摘要
怀集黄菜是广东省肇庆市怀集县出产的一种发酵腌酸菜，它以夏秋季种植了六十日的早熟萝卜苗全株为原料，经腌制发酵而得，具有独特的色泽和口感。论文选取了当地具有代表性的加工厂和农户的自然发酵黄菜样品，测定了其基本理化指标如pH、总酸、水分和水分活度、亚硝酸盐、氨基酸态氮，以及色度、剪切特性、有机酸、游离氨基酸和挥发性风味物质，并进行了感官评价，分析了自然发酵黄菜的特征。通过扩增子测序和宏基因组测序对自然发酵黄菜微生物种群结构和多样性进行了研究，并与自然发酵黄菜品质相联系，阐明了影响黄菜品质和风味的关键微生物。采用内源性的植物乳杆菌LP-F15接种发酵，探究了发酵过程中黄菜理化指标的动态变化、挥发性和非挥发性代谢物与黄菜感官品质的关系，比较了接种发酵黄菜和自然发酵黄菜的品质、风味和活性成分。研究结果如下： （1）16SrRNA扩增子测序在自然发酵黄菜中共检测到14个细菌门和197个细菌属，厚壁菌门为主要细菌门，乳杆菌属（Lactobacillus）、魏斯氏菌属（Weissella）、片球菌属（Pediococcus）为主要细菌属，主要的菌种为植物乳杆菌植物亚种（Lactobacillusplantarumsubsp.plantarum）、消化乳杆菌（Lactobacillusalimentarius）、食窦魏斯氏菌（Weissellacibaria）、乳酸片球菌（Pediococcusacidilactici）。相关性分析结果显示，盐度、pH值、水分活度、总酸是影响黄菜微生物群落的主要因素，乳杆菌属、魏斯氏菌属是促进黄菜品质形成的主导菌属。 （2）自然发酵黄菜pH值在3.67~4.99之间，加工厂的样品具有更低的pH值，水分含量在0.7~0.8g/100g之间，水分活度均大于0.9，盐度在3.04%~5.16%之间，亚硝酸盐含量远低于国家标准规定。菜茎色泽是黄菜色度感知的主要因素，咸味、咀嚼性和内聚性是黄菜口感最显著的特征。黄菜中六种有机酸含量在1.65~6.19gL-1，草酸、L-乳酸和乙酸是黄菜中的主要有机酸，游离氨基酸以苦味氨基酸为主，缬氨酸是主要的苦味氨基酸，谷氨酸是主要的鲜味氨基酸。自然发酵黄菜鉴定出57种挥发性风味物质，其中壬醛、二甲基二硫醚和三甲基二硫醚为所有样品共有且具有气味活性的物质，二甲基二硫醚、三甲基二硫醚气味活性最高，尤其是加工厂样品。 （3）宏基因组测序结果显示，自然发酵黄菜样品主导的微生物门为厚壁菌门，真菌不占优势。乳酸菌在黄菜发酵中占主导且菌种类别丰富，乳杆菌属、片球菌属和魏斯氏菌属是丰度最高的菌属，与扩增子测序结果一致。戊糖乳杆菌、植物乳杆菌为丰度最高的菌种，在扩增子测序中无法区分戊糖乳杆菌（Lactobacilluspentosus），并识别为植物乳杆菌植物亚种（Lactobacillusplantarumsubsp.plantarum）。KEGG注释显示，黄菜菌群进行丰富的代谢活动，黄菜发酵与氨基酸、碳水化合物、辅因子和维生素代谢相关。D-丙氨酸以及糖代谢相关基因数量较多。相关性分析显示，亚硝酸盐和pH是影响黄菜菌群结构的主导因素，乳酸菌与质地、黄度正相关。菌种与代谢物的相关性分析显示，戊糖乳杆菌和植物乳杆菌与氨基酸、挥发性风味正相关。 （4）将从自然发酵黄菜中分离得到的LP-F15作为菌种进行接种发酵，发酵过程中pH和亚硝酸盐迅速下降，总酸平稳上升，而氨基酸态氮没有明显的变化趋势，色度迅速由绿变黄。接种发酵黄菜仅有22种挥发性风味物质被鉴定，但具有黄菜的标志性风味物质壬醛、二甲基二硫醚和三甲基二硫醚，具有更高的气味活性。接种发酵黄菜保留了萝卜叶中具有生物活性的硫化物，包括4-甲基戊基异硫氰酸酯、(E)-4-异硫氰酸根-1-(甲硫基)-1-丁烯（顺-还原型萝卜硫素）、S-硫代乙酸甲酯。非挥发性代谢物的测定中显示接种发酵过程进行丰富的次级代谢物的生物合成和氨基酸代谢。通过莽草酸途径合成生物碱的代谢途径，是三级代谢注释中物质最多的代谢通路，与色氨酸代谢相关。其他较高强度的代谢物，包括1-吡咯啉-2-羧酸，吲哚-3-甲醛、甲吡唑、1-吡咯啉、间苯三酚、3-吲哚乙酸、3-吲哚乙酸，为DL-脯氨酸氧化产物和植物代谢物，还发现了具有抗抑郁活性的代谢物5-羟基-L-色氨酸和胍丁胺。接种发酵黄菜具有更好的色泽、风味，保持了自然发酵黄菜良好的剪切特性，具有更高的总体可接受度。
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