抱子芥（Brassica juncea var. gemmifera）自发发酵过程中的微生物演替与风味化合物动态变化

《Food Research International》：Microbial succession and flavor compound dynamics during the spontaneous fermentation of baby mustard ( Brassica juncea var. gemmifera)

　　

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  鉴定出发酵儿菜中的二十八种特征风味物质。
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  阐明了儿菜发酵过程中的微生物群落演替规律。
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  鉴定出两种负责风味形成的核心微生物。

引言

儿菜（Brassica juncea var. gemmifera）是一种在中国西南地区湿润气候中生长的十字花科蔬菜。作为茎用芥菜的一个变种，其在冬春季节食用。儿菜主要栽培其可食用花球。花球的侧芽柔嫩，具有香甜风味，既可烹饪食用，也可腌制食用。儿菜还提供许多具有抗氧化和抗癌活性的健康促进植物化合物，包括硫代葡萄糖苷、抗坏血酸、多种酚类化合物和类胡萝卜素（Sun等，2021年）。儿菜花球由侧芽和膨大茎组成，通常采收后便于运输。虽然两部分均可食用，但由于侧芽外观更美观、风味更佳且营养价值更高，侧芽的食用频率远高于膨大茎（Di等，2022年）。然而，儿菜在采收后2天内品质会显著下降（Di等，2024年）。以泡菜（一种中国发酵蔬菜）形式进行食品保存是延长蔬菜保质期的策略之一（Chakraborty & Roy，2018年）。儿菜泡菜不仅保留了其营养价值，还丰富了传统泡菜的品种。这对于提高农产品附加值具有重要意义，在中国西南地区具有巨大的市场潜力。

传统发酵蔬菜，如泡菜、酸菜和腌芥菜，在全球范围内有着悠久的食用历史（Thailand等，2024年）。这些食品的加工很大程度上依赖于乳酸菌（LAB）的自然发酵。在发酵过程中，乳酸菌分解原料中的碳水化合物、蛋白质和脂肪，不仅赋予产品独特的酸味、鲜味和果香，还通过产生有机酸、细菌素和其他代谢物来抑制腐败菌和病原菌的增殖，从而保证产品安全性和货架稳定性（Cai等，2021年；Ruan等，2026年）。Xiong、Xu、Zhang等（2024年）的研究系统阐明了发酵蔬菜中风味成分与微生物群落之间的相关性，指出肠杆菌属通常在发酵早期占主导地位，而乳杆菌属在中后期占优势。有机酸和挥发性风味化合物的形成直接受此演替模式的影响。乳酸菌通过同型或异型乳酸发酵、柠檬酸代谢产生双乙酰、蛋白/氨基酸转化产生鲜味和硫香气味、以及脂肪代谢合成酯类等途径，赋予食品酸味、黄油香气、鲜味和果香等复杂风味（Liu等，2023年；Xiong等，2026年）。

发酵蔬菜的风味质量是消费者接受度的核心指标，其本质在于各种挥发性与非挥发性化合物的协同效应。近年来，随着气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）、气相色谱-嗅闻技术（GC-O）和电子鼻等分析技术的广泛应用，研究人员已能够准确表征发酵蔬菜中的风味化合物（Zhang、Zhao等，2024年；Zheng等，2023年）。在挥发性风味化合物方面，发酵蔬菜的特征风味主要包括以下几类：含硫化合物是十字花科蔬菜发酵过程中形成的关键香气成分，赋予典型的"发酵蔬菜"香气（Thailand等，2024年）。醇类和酯类主要通过微生物酯化反应生成，赋予果香和酒香；醛类和酮类与脂质氧化和氨基酸代谢有关，在适当条件下赋予清新香气，但过量时可能导致异味（Que等，2023年；Zhang、Yu等，2024年）。此外，有机酸不仅是主要呈味化合物，还通过与醇类反应间接影响整体风味特征（Guan等，2022年）。关于非挥发性风味，游离氨基酸和小肽的组成决定了发酵蔬菜的鲜味。谷氨酸和天冬氨酸等鲜味氨基酸通过乳酸菌蛋白酶和肽酶的作用大量释放，是发酵蔬菜鲜味的主要来源（Guan等，2022年）。本研究通过单分子实时测序（SMRT）技术和GC-Q-TOF分析研究了儿菜发酵过程中微生物演替和风味特征的动力学。单分子实时（SMRT）测序技术为解析多样化微生物群落组成提供了一种强有力的手段，通过16S rRNA基因实现（Liang等，2022年；Wang等，2018年）。通过SMRT测序技术，可以在种水平上深入分析微生物对风味形成的贡献。本研究的目的是：(1) 鉴定儿菜的特征风味化合物；(2) 阐明儿菜发酵过程中的微生物演替规律及其驱动因素；(3) 揭示儿菜中核心微生物与关键风味化合物之间的关系。本研究阐明了儿菜自然发酵的机制，揭示了微生物的动态演替和风味化合物的形成过程，为发酵蔬菜的工业化生产和品质提升提供了理论基础。

章节摘要

试剂与标准品

硫酸、醋酸锌、亚硝酸钠和氢氧化钠由广东汕头西陇科学有限公司供应。分析纯试剂氯化钠和氢氧化钠由西陇科学有限公司提供；分析纯试剂柠檬酸钠和柠檬酸由国药集团（上海）提供。色谱级试剂，包括磺基水杨酸、2-辛醇、甲醇和有机酸标准品

儿菜发酵过程中理化性质的动态变化

在蔬菜发酵过程中，pH值和总酸度被广泛认为是重要指标，并经常用于判断发酵状态（An等，2021年；Jin等，2026年）。这些指标不仅影响微生物的生长，还通过代谢物的积累影响发酵蔬菜的口感（Zheng等，2023年）。随着发酵进程的进行，发酵儿菜的理化性质

结论

本研究系统研究了儿菜自然发酵过程中理化性质、风味代谢物和微生物群落结构的动态变化。在发酵过程中，儿菜的理化参数发生了显著变化，酸度和乳酸菌数量显著增加，同时pH值明显下降。乳酸、乙酸、草酸和苹果酸是主要的呈味活性

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