基于本土Lactococcus lactis L1发酵的PGI淘汰“Cipolla Bianca di Margherita”白洋葱增值：营养、感官与贮藏稳定性综合评价

《Future Foods》：Valorisation of rejected “ Cipolla Bianca di Margherita” PGI onions via fermentation

　　

减少食物浪费和农业副产物增值是循环经济的核心目标，尤其对于保护地理标志（Protected Geographical Indication, PGI）产品而言，其严格的外观标准常导致营养完好的农产品被淘汰。传统地方品种“Cipolla Bianca di Margherita” PGI（CBM-PGI）白洋葱种植于意大利南部普利亚（Apulia）Margherita di Savoia、Zapponeta和Manfredonia的沿海砂质土壤，其年产量中高达30%因不符合外观规格而被市场拒收，尽管仍保持完整的营养与微生物完整性。本研究考察乳酸发酵作为PGI淘汰洋葱鳞茎增值策略的可行性，使用先前从同一基质中分离的本土Lactococcus lactis菌株（L1）。与既往多数依赖商业或外源发酵剂的蔬菜及洋葱发酵研究不同，本研究利用经前期析因优化试验筛选的本土菌株，其酸化动力学较商业参考菌株更快、更安全，从而支持一种适应基质、PGI特异的增值路径。发酵在前期研究确定的最优条件下进行（5% NaCl、盐水/洋葱比1:3、32 ± 3 °C、7 d），诱导快速酸化，pH在24 h内由5.5降至4.0，并在第7天达到3.5，同时乳酸菌（lactic acid bacteria, LAB）计数保持稳定（7.5–7.6 log CFU g^?1）。该过程显著降低总可溶性糖（?57%），属营养上有利的结果，并显著提高钠（约4倍）和钾（约3倍）含量，反映盐水吸收，而钙和镁基本不变。发酵亦伴随相对脂肪酸谱的有利变化，多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids, PUFA）比例增加（+19%），并出现α-亚麻酸（alpha-linolenic acid，约占总脂肪酸4%）；由于发酵不涉及脂肪酸从头合成，这些变化可能反映微生物代谢活动及基质相关组成再分布，而非脂质含量绝对增加。还观察到铜中度增加（+44%）和锌轻微降低（?15%）。尽管总酚含量中度下降（?31%），FRAP（Ferric Reducing Antioxidant Power）法测定的抗氧化活性升高（+39%），而DPPH和ABTS试验下降。感官评价表明，与新鲜样品相比，发酵洋葱样品可接受性更高，尤其在风味、气味和颜色方面，尽管质地略有下降。消费者调查（n = 129）显示对该产品持积极态度，受好奇心和感知健康益处驱动。7 d发酵后，样品分为两批并在4 °C贮藏50 d：一批经巴氏杀菌（65 °C，30 min），另一批维持发酵后原有微生物状态（非巴氏杀菌）。贮藏期间，巴氏杀菌样品微生物计数低于检出限（<10² CFU g^?1），而非巴氏杀菌样品保持可存活LAB群体（7.5–7.7 log CFU g^?1），凸显微生物货架期与功能/益生潜力之间的权衡。这些结果表明，乳酸发酵可将原本将被废弃的CBM-PGI淘汰物转化为营养增强、接受度良好、具附加值的发酵产品，为循环经济框架下减少食物浪费提供具体策略。

研究背景与问题：保护地理标志（Protected Geographical Indication, PGI）产品在保存地方生物多样性、溯源和农村经济可持续性方面日益重要。“Cipolla Bianca di Margherita” PGI（CBM-PGI）是意大利南部传统白洋葱地方品种，种植于Margherita di Savoia、Zapponeta和Manfredonia沿海砂质土壤；其年产量中高达30%因不符合PGI外观与商品规格而被拒收，但这些鳞茎仍具完整营养和微生物完整性。既往洋葱副产物增值多采用酶解、水热碳化及超声/亚临界水提取等生物精炼技术，虽可回收槲皮素等特定成分，但常需溶剂、专用设备或高能耗，产物为纯化提取物而非即食食品。发酵因设备简单、能耗低、可稳定高易腐基质并改善营养和感官而具前景。前期析因优化研究已从CBM-PGI分离本土Lactococcus lactis L1，并显示其在受控条件下较商业参考菌株酸化更快、更安全；但尚缺对PGI淘汰洋葱发酵产品的营养、微生物、理化、挥发组学、感官、消费者接受性及贮藏稳定性的系统评价。本研究在此基础上应用L1和优化工艺，评价发酵对产品特性的影响及巴氏杀菌/非巴氏杀菌样品冷藏贮藏稳定性，以形成面向PGI废弃物的零废弃增值路径。

研究开展与结论意义：研究人员将L1用于PGI淘汰洋葱鳞茎，比较新鲜与发酵样品，并进行50 d冷藏贮藏试验。结果表明乳酸发酵可把商业淘汰物转化为营养增强、感官接受度高、具附加值的发酵食品；巴氏杀菌与非巴氏杀菌之间存在微生物货架期与可存活LAB功能潜力的权衡。该策略符合循环经济与生物经济原则，支持减少食物浪费及联合国可持续发展目标12.3，并有利于生产者经济可持续性和地域身份表达。

关键技术方法（不超过250字）：样品来自与“Consorzio per la Valorizzazione e la Tutela della Cipolla Bianca di Margherita IGP”关联的当地农户，为不符合CBM-PGI外观规格而被排除商业化的批次。以源自CBM-PGI的本土Lactococcus lactis L1（2% v/v，约7.5 log CFU mL^?1）接种，在5% NaCl、盐水/洋葱比1:3、32 ± 3 °C发酵7 d；发酵后分巴氏杀菌（65 °C、30 min）与非巴氏杀菌两组，4 °C贮藏50 d。采用微生物计数、营养/矿物/脂肪酸/总酚与FRAP、DPPH、ABTS抗氧化分析、固相微萃取-气相色谱-质谱联用（solid-phase microextraction gas chromatography-mass spectrometry, SPME-GC-MS）挥发组学、50人九点嗜好感官评价、129人消费者问卷，并以GLM/Tukey及配对t检验分析。

研究结果：
3.1 第1阶段：发酵对产品特性的影响（Impact of fermentation on product characteristics）。通过7 d发酵监测及新鲜（T0）与发酵结束（T7）样品比较，pH由约5.5在24 h内降至约4.0，第7天约3.5，LAB计数稳定在7.5–7.6 log CFU g^?1，表明快速启动并持续酸化；但未评估对其他微生物群的竞争优势或病原体抑制。发酵显著降低总可溶性糖（约57%），其中葡萄糖约降69%、蔗糖完全耗尽，蛋白稳定，干物质下降。矿物中钠增加逾4倍、钾近3倍，钙、镁、磷基本不变，锌降约15%、铜增约44%、铁稳定，碘和硒未检出。相对脂肪酸谱中PUFA增约19%，饱和脂肪酸（saturated fatty acids, SFA）和单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acids, MUFA）分别约降15%和11%，亚油酸相对比例增约10%，新鲜样未检出的α-亚麻酸在发酵后约占4%；维生素A（以β-胡萝卜素计）和维生素C均低于定量限。总酚降约31%；DPPH约降17%、ABTS约降28%、FRAP约升39%，提示发酵改变了抗氧化谱而非单一方向变化。SPME-GC-MS显示鲜样挥发物以硫化物为主，发酵后出现acetoin、ethanol、acetic acid、2-methylpent-2-enal、2-methylpentan-1-ol和3-methylbutan-1-ol，1-propanethiol、S-propyl thioacetate和isopropyl disulfide不再检出；1-propanol和hexanal显著升高、propanal降低，部分硫化物显著增加，而dipropyl disulfide和dipropyl trisulfide无显著差异。50人感官评价中，发酵样颜色、气味、风味和总体可接受性显著高于新鲜样，风味由7.10升至8.02、总体由7.28升至7.94，质地由7.86降至7.36。129人消费者调查中，67.4%表示愿意尝试，主要驱动为好奇心和感知健康益处，主要障碍为气味、辛辣感和消化顾虑；偏好即用型产品、玻璃包装及200 g装3–5欧元价格区间。
3.2 第2阶段：巴氏杀菌与非巴氏杀菌样品贮藏稳定性（Stability during storage of pasteurized and non-pasteurized samples）。通过4 °C、50 d贮藏监测，非巴氏杀菌（NP）样品LAB计数稳定在7.5–7.7 log CFU g^?1，中温需氧菌约7.2–7.5 log CFU g^?1，酵母至第28天检出约3.5 log CFU g^?1，霉菌未检出；巴氏杀菌（P）样品所有微生物计数均低于检出限（<10² CFU g^?1）。干物质为6.8–7.4 g 100 g^?1，受巴氏杀菌和贮藏显著影响，NP相对更稳定；总酚在贮藏中总体低于初始值，7–14 d较高，超过28 d呈上升趋势；DPPH变化与总酚类似，FRAP和ABTS除P样品贮藏7 d后FRAP降低外未受显著影响；灰分及Na、K、Mg、Ca在巴氏杀菌和贮藏中稳定。结果表明巴氏杀菌提供更强微生物稳定性但灭活LAB，非巴氏杀菌保留可存活LAB群体，存在货架期与功能/益生潜力的权衡。

讨论部分总结：在Accettulli et al. 2026前期优化研究基础上，研究人员认为乳酸发酵是把CBM-PGI淘汰鳞茎转化为差异化高附加值食品的技术可行且营养有效策略，符合循环经济、生物经济及减少食物浪费目标；使用PGI淘汰原料和本土L1增强可持续性与地域身份。前期研究中L1达到pH 4.4约需0.17 d，优于自发发酵3.53 d和商业参考菌0.24 d，但该比较来自前期研究且本研究未重复统计检验。本研究酸化动力学和LAB稳定支持受控接种发酵，但未直接证明微生物优势或病原抑制；未直接定量有机酸，以pH、LAB计数和糖耗作为发酵进程指标。钠升高需在营养标签和“低钠”声称方面谨慎解释；钾升高不能视为乳酸发酵普遍结果，可能涉及组织-盐水间重新分布，需质量平衡研究；钙、镁、磷基本不变。PUFA和α-亚麻酸变化可能反映微生物脂质代谢及基质再分布。总酚下降与LAB发酵葱属（Allium）基质中酚类转化及Folin-Ciocalteu测定响应变化一致；FRAP升高与DPPH/ABTS下降的差异反映方法敏感性和非酚类还原性代谢物干扰。感官改善与挥发组学中acetoin等代谢物及硫化物重塑一致，质地下降与果胶酶等软化作用一致。贮藏阶段巴氏杀菌与非巴氏杀菌的权衡在于微生物货架期与可存活LAB/益生潜力。局限包括原料季节、年份和农艺变异未系统表征，消费者面板局限于大学社区和Apulia，感官仅覆盖T0/T7而未覆盖贮藏，挥发组学未覆盖P/NP贮藏；未来需多季节鲁棒性、多样感官方法、贮藏期感官及挥发组学关联分析。

研究结论部分译文：本研究首次对由PGI淘汰CBM-PGI洋葱鳞茎获得的发酵产品进行综合表征，在单一可行性评估中整合营养、微生物、挥发组学、感官和消费者感知数据。总体而言，结果说明，使用本土Lc. lactis发酵剂进行受控LAB发酵，是将商业淘汰副产物转化为具有增强营养价值、明确微生物安全边际和高消费者可接受性的差异化食品的科学合理且实际可行策略。直接分离自CBM-PGI基质的本土发酵剂也强化了产品的地域身份，支持未来与风土（terroir）和产地相关的叙述性声称。消费者对玻璃包装和中等价位的偏好进一步提示与PGI产品典型高端定位一致的可行商业路径。但本研究存在局限：尽管发酵试验基于三个独立批次，CBM-PGI生产固有的原料组成变异（与季节性、收获年份和农艺因素相关）未系统表征；此类变异可能影响糖和微量营养素含量及发酵动力学和终产品质量，未来应评估多个收获季的工艺稳健性以实现工业规模产品标准化。消费者面板虽方法学严谨，但仅来自大学社区和Apulia地区，可能限制享乐和态度结果对更广泛消费者的外推；未来应将感官评价扩展至地理和人口学多样面板，并采用定量描述分析（quantitative descriptive analysis, QDA）或偏好映射等更先进方法。感官评价仅在T0和T7进行，未在50 d冷藏贮藏期重复；P和NP样品在贮藏中显示不同微生物和生化轨迹，未来应纳入两种保存策略的周期感官评估，以判断组成变化是否转化为可感知的消费者可接受性差异。最后，将挥发组学数据与享乐评分在相关分析框架中整合，可增强感官结果的机制解释并为产品优化提供可操作信息；本研究的挥发组学未扩展至P和NP样品的贮藏期，未来应阐明热处理和贮藏时间对挥发性化合物谱及其与货架期感官和功能品质关系的影响。