近日,食品科学与营养工程学院国家果蔬加工工程技术研究中心赵靓教授团队在食品领域国际顶级期刊《食品科学与食品安全综述》(Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety)发表题为《发酵蔬菜微生物群落及接种发酵工艺升级策略》(A review on fermented vegetables: Microbial community and potential upgrading strategy via inoculated fermentation)的综述文章。食品学院硕士研究生许津阁为该文章第一作者,赵靓教授为通讯作者。
发酵是蔬菜加工的一种重要手段,但目前主要应用自然发酵工艺,由于自然发酵依赖蔬菜表面附着的原始微生物群落,导致产品品质不稳定。接种大剂量的以乳酸菌为主的接种发酵剂能够帮助乳酸菌快速占据发酵主导地位,从而快速产酸降低pH,抑制杂菌,有利于实现标准化生产。但接种发酵工艺研究与应用尚不成熟,并且受限于接种发酵剂组成单一,往往会导致发酵产品风味不如自然发酵更丰富。为了实现标准化规模化生产,推广接种发酵是势在必行的。因此,该综述首先归纳了常见自然发酵蔬菜制品的微生物群落结构组成,以充分了解常见发酵微生物的演替规律;进而探索影响微生物发酵的内外部因素,为发酵材料和条件的选择提供参考。此外,还总结了从自然发酵蔬菜制品中分离得到的具有各种特性的发酵剂候选菌株。随后,分析了不同的发酵剂组合方案,以优化产品质量。
图1 由自然发酵到接种发酵的发展过程
理想情况下,乳酸菌在蔬菜发酵过程中起主导作用,它们通过产酸降低pH,在改变风味的同时又能够抑制杂菌。然而,乳酸菌并不总是能够理想地替代其他不良微生物,如芽孢杆菌、假单胞菌、泛菌属或肠杆菌科的菌属。为提高蔬菜发酵的稳定性和产品质量,可以借助接种发酵来帮助乳酸菌快速产酸、占据发酵主导地位,有利于实现标准化生产。
图2 微生物群落的影响因素
蔬菜发酵过程中,微生物的代谢活动受到内在和外在因素综合影响。为提高发酵蔬菜制品的品质,首先应根据发酵微生物的特性选择合适的蔬菜原料作为发酵底物。其次,选择适当的辅料可以增加风味,辅助发酵。此外,蔬菜发酵过程应在最适合微生物生长和繁殖的环境条件下进行。
图3 不同接种发酵方案示意图及特点
由自然发酵向接种发酵过渡是一个漫长的过程,需要从自然发酵蔬菜中分离鉴定出具有良好发酵性能、益生特性和抗菌性能的菌株,作为有潜力的发酵剂候选菌株资源。在选择发酵剂的组成时,应综合考虑原料蔬菜的物质组成、发酵环境、加工需求等因素。例如,建议接种乳酸菌主导和加速发酵过程,同时或依次接种一些对风味产生有贡献的微生物作为辅助,以产生类似于自然发酵蔬菜的浓郁风味。
该综述提供了系统的蔬菜发酵技术升级策略,有助于为发酵加工工艺升级转型提供参考。该工作依托国家果蔬加工工程技术研究中心和农业农村部果蔬加工重点实验室平台;在国家重点研发计划专项(2021YFD1600100)、现代农业产业技术体系(CARS-24)、中国农业大学-望都县人民政府教授工作站、中国农业大学2115人才工程的支持下完成。
供稿:食品学院 苗敬
供图:食品学院
编辑:李杨
责编:孟祥慈