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综述:推进发酵科学:发酵蔬菜中的微生物动态、代谢组学与安全性
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月29日 来源:Journal of Future Foods CS5.8
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这篇综述系统探讨了发酵蔬菜领域的三大核心议题:微生物群落动态演替规律、代谢组学特征与安全性控制策略。文章整合了乳酸菌(LAB)功能菌群筛选、风味代谢通路(如Ehrlich途径)解析及生物胺(BAs)控制等前沿研究,特别强调了高通量测序和合成微生物群落技术在标准化生产中的应用前景,为传统发酵食品的现代化转型提供了理论支撑。
微生物生态与动态演替
传统发酵蔬菜依赖复杂的微生物群落演替过程,其中乳酸菌(LAB)占据主导地位。研究显示,泡菜发酵初期以明串珠菌属(Leuconostoc)和魏斯氏菌属(Weissella)为主,随着酸度升高,植物乳杆菌(Lp. plantarum)逐渐成为优势菌种。盐浓度(2.5-8% NaCl)和温度(10-35°C)是影响菌群结构的关键因素,低盐环境更利于微生物多样性维持。
代谢特征与风味形成
LAB通过糖酵解途径(EMP)和磷酸酮醇酶途径(PKP)产生乳酸、乙酸等有机酸,同时利用Ehrlich途径将氨基酸转化为醛类、醇类和酯类风味物质。典型如植物乳杆菌能合成乙基壬酸酯等蜡质香酯,而短乳杆菌(L. brevis)可提升γ-氨基丁酸(GABA)含量。代谢组学分析发现,泡菜中丙氨酸、谷氨酸等游离氨基酸与鲜味形成密切相关。
安全风险控制策略
生物胺(如腐胺、酪胺)和亚硝酸盐是主要风险物质。研究证实接种植物乳杆菌S1可使生物胺降低62%,而红辣椒粉添加能有效抑制腐败酵母生长。新型非热加工技术如超高压处理(HPP)在保持质构的同时,可使微生物载量降低4个对数级。
未来发展方向
合成微生物群落构建和机器学习辅助工艺优化成为研究热点。例如,将发酵乳杆菌(L. fermentum)与库德里阿兹威氏酵母(P. kudriavzevii)共培养,可使维生素C含量提升3倍,同时缩短发酵周期30%。这些创新技术为传统发酵蔬菜的品质提升和标准化生产提供了新思路。
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