《Food Chemistry》：Lactic acid bacteria fermentation of
Undaria pinnatifida: microbial dominance, metabolic remodeling, and quality formation
编辑推荐：
•LAB起始菌株在Undaria pinnatifida（裙带菜）浆料中表现出不同的发酵特征。•不同的LAB群落与不同的代谢模式相关。•发酵与质地和风味特征的改变相关联。•代谢组学表征了与发酵相关的质量变化。引言海洋作为地球资源的巨大储库，在应对未来食物和资源短缺方面发挥着关
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LAB起始菌株在Undaria pinnatifida（裙带菜）浆料中表现出不同的发酵特征。
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不同的LAB群落与不同的代谢模式相关。
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发酵与质地和风味特征的改变相关联。
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代谢组学表征了与发酵相关的质量变化。
引言
海洋作为地球资源的巨大储库，在应对未来食物和资源短缺方面发挥着关键作用。以Undaria pinnatifida（裙带菜）为代表的大型褐藻，凭借其高生物量生产率和丰富的生物活性分子谱，被视为蓝色生物经济增长的有前景平台（Park等，2024）。该物种含有多种生物活性化合物，包括硫酸化多糖、酚类、黄酮、甾醇、氨基酸、多不饱和脂肪酸、色素和生物碱（Siddhnath等，2024），使其成为值得开发的战略性海洋资源。然而，海藻坚固的细胞壁构成了天然屏障，限制了其营养素的生物利用度（Xie等，2024）；而其特有的腥味气味也限制了消费者的接受度（Bingi等，2025）。传统的物理或化学加工方法面临三重挑战：效率有限、成本高企以及环境担忧（Pérez-Alva等，2022）。因此，开发高效可持续的生物加工策略日益受到关注。
海藻富含多糖、维生素、矿物质和蛋白质等功能性成分，已被广泛应用于各种食品基质中——包括面包、酸奶和肉类产品——用于营养强化和风味调节（Ali等，2025）。发酵技术更进一步，使海藻能够被转化为新型发酵基质，可用于生产高价值的植物基酱料、功能性饮料及其他创新产品，从而拓展了海藻在高端食品体系中的作用。此外，LAB发酵不仅能有效掩盖海藻固有的腥味，还能产生天然抑制腐败微生物的有机酸（Geng等，2025），显著提高了产品的安全性和储存稳定性。据报道，微生物酶系统可促进顽固细胞壁的分解，增强胞内化合物的释放，且无需使用 harsh化学物质或高能耗的物理处理（Rhein-Knudsen等，2023）。这种方法与可持续蓝色经济发展的理念高度契合。
LAB发酵在海藻加工方面已展现出初步的应用前景，主要通过营养强化和生物活性提升实现。例如，Yang等（2024）采用多菌株发酵Porphyra yezoensis（紫菜），显著提高了所得抗氧化肽的产量和抗氧化活性。类似地，Luo等（2025）对红藻采用固态发酵，促进了蛋白质的释放和消化性，并鉴定出多种潜在的功能肽。在另一项研究中，Yue等（2022）采用两步发酵工艺处理Saccharina japonica（昆布），不仅增强了其抗氧化和抗高血糖活性，还表现出在细胞水平上调节关键葡萄糖代谢酶的作用。Li等（2023）进一步报道，发酵红藻对胰脂肪酶具有强烈的抑制作用（高达93.48%），并显示出调节口腔微生物群的潜力。尽管取得了这些进展，但大多数研究主要描述成分变化，将微生物群落变化与代谢物改变及品质特征相关联的整合分析仍然有限。微生物群落的生态适应以及代谢变化与产品品质之间的关联等关键问题仍有待进一步探讨。因此，需要开展一项整合研究，将宏观品质特征与微生物和代谢谱联系起来，以揭示乳酸菌驱动的海藻生物加工所遵循的基本原理。
相应地，本研究采用两种外源LAB起始菌株对Undaria pinnatifida（裙带菜）浆料进行受控发酵研究。通过对理化性质、风味特征、微生物群落和非靶向代谢组的整合分析，表征了与起始菌株相关的微生物群落变化、代谢重塑及其与品质特征的关联。总体而言，本研究为褐藻宏观藻类的增值利用提供了潜在的生物加工策略，并有助于更好地理解与海洋生物量受控发酵过程中质量变化相关的微生物和代谢特征，为发酵海藻产品的开发奠定基础。
章节摘要
材料
盐渍Undaria pinnatifida（裙带菜）由大连水产集团有限公司（中国大连）供应。泡菜和乳酸菌发酵剂购自川秀国际贸易有限公司（中国北京）。发酵剂中的细菌组成和比例见图S1。
发酵浆料的制备
将冷冻的盐渍Undaria pinnatifida（裙带菜）叶片解冻，浸泡于流水中并冲洗。挑选颜色均匀、无黄变的部分并称重。制备新鲜海藻浆
发酵过程中pH值和酸度的时间序列变化
发酵过程中pH值和可滴定酸度的变化见图1E和F。对于Fermented-M和Fermented-K两组，随着时间的推移均观察到pH值持续下降，表明体系逐渐酸化。较低的pH值不仅能抑制腐败微生物的生长、延长产品货架期，还为发酵食品特征性的独特风味奠定了基础（Liu等，2022）。相反，可滴定酸度则上升
结论
本研究表征了Undaria pinnatifida（裙带菜）浆料在外源乳酸菌发酵过程中的理化性质、结构、微生物和代谢变化。发酵加工诱导了持续的酸化，并伴随叶绿素的降解。接种发酵表现出改善后的质构和流变特性。代谢组学分析进一步揭示了涉及碳水化合物、有机酸和氨基酸的菌群特异性代谢特征
CRediT作者贡献声明
Wang Yingzhen（王迎春）：撰写——初稿，可视化，软件，方法学，调查，数据管理。Wang Baijie（王柏杰）：调查。Yang Yuchen（杨雨辰）：资源。Yin Bangfeng（尹邦峰）：可视化。Li Xiaopeng（李枭鹏）：软件。Bai Ying（白颖）：方法学。Dong Xiufang（董秀芳）：撰写——审阅与编辑，指导。Qi Hang（齐航）：撰写——审阅与编辑，验证，指导，资源，资金获取。
资助
本研究在以下项目资助下完成：辽宁省"兴辽英才计划"领军人才项目（XLYC2202029）、国家"十四五"重点研发计划（2023YFD2100600）、辽宁省教育厅基本科研项目（LJ212510152047）。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究在以下项目资助下完成：辽宁省"兴辽英才计划"领军人才项目（XLYC2202029）、国家"十四五"重点研发计划（2023YFD2100600）、辽宁省教育厅基本科研项目（LJ212510152047）。
Yingzhen Wang|Baijie Wang|Yuchen Yang|Bangfeng Yin|Xiaopeng Li|Ying Bai|Xiufang Dong|Hang Qi
