泡菜細(xì)菌多樣性和風(fēng)味成分研究進(jìn)展

汪冬冬，唐垚，伍亞龍，張偉，陳功,3，張文學(xué)，張其圣,3*

1(四川大學(xué) 輕工科學(xué)與工程學(xué)院，四川 成都，610065)2(四川東坡中國(guó)泡菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，四川 眉山，620000) 3(四川省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計(jì)院有限公司，四川 成都，611130)

泡菜作為我國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵食品的典型代表，受原料、區(qū)域、工藝、文化等因素影響，泡菜遍布我國(guó)大江南北，形成了一批特色地方產(chǎn)業(yè)，如四川泡菜、涪陵榨菜和東北酸菜等。泡菜發(fā)酵伴隨著一系列復(fù)雜理化和生物反應(yīng)，賦予了泡菜產(chǎn)品獨(dú)特的風(fēng)味，增加了泡菜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，延長(zhǎng)了保質(zhì)期，泡菜深受消費(fèi)者喜愛[1]。

泡菜傳承千年，有些傳統(tǒng)工藝正在逐漸消失，了解泡菜微生物和風(fēng)味特征是保護(hù)、創(chuàng)新傳統(tǒng)泡菜的重要內(nèi)容。微生物是泡菜的核心，泡菜的發(fā)酵是多種微生物之間相互作用的結(jié)果，由于基質(zhì)、工藝、環(huán)境和微生物互作等影響，泡菜菌群結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同種類的微生物扮演不同的角色，其中以乳酸菌作為主導(dǎo)微生物。乳酸菌在泡菜發(fā)酵過程中將碳水化合物發(fā)酵成乳酸、乙酸等，快速酸化食物基質(zhì)，從而提高泡菜貨架期和微生物安全性。此外，大多數(shù)乳酸菌具有促進(jìn)發(fā)酵食品風(fēng)味形成的能力。風(fēng)味作為評(píng)價(jià)產(chǎn)品品質(zhì)最重要的指標(biāo)之一，其形成過程非常復(fù)雜，有必要探究其形成機(jī)理及分布。為此，本文將重點(diǎn)介紹不同工藝泡菜細(xì)菌多樣性、風(fēng)味分布及其表征手段，從原料和微生物種類分析泡菜風(fēng)味形成機(jī)理，闡述核心微生物在泡菜中對(duì)風(fēng)味形成和風(fēng)味產(chǎn)生途徑的作用。

1 泡菜細(xì)菌多樣性研究

泡菜的發(fā)酵方式多以自然發(fā)酵為主，在鹽水浸泡環(huán)境中，附著在蔬菜表面的多種微生物利用原料中的糖類等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)迅速繁殖。泡菜發(fā)酵過程中呈現(xiàn)以乳酸菌為主導(dǎo)的微生物系統(tǒng)，同時(shí)伴有酵母菌、醋酸菌和腸桿菌，被污染的泡菜還有少量霉菌。泡菜微生物的演變?nèi)鐖D1所示，來自原料中的微生物經(jīng)過欄柵因子(食鹽、有機(jī)酸、pH等)的作用，大量不適宜微生物被抑制或降解，這其中包括大部分的腐敗菌，多樣性降低，泡菜體系下微生物出現(xiàn)“自我凈化”。大量研究表明細(xì)菌是泡菜發(fā)酵過程中的主導(dǎo)微生物，細(xì)菌發(fā)酵過程中優(yōu)勢(shì)菌群一般認(rèn)為是乳酸菌，包括植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)、腸膜明串珠菌(Leuconostocmesenteroides)、短乳桿菌(Lactobacillusbrevi)等[2]。

圖1 泡菜成熟過程微生物菌群演變模型Fig.1 Evolution model of microbial flora in the process of Paocai maturation

隨著分子微生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，采用傳統(tǒng)菌落形態(tài)、生化鑒定與分子鑒定(如16S rDNA、28S rDNA)相結(jié)合的技術(shù)手段被廣泛應(yīng)用于泡菜微生物的研究。近年來PCR-DGGE、克隆文庫(kù)、第二代高通量測(cè)序、宏基因組等免培養(yǎng)方法發(fā)現(xiàn)了大量不可培養(yǎng)微生物。

泡菜發(fā)酵過程中伴隨著微生物的演變。泡菜中微生物主要來自蔬菜原輔料，常報(bào)道新鮮蔬菜表面含有腐敗菌，如假單胞菌屬(Pseudomons)、腸桿菌屬(Enterobacter)、不動(dòng)桿菌屬(Acinetobacter)、歐文氏菌屬(Erwinia)、成團(tuán)泛菌屬(Pantoea)、克雷伯氏菌屬(Klebsiella)和拉烏爾菌(Raoultella)等[3]。PEDERSON[4]研究卷芯白菜時(shí)，首次指出了L.mesenteroides啟動(dòng)泡菜發(fā)酵。JEONG等[5]采用454焦磷酸測(cè)序技術(shù)研究泡蘿卜發(fā)現(xiàn)發(fā)酵初始階段以Leuconostoc、Lactobacillus、Pseudomonas、Pantoea和Weissella為主，其中Leuconostoc在發(fā)酵3 d后一直到結(jié)束都是優(yōu)勢(shì)細(xì)菌。LEE等[6]采用454焦磷酸測(cè)序技術(shù)指出家庭制作的中國(guó)泡白菜在發(fā)酵前期Weissella、Lactobacillus等占優(yōu)勢(shì)，發(fā)酵末期以Lactococcus、Weissella和Lactobacillus為主導(dǎo)菌。XIONG等[7]采用可培養(yǎng)方法研究自然發(fā)酵泡菜發(fā)現(xiàn)初始階段以糞腸球菌(Enterococcusfaecalis)和乳酸乳球菌乳酸亞種(Lactococcuslactissubsp.lactis)為主導(dǎo)，發(fā)酵中期以腸膜明串珠球菌腸膜亞種(L.mesenteroidessubsp.mesenteroides)為優(yōu)勢(shì)菌，發(fā)酵末期以L.plantarum和干酪乳桿菌(Lactobacilluscasei)為主導(dǎo)細(xì)菌。JUNG等[8]采用宏基因測(cè)序的方法發(fā)現(xiàn)韓國(guó)泡菜發(fā)酵初期以Leuconostoc為主，隨后Lactobacillus和Weissella快速增加成中期的主導(dǎo)細(xì)菌，發(fā)酵后期以Leuconostoc、Lactobacillus和Weissella為主。

發(fā)酵成熟后不同工藝泡菜細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)存在一定差異。四川泡菜以Lactobacillus為主，主要有戊糖乳桿菌(Lactobacilluspentosus)、L.plantarum、L.brevis，特點(diǎn)是耐酸性強(qiáng)。榨菜主要以鹽單胞菌屬(Halomonas)、片球菌屬(Pediococcus)、Lactobacillus為主，種水平代表性菌種有冰下鹽單胞菌(Halomonassubglaciescola)、阿根廷片球菌(Pediococcusargentinicus)、L.brevis等。酸菜主要以Lactococcus、芽孢桿菌(Bacillus)、Lactobacillus為主，代表性菌種有L.plantarum、棒狀乳桿菌(Lactobacilluscoryniformis)、彎曲乳桿菌(Lactobacilluscurvatus)、清酒乳桿菌(Lactobacillussakei)、L.brevi等。韓國(guó)泡菜主要以Weissella、Lactobacillus、Leuconostoc為主，代表性菌種有L.mesenteroides、L.sakei、高麗魏斯氏菌(Weissellakoreensis)等。

2 泡菜風(fēng)味研究進(jìn)展

2.1 泡菜風(fēng)味形成機(jī)理

風(fēng)味是評(píng)價(jià)食品質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是泡菜新工藝、新產(chǎn)品開發(fā)的重要衡量指標(biāo)。風(fēng)味物質(zhì)包括醇、酯、醛、酮類和硫化合物等揮發(fā)性成分，賦予泡菜香氣，也包括有機(jī)酸、氨基酸、還原糖、核苷酸和多肽等非揮發(fā)性滋味物質(zhì)，賦予甜、酸、苦、咸和鮮味等。風(fēng)味物質(zhì)的生成與微生物群落代謝相關(guān)，由微生物菌群及其產(chǎn)生的酶類分解、代謝泡菜中的糖、脂肪和蛋白質(zhì)等一系列生物化學(xué)過程而形成[9]。泡菜風(fēng)味形成模型如圖2所示，來自原料表面的初始微生物相互競(jìng)爭(zhēng)，利用原料中的碳水化合物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)生長(zhǎng)代謝，隨著乳酸菌的生長(zhǎng)，其代謝產(chǎn)生乳酸和乙酸等，使環(huán)境中總酸增加，pH降低，耐受性差的微生物逐漸被淘汰，發(fā)酵后期以耐性強(qiáng)的乳酸菌主導(dǎo)發(fā)酵。這個(gè)過程中原料中的糖類、蛋白質(zhì)等被降解，產(chǎn)生有機(jī)酸、氨基酸等風(fēng)味成分。

圖2 泡菜成熟過程風(fēng)味形成機(jī)理Fig.2 The formation mechanism of flavor during the ripening process of Paocai

泡菜的風(fēng)味一部分來自于蔬菜和香辛料等原輔料，另一部分來自于發(fā)酵過程中的生理、生化反應(yīng)和微生物的作用：

(1)蔬菜原輔料中的滋味物質(zhì)和香氣物質(zhì)：風(fēng)味成分直接在植物生長(zhǎng)中合成，許多蔬菜、香辛料香氣成分都是由生物合成產(chǎn)生，這也是蔬菜、輔料等固有的滋味和香氣成分，其中滋味成分包括有機(jī)酸、游離呈味氨基酸、核苷酸、糖、無機(jī)鹽和芥子苷等，它們沸點(diǎn)較高，不易揮發(fā)，如蔬菜中的草酸、檸檬酸和蘋果酸等。原料中香氣多來源于絲氨酸、丙氨酸、纈氨酸亮氨酸和甲硫氨酸等的衍生物。蔬菜原料中的3-甲基正丁醛、3-甲基丁醇、3-甲基正丁酸來源于亮氨酸，苯乙醛、苯乙醇來源于苯丙氨酸[10]。香氣成分包括醇類、酮類、酯類、醛類、萜烯等，在泡菜發(fā)酵過程中很多都會(huì)被保留下來，賦予特有的香氣，還能抑制雜菌的生長(zhǎng)，除去發(fā)酵過程中產(chǎn)生的異味等。泡菜原料中常見的青菜、蘿卜等十字花科蔬菜中含有芥子苷，在芥子酶的作用下會(huì)被分解為異硫氰酸酯、二甲基三硫醚等，從而使原料具有辛辣味、刺激味和芳香味[11]。

(2)微生物發(fā)酵產(chǎn)生的滋味和香氣物質(zhì)：泡菜發(fā)酵過程中主要以乳酸菌為主，發(fā)酵前期還有少量醋酸菌、大腸桿菌和酵母菌等。乳酸菌是主要風(fēng)味產(chǎn)生菌，乳酸菌產(chǎn)生的酶類可將多種食品成分(包括碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂質(zhì))水解為風(fēng)味前體物，并將其轉(zhuǎn)化為香氣化合物。乳酸菌3個(gè)關(guān)鍵代謝途徑涉及揮發(fā)性化合物的產(chǎn)生：碳水化合物代謝、蛋白水解與氨基酸分解代謝、脂肪分解與脂肪酸代謝，其中最主要的代謝作用是將碳水化合物發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，即食品的酸化作用，同時(shí)乳酸菌也產(chǎn)生有機(jī)酸、多元醇等，為風(fēng)味物質(zhì)轉(zhuǎn)化提供了前體物質(zhì)。

乳酸菌與糖類發(fā)酵偶聯(lián)的底物水平磷酸化，產(chǎn)生的能量物質(zhì)ATP被用于生物合成。乳酸菌對(duì)糖類物質(zhì)代謝途徑主要有同型發(fā)酵和異型發(fā)酵(包含雙歧途徑)，代謝產(chǎn)物因底物、乳酸菌物種和環(huán)境條件而有所不同。同型發(fā)酵乳酸菌包括Pediococcus、Lactococcus、腸球菌屬(Enterococcus)、鏈球菌屬(Streptococcus)和一些乳桿菌(如：德氏乳桿菌、嗜酸乳桿菌、彎曲乳桿菌等)，六碳糖通過糖酵解途徑、五碳糖通過磷酸戊糖途徑來完成代謝，產(chǎn)生丙酮酸，隨后丙酮酸被還原為乳酸[12]。異性發(fā)酵乳酸菌包括Weissella、Leuconostoc、酒球菌屬(Oenococcus)和部分Lactobacillus[如：L.brevis、發(fā)酵乳桿菌(L.fermentum)等]，糖類物質(zhì)通過6-磷酸葡萄糖酸/磷酸酮糖途徑發(fā)酵糖類，葡萄糖在葡萄糖激酶下產(chǎn)生6-磷酸葡萄糖酸，再由6-磷酶的作用下水解為多肽和氨基酸，氨基酸呈酸、甜、苦味特征，也是風(fēng)味的前體物質(zhì)。從游離氨基酸到揮發(fā)性化合物的轉(zhuǎn)化主要涉及2個(gè)途徑：氨基酸裂解酶催化的降解反應(yīng)和由氨基酸氨基轉(zhuǎn)移酶引發(fā)的途徑，酪氨酸經(jīng)降解得到苯酚，色氨酸轉(zhuǎn)化為吲哚，蛋氨酸降解為甲硫醇。碳-硫裂解酶的作用下釋放出硫醇，硫醇進(jìn)一步氧化為含硫化合物，大部分硫化物閾值較低，含有大蒜、白菜和煮沸的馬鈴薯氣味[13]。氨基酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨酶催化脫氨或轉(zhuǎn)氨后形成α-酮酸，α-酮酸進(jìn)一步脫羧，經(jīng)過縮合、氧化或酯化，最后形成醛、酸、醇和酯等風(fēng)味物質(zhì)[14]。

蔬菜中含有少量脂肪酸，而脂肪酸的水解和氧化是風(fēng)味化合物的主要來源，脂質(zhì)(例如甘油三酯、甘油二酯和甘油單酯)在脂肪酶的作用下水解釋放出游離脂肪酸，而游離脂肪酸是大多數(shù)發(fā)酵食品中的重要香氣化合物，Lactococcus和Lactobacillus中含有較高的脂肪酶[15]。短鏈和中鏈游離脂肪酸(碳鏈中碳原子<12)閾值低，具有特征性的風(fēng)味。如丁酸具有腐臭和刺激性的風(fēng)味；己酸具有刺鼻的風(fēng)味；辛酸具有霉味、腐臭和果味等。長(zhǎng)鏈游離脂肪酸(碳鏈中碳原子>12)閾值高，對(duì)風(fēng)味的影響較小[16]。蔬菜中含不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸，是分解代謝反應(yīng)的前體物質(zhì)，通過氧化產(chǎn)生甲基酮、酯、仲醇和內(nèi)酯等風(fēng)味物質(zhì)。不飽和脂肪酸氧化有2個(gè)途徑，其一是在自由基存在下不飽和脂肪酸通過β-氧化形成氫過氧化物，另一種途徑可形成4-或5-羥基酸，然后將其轉(zhuǎn)化為γ-或δ-內(nèi)酯，具有強(qiáng)烈的果香味。飽和脂肪酸通過β-氧化作用使β-酮酸脫羧而生成奇數(shù)碳甲基酮，而甲基酮可以被還原酶還原為仲醇[17]。此外，乳酸菌具有許多酯酶，甘油酯和醇中可以通過醇解反應(yīng)直接合成香料酯。例如，乳酸菌可以用丁酸和己酸使乙醇酯化，生成丁酸乙酯和己酸乙酯[18]。

此外，泡菜體系的酵母菌消耗糖類物質(zhì)產(chǎn)生乙醇，醋酸菌在發(fā)酵前期產(chǎn)生醋酸，具有較強(qiáng)的刺激性，并賦予酸味和香氣，促進(jìn)食欲的作用。泡菜未成熟前或被污染時(shí)，常出現(xiàn)大腸桿菌、葡萄球菌和假單胞菌等影響風(fēng)味[19]，其中大腸桿菌可以分解葡萄糖為乳酸、乙酸、琥珀酸、乙醇等物質(zhì)，但該菌群往往隨著乳酸菌的生長(zhǎng)而被抑制[20]。

所以，泡菜的風(fēng)味與原料和發(fā)酵條件有關(guān)，原料中固有的風(fēng)味成分和發(fā)酵產(chǎn)生的風(fēng)味及合成的風(fēng)味成分混合協(xié)調(diào)，不同的種類和含量都會(huì)產(chǎn)生不同的效果，從而呈現(xiàn)獨(dú)特的風(fēng)味。

2.2 泡菜風(fēng)味研究手段

泡菜風(fēng)味研究聚焦在有機(jī)酸、氨基酸、糖類和揮發(fā)性風(fēng)味成分等，研究手段包括分子感官組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)等，氨基酸的研究大多采用高效液相色譜儀和氨基酸自動(dòng)分析儀進(jìn)行分析，也有采用烷基化進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)分析。有機(jī)酸采用氣相色譜法(GC)、高效液相色譜法(HPLC)和離子交換色譜法分析。韓國(guó)研究學(xué)者采用核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)對(duì)韓國(guó)泡菜中滋味物質(zhì)進(jìn)行研究，但只能進(jìn)行相對(duì)定量[21]。滋味成分研究常常結(jié)合電子舌和感官評(píng)定進(jìn)行綜合分析。揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)研究包括香氣組分的提取、定性定量、重要風(fēng)味化合物的判定和關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的確定。提取方法有同時(shí)蒸餾萃取(simultaneous distillation extraction, SDE)、固相微萃取(solid phase microextraction, SPME)、攪拌棒吸附萃取(stir bar sorptive extraction, SBSE)、溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)法(solvent-assisted flavor evaporation, SAFE)、動(dòng)態(tài)頂空取樣(dynamic headspace, DHS)和超臨界流體萃取(supercritical fluid extraction, SFE)等[22]，但目前風(fēng)味的提取和測(cè)定的研究還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，每種方法都有優(yōu)缺點(diǎn)，使用前需要考慮方法局限性。鑒定方法有紫外光譜技術(shù)(ultraviolet, UV)、紅外光譜技術(shù)(infrared spectroscopy, IR)、GC-MS、氣相色譜-離子遷移譜(gas chromatography-ion mobility spectrometry, GC-IMS)、全二維氣相色譜與飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用(comprehensive two-dimensional gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry, GC×GC-TOFMS)等[23]，采用質(zhì)譜庫(kù)比對(duì)法、標(biāo)準(zhǔn)品比對(duì)法、保留指數(shù)定性法等。香氣物質(zhì)定量可采用面積/峰高百分比定量法、歸一化法、外標(biāo)定量法和內(nèi)標(biāo)定量法等。由于工藝、原料等影響，經(jīng)過自然發(fā)酵后，泡菜風(fēng)味化合物較多，不同的香氣物質(zhì)對(duì)泡菜的香氣特征有不同的貢獻(xiàn)。目前判定食品中的重要貢獻(xiàn)香氣化合物的方法有：香氣萃取稀釋分析(aroma extract dilution analysis, AEDA)和時(shí)間-強(qiáng)度法(odor-specific magnitude estimation, OSME 技術(shù))。AEDA方法是將萃取濃縮后的提取成分與溶劑進(jìn)行梯度稀釋后利用氣相色譜-嗅聞聯(lián)用法(gas chromatography olfactometry, GC-O)進(jìn)行聞香，確定初始濃度以及稀釋度最大時(shí)的物質(zhì)濃度的比值，即FD值。OSME技術(shù)是將萃取濃縮得到的香氣樣品直接進(jìn)行GC-O聞香，其結(jié)果以香氣強(qiáng)度表示。通常使用氣味活力值(odor activity value, OAV)的大小來表征香氣成分在特定食品基質(zhì)中貢獻(xiàn)度，OAV越大表示化合物的香氣貢獻(xiàn)越大。初步判定食品中重要香氣化合物后還需要對(duì)結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證，目前采用的主要研究方法包括香氣重構(gòu)、香氣缺失和香氣添加試驗(yàn)，根據(jù)香氣化合物添加在模擬液中的風(fēng)味特征與食品初始風(fēng)味的相似性來確定該香氣化合物對(duì)食品風(fēng)味整體的重要程度。

2.3 泡菜風(fēng)味成分

泡菜中有機(jī)酸是酸味的主要來源，包含乳酸、乙酸、琥珀酸、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、草酸、甲酸和丁酸等，其中乳酸和乙酸是泡菜中主要有機(jī)酸，對(duì)泡菜風(fēng)味和保藏起著重要的作用。乳酸的酸味柔和，有后酸味，是同型和異性發(fā)酵乳酸菌的代謝產(chǎn)物，其含量決定了泡菜的成熟度。乙酸是發(fā)酵初期的醋酸菌和異型乳酸菌代謝產(chǎn)生，乙酸有較強(qiáng)的刺激味，有強(qiáng)化食欲的功能，能與醇類產(chǎn)生乙酸乙酯等香味物質(zhì)，對(duì)泡菜風(fēng)味具有促進(jìn)作用[24]。蘋果酸、檸檬酸、草酸等來源于蔬菜原料，檸檬酸在泡制發(fā)酵過程中經(jīng)乳酸菌等微生物利用產(chǎn)生乳酸、乙酸、乙偶姻、2,3-丁二醇和雙乙酰等。甲酸和丁酸是腐敗微生物代謝產(chǎn)生的刺激性氣味，常出現(xiàn)在發(fā)酵后期。

泡菜中有門冬氨酸、谷氨酸、絲氨酸、甘氨酸、組氨酸、精氨酸、蘇氨酸和丙氨酸等30多種氨基酸[21]。KATO等[25]將17種氨基酸分為4類，包括鮮酸味(門冬氨酸和谷氨酸)、甜味(丙氨酸、甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸)、苦味(精氨酸、組氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、脯氨酸和賴氨酸)、無味(胱氨酸和酪氨酸)。泡菜成熟時(shí)，甜味氨基酸以甘氨酸、蘇氨酸、丙氨酸為主，含有高含量的苦味氨基酸，主要為脯氨酸和精氨酸，但受閾值的影響，苦味的呈味效果也可能會(huì)受到氯化鈉和酸的抑制[26]，谷氨酸和氯化鈉結(jié)合會(huì)增強(qiáng)泡菜的鮮味[27]，所以泡菜的主導(dǎo)滋味是咸味和鮮味。氨基酸還作為風(fēng)味前體物和其他化合物反應(yīng)生成風(fēng)味物質(zhì)，例如氨基酸與戊糖或甲基戊糖的還原產(chǎn)物4-羥基戊烯醛作用生成含有氨基的烯醛類香氣物質(zhì)[28]。

泡菜中常見揮發(fā)性成分有乙酸、二甲基二硫醚、二甲基三硫醚、芳樟醇、異硫氰酸烯丙酯、苯乙醇等，但受微生物、工藝、原料等影響，風(fēng)味差異較大。章獻(xiàn)等[29]采用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)從2種韓國(guó)泡菜中分離出34種共同的揮發(fā)性成分，包括乙醇、乙酸、烯類和硫醚類等物質(zhì)。ZHAO等[30]研究傳統(tǒng)泡菜發(fā)現(xiàn)乙酸、丙酸、乙酸乙酯、丙酸乙酯、水楊酸甲酯、甲硫醇、二硫化碳、硫羥乙酸甲酯、二甲基二硫醚和二甲基三硫醚等為主要揮發(fā)性成分。JANG等[31]采用GC-MS發(fā)現(xiàn)韓國(guó)泡蘿卜中二烯丙基硫醚、二甲基二硫、烯丙基甲基硫醚和甲基丙基二硫醚為主要揮發(fā)性成分。YAO等[32]采用GC-MS結(jié)合電子鼻發(fā)現(xiàn)檸檬烯、苯乙醇、苯甲醛、壬醛和異硫氰酸烯丙酯為冬菜不同發(fā)酵期中共同的揮發(fā)性成分。KANG等[33]研究發(fā)現(xiàn)韓國(guó)泡菜的主要風(fēng)味物質(zhì)為二甲基二硫醚和二甲基三硫醚等含硫化合物。雖然目前泡菜風(fēng)味成分較多，但相關(guān)研究還缺乏系統(tǒng)性，揮發(fā)性成分在泡菜基質(zhì)中的香氣特征、香氣貢獻(xiàn)度等還未知，有關(guān)重要風(fēng)味化合物和關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)的判定遠(yuǎn)達(dá)不到白酒、茶、酸奶等研究水平，這將是泡菜風(fēng)味調(diào)控研究的突破點(diǎn)。

3 泡菜細(xì)菌與風(fēng)味物質(zhì)相關(guān)性研究

泡菜是一種多菌發(fā)酵體系，風(fēng)味物質(zhì)形成與微生物菌群密切相關(guān)，其中乳酸菌對(duì)風(fēng)味起著重要作用，相關(guān)乳酸菌有Lactobacillus、Leuconostoc、Lactococcus和Weissella。目前，微生物與風(fēng)味形成相關(guān)性研究主要聚焦在食品組學(xué)和發(fā)酵劑的應(yīng)用。

食品組學(xué)(宏基因組學(xué)、代謝組學(xué)等)結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)分析(皮爾森相關(guān)系數(shù)等)可以預(yù)測(cè)復(fù)雜菌群中的優(yōu)勢(shì)微生物與風(fēng)味成分之間的關(guān)聯(lián)。XIAO等[34]研究發(fā)現(xiàn)細(xì)菌對(duì)四川泡菜風(fēng)味的貢獻(xiàn)比真菌大，Lactobacillus和Leuconostoc是泡菜中有機(jī)酸形成相關(guān)的最重要微生物，Leuconostoc和Lactobacillus分別與亮氨酸和脯氨酸密切相關(guān)，Lactobacillus、Leuconostoc與松油醇、(S)-3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇密切相關(guān)。HE等[35]研究不同溫度發(fā)酵酸菜，發(fā)現(xiàn)乳酸桿菌與13種揮發(fā)性成分呈顯著正相關(guān)，Leuconostoc與1-己醇、順-庚-4-烯醇、1-辛醇、芳樟醇、苯乙醇、苯丙醇、2,5-二甲基苯甲醛等呈顯著正相關(guān)。LIANG等[36]研究不同鹽度酸菜發(fā)現(xiàn)Lactobacillus可以顯著提升酸菜揮發(fā)性成分，與醇類、酚類、含硫化合物和異硫氰酸酯呈顯著正相關(guān)。XIAO等[37]研究3種傳統(tǒng)泡菜發(fā)現(xiàn)Lactobacilli與超過20種風(fēng)味化合物緊密相關(guān)，碳代謝、氨基酸和核苷酸是主要的代謝特征。

乳酸菌通常用作功能性發(fā)酵劑，用于穩(wěn)定發(fā)酵食品品質(zhì)，改善發(fā)酵食品的風(fēng)味。接菌發(fā)酵產(chǎn)品具有發(fā)酵食品的典型特征，與自然發(fā)酵食品相比，具有更好的風(fēng)味和更高的質(zhì)量。XIONG等[38]分別采用L.mesenteroides、L.lactis、L.plantarum和L.casei發(fā)酵酸菜，發(fā)現(xiàn)L.mesenteroides和L.lactis生長(zhǎng)較快，產(chǎn)乳酸早，但抗酸性較差，而L.plantarum和L.casei可以產(chǎn)生大量乳酸，具有更好的耐酸性。李嘯等[39]研究發(fā)現(xiàn)自然發(fā)酵和單菌發(fā)酵泡菜中L.mesenteroides出現(xiàn)在發(fā)酵前期，產(chǎn)生大量乳酸和乙酸，Lactobacillus在中后期大量生長(zhǎng)并代謝產(chǎn)生乳酸，乳酸產(chǎn)量遠(yuǎn)高于L.mesenteroides。JUNG等[40]采用L.mesenteroides發(fā)酵韓國(guó)泡菜可以更早消耗底物，產(chǎn)生更多乳酸、乙酸和甘露醇。L.plantarum和玉米乳桿菌(Lactobacilluszeae)產(chǎn)少量乙酸，而L.casei幾乎不產(chǎn)乙酸。

同時(shí)，不規(guī)范的生產(chǎn)操作或自然環(huán)境的影響下，泡菜中會(huì)長(zhǎng)時(shí)間存在大量腐敗菌，從而對(duì)泡菜風(fēng)味品質(zhì)存在一定影響。BREIDT等[41]研究腐敗橄欖發(fā)現(xiàn)丙酸桿菌屬(Propionibacterium)可將乳酸轉(zhuǎn)化為丙酸和丁酸，引起發(fā)酵橄欖更嚴(yán)重的腐敗。ZHANG等[42]發(fā)現(xiàn)地衣芽孢桿菌(Bacilluslicheniformis)在腐敗四川工業(yè)泡菜中產(chǎn)生異味。

大量研究從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度確定微生物菌群結(jié)構(gòu)與代謝物的關(guān)聯(lián)性，但在多種微生物共同作用下很難確定各乳酸菌在泡菜中的作用及各菌種代謝的差異性，更無法量化乳酸菌的代謝能力，微生物之間的代謝機(jī)制還需要深入研究，才更有利于篩選功能微生物或采用基因工程對(duì)特定微生物進(jìn)行改造，達(dá)到風(fēng)味強(qiáng)化或發(fā)酵調(diào)控的目的。

4 結(jié)論與展望

泡菜作為發(fā)酵食品的典型代表，具有豐富的乳酸菌資源。四川泡菜、酸菜、韓國(guó)泡菜、涪陵榨菜等是我國(guó)消費(fèi)者青睞的泡菜制品，因工藝、環(huán)境因子等差異，各泡菜產(chǎn)品細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和風(fēng)味特征具有共性和個(gè)性，風(fēng)味形成與原料和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)相關(guān)。本文綜述了泡菜發(fā)酵過程中的風(fēng)味化合物、細(xì)菌群落以及風(fēng)味化合物與細(xì)菌之間的相關(guān)性的新興技術(shù)，還綜述了我國(guó)泡菜微生物發(fā)展和風(fēng)味形成的關(guān)鍵代謝途徑。

為闡明菌群和風(fēng)味直接關(guān)聯(lián)性，從而促進(jìn)發(fā)酵過程并增強(qiáng)泡菜的風(fēng)味，可針對(duì)以下方面進(jìn)行研究：(1)確定不同泡菜特征性香氣成分及其重要性和貢獻(xiàn)度；(2)采用宏基因組學(xué)、宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)等手段研究單菌和多菌接種泡菜，解析微生物之間的群體效應(yīng)、代謝和功能機(jī)制；(3)深入解析不同工藝泡菜環(huán)境因子、微生態(tài)和代謝產(chǎn)物相互關(guān)系，了解不同微生物在發(fā)酵過程中的代謝途徑、揭示它們特定的功能和對(duì)風(fēng)味的貢獻(xiàn)，逐漸解析泡菜復(fù)雜風(fēng)味和品質(zhì)的成因；(4)基于特征風(fēng)味對(duì)功能微生物風(fēng)味特定基因進(jìn)行改造，改變酶活力、調(diào)整前體物質(zhì)濃度等達(dá)到定向調(diào)控香氣相對(duì)濃度，為泡菜品質(zhì)提升做好鋪墊。