发酵竹笋中植物乳植杆菌 BS3-1 的盐依赖性渗透适应与代谢响应

《Food Microbiology》：Salt-dependent osmoadaptation and metabolic responses of Lactiplantibacillus plantarum BS3-1 in fermented bamboo shoots

　　

摘要

盐浓度影响蔬菜发酵中乳酸菌的生长和代谢，然而盐梯度对酸笋发酵中分离的植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）BS3-1的发酵性能及其相关时间序列转录变化和发酵汁液代谢物变化的影响尚不充分表征。本研究在0–7%（w/w）盐梯度范围内评估了BS3-1在酸笋发酵中的表现。选取0%、3%和5%处理组，对发酵来源的细胞菌体进行时间序列转录组分析，并对发酵汁液上清液进行非靶向代谢组分析。3%处理组的感官评分最高（79.0/100分，而未加盐处理组为72.2/100分）。第7天时，1%盐处理组的总酸度为8.16 g/L，7%盐处理组为3.60 g/L，7%处理组的活菌数降至检测限以下。不同盐处理组的BS3-1转录谱和发酵汁液代谢物组成存在差异。在3%与0%处理组的比较中，四个时间点上共有119个差异表达基因，每个时间点平均鉴定出598个差异代谢物。WGCNA分析鉴定出17个共表达模块，其中部分模块与性状显著相关。将来自四个表型相关模块的126个候选枢纽基因与30个共有差异代谢物进行关联分析后，保留了1,100个基因–代谢物关联（|r| ≥ 0.65，全局BH-FDR < 0.05）。总体而言，在所测试条件下，3%盐浓度在活菌保持、酸化能力和感官质量之间提供了最为有利的平衡，多组学分析揭示了BS3-1转录响应、发酵性状和发酵汁液代谢物变化之间的协同变异规律。

引言

酸笋是中国西南地区广泛食用的传统发酵竹笋制品，以其独特的质地和风味著称（H. Tang等，2024）。研究表明，酸笋的特征风味形成与芳香族氨基酸的微生物代谢密切相关（Li等，2026）。例如，苯丙氨酸可经乳酸菌（LAB）转化为苯乳酸（Jung等，2019），色氨酸降解产生吲哚-3-乳酸（Pan等，2023），酪氨酸代谢产生对甲酚等酚类化合物（Du等，2025）。这些化合物共同构成了酸笋风味的化学基础。然而，在实际生产中，发酵条件的精确控制难度和微生物演替的不确定性往往导致异味形成和色泽劣变，严重制约了其工业化发展。

盐浓度是影响酸笋质量的关键加工参数。在发酵体系中，盐通过调节渗透压发挥双重调控作用：选择性富集耐盐乳酸菌，同时抑制腐败微生物的增殖，从而维持微生物生态稳定（Wang等，2025）。已有研究表明，对于腌辣椒和中国东北酸菜等发酵蔬菜，盐浓度过高或过低均不利于良好感官品质的形成（J. Tang等，2024；Yang等，2020）。因此，将盐浓度维持在适宜范围内对酸笋生产的质量控制具有重要意义。

在参与酸笋发酵的乳酸菌中，L. plantarum因其在酸化和品质形成中的作用而受到广泛关注。Li等（2025）采用组学方法将酸笋发酵过程中接种酸笋来源菌株L. plantarum SS0831后的微生物动态与代谢途径和风味形成联系起来。他们发现接种提高了酸笋的酸度和感官评分，表明SS0831有助于酸笋的酸化和品质提升。已有研究表明，L. plantarum通过转录和生理调节应对盐胁迫等环境变化，其中相容性溶质转运和离子稳态维持在水分适应中发挥重要作用（Bron等，2012；Glaasker等，1996；Yao等，2020）。综合而言，这些研究为理解L. plantarum在酸笋发酵中的应用及其对盐渍条件的适应提供了互补的基础。然而，盐梯度对酸笋发酵基质中酸笋来源L. plantarum菌株的活菌动态和酸化性能的影响，以及相关的该菌株时间序列转录变化和发酵汁液代谢物变化，仍尚不充分表征。

多组学整合技术的发展为研究复杂发酵系统中协调的分子和代谢模式提供了有效工具。特别是，转录组学与代谢组学的整合已成为研究微生物胁迫响应和代谢变化的重要策略（Cheng等，2025），加权基因共表达网络分析（WGCNA）为在基因表达数据集中识别共表达模块和候选枢纽基因提供了框架（Langfelder & Horvath，2008）。我们假设，适当的盐浓度在酸笋发酵中能够在活菌保持、酸化性能和感官质量之间提供有利的平衡，而过高的盐浓度则会损害细胞存活和发酵活性。为验证这一假设，本研究在0–7%（w/w）盐梯度范围内评估了L. plantarum BS3-1的发酵性能，并选取含0%、3%和5%盐的代表性处理组，对发酵来源的细胞菌体进行时间序列转录组分析，对发酵汁液上清液进行非靶向代谢组分析。将组学数据与活菌计数、总酸度和感官评分整合，以考察与盐浓度和发酵阶段相关的转录模式以及与不同盐处理组发酵性能和产品质量差异相关的基因–代谢物关联。本研究旨在确定适合BS3-1接种酸笋发酵的盐浓度，并表征相关的BS3-1转录和发酵汁液代谢物模式，从而为盐浓度选择和发酵控制提供科学依据。

各章节摘要

酸笋发酵与实验设计

L. plantarum BS3-1是从自然发酵酸笋中分离筛选获得的，其16S rRNA基因序列已存入NCBI GenBank（登录号：PZ120978）。将该菌株接种至MRS肉汤中，于37 °C培养至对数期（OD600 = 0.6–0.8），随后用0.9%盐水洗涤并重悬至1 × 10⁸ CFU/mL。

新鲜竹笋（大叶毛竹Dendrocalamus latiflorus Munro竹笋）取自中国贵州省镇远县。该

盐浓度影响酸笋发酵中的活菌动态、酸化和感官质量

盐浓度显著影响酸笋发酵过程中的活菌计数、总酸度、pH值和感官质量。不同盐处理组的活菌计数呈现明显的时间变化规律（图1A）。0%和1%盐处理组的活菌数分别在第5天和第4天达到峰值，而2–5%处理组则在第3天达到峰值。最高活菌数出现在2%处理组（8.55 ± 0.03 log CFU/mL）。到第7天，6%处理组的活菌数降至5.49 ±

结论

本研究确定3%盐浓度在所测试条件下是适合L. plantarum BS3-1接种酸笋发酵的适宜浓度，这体现在酸化和活菌保持以及感官质量之间取得了平衡。较高盐浓度，特别是6–7%，与活菌计数更早下降、最终酸度较低和pH值较高相关。这些结果表明，适度盐渍有助于维持BS3-1接种发酵的发酵性能和感官质量

CRediT作者贡献声明

谢莉莉：初稿撰写、数据整理、概念设计。张旭怡：审阅与编辑、可视化、方法论。周少奇：审阅与编辑。沈凯玮：可视化、数据整理。王雪丽：审阅与编辑、经费获取、概念设计

未引用参考文献

Tang等，2024。

利益冲突声明

作者声明不存在已知可能影响本文所述工作的财务利益冲突或个人关系。

数据可用性

本研究产生的原始RNA-seq reads已存入NCBI Sequence Read Archive，BioProject登录号为PRJNA1506382，SRA Study登录号为SRP723557。非靶向代谢组学原始LC-MS数据、样本元数据、处理后的特征表和代谢物注释表已存入MetaboLights，登录号为MTBLS15237。两组数据集目前处于隐私审查状态，将根据注册的发布设置公开提供。

利益冲突声明

? 作者声明以下财务利益/个人关系，可被视为潜在利益冲突：Xueli Wang报告获得贵州省科学技术厅的财务资助。其他作者声明不存在已知可能影响本文所述工作的财务利益冲突或个人关系。

致谢

本工作得到了贵州省基础研究计划（面上项目，2026）（项目编号：黔科合基础MS [2026] 133）、贵州省生态特色食品新质加工与贮藏重点实验室（编号：ZSYS [2025] 023）、贵州大学引进人才科研基金项目（自然科学）（项目编号：贵大人才计划 [2023] 49）以及贵州大学基础研究计划（项目编号：贵大基 [2024] 27）的资助。资助

谢莉莉|张旭怡|沈凯玮|王雪丽|周少奇

贵州大学资源与环境工程学院，喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室，中国贵州贵阳 550025