利用产胞外多糖且具有组织粘附性的植物乳杆菌进行生物强化，以微调发酵期间萝卜泡菜的微观结构、稳定质构与色泽并丰富风味的潜力

《Food Bioscience》：Potential of biofortification with tissue-adhesive exopolysaccharide-producing Lactiplantibacillus plantarum to fine-tune microstructure, stabilize texture and color, and enrich flavor of radish Paocai during fermentation

　　

摘要

本研究旨在通过比较接种了 LP05、LP07、LP11、CICC 菌株的萝卜泡菜和未接种（CK）萝卜泡菜的质量指标、宏基因组学及基因功能，评估产胞外多糖的植物乳植杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）生物强化对萝卜泡菜质地、色泽、微观结构、果胶组成、有机酸及挥发性成分谱的影响。结果表明，与其他菌株相比，用 LP05 生物强化的萝卜泡菜中的胞外多糖高出 50.77%-575.00%。LP05 使萝卜组织中的原果胶提高 18.00%-56.52%，水溶性果胶降低 16.42%-37.08%，从而将萝卜泡菜的硬度、脆度和咀嚼性提高了 7.90%-50.85%。在胞外多糖保护下，细胞壁网络更加致密，色泽亮度提高了 8.00%-65.18%。同时，LP05 使乳酸产量增加 9.27%-15.36%，促进盐分积累 16.32%-21.93%，促进硫代葡萄糖苷降解，丰富了硫化合物、萜类、酯类、醛类和酮类。通过 KEGG、CAZymes 和 WGCNA 的宏基因组功能分析表明，LP05 的特点是胞外多糖产生蛋白 ExoY (K16566)、胞外多糖外排蛋白 (K16696)、果胶酯酶 (K01051) 的功能更强，而果胶裂解酶 (K22994, K01728) 的功能较弱。本研究证明了用产胞外多糖的植物乳植杆菌进行生物强化作为提高发酵蔬菜质量的一种新策略的潜力。

引言

萝卜泡菜是一种流行的发酵蔬菜，在中国被广泛食用（Ge et al., 2025）。萝卜泡菜独特的酸味、宜人的风味和脆爽质地使其成为世界各地日常的小菜和调味品（Zhao et al., 2026）。萝卜泡菜的脆爽质地、诱人的色泽和独特的风味是由发酵过程塑造的，该过程由乳酸菌（LAB）主导（Zhao et al., 2026）。在发酵过程中，萝卜泡菜由新鲜生萝卜中的乳酸菌自发发酵往往导致质量不可控，特别表现为质地软化、色泽劣变和风味丧失。因此，乳酸菌菌株的生物强化是提高发酵过程中萝卜泡菜质量的一种潜在策略（Huang et al., 2025; Liang et al., 2023）。

在广泛应用的乳酸菌中，植物乳植杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）由于其产有机酸的能力，被普遍认为是蔬菜发酵的公认安全（GRAS）发酵剂（Liang et al., 2025）。除有机酸外，胞外多糖是植物乳植杆菌在发酵过程中多功能能力的重要功能代谢物（El-Messiry et al., 2025）。最近，越来越多的证据表明，粘性多糖在保持食品的微观结构、质地、色泽和风味方面具有潜力（Zeng et al., 2024）。对于风味化合物，多糖通过促进风味和味觉化合物对食品基质的吸收来保留风味特性（Cao et al., 2025）。更重要的是，多糖阻止了风味化合物从植物组织中的释放和流失（Wei et al., 2025）。同时，涂覆在植物组织上的多糖可以延缓采后贮藏期间水果和蔬菜的质地软化和变色（Wei et al., 2025）。此外，多糖保护植物组织中的果胶免受降解，从而增强质地（Ding et al., 2024）。因此，具有产胞外多糖能力的植物乳植杆菌的生物强化提供了解决方案，通过天然存在的胞外多糖加速发酵进程并减轻质地软化、变色和风味流失，从而提高萝卜泡菜的质量。由于植物乳植杆菌的产胞外多糖能力和胞外多糖粘性存在差异，植物乳植杆菌的效果在不同菌株间有所不同（Kowsalya et al., 2023; Wang et al., 2022）。此外，产胞外多糖的植物乳植杆菌生物强化对萝卜泡菜质量影响的机制、代谢功能或菌株比较尚不清楚，值得进一步研究。

本研究的目的是通过整合质构分析仪、测色仪、SEM、HPLC、HS-SPME-GC-MS 和宏基因组学分析，调查具有不同产胞外多糖能力的植物乳植杆菌菌株在萝卜泡菜发酵过程中对质地、色泽、微观结构、理化性质、有机酸谱、挥发性化合物组成、微生物组成和宏基因组功能的影响。利用产胞外多糖的植物乳植杆菌进行生物强化为提高发酵蔬菜的质量和缩短发酵周期提供了潜在策略。

章节片段

萝卜泡菜的制备

Lactiplantibacillus plantarum SAAS20230301-5（简称 LP05）、Lactiplantibacillus plantarum SAAS20230301-7（简称 LP07）和Lactiplantibacillus plantarum SAAS20230301-11（简称 LP11）分离自采集自中国眉山的萝卜泡菜。Lactiplantibacillus plantarum CICC6253（简称 CICC）购自中国工业微生物菌种保藏管理中心。选择这些菌株是因为它们具有不同的产胞外多糖能力。该

胞外多糖含量及分布

未发酵萝卜组织中的胞外多糖含量非常低（2.63 mg/g），与 0 天萝卜泡菜中的含量没有显著差异。这表明萝卜组织中的多糖对胞外多糖测量的干扰有限。如图 1A 所示，CK 组萝卜泡菜中几乎检测不到胞外多糖，表明自发发酵几乎没有促进萝卜泡菜中胞外多糖的积累。其中

结论

与 LP07、LP11、CICC 和 CK 相比，LP05 的生物强化使萝卜泡菜中的胞外多糖含量高出 50.77%-575.00%。由于萝卜泡菜微观结构中更多的粘性胞外多糖，LP05 实现了 7.90%-50.85% 更高的硬度、脆度和咀嚼性，更高的色泽亮度和更少的褐变。LP05 促进了萝卜泡菜中盐和酸的积累。此外，LP05 通过促进硫代葡萄糖苷降解

CRediT 作者贡献声明

黄玉莉：概念化，资金获取，调查，方法论，资源，软件，写作 – 初稿，写作 – 审阅与编辑。赖海梅：数据整理，形式分析，方法论，验证。王雅丽：数据整理，形式分析，资源，验证。刘家琪：数据整理，形式分析，方法论，验证。刘梦婷：数据整理，形式分析，方法论，软件，验证。何燕平：概念化，形式分析，资金

竞争利益声明

作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，可能会影响本论文报告的工作。

致谢

这项工作得到了 国家自然科学基金 (NSFC 32402064)、四川省科学技术厅 种子项目 (2024JDRC0077)、四川省农业厅优选最佳候选人公开招标项目 (2025NYGJ05)、四川省农业科学院“原始创新 2035" (YSCX2035-008)、四川省农业科学院 1+9 公开竞赛项目 (1+9KJGG001) 的资金支持。

黄玉莉|赖海梅|王雅丽|刘家琪|刘梦婷|何燕平|葛利宏|赵楠

四川省农业科学院农产品加工科学技术研究所（食品营养与健康研究所），中国成都