利用虫草液体发酵与多菌协同发酵提升青稞营养与风味的研究

推荐 为解决青稞因质地粗糙、风味欠佳导致消费者接受度低的问题，青海大学研究人员采用虫草（Hirsutella sinensis）液体发酵结合植物乳杆菌、酿酒酵母及酒酵母的多菌协同发酵技术，显著提升了青稞发酵液（HBFS）的多糖、黄酮、三萜含量及抗氧化活性，并通过HS–SPME/GC–MS分析发现挥发性成分增加69%-81%。该研究为开发高附加值青稞发酵产品提供了新思路。

　　

论文解读
青稞（Hordeum vulgare Linn. var. nudum Hook.f.），又称“裸大麦”或藏语中的“Qingke”，作为青藏高原的特色作物，因其富含抗氧化物质、抗炎成分及调节肠道健康的生物活性成分，近年来备受关注。然而，其粗糙的质地和较差的口感限制了其在主食领域的应用，仅约2%的青稞被加工成食品。为突破这一瓶颈，青海大学的研究团队创新性地结合传统发酵技术与现代食品加工方法，开展了以虫草（Hirsutella sinensis）液体发酵为核心、辅以多菌协同发酵的技术研究，旨在提升青稞的营养价值和风味特性。

该研究首先利用虫草菌丝体（HSM）对青稞提取汁（HBEJ）进行液体发酵，发现HSM显著提高了发酵液中多糖、总黄酮和总三萜的含量。同时，HBEJ中的还原糖、可溶性蛋白和GABA等成分也促进了HSM的生长。随后，研究团队通过植物乳杆菌、酿酒酵母和酒酵母的二次协同发酵，进一步优化了发酵液的感官品质，使其抗氧化活性显著增强，并赋予其果香、清新和甜味等风味特征。通过HS–SPME/GC–MS分析，发酵过程中挥发性有机化合物的种类从HBEJ的67种增加到HBFS的69种，最终二次发酵产物中达到81种，其中醛类化合物（如反式-4-壬烯醛）占主导地位，显著提升了产品的风味品质。

研究采用了液体发酵技术和多菌协同发酵技术。前者通过优化虫草菌丝体在青稞提取汁中的生长条件，实现了营养物质的高效富集；后者则通过二次发酵进一步改善了产品的风味和抗氧化性能。此外，研究还利用HS–SPME/GC–MS技术对挥发性成分进行了定性和定量分析，为风味调控提供了科学依据。

研究结果表明，虫草液体发酵显著提升了青稞的营养价值。HSM不仅自身富含多糖、黄酮和三萜等活性成分，还能通过代谢作用促进青稞中还原糖、可溶性蛋白和GABA的积累。例如，HBEJ中的还原糖含量在发酵后显著增加，为HSM的生长提供了能量支持，而HSM分泌的酶类则进一步分解多糖，释放出更多可被人体吸收的小分子糖类。此外，GABA的含量提升表明发酵过程可能激活了青稞中谷氨酸脱羧酶的活性，这对开发具有神经保护功能的食品具有重要意义。

多菌协同发酵则在感官品质上实现了突破。植物乳杆菌通过产生有机酸降低了发酵液的pH值，抑制了有害微生物的生长；酿酒酵母和酒酵母则通过酒精发酵和酯化反应生成了多种酯类和醇类化合物，赋予产品浓郁的果香和甜味。研究数据显示，二次发酵后醛类化合物的种类和浓度均显著增加，尤其是反式-4-壬烯醛的含量提升了近3倍，这种化合物因其独特的果香风味而被广泛应用于食品工业中。

该研究的意义在于为青稞的高值化利用开辟了新途径。传统上，青稞主要作为主食或饲料使用，其深加工产品较少。本研究通过发酵技术将青稞转化为营养丰富、风味独特的功能性食品原料，不仅提高了其市场接受度，还为开发高附加值产品（如保健食品、功能性饮料）提供了技术支持。此外，虫草作为一种珍贵的药用真菌，其菌丝体在发酵过程中不仅发挥了生物转化作用，还可作为独立的功能性成分加以利用，实现了“菌-粮”协同增效的创新模式。

从科学角度来看，该研究揭示了发酵过程中微生物与底物之间的相互作用机制。HSM通过分泌胞外酶（如纤维素酶、果胶酶）分解青稞细胞壁中的复杂碳水化合物，释放出可溶性多糖和寡糖；同时，其代谢产物（如虫草酸、腺苷）与青稞中的活性成分协同作用，增强了抗氧化能力。二次发酵中，乳酸菌和酵母菌的代谢活动进一步优化了产品的风味轮廓，使其更符合现代消费者的需求。

在应用层面，该技术具有广阔的前景。青稞发酵液可作为功能性食品基料，用于开发针对糖尿病、高血压等慢性疾病的辅助治疗产品。例如，高含量的GABA对缓解焦虑、改善睡眠具有潜在益处；而三萜类化合物则表现出抗炎和免疫调节作用。此外，发酵过程中产生的多种小分子活性物质（如多酚、黄酮）可通过协同作用增强产品的抗氧化性能，延长货架期并提升营养价值。

值得注意的是，本研究采用的HS–SPME/GC–MS技术为风味物质的精准分析提供了可靠手段。通过顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用，研究人员能够定量检测到低浓度的挥发性成分，并追踪其在发酵过程中的动态变化。这一方法不仅适用于青稞发酵体系，还可推广至其他谷物或功能性食品的研究中，为风味调控和质量控制提供科学依据。

综上所述，该研究通过创新性地将虫草液体发酵与多菌协同发酵相结合，成功解决了青稞质地粗糙、风味不足的问题，显著提升了其营养价值和感官品质。研究成果不仅为青稞的深加工利用提供了理论支持，还为功能性食品的开发开辟了新方向，具有重要的学术价值和应用前景。未来研究可进一步探索不同发酵条件对活性成分的影响机制，并开展体内实验验证其健康功效，以推动相关产品的产业化进程。