学术动态

近日，周文化教授团队在国际著名期刊《LWT-Food Science and Technology》（Q1, IF=6.0）在线发表题为“Preparation of nitrite-reducing Lactiplantibacillus plantarum SYS-4 starter culture and its impact on the quality and flavor of fermented mustard”的研究论文。学院2024级博士研究生曾瑶英为第一作者，周文化教授为论文通讯作者；中南林业科技大学为第一通讯单位。

芥菜发酵过程中亚硝酸盐（NIT）含量过高及其自然发酵法的种种缺陷，如发酵周期长、品质不稳定等，一直是困扰食品加工行业的难题。传统发酵方式难以精准调控发酵进程，导致发酵产品质量参差不齐，且存在一定的食品安全隐患。为突破这一瓶颈，中南林业科技大学食品科学与工程学院的研究团队借助真空冷冻干燥技术，精心研制出Lactiplantibacillus plantarum SYS-4发酵剂。该发酵剂凭借其出色的亚硝酸盐降解能力，在确保发酵芥菜品质与安全方面发挥着关键作用。研究团队巧妙地运用响应面法对保护剂配方进行优化，并深入探究发酵剂的储存稳定性，力求在实际应用中达到最佳效果。在后续的发酵实验中，他们将新鲜芥菜接种该发酵剂，全方位监测发酵过程中芥菜的品质变化，包括营养成分、微生物群落结构以及风味化合物等关键指标。实验结果令人振奋，与传统自然发酵相比，接种了Lactiplantibacillus plantarum SYS-4的芥菜不仅酸积累速度加快，发酵周期大幅缩短，而且成功避免了“亚硝酸盐峰值”的出现，显著降低了NIT含量。此外，从风味角度来看，虽然特征风味化合物如烯丙基异硫氰酸酯的含量有所降低，但酯类等主要风味化合物的相对含量却有所增加，使得发酵芥菜的风味更加柔和，酸味更为突出，整体风味品质得到显著提升。感官评价结果也印证了这一点，接种发酵的芥菜在保持自然发酵良好质地的基础上，其整体可接受性得到了进一步提高。本研究不仅为芥菜发酵行业提供了一种高效、安全的发酵剂，也为其他发酵食品的品质提升和安全控制提供了有益的借鉴和参考，有望推动整个发酵食品行业向更高质量、更安全的方向发展。

研究亮点

l  发酵剂优化与创新：采用响应面法优化了Lactiplantibacillus plantarum SYS-4发酵剂的冻干保护剂配方，显著提高了发酵剂的存活率和储存稳定性，为工业应用提供了高效解决方案。

l  风味与品质改良：通过接种Lactiplantibacillus plantarum SYS-4，有效调控了发酵芥菜的风味化合物，增加了酯类等主要风味成分的含量，降低了辛辣味，使风味更加柔和，同时保持了理想的质地，提升了整体品质。

l  亚硝酸盐控制与安全性提升：接种发酵显著降低了发酵芥菜中的亚硝酸盐含量，有效防止了“亚硝酸盐峰值”的形成，确保了发酵产品的安全性，为解决传统发酵中的食品安全问题提供了新思路。

 研究结论

本研究的核心目标是开发一种高效的Lactiplantibacillus plantarum SYS-4发酵剂，并评估其在发酵芥菜中的应用效果。研究结果表明，通过优化保护剂配方，采用响应面法优化的保护剂配方（海藻糖12.50 g/100 mL、甘露醇5.50 g/100 mL、脱脂奶粉12.00 g/100 mL）使SYS-4的冻干存活率达到了80.15% ± 1.04%，成功制备了具有高存活率和良好储存稳定性的Lactiplantibacillus plantarum SYS-4发酵剂，不仅显著高于传统自然发酵方法，还为发酵剂的工业化应用提供了坚实的基础。

在发酵过程中，接种Lactiplantibacillus plantarum SYS-4的芥菜表现出显著的优势。与自然发酵相比，接种发酵显著缩短了酸积累时间，加速了发酵终点的到达（pH 3.45，总酸含量0.74%），有效抑制了“亚硝酸盐峰值”的形成，降低了亚硝酸盐（NIT）水平。这一发现对于提高发酵产品的安全性具有重要意义。通过接种Lactiplantibacillus plantarumSYS-4，不仅提高了发酵效率，还确保了发酵过程的安全性，这对于大规模生产和质量控制具有重要的实际意义。

接种发酵还显著改善了发酵芥菜的风味和质地。通过顶空固相微萃取气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC-MS）分析，研究发现接种发酵增加了酯类等主要风味化合物的含量，降低了特征风味化合物（如烯丙基异硫氰酸酯）的含量。可使得发酵芥菜的风味更加柔和，酸味更为突出，同时保持了理想的质地，提升了整体可接受性。感官评价结果也证实了这一点，接种发酵的芥菜在颜色、香气、口感和质地等方面均优于自然发酵的芥菜。

本研究不仅成功开发了一种高效的Lactiplantibacillus plantarum SYS-4发酵剂，还通过实验验证了其在发酵芥菜中的应用效果。接种发酵不仅提高了发酵效率和产品质量，还确保了发酵过程的安全性和稳定性。这些发现为芥菜发酵行业的技术升级和产品创新提供了有力支持，也为未来进一步研究和开发新型发酵剂提供了重要的参考。未来的研究可以进一步探索Lactiplantibacillus plantarumSYS-4的降解机制，以及通过代谢组学方法研究发酵过程中风味化合物的变化，以进一步优化发酵工艺和提高产品质量。