 試驗設(shè)計 泡菜制備：將卷心菜洗凈，切成1 cm×10 cm左右的條狀，裝入密封罐中加入2.5倍體積的2%食鹽水，其他配料（按食鹽水計）為生姜5%、大蒜5%、辣椒0.3%、花椒0.5%；將泡菜分為2組：對照組加入2%蔗糖（SF），處理組加入4%低聚木糖（XF），在25℃恒溫條件下密封發(fā)酵。 樣品處理：分別于第0，2，4，6，8，10，14，19天取泡菜水和泡菜；泡菜制作3個批次，每批次樣品為2個重復(fù)的混樣，在-80℃保存，以備后續(xù)分析。 檢測泡菜水的pH、乳酸菌數(shù)、小分子糖含量，并進行DNA 提取、測序和分析；同時檢測泡菜的總酸、質(zhì)構(gòu)特性、原果膠及有機酸含量。 感官評價：由15名專業(yè)人員組成感官評價小組，對發(fā)酵6 d的樣品進行盲評打分，實行25分制，采用分段計分，從色澤、香氣、滋味、口感4個方面進行評定，具體評定標(biāo)準(zhǔn)見表1。
試驗結(jié)果 （1）理化指標(biāo) pH和總酸：由圖1可知，泡菜的pH在發(fā)酵初始階段迅速下降并在隨后幾天趨于穩(wěn)定，與SF相比，XF的pH后期下降較慢，pH在發(fā)酵第10天時達到3.57，而SF在發(fā)酵第8天時達到3.55，且從第8天開始不同處理間差異顯著（P<0.05）；總酸的變化趨勢與pH相反，在整個發(fā)酵過程中均呈上升趨勢；有研究表明泡菜總酸在0.6 g/100 g左右風(fēng)味最佳；SF在發(fā)酵第6天時總酸含量為0.61 g/100 g，XF在發(fā)酵第8天時總酸含量為0.61 g/100 g，隨著發(fā)酵的繼續(xù)，在第19天時，SF總酸含量增加至0.75 g/100 g，XF總酸含量仍然為0.61 g/100 g（P<0.05）。
發(fā)酵過程中乳酸菌數(shù)變化：由表2可知，隨著發(fā)酵的進行，乳酸菌數(shù)逐漸增加，發(fā)酵第4天后，乳酸菌數(shù)開始減少，對比整個發(fā)酵過程，可發(fā)現(xiàn)XF的乳酸菌數(shù)總體低于SF泡菜，與pH、總酸的變化趨勢一致。
質(zhì)構(gòu)和原果膠含量：由圖2可知，發(fā)酵第2天時，SF和XF的脆度由新鮮樣品的58.87 N顯著下降為29.16 N和31.92 N，XF的脆度在發(fā)酵第4天時略有增加但不顯著，在隨后的發(fā)酵過程中逐漸下降，然而，從第4天起，XF的脆度總是顯著高于SF（P<0.05）。 由圖2可知，原果膠的變化趨勢與脆度一致，發(fā)酵前4 d原果膠含量呈明顯下降趨勢，SF和XF中原果膠含量由新鮮樣品的29.50 μmol/g分別下降至1.73 μmol/g和2.32 μmol/g，但從發(fā)酵第6天開始，XF的原果膠含量顯著高于SF（P<0.05）。
小分子糖含量：由表3可知，SF中的葡萄糖含量在發(fā)酵開始時迅速增加，發(fā)酵第2天時，蔗糖消耗量為64.62%，葡萄糖增長量為54.94%，果糖增長量為14.08%，隨著發(fā)酵至第6天，糖變化趨于平緩，結(jié)合表2可知，乳酸菌數(shù)逐步下降，表明泡菜乳酸菌發(fā)酵基本結(jié)束；對XF而言，與第0天相比，發(fā)酵第2天時，泡菜內(nèi)源葡萄糖、果糖滲出量大于微生物生長消耗量，木二糖和木三糖消耗量分別為31.77%和25.06%；發(fā)酵第4天起，葡萄糖、果糖濃度下降相較于低聚木糖更快，表明后續(xù)發(fā)酵過程中微生物快速利用葡萄糖和果糖，對木二糖和木三糖的利用速率不顯著；木糖在整個發(fā)酵過程中含量逐漸增加，木四糖和木五糖在發(fā)酵過程中峰面積沒有減小，表明微生物可分解木二糖和木三糖生成木糖；SF與XF相比較，易于利用的碳源多，與乳酸菌數(shù)總體高的趨勢一致。
有機酸含量：由圖3可知，發(fā)酵前2 d，SF和XF中乙酸和乳酸含量無明顯差異，SF在發(fā)酵第6天時乳酸和乙酸含量分別為4.82、1.59 mg/g，XF分別為3.76、1.42 mg/g；隨著發(fā)酵的進行，發(fā)酵第19天時，SF的乳酸和乙酸含量分別為8.95、1.91 mg/g，XF分別為8.23、1.69 mg/g，發(fā)酵終點時SF的乳酸含量顯著高于XF（P<0.05），這與其發(fā)酵后期低pH和高總酸的趨勢一致，在整個發(fā)酵周期，SF乳酸含量均高于XF。
（2）感官評價結(jié)果 由表4可知，在色澤、滋味、口感方面，XF顯著優(yōu)于SF（P<0.05），相關(guān)文獻報道XOS具有優(yōu)異的羥基自由基清除能力，對泡菜可能具有護色作用；其次，XF感官品質(zhì)與pH、質(zhì)構(gòu)等指標(biāo)一致。
（3）細菌Alpha多樣性 對24個樣本進行高通量16S rDNA V1~V9區(qū)域測序，獲得312791個原始序列，經(jīng)過質(zhì)量控制，獲得307494個序列，樣本的平均覆蓋率為98.31%，樣本序列長度主要集中在1450~1492 bp；根據(jù)97%的序列相似度水平，將樣本分類為可操作分類單元（OTU）。24個樣本細菌分類統(tǒng)計數(shù)目為17個門、29個綱、66個目、121個科、210個屬、265種、311個OTU。 由圖4可知，稀釋曲線（Shannon指數(shù)）接近平臺期達到飽和，表明測序數(shù)據(jù)足以代表整個種群。
由表5可知，在這項研究中，所有樣品在發(fā)酵開始時都具有最高的細菌多樣性，隨著發(fā)酵的進行逐漸減少，SF的Simpson指數(shù)和Shannon指數(shù)減少慢于XF，反映XF可以快速形成優(yōu)勢菌群，增加發(fā)酵過程的穩(wěn)定性。
（4）細菌β多樣性 由圖5可知，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）可以解釋92.46%的原始變量信息，很大程度上可以反映添加兩種不同碳源與發(fā)酵時間變化引起的細菌多樣性差異；SF和XF根據(jù)發(fā)酵時間不同分為3個發(fā)酵階段，包括2個快速轉(zhuǎn)變和1個緩慢轉(zhuǎn)變，第一次快速轉(zhuǎn)變發(fā)生在第0~2天，推測隨著發(fā)酵的開始菌落組成發(fā)生明顯變化；第二次快速轉(zhuǎn)變發(fā)生在第2~6天，乳酸菌發(fā)酵從異型發(fā)酵向同型發(fā)酵過渡，從而導(dǎo)致變化較大；第三次緩慢轉(zhuǎn)變發(fā)生在第6~10天，由于發(fā)酵進入后期直至發(fā)酵結(jié)束，細菌變化較??；兩組的起點接近，變化趨勢一致，XF發(fā)酵過程中細菌組成變化更大，表明碳源在一定程度上影響發(fā)酵過程中微生物菌落組成。
（5）細菌組成 由圖6可知，變形菌門（Proteobacteria）、厚壁菌門（Firmicutes）和擬桿菌門（Bacteroidota）在發(fā)酵早期階段作為主要門存在，在發(fā)酵第0天，SF中主要的門相對豐度占比分別為變形菌門89.91%、厚壁菌門5.04%和擬桿菌門2.16%；XF分別為變形菌門96.04%和厚壁菌門2.26%，隨后，在發(fā)酵前2 d期間，厚壁菌門的相對豐度顯著增加，而其他門占比較??；相較于SF，XF中厚壁菌門在前2 d內(nèi)從2.26%迅速增加至79.29%，而SF則從5.04%增加為66.94%，發(fā)酵結(jié)束時，厚壁菌門在兩組中是最主要的門，SF的相對豐度為92.27%，XF的相對豐度為95.74%，其次是變形菌門，相對豐度分別為7.71%和4.22%。
由圖7可知，發(fā)酵第0天的SF中主要的屬相對豐度占比分別為腸桿菌屬（Enterobacter）25.41%、Paucibacter屬25.01%和不動桿菌屬（Acinetobacter）22.50%，而XF中相對豐度占比高的為不動桿菌屬（41.42%）、腸桿菌屬（22.93%）；隨后，魏斯氏菌屬的相對豐度迅速增加，然后下降直至發(fā)酵完成，峰值出現(xiàn)在第2天，分別為SF 37.60%和XF 70.64%，乳球菌屬（Lactococcus）在第2天時也達到峰值，分別為SF 19.26%和XF 8.62%，明串珠菌屬峰值出現(xiàn)在第6天，分別為SF 12.25%和XF 0.28%。XF魏斯氏菌屬在發(fā)酵第2天時的相對豐度明顯高于SF，推測XOS促進發(fā)酵早期魏斯氏菌屬增殖。在菌屬水平上采用 LEfSe分析，發(fā)現(xiàn)明串珠菌屬為組間差異微生物；發(fā)酵結(jié)束時SF中主要以植物乳植桿菌屬（76.65%）、明串珠菌屬（8.80%）為主，XF的相對豐度主要為植物乳植桿菌屬（89.97%）。
由圖8可知，在所示乳酸菌屬中，魏斯氏菌屬與pH、脆度呈正相關(guān)，與總酸呈負相關(guān)，植物乳植桿菌屬與pH、脆度呈負相關(guān)，與總酸呈正相關(guān)，而XOS可以選擇性促進特定乳酸菌增殖，從而調(diào)控發(fā)酵過程，提高泡菜品質(zhì)。
試驗結(jié)論 本試驗研究XOS對泡菜自然發(fā)酵過程中細菌群落變化及產(chǎn)品品質(zhì)的影響，pH和總酸結(jié)果顯示，XOS有助于減少總酸的生成量，延緩發(fā)酵后期pH的下降；保持泡菜的脆度、原果膠含量；感官結(jié)果表明XOS有助于延長泡菜最適口感的維持期；相較于蔗糖，添加XOS促使發(fā)酵早期魏斯氏菌屬成為優(yōu)勢菌屬，發(fā)酵后期植物乳植桿菌屬成為優(yōu)勢菌屬；明串珠菌屬在菌落組成中不占優(yōu)勢，為組間差異微生物，推測 XOS通過調(diào)控泡菜的細菌群落結(jié)構(gòu)，提高泡菜的品質(zhì)。
參考資料： 湯回花,李宏,劉畢琴等.低聚木糖對泡菜理化性質(zhì)、細菌群落動態(tài)影響研究[J].中國調(diào)味品,2023,48(08):98-105. |
