵时间的延长，泡菜中微生物的种类和数量发生变化，不同生长阶段的优势微生物在泡菜发酵过程中所发挥的作用也会不同。

鲁东大学食品工程学院的张锡茹、刘文丽*、李华敏*等人综述了最近几年关于泡菜微生物演替及泡菜风味变化的研究进展，重点论述了泡菜微生物群落的组成与动态变化，外界因素对泡菜微生物演替的影响与作用，以及不同微生物在泡菜发酵过程中的动态变化对泡菜风味的影响，以期对泡菜的深入理论研究及产业应用提供参考。

1、泡菜微生物的群落结构组成

泡菜微生物的研究方法

传统的可培养手段可用来分析环境中的种群结构，但该技术不能真实反映发酵蔬菜中的微生物群落组成。分子生物学技术不但可以省去传统分离培养法的复杂过程，为大量不可培养的微生物研究提供新的契机，而且还可为后续深入研究泡菜发酵机理、风味因子的形成机制以及指导泡菜的发酵生产提供重要的理论基础。

泡菜发酵过程中细菌的构成及动态变化

通常来说，细菌是泡菜发酵中的主要微生物，泡菜中的细菌数量远高于真菌的数量，且细菌的多样性比真菌更为丰富。乳酸菌是整个泡菜发酵过程中的重要优势菌群，优势菌群主要有明串珠菌属（Leuconostoc）、乳杆菌属（Lactobacillus）、魏斯氏菌属（Weissella）、片球菌属（Pediococcus）、乳球菌属（Lactococcus）、链球菌属（Streptococcus）、肠球菌属（Enterococcus）等几个属的菌种。

泡菜发酵过程中的真菌和其他微生物

除细菌外，其他微生物在泡菜发酵过程中也起着重要作用，Chen Peng和Guan Qianqian等研究发现，泡菜发酵过程中除了细菌外，还有子囊菌和担子菌等真菌，其中最重要的是酵母菌。黄道梅、武亚婷等研究发现，泡菜中的优势真菌主要有假丝酵母（Candida）、汉逊德巴利酵母（Debarymyces hansenii）、奥默柯达酵母（Kodamaea ohmeri）、卡森德巴利酵母（Debaryomyces carsonii）、孢汉逊酵母（Hanseniasperu）和毕赤酵母（Pichia pastoris）等，且微生物群落结构与泡菜发酵进程存在一定的相关性。

2、影响泡菜微生物演替的因素

温度对泡菜微生物群落的影响

泡菜的发酵受不同地区气候条件因素的影响较大，其中温度是最重要的影响因素。通常来说，温度的变化会影响微生物的生长。发酵开始后，细菌数量开始逐渐增加，并随着温度的升高，细菌的生长速度加快。其中乳酸菌是泡菜发酵过程中的重要菌群，26～30 ℃范围内乳酸菌生长繁殖速度最快，产酸率最高。所以，为了促进乳酸菌的生长繁殖，抑制有害微生物的生长，必须要控制好发酵温度。

食盐对泡菜微生物群落的影响

盐是泡菜咸味的主要组成物质，而且是泡菜发酵过程中影响微生物生长和代谢的最重要因素之一。盐对泡菜微生物生长和代谢的影响主要由盐的浓度和盐离子的种类决定。

盐浓度是影响细菌和真菌群落最重要的理化因子，它可以影响泡菜发酵过程中微生物的数量。黄道梅等研究发现，乳酸菌受盐度影响较大，提高食盐浓度虽然能够抑制部分杂菌的生长，但同时也抑制了乳酸菌的生长，乳酸菌的数量随着盐度的升高而降低；同时，盐度的增加也抑制了部分酵母菌的生长。

酸度对泡菜微生物群落的影响

微生物群落（尤其是乳酸菌数）与可滴定酸度（TAA）、乳酸含量具有较大的相关性，是影响微生物生长的重要因素。发酵过程中的乳酸菌、酵母菌和醋酸菌，可分别进行乳酸发酵、酒精发酵和醋酸发酵，它们发酵分别产生的乳酸、乙酸和乙醇等物质能有效地抑制有害酵母菌、霉菌和腐败菌的生长。

氧气对泡菜微生物群落的影响

空气会影响泡菜中微生物群落的组成和种类。兼性厌氧乳酸菌是泡菜发酵的主要菌种，而有害菌一般是好氧菌。因此，可通过隔绝空气来抑制有害菌的生长。泡菜制作过程一般采用水封密闭，保持贫氧状态，不仅有利于乳酸发酵，促进乳酸菌的生长，还可以抑制泡菜中的霉菌等其他杂菌的生长，防止腐败。因此，在泡菜的制作过程中应当最大可能保证密闭发酵，避免空气渗入影响泡菜品质。

原材料或辅料对泡菜微生物群落的影响

蔬菜携带的乳酸菌是泡菜发酵过程中微生物的主要来源，如明串珠菌、魏斯氏菌、乳酸杆菌和乳球菌等。因此，蔬菜原料和辅料的比例会影响发酵初期微生物群落的多样性，并在决定产品质量特性方面发挥重要作用。由于大多数发酵蔬菜包含几种不同的原料，因此原料中最初的微生物群落会通过建立竞争或合作关系，产生后续发酵过程中的优势菌群。如Liu Zhanggen等利用高通量测序法对泡菜中的细菌多样性进行了研究，发现在以大白菜为主要原料的泡菜发酵过程中，乳杆菌、片球菌、沙雷氏菌、寡养单胞菌（Stenotrophomonas）和魏斯氏菌含量较高。

发酵方式对泡菜微生物群落的影响

泡菜的发酵方式包括自然发酵和人工接种发酵，发酵方式是影响泡菜微生物的种类和数量的重要因素。马艳弘等研究发现，与自然发酵的山药泡菜相比，接种发酵的山药泡菜乳酸菌数多，菌落总数和大肠菌群数少，亚硝酸盐分解速度快且含量低，总酸含量高，pH值下降快。

3、泡菜中的风味物质及形成机理

原料和辅料本身赋予的风味

不同蔬菜的特征风味不同，发酵后产生的风味也不同。常见的蔬菜原料如萝卜的主要风味物质是4-甲硫基-3-反-丁烯异氰酸酯，经过发酵后会产生辛辣风味；黄瓜的特征风味物质是反-2,顺-6-壬二烯醇和反-2,顺-6-壬二烯醛，主要由醇类化合物和羰基化合物组成；芹菜的特征风味化合物是丙酮酸-3顺-己烯酯和2,3-丁二酮(双乙酰)和二氢苯肽类化合物；胡萝卜含有萜烯类、醇类和羰基化合物等。

微生物发酵产生的风味

泡菜风味的形成与微生物的发酵有很大的相关性，发酵过程中微生物的代谢活动是泡菜风味品质形成的最为重要的原因，作为泡菜中最主要的微生物，各种乳酸菌都具有不同的代谢特征，从而生产出具有不同风味的发酵产品。发酵通过产生有机酸、氨基酸和挥发性化合物等在内的芳香物质改善了泡菜的香气和风味属性，不仅有效延长了蔬菜的食用期，更赋予了泡菜与所使用原料完全不同的独特风味。

4、泡菜中微生物演替对风味形成的影响

微生物与发酵过程中风味的形成之间有着密切的关系，泡菜的风味主要源于微生物菌群的代谢活动、非生物环境（原料和辅料、盐、温度等）之间的相互作用、非生物环境影响微生物及微生物之间的相互作用。其中微生物之间的相互作用始于蔬菜等原料上存在的微生物，随着发酵的进行，微生物的数量和种类不断进行演替，微生物演替过程中产生的一系列代谢产物最终使泡菜形成特有的风味。其中乳酸菌、酵母菌和其他微生物对风味起主要作用。

结论

原料、辅料以及微生物发酵产生的代谢产物是泡菜风味物质的主要来源。微生物的种类和数量对泡菜风味品质有着十分重要的影响。

泡菜的风味成分包括挥发性成分和非挥发性成分，非挥发性成分主要包括糖、有机酸、氨基酸等，挥发性成分包括酸、醇、酯、酮、烃及杂环类化合物等。

泡菜发酵过程中的乳酸菌主要有明串珠菌属、魏斯氏菌属、乳杆菌属以及片球菌属，此外还有乳球菌属和链球菌属等几个属的菌种。

同时，泡菜发酵过程受到原材料、辅料、盐、温度、酸度、氧气等因素的影响，且微生物演替和变化较大，整个发酵体系复杂，其中包括大量的益生菌和部分有害微生物，为了保证发酵食品的安全性，减少有害物质的产生，同时提升泡菜的风味和品质，必须了解发酵过程中的微生物群落构成、群落演替以及各种微生物的代谢特性和它们对产品品质的影响。

本文《泡菜微生物演替与风味物质变化的研究进展》来源于《食品科学》2021年42卷23期294-305页，作者：张锡茹，关慧，邢少华，刘文丽，李华敏。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20201213-143。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网

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