硫磺菌介导洋葱发酵的工艺优化及在植物基肉制品风味强化中的应用研究

本研究针对植物基肉替代品(PBMAs)风味不足的行业难题，创新性地采用硫磺菌(Laetiporus sulphureus)发酵洋葱工艺。通过生物反应器放大优化，结合维生素B1/C补充和原位提取技术，使关键风味物质(E,Z)-2,4-癸二烯醛OAV值提升至142，同时通过细胞毒性实验验证安全性，为清洁标签植物肉开发提供新策略。

　　

随着全球对可持续食品需求的增长，植物基肉替代品(PBMAs)市场快速扩张，但风味缺陷仍是制约其普及的关键因素。传统动物肉的风味主要来自美拉德反应、脂质降解和硫胺素分解产生的复杂挥发性物质，如短链醛类(C₆-C₁₀)和含硫/氮杂环化合物。尽管现有技术能改善PBMAs质地，但通过外源添加合成香料或前体物质往往不符合清洁标签趋势，这促使研究者探索天然微生物发酵的风味改良方案。

德国研究人员在《Food Chemistry》发表的研究中，创新性地利用食用真菌硫磺菌(Laetiporus sulphureus)发酵洋葱基质，通过规模放大和工艺优化，成功开发出具有肉类特征风味的天然香料。该团队系统考察了搅拌速度(100-250 rpm)、温度(19-29°C)、pH(3-8)、通气条件和维生素补充等因素对关键风味物质生成的影响，并采用中性红保留实验评估生物安全性，最终将优化产物应用于豌豆蛋白基汉堡肉饼的感官改良。

研究采用多重搅拌棒吸附萃取(mSBSE)结合气相色谱-质谱(GC-MS)分析挥发性成分，通过气味活性值(OAV)评估关键风味物质贡献度。感官评价由9人培训小组按6分制标准进行，细胞毒性实验选用HepG2细胞系。原位提取技术采用精炼葵花油作为萃取相，实现风味物质的高效回收。

在"关键发酵参数对放大工艺的影响"部分，研究发现标准生物反应器条件(24°C, 150 rpm)能保持小规模发酵的感官特征，但(E,Z)-2,4-癸二烯醛OAV从163降至63。通过维生素B₁(1.5 mM)和C(17 mM)补充，该物质OAV回升至142；强制通气更使其(E,E)-异构体OAV达到261，同时将洋葱特征性二甲基二硫醚OAV从38降至<1。主成分分析显示参数调整可形成三类特征性风味簇。

"发酵洋葱培养基的细胞毒性评估"证实，即使10%浓度下HepG2细胞存活率仍保持100%，NR₈₀值>10%，显微镜观察显示正常有丝分裂。这为发酵产物的食用安全性提供了初步证据，不过研究者建议仍需进行体内实验补充评估。

在"植物基汉堡肉饼开发"应用中，同时添加风味水相和油相的配方(F4)获得最高"肉样"气味评分(2.4 vs 对照0.8)，"油脂样"气味也显著提升(1.6 vs 0.5)。GC-MS分析表明葵花油能有效富集(E,E)-2,4-癸二烯醛等亲脂性风味物质，而水相则保留了苯并噻唑等水溶性组分，二者协同作用掩盖了豌豆蛋白的"豆腥"和"青草"异味。

该研究实现了硫磺菌发酵工艺从摇瓶到5L生物反应器的成功放大，建立了维生素强化和原位油相提取的关键技术。其创新性体现在：首次系统评估了Laetiporus属真菌在风味放大培养中的代谢特性，发现pH和溶解氧(pO₂)对硫化物/醛类比例的关键调控作用；开发出符合清洁标签要求的植物肉风味改良方案，避免使用合成添加剂；通过细胞实验为真菌发酵食品的安全性评估提供了方法论参考。未来研究可进一步优化菌株的脂氧合酶代谢通路，并结合消费者测试验证产品的市场接受度。这些发现为可持续蛋白质来源的风味工程提供了新思路，对推动植物基食品产业发展具有重要意义。