泡椒发酵过程中植物乳杆菌关键非挥发性代谢物的发现及其对品质与健康功效的影响

本研究针对传统泡椒自然发酵过程不可控、风味弱等问题，通过多组学技术解析了植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)主导发酵过程中的关键非挥发性代谢物，首次鉴定出DL-对羟基苯乳酸、3-苯乳酸、儿茶酚和乙酰胆碱等新型生物活性物质，为提升发酵辣椒品质和功能性提供了科学依据。

　　

泡椒作为中国传统发酵蔬菜的重要代表，其产业规模在2022年已达681.2亿元。然而自然发酵过程中存在的微生物群落不可控、风味物质不稳定等问题，严重制约了产品品质提升。贵州作为中国最大的辣椒种植区，其特色小米辣(Capsicum frutescens L.)加工的泡椒虽具有独特风味，但关于其发酵过程中关键功能成分的研究仍属空白。

针对这一现状，来自贵州贵三红食品有限公司与北京食品科学研究院的研究团队在《Journal of Future Foods》发表重要成果。研究人员采用微生物组学结合靶向/非靶向代谢组学技术，系统解析了泡椒45天发酵过程中的微生物演替规律和代谢物变化。通过UPLC-QqQ-MS/MS和HPLC-qTOF-MS等先进分析手段，结合接种验证实验，首次揭示了植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)发酵产生的4种新型功能性代谢物。

研究首先通过16S rRNA测序和传统培养法确认了植物乳杆菌在发酵后期的优势地位（占比85%）。MRS培养基分离的119株乳酸菌中，该菌株在pH 3.0条件下仍保持较高存活率。靶向分析发现盐度（10 g/100g）和pH（3.5）等环境参数与微生物群落显著相关，而LC-MS非靶向代谢组学筛选出19种与植物乳杆菌显著相关的代谢物。

关键研究发现包括：
3.1 微生物种群与多样性
自然发酵7天后，肠杆菌科(Enterobacteriaceae)被完全抑制，乳酸菌群稳定在10³ CFU/g。OPLS模型分析显示植物乳杆菌与7种代谢物呈强正相关（VIP>1，p<0.05）。

3.2 理化指标
L-乳酸含量在接种发酵中达2309.11 mg/kg，较自然发酵提高1.7倍。首次检测到的DL-对羟基苯乳酸（2.06 mg/kg）和3-苯乳酸（1.54 mg/kg）表现出显著抗菌活性。

3.3 非挥发性代谢物
儿茶酚（17.24 mg/kg）和乙酰胆碱（2.54 mg/kg）被鉴定为新型功能成分。前者可能通过葡萄糖生物合成途径产生，后者则显示出潜在的神经保护作用。

3.4 接种发酵验证
接种实验证实这5种标志物与植物乳杆菌存在剂量依赖性（p<0.05），其中4种为泡椒中首次报道。通过MRM模式定量，这些代谢物在发酵21天后趋于稳定。

该研究不仅填补了贵州特色泡椒代谢研究的空白，更为重要的是，发现的4种新型代谢物中：3-苯乳酸和DL-对羟基苯乳酸具有显著抗菌特性；儿茶酚可能改善胰岛素敏感性；乙酰胆碱则可能具有抗阿尔茨海默病潜力。这些发现为开发功能性发酵辣椒产品提供了理论依据，同时建立的接种发酵技术为传统食品工业化生产提供了质量控制新思路。研究采用的"多组学关联分析-关键菌株筛选-代谢通路验证"技术路线，也为其他传统发酵食品研究提供了方法学参考。