混合接种同型/异型发酵乳酸菌提升四川萝卜泡菜发酵品质与风味平衡的机制研究

针对传统四川萝卜泡菜(SRP)自然发酵周期长、品质不稳定等问题，本研究通过单/混合接种植物乳杆菌(L. plantarum)、鼠李糖乳杆菌(L. rhamnosus)和短乳杆菌(L. brevis)，发现三菌共接种(PRB)能快速酸化、平衡代谢，显著提升LAB活性(109 CFU/mL)，降低亚硝酸盐67%，并优化挥发性风味物质和鲜味氨基酸含量，为标准化生产提供新策略。

　　

四川萝卜泡菜(Sichuan radish paocai, SRP)作为中国传统发酵蔬菜，以其独特风味和营养价值广受欢迎。然而，传统自然发酵依赖环境微生物群落，存在发酵周期长(通常7天以上)、亚硝酸盐积累风险高(峰值可达8.39 mg/kg)、风味品质不稳定等问题。工业生产中，单一乳酸菌(Lactic Acid Bacteria, LAB)接种虽能加速发酵，但常导致过度酸化(pH<4.0)和风味单一化。如何通过微生物调控实现高效、安全且风味丰富的标准化生产，成为当前研究的核心挑战。

针对这一难题，上海理工大学健康科学与工程学院的Yiwen Fan和Quanyou Guo团队在《Food Chemistry: X》发表研究，创新性地采用同型发酵菌(植物乳杆菌Lactiplantibacillus plantarum P、鼠李糖乳杆菌Lacticaseibacillus rhamnosus R)与异型发酵菌(短乳杆菌Lactobacillus brevis B)进行单/混合接种，系统评估了其对SRP发酵动力学、微生物演替和代谢产物的影响。研究通过pH/总酸度(TTA)监测、Biolog碳源微孔板分析、高效液相色谱(HPLC)有机酸检测、气相色谱-离子迁移谱(HS-GC-IMS)挥发性物质分析等关键技术，结合电子舌和质构仪等感官评价手段，首次揭示了混合菌群PRB(P+R+B)的协同增效机制。

3.1 发酵过程中理化性质变化

通过监测pH/TTA发现，PRB组在维持pH 4.5平衡的同时，总酸度(6.8 g/kg)显著低于单一B组(8.2 g/kg)，避免了过度酸化。碳代谢分析显示PRB能利用46种碳源(包括7种二糖和9种有机酸)，远超单一B组的17种，这种广谱代谢能力使其糖利用率提升32%。尤为关键的是，PRB使亚硝酸盐峰值降低至4.29 mg/kg，降解率达67%，显著优于对照组。

3.2 微生物群落与能量代谢

接种组LAB活菌数始终维持在10⁷ CFU/g以上，且PRB后期酵母菌数(5.2 log CFU/g)显著高于其他组。Biolog实验证实P和R菌通过EMP途径高效产乳酸，而B菌通过HMP途径生成乙酸/CO₂，三者协同扩大了底物利用范围，包括麦芽糖和柠檬酸等难代谢物质。

3.3 代谢产物特征

PRB组的苹果酸(2.47 mg/mL)和酒石酸含量较CK组提升40%，同时草酸降低18%，既保留了果香又减少肾结石风险。游离氨基酸分析显示，PRB的鲜味氨基酸(谷氨酸+天冬氨酸)占比达40%，且电子舌检测到其鲜味响应值(8.6)接近自然发酵组。挥发性物质中，PRB产生14种酯类(如乙酸乙酯)和5种萜烯类物质，形成类似传统泡菜的复合香型。

3.4 感官品质提升

色差仪检测显示PRB组的红色度(a*值)提高15%，质构分析证实其硬度(12.3 N)和脆度(9.8 mm)保留率最优。电子舌数据表明，PRB在酸味(6.2)与鲜味(7.8)间取得最佳平衡，避免了B组过强的酸涩感(酸味9.1)。

该研究通过多组学分析揭示，PRB的优越性源于代谢通路互补：同型发酵菌快速产酸抑制杂菌，异型发酵菌生成风味前体，而酵母菌的后期增殖进一步丰富次生代谢。这种"三步走"策略不仅将发酵周期缩短至5天，还使产品亚硝酸盐含量低于国标(GB 2762-2022)限值20%。研究为传统发酵食品的微生物精准调控提供了范式，其混合接种方案已被四川某泡菜企业采纳试产，预计可降低能耗30%并提升风味一致性。未来研究可进一步优化菌种比例，并探索其在其他蔬菜发酵中的应用潜力。