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【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月06日 来源:Food Chemistry: X 6.5
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本研究针对发酵食品风味调控难题,通过代谢组学与电子感官技术,系统评估7种乳酸菌(Lactobacillaceae)发酵剂对泡菜(Mukeunji)风味形成的调控机制。研究发现WiKim0176等菌株能显著提升鲜味氨基酸(如γ-氨基丁酸GABA和谷氨酸)含量,并通过降低(E,Z)-2,4-庚二烯醛等异味物质改善感官品质,为工业化泡菜生产提供了精准菌种选择依据。
泡菜作为传统发酵食品,其独特风味形成一直是食品科学领域的研究热点。然而,工业化生产中常面临发酵过程不可控、风味品质不稳定等挑战,特别是长期发酵的Mukeunji泡菜易产生过酸、质地软化等问题。更棘手的是,不同乳酸菌(LAB)发酵剂代谢特性差异显著,某些菌株会产生过量有机酸或异味物质,直接影响产品感官品质和市场接受度。这促使研究人员思考:如何通过科学筛选发酵菌种,精准调控发酵进程,实现泡菜风味品质的定向改良?
为解答这些问题,Lee Moeun团队在《Food Chemistry: X》发表的研究中,创新性地采用多组学联用技术,系统评估了7种乳杆菌科(Lactobacillaceae)发酵剂对泡菜代谢轮廓和感官特性的影响。研究通过UHPLC-Q-Orbitrap-MS/MS和HPLC技术构建了包含46种关键代谢物的数据库,结合电子舌(E-tongue)和电子鼻(E-nose)的客观感官评价,揭示了菌株特异性代谢规律。所有实验样本均来自市售白菜和香料,采用标准化配方制备,接种浓度统一为107 CFU/g,在6±0.5℃下进行28天发酵监测。
3.1 发酵动力学与菌群演替
研究发现WiKim0189和WiKim39菌株表现出最强产酸能力,发酵终点pH低至3.65。通过16S rRNA测序证实,Latilactobacillus curvatus在后期发酵中占据98.6%的绝对优势,这种高定植能力使其成为理想的长期发酵菌种。
3.2 代谢网络与风味关联
PCA分析将样本分为三组:Group II(含WiKim0176等菌株)展现出独特的鲜味增强特性。关键数据表明,该组谷氨酸浓度达3.0 mmol kg-1(鲜味识别阈值),γ-氨基丁酸(GABA)含量较其他组高42%,且与电子舌鲜味信号值呈显著正相关(r=0.82, p<0.01)。
3.2.3 鲜味协同机制
研究首次发现苯乳酸和2-羟基异己酸等有机酸与鲜味氨基酸存在协同效应。特别是当乳酸/谷氨酸摩尔比在1.5-2.0区间时,鲜味强度提升37%,这解释了传统泡菜添加鱼酱提升风味的科学原理。
3.2.4 异味调控突破
电子鼻分析显示,Group II菌株能有效降解源自海鲜酱料的(E,Z)-2,4-庚二烯醛(鱼腥味标志物),使其含量降至检测限以下。同时促进乙基吡嗪(烘烤香气)的生成,形成更协调的风味轮廓。
这项研究的重要意义在于建立了"菌种-代谢物-感官品质"的定量关系模型,为发酵食品的精准调控提供了新范式。特别是发现WiKim0176等菌株既能维持pH>3.9的适宜酸度,又能通过代谢网络优化产生1.66%乳酸和0.9 g/kg GABA的功能性成分,解决了长期发酵泡菜过酸与风味损失的行业难题。研究采用的电子感官与代谢组学联用策略,也为其他发酵食品的品质评价提供了可借鉴的技术路线。未来可进一步解析关键菌株的基因组特征,实现从经验筛选到理性设计的跨越。
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