《Processes》：Novel Approaches to Spontaneous and Controlled Fermentation of Romanian Small Autumn Watermelon (Citrullus lanatus)
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罗马尼亚小秋西瓜（Citrullus lanatus），于十月底晚收，是一种宝贵的植物性天然碳水化合物、类胡萝卜素、维生素（尤其是维生素A和C）、纤维和矿物质来源，最重要的是，它能提供水分且热量低。为了延长罗马尼亚小秋西瓜的可食用期及其相关的健康益处，本研究旨
罗马尼亚小秋西瓜（Citrullus lanatus），于十月底晚收，是一种宝贵的植物性天然碳水化合物、类胡萝卜素、维生素（尤其是维生素A和C）、纤维和矿物质来源，最重要的是，它能提供水分且热量低。为了延长罗马尼亚小秋西瓜的可食用期及其相关的健康益处，本研究旨在通过自发发酵和可控发酵来保存这些水果。两种发酵途径的条件相同：室温21 ± 1 °C下进行4天，之后在17–18 °C的避光条件下进行。在63天的储存期内，每隔7天进行一次物理、化学和微生物学调查。研究揭示了可控发酵的几个优势：pH值快速下降、乳酸浓度均匀、植物化学特征改善以及颜色和质地保持得更好。蔬菜的可控发酵比自发发酵具有更高的可预测性、安全性和一致性，使其适用于工业应用。
研究背景与目的
罗马尼亚小秋西瓜（Citrullus lanatus）营养价值高，富含天然碳水化合物、类胡萝卜素、维生素、矿物质及膳食纤维，且热量低。然而，其季节性较强，传统上主要通过腌渍等方式延长消费期。目前关于西瓜发酵的研究较少，且多集中于瓜皮腌渍，缺乏对发酵全果（包括果皮和果肉）过程中理化性质、植物化学物质及微生物动态的系统性研究。此外，自发发酵易受原料成熟度和微生物组成变异的影响，导致产品品质不稳定，如组织软化和结构完整性降低。因此，该研究旨在系统比较自发发酵与可控发酵（接种植物乳杆菌 Lactiplantibacillus plantarum）对罗马尼亚小秋西瓜在63天发酵及储存期间各项指标的影响，评估两种发酵方式的优劣，为工业化生产提供科学依据。
研究方法概述
研究人员采用2%盐水（含或不含植物乳杆菌 L. plantarum 商业发酵剂）对完整切片的小秋西瓜（购自罗马尼亚加拉茨当地市场）进行发酵。样品在21±1°C避光条件下发酵4天，随后在17-18°C下储存至63天。主要关键技术方法包括：化学分析法（凯氏定氮法测定蛋白质、索氏提取法测定脂肪、差量法测定碳水化合物、灰化法测定灰分、pH计测定pH值、滴定法测定可滴定酸度并以乳酸计）、植物化学物质测定（福林酚比色法测总酚含量TPC、氯化铝比色法测总黄酮含量TFC、分光光度法测总叶绿素TChl和总类胡萝卜素TC）、抗氧化活性分析（DPPH自由基清除法）、颜色测定（便携式色差仪测定CIELab参数）、质地剖面分析（质构仪进行双次穿刺测试）以及微生物学分析（选择性培养基平板计数法测定乳酸菌LAB、肠杆菌科、酵母菌和霉菌）。
研究结果
3.1 化学分析结果
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初始成分：未发酵原料含水量高（94.45%），蛋白质和脂肪含量极低，碳水化合物含量为7.97%，能量值为33.98 kcal%。
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pH值变化：可控发酵组（SC/PMC）pH值下降更快，并在整个发酵周期内维持更低的pH值；自发发酵组（SS/PMS）pH值下降较慢，但最终也能达到相似的低水平（约3.3）。统计分析显示，可控发酵组pH值与发酵天数呈强负相关（r=-0.916, p<0.001），而自发发酵组相关性更强（r=-0.976, p<0.001）。
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乳酸含量变化：可控发酵组乳酸积累呈现典型的指数增长趋势，最终稳定在约1.2%；自发发酵组乳酸含量在第28天达到峰值1.53%，随后略有下降。可控发酵组的乳酸含量与发酵天数呈强正相关（r=0.733, p<0.001），而自发发酵组为中等正相关（r=0.664, p<0.001），表明可控发酵代谢更稳定。
3.2 植物化学分析结果
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盐水中的植物化学物质：两种发酵盐水的总酚含量（TPC）均从第14天起显著增加，自发发酵组增加147%，可控发酵组增加132%。可控发酵组盐水的总黄酮含量（TFC）普遍高于自发发酵组。
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西瓜果肉/果皮中的植物化学物质：自发发酵组的总酚含量（TPC）从第28天起迅速增加（最高达19.75 mg GAE/g d.w.），而可控发酵组则平稳增加后在第49天后下降28%。自发发酵组的总黄酮含量（TFC）在第14天快速增加206%，可控发酵组在第7天增加116%。总叶绿素（TChl）含量在第42天后持续下降，自发发酵组降幅约55%，可控发酵组约29%。总类胡萝卜素（TC）含量在自发发酵的第35天后有所增加。
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抗氧化活性：盐水和果肉的抗氧化活性（AA）在发酵过程中均显著提高。盐水最大AA值分别为SS21（39.57%）和SC14（48.32%）。果肉最大AA值为PMC14（48.62%）和PMS35（47.73%）。抗氧化活性与pH值呈中度负相关，与总酚含量（TPC）呈中度正相关。
3.3 颜色分析
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果皮：自发发酵组果皮的亮度（L）在前14天稳定后增加；可控发酵组L值从第7天开始下降，第42天后回升。红度（a）值在两种发酵条件下均增加，可能与棕色化合物形成有关。黄度（b）值在自发发酵中先升后降，在可控发酵中持续下降，可能与蓝色吡咯化合物的形成有关。
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果肉：两种发酵条件下果肉的L值均持续下降。自发发酵组果肉的红度（a）值在第28天和第35天达到最高。可控发酵组能更好地保持果肉的红色，a*值在整个63天内相对稳定。
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盐水：盐水颜色受渗透物和辅料影响，亮度（L）较高，红度（a）可能来自类胡萝卜素，黄度（b）值指示黄-米色，色彩饱和度（C）较低，色调角（h°）位于暖黄色到绿色过渡区。
3.4 质地剖面分析
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硬度：两种发酵方式下，样品硬度均在最初7天内急剧下降，随后下降趋缓。可控发酵组的硬度始终约为自发发酵组的两倍。这归因于可控发酵中pH值的快速下降，使软化酶失活，从而更好地保持了质地。粘附性和咀嚼性的变化趋势与硬度一致。
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弹性：弹性在发酵前7天急剧上升，随后持续下降。这可能与发酵初期组织软化后的形变恢复能力增强，以及后期组织进一步降解导致恢复能力下降有关。
3.5 微生物学分析
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乳酸菌（LAB）：可控发酵组初始LAB数量即达6.3 log CFU/mL（接种所致），并在第7天迅速增至峰值9.47 log CFU/mL。自发发酵组初始未检出LAB，在第14天达到峰值8.23 log CFU/mL。两种发酵方式下的LAB种群在达到峰值后均呈下降趋势，至第63天分别降至约6.04 log CFU/mL（自发）和5.81 log CFU/mL（可控）。
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其他微生物：在整个63天发酵期间，肠杆菌科、酵母菌和霉菌的数量均低于检测限（<1 CFU/mL），表明发酵环境有效抑制了腐败菌和潜在病原菌的生长。
总结与结论
该研究首次全面报道了罗马尼亚小秋西瓜在自发和可控乳酸发酵过程中的理化、植物化学、颜色、质地及微生物动态变化。研究表明，尽管自发发酵在某些方面（如乳酸峰值浓度、特定植物化学物质释放量）表现出较高潜力，但可控发酵（接种植物乳杆菌 L. plantarum）展现出显著优势：更快的pH值下降、更均匀稳定的乳酸积累、更好的颜色和质地保持，以及更高的可预测性和安全性。这些特性使得可控发酵更适合于工业化应用，能够标准化生产过程，降低批次失败风险，并抑制病原菌生长。同时，利用完整果实（包括果皮和籽）进行发酵，也为减少食品加工废弃物、降低碳足迹提供了可行路径。总之，发酵处理显著提升了罗马尼亚小秋西瓜的营养和功能特性，具有开发新型食品的工业潜力。
