固态与液态发酵条件下Rhizopus oligosporus生物质的感官与化学特性表征及其新型食品配料潜力研究

为解决当前食品系统过度依赖传统作物和畜牧生产导致的可持续性问题，研究人员开展了一项关于Rhizopus oligosporus生物质通过固态发酵(SSF)和液态发酵(SmF)生产的感官与化学特性研究。通过GC-MS分析和消费者感官评价，发现SmF生物质富含5-羟甲基-2-糠醛(18.81 μg g-1)等风味活性化合物，且其酸度和肉质纹理更受青睐。该研究为开发可持续的微生物蛋白替代品提供了重要依据，支持其在咸味和甜味食品中的应用潜力。

　　

全球食品系统正面临严峻的可持续性挑战——目前人类66%的粮食供应仅依赖9种作物，而畜牧业则集中在少数动物物种上。这种单一性不仅加剧了生态脆弱性，也限制了应对未来粮食危机的弹性。在此背景下，丝状真菌因其高效蛋白转化能力和环境友好特性，成为替代传统蛋白质来源的新希望。其中，Rhizopus oligosporus作为传统印尼天贝(tempeh)的发酵菌种，其独立生物质作为食品配料的潜力尚未被充分挖掘。

西班牙巴斯克烹饪中心(Basque Culinary Center)的研究团队在《Future Foods》发表的最新研究中，首次系统比较了固态发酵(SSF)和液态发酵(SmF)条件下生产的R. oligosporus纯生物质的感官与化学特性。研究采用GC-MS技术解析挥发性成分，并组织101名经过烹饪培训的受试者进行包含9点享乐量表和CATA问卷的感官评价，结合自然语言处理(NLP)分析开放式反馈。

关键技术包括：1) 酸性条件(pH3)下的SSF和SmF培养；2) GC-MS鉴定风味活性化合物；3) 消费者感官测试(n=101)结合CATA方法和享乐评分；4) 基于DeepSeek-R1模型的NLP主题分析。

3.1 GC-MS分析
SmF生物质展现出更丰富的风味化合物谱，其中源自基质的5-羟甲基-2-糠醛(18.81 μg g^-1)浓度是SSF的32.9倍，赋予焦糖化风味；而真菌合成的麦角固醇(25.03 μg g^-1)在SmF中含量显著更高，作为维生素D₂前体具有营养强化潜力。相比之下，SSF样本的挥发性成分浓度普遍较低，呈现更中性特征。

3.2 CATA感官分析
"肉质纹理"(32次选择)和"耐嚼性"成为SmF的显著性标签，而SSF更多与"海绵质感"(35次)关联。热图分析证实发酵方式显著影响属性感知(χ2=124.1, p<0.0001)，SmF样本的"高酸度"和"鲜味"特征尤为突出。

3.3 享乐评分
尽管总体接受度处于中等(4.26-4.82/9分)，但SmF的酸度评分(5.70±1.99)显著高于SSF(4.48±1.90)。值得注意的是，两种发酵产物的质地评分均低于中性阈值(3.96-4.18分)，提示纯生物质的口感仍需优化。

3.4 开放式反馈
NLP主题建模识别出四个核心语义簇："质地"、"鲜味"、"肉感"和"发酵特性"。消费者最常将生物质联想为"蘑菇"(38-42次)和"肉类"(16-18次)，并建议应用于植物肉(31次提及)和酱料(17-18次)开发。

这项研究首次揭示发酵方式对真菌生物质感官特性的深度调控机制：SmF通过富集呋喃醛衍生物和脂肪酸，塑造出更复杂的鲜味和焦糖化特征；而SSF则产生质地主导的中性基质。这种特性分化为此类可持续蛋白的精准应用提供了科学依据——SmF生物质适合风味要求高的替代蛋白产品，SSF则更适合作功能性配料。研究还创新性地将烹饪专业人群的感官数据与人工智能文本分析结合，为未来食品开发提供了跨学科方法论示范。尽管当前纯生物质的接受度仍有提升空间，但其在乳化性和持水性方面的技术功能特性，预示着在复合食品体系中广阔的应用前景。