提高土耳其发酵饮料Boza中的γ-氨基丁酸（GABA）含量：谷氨酸钠和乳酸菌菌株的作用

《JOURNAL OF FOOD PROCESSING AND PRESERVATION》：Enhancing γ-Aminobutyric Acid (GABA) in Boza, a Fermented Turkish Beverage: Role of Monosodium Glutamate and Lactobacillus Strains

波扎中添加谷氨酸钠（MSG）通过乳酸菌（Lactiplantibacillus plantarum SD30和Levilactobacillus brevis SD48）发酵诱导γ-氨基丁酸（GABA）合成，显著提升产品粘弹性及感官品质，最大GABA含量达0.13 mg/mL。

　　本研究聚焦于通过微生物发酵技术，在传统土耳其发酵饮料“boza”中实现γ-氨基丁酸（GABA）的原位生产。GABA作为一种重要的神经递质，具有广泛的生理和药理作用，近年来成为功能性食品开发的重要方向。通过在发酵过程中添加谷氨酸钠（MSG），可以有效促进GABA的生成，从而提升产品的营养价值和感官特性。研究采用了两种已知的GABA生产菌株——植物乳杆菌SD30和短乳杆菌SD48，分别用于boza的发酵过程，并评估了在不同发酵时间和储存时间下，MSG对boza的理化、微生物、流变学和感官特性的影响。

在实验设计中，boza的原料由玉米、小麦和大米按2:1:1的比例混合，加入1升水煮沸40分钟，随后加入四倍于混合物重量的热水并再次煮沸。冷却后，混合物在4°C下冷藏16小时，之后在24小时的发酵过程中加入20%的糖。为了测试MSG的影响，研究者在发酵过程中将MSG加入至最终浓度为1.25?mg/mL。发酵完成后，boza样品被分为四组：A组为含MSG的短乳杆菌SD48发酵组，B组为不含MSG的短乳杆菌SD48发酵组，C组为含MSG的植物乳杆菌SD30发酵组，D组为不含MSG的植物乳杆菌SD30发酵组。这些样品随后在不同时间点进行分析，包括发酵过程中的0、24、48和72小时，以及储存阶段的第1、3、6和9天。

理化特性分析是研究的重要组成部分，主要涉及pH值和总可滴定酸度（TTA）。pH值的测定使用了inoLab pH计，而TTA则通过电位滴定法进行，使用0.1?N氢氧化钠溶液直至pH达到8.1。结果显示，MSG的添加显著提高了boza样品的酸度，这可能与发酵过程中GABA的生成有关。GABA的合成通常伴随着乳酸的产生，而乳酸能够降低pH值，从而增强发酵过程的酸性环境，进一步促进GABA的生成。此外，MSG的加入还可能影响乳酸菌的代谢活动，使其在发酵过程中更有效地利用底物，进而提高酸度水平。

为了评估boza样品的颜色变化，研究采用了CR-400色差计。通过测量L、a和b三个参数，可以了解样品在发酵和储存过程中的颜色演变。L值代表颜色的亮度，a值反映红绿色调，b值则指示黄蓝色调。结果显示，MSG的添加对颜色变化产生了显著影响，这可能与发酵过程中产生的有机酸、酒精及其他代谢产物有关。这些物质不仅改变了boza的色泽，还可能影响其整体外观，从而对消费者的视觉体验产生影响。

微生物分析方面，研究通过稀释平板法和斑点法对boza样品中的乳酸菌和酵母菌进行计数。结果显示，添加MSG的样品中乳酸菌的菌落数显著高于对照组。这一现象可能与MSG在发酵过程中的作用有关。MSG作为乳酸菌的碳源，能够被菌株代谢并转化为GABA。这一过程不仅促进了乳酸菌的生长，还可能改变了发酵体系的代谢路径，使得乳酸菌在更短时间内达到更高的活性水平。此外，酵母菌的生长也受到了一定影响，这可能与发酵过程中pH值的变化及代谢产物的积累有关。

GABA的原位生产水平通过高效液相色谱（HPLC）进行测定。研究采用了一种衍生化方法，使用二氰基苯二甲酸氯化物（Dansyl chloride）对样品进行处理，随后通过HPLC-RID系统进行分析。HPLC系统配备了荧光检测器，检测波长为293和492?nm，以确保GABA的准确识别和定量。结果表明，MSG的添加显著促进了GABA的生成，尤其是当使用植物乳杆菌SD30进行发酵时，GABA的浓度达到了0.13?mg/mL。这一发现不仅验证了MSG在GABA生成中的关键作用，还揭示了不同菌株在GABA合成能力上的差异。

流变学分析是评估boza质地和结构的重要手段。研究使用了Anton Paar MCR 302流变仪，结合PP50探头，对样品的弹性模量（G′）和粘性模量（G″）进行测定。通过剪切控制测试和频率扫描测试，研究人员确定了样品的线性粘弹性区域，并进一步分析了其在不同频率下的流变行为。结果表明，MSG的添加显著提高了boza的弹性模量和粘性模量，这可能与发酵过程中产生的有机酸、酒精及其他代谢产物对样品结构的改变有关。GABA的生成不仅改变了样品的化学组成，还可能影响其分子间的相互作用，从而增强其粘弹性特性。

感官评价是研究的另一重要环节，旨在评估MSG对boza风味和口感的影响。研究采用了一种评分系统，对不同处理组的样品在发酵和储存过程中进行了感官分析。结果显示，添加MSG的样品在感官评分上表现更优，这可能与MSG对味觉受体的刺激作用有关。MSG作为一种常见的鲜味剂，能够增强食物的鲜味，从而提升boza的整体风味。此外，MSG的添加可能还影响了发酵过程中产生的其他风味物质，如有机酸和醇类，这些物质的协同作用可能进一步改善了boza的口感和香气。

研究的创新之处在于首次探讨了MSG在boza发酵中的应用，特别是在提升GABA含量和改善产品质地方面的作用。传统的boza生产主要依赖于自然发酵过程，而本研究通过引入MSG作为辅助剂，不仅提高了GABA的产量，还优化了发酵体系的理化和流变学特性。这一发现为功能性食品的开发提供了新的思路，尤其是在利用传统发酵技术提升产品营养价值和感官体验方面具有重要意义。

此外，研究还揭示了MSG对发酵过程中底物利用的影响。实验发现，添加MSG的样品中葡萄糖和果糖的含量较低，这可能意味着MSG的加入促使乳酸菌更高效地利用这些碳源进行代谢活动。这一现象表明，MSG不仅作为GABA的前体，还可能作为发酵过程中的额外能量来源，从而影响发酵效率和产物组成。然而，MSG的添加浓度需要严格控制，以避免对乳酸菌的生长产生抑制作用。过高的MSG浓度可能导致菌株代谢受阻，从而降低GABA的产量。

本研究的另一个重要发现是，MSG的添加对boza的质地和口感产生了积极影响。流变学分析表明，MSG的加入提高了样品的粘弹性，这可能与发酵过程中产生的有机酸和酒精有关。这些物质能够改变样品的结构，使其更具粘稠感和弹性，从而提升消费者的食用体验。感官评价进一步支持了这一结论，显示添加MSG的样品在口感和风味上更受欢迎。这一结果表明，MSG不仅能够促进GABA的生成，还能通过改变发酵体系的代谢路径，改善boza的质地和感官特性。

在实际应用中，本研究的结果为boza的工业化生产提供了新的方向。通过在发酵过程中添加MSG，可以有效提高GABA的含量，同时改善产品的理化和流变学特性，使其更符合现代消费者对功能性食品的需求。此外，研究还表明，不同菌株在GABA生成和发酵特性上存在差异，因此选择合适的菌株对于优化产品性能至关重要。植物乳杆菌SD30在GABA生成方面表现出更强的潜力，这可能与其代谢能力和对底物的利用率有关。

从营养学角度来看，GABA作为一种重要的神经递质，具有调节神经兴奋性、缓解压力、改善睡眠等多种生理功能。因此，将GABA作为功能性成分添加到传统发酵食品中，不仅能够提升其营养价值，还能满足消费者对健康食品的追求。boza作为一种传统的发酵饮料，其富含碳水化合物、乳酸、蛋白质、纤维和多种维生素，具有较高的营养价值。通过在发酵过程中添加MSG，不仅可以提高GABA的含量，还能进一步优化其营养成分，使其成为一种更具市场竞争力的功能性食品。

在食品工业中，发酵技术已被广泛应用于多种食品的生产，如酸奶、泡菜、酱油等。这些产品不仅具有独特的风味，还富含有益微生物和营养成分。boza作为一种传统的发酵饮料，其生产过程同样依赖于乳酸菌和酵母菌的协同作用。然而，由于其发酵条件较为特殊，传统的发酵方法可能无法充分满足现代消费者对功能性食品的需求。因此，本研究通过引入MSG作为辅助剂，为boza的发酵过程提供了新的优化方案，使其能够同时具备较高的GABA含量和优良的感官特性。

研究的局限性在于，虽然MSG的添加显著提高了GABA的生成，但其对乳酸菌生长的潜在抑制作用仍需进一步探讨。此外，MSG的添加浓度对发酵过程的影响也存在一定的不确定性，因此需要在实际生产中进行更精细的调控。同时，本研究主要关注了MSG对GABA生成和理化特性的影响，而对于其他可能的代谢产物及其对产品性能的影响，仍需更多的研究来全面评估。

综上所述，本研究通过在boza发酵过程中添加MSG，成功实现了GABA的原位生产，并显著改善了产品的理化、微生物、流变学和感官特性。这一成果不仅为功能性食品的开发提供了新的思路，也为传统发酵饮料的现代化改造奠定了基础。未来的研究可以进一步探讨MSG与其他添加剂的协同作用，以及不同发酵条件对GABA生成的影响，以期为功能性食品的生产提供更全面的理论支持和实践指导。