《食品科學》：揚州大學顧瑞霞教授等：添加Kefir對植物乳植桿菌發酵胡蘿卜品質的影響

胡蘿卜，傘形科胡蘿卜屬二年生草本植物，是蛋白質、維生素、纖維素、碳水化合物等營養物質良好的來源，因為富含類胡蘿卜素而被人們推崇為“對眼睛有益”的植物，類胡蘿卜素擁有強大的抗氧化能力，可以增加機體免疫力，降低疾病和癌癥的可能性。發酵不僅可以產生具有一定功能特性的代謝產物，而且能提高胡蘿卜的感官風味。乳酸菌常用于發酵果蔬的工業生產。對于胡蘿卜為底物的發酵環境，植物乳植桿菌相比于嗜酸乳桿菌更具有良好的適應性，產酸速率快。

植物乳植桿菌被廣泛應用于果蔬發酵中。Kefir能快速適應不同的發酵基質，提高發酵產品的風味和品質，并且被發現具有多種功能特性，這與它復雜的菌群組成和代謝產物有關。

揚州大學食品科學與工程學院的居子瑄、瞿恒賢、顧瑞霞*等人將前期篩選得到的使胡蘿卜發酵顏色佳、風味好、降解亞硝酸鹽能力強的植物乳植桿菌（

Lactiplantibacillus plantarum

Lp

.x2）與Kefir相結合，以期提高發酵速度與品質，縮短蔬菜發酵周期。

1 添加Kefir對植物乳植桿菌發酵胡蘿卜pH值、總酸的影響

pH值和總酸是衡量發酵蔬菜成熟的標志，Kefir和植物乳植桿菌單獨發酵和混菌發酵胡蘿卜pH值和總酸的變化如圖1所示。

由圖1a可知，發酵第10天時，

Lp

.x2單獨發酵pH值最高，為3.38，

Lp

.x2∶Kefir（1∶1）、

Lp

.x2∶Kefir（5∶1）發酵的pH值最低，為3.18，其余處理組pH值介于3.20～3.31。其中

Lp

.x2單獨發酵的pH值下降速率在發酵前期（0～4 d）高于其他處理組，而發酵中后期（6～10 d）下降速率最慢。由圖1b可知，由于乳酸的大量產生，不同菌株比例的發酵胡蘿卜的總酸隨著發酵時間的延長而升高。發酵第10天時，Kefir單獨發酵總酸質量濃度最高，為9.91 g/L，

Lp.

x2單獨發酵總酸質量濃度最低，為6.23 g/L，混菌發酵總酸質量濃度按照Kefir添加量由大到小依次為7.54、7.69、8.45、8.95、7.38 g/L，所有混菌發酵總酸含量介于Kefir和

Lp

.x2單獨發酵組之間。相較于

Lp

.x2單獨發酵，Kefir的添加提高了18.46%～43.66%的總酸。

2 添加Kefir對植物乳植桿菌發酵胡蘿卜亞硝酸鹽含量的影響

亞硝酸鹽容易在人體內轉化為具有致癌的亞硝胺，是發酵蔬菜最重要的安全指標。對Kefir和植物乳植桿菌單獨發酵和混菌發酵胡蘿卜發酵10 d時亞硝酸鹽含量進行分析，結果如圖2所示。

由圖2所示，

Lp

.x2∶Kefir（100∶1）發酵產生的亞硝酸鹽含量最高，為0.34 mg/kg，Kefir單獨發酵產生的亞硝酸鹽含量最低，為0.14 mg/kg，其他所有處理組發酵產生的亞硝酸鹽含量介于0.23～0.25 mg/kg。相較于

Lp

.x2單獨發酵，Kefir的添加最高降低了8.20%的亞硝酸鹽。所有處理組發酵產生的亞硝酸鹽含量均屬于安全范圍。

3 添加Kefir對植物乳植桿菌發酵胡蘿卜硬度和果膠酶的影響

硬度是評估發酵蔬菜的重要指標，果膠酶活性能夠一定程度反映蔬菜的硬度。對發酵胡蘿卜10 d時的硬度和果膠酶活性進行測定，結果如圖3所示。

由圖3a可知，各處理組硬度隨著菌株比例的變化差異顯著。其中

Lp

.x2單獨發酵的硬度最大，為11.42 N，Kefir單獨發酵的硬度為0.88 N，混菌發酵組按照Kefir添加量由大到小依次為0.50、0.23、0.20、10.84、10.73 N，其中

Lp

.x2∶Kefir（10∶1）的硬度最小，說明Kefir添加降低了發酵胡蘿卜的硬度。

由圖3b可知，發酵10 d時

Lp

.x2∶Kefir（10∶1）發酵產生的果膠酶活性最高，為23.34 U/g，而

Lp.

x2∶Kefir（100∶1）發酵產生的果膠酶活性最低，為19.82 U/g，其余處理組果膠酶活性介于20.00～22.68 U/g。發酵胡蘿卜的硬度和其果膠酶活性有一定的關聯，硬度越大，果膠酶活性越低，這和已有的研究結果相似。所有處理組中，

Lp.

x2單獨發酵的硬度顯著大于其他處理組，果膠酶活性較低，表現出良好的質構特性?；炀幚斫M中，當

Lp.

x2和Kefir比例在1∶1到10∶1范圍內時，Kefir比例越高，果膠酶活性越低，硬度越大；當

Lp

.x2和Kefir比例大于50∶1時，Kefir比例大小對果膠酶活性和硬度沒有較大影響。

4 添加Kefir對植物乳植桿菌發酵胡蘿卜感官評價的影響

從色澤、脆度、氣味、滋味4 個方面對Kefir和植物乳植桿菌單獨發酵和混菌發酵胡蘿卜的感官得分進行分析，結果如圖4所示。

由圖4可知，發酵后所有胡蘿卜都呈現出均勻鮮亮的橙黃色，表明不同菌株比例發酵對胡蘿卜的色澤影響較小。所有處理組中，Kefir占比較高的處理組在滋味和氣味方面得分較低，而

Lp

.x2、

Lp.

x2∶Kefir（50∶1）、

Lp.

x2∶Kefir（100∶1）這3 個處理組表現出較高的得分并且脆度顯著高于其他各處理組，其中

Lp.

x2∶Kefir（50∶1）處理組感官評分最高，為80.80 分。

5 添加Kefir對植物乳植桿菌發酵胡蘿卜揮發性風味成分的影響

利用頂空固相微萃取和氣相色譜-質譜聯用技術對Kefir和植物乳植桿菌單獨發酵和混菌發酵胡蘿卜的揮發性化合物和相對含量進行分析鑒定，結果如圖5所示。

不同菌株組合處理下的胡蘿卜揮發性風味成分和種類如圖5a所示，發酵胡蘿卜共檢測出的揮發性風味成分有130 種，包括醇類物質27 種，醛類物質10 種，酮類物質8 種，酸類物質5 種，酯類物質21 種，醚類物質物質3 種，烴類物質45 種，其他物質11 種。

Lp

.x2處理組中共檢測出51 種香氣成分，Kefir處理組中共檢測到67 種香氣成分，其中38 種風味物質是兩者共有。

Lp

.x2處理組主要風味物質有反式石竹烯、(

E

-雙萜、

-松油烯、鄰傘花烴等，Kefir處理組還包括乙酸乙酯、乙醇、正戊醇等。混菌發酵香氣成分按照Kefir添加量由大到小依次為73、69、61、58、50 種，因此添加Kefir可以顯著改變樣品的揮發性物質的數量。

利用峰面積歸一化法測得揮發物質各組分的相對百分含量，采用PCA研究了

Lp

.x2和Kefir單獨及混菌發酵胡蘿卜揮發性成分（＞0.1%）的差異。PCA得分圖如圖5b所示，圖上樣品距離越接近，代表其揮發性物質的組成和含量約相似。7 個處理組分布較分散，說明不同菌株比例對發酵胡蘿卜風味影響較大。其中Kefir單獨發酵和

Lp

.x2∶Kefir（1∶1）的分布距離較遠，表明這兩個菌株比例發酵的胡蘿卜風味成分有較大差異。

Lp

.x2單獨發酵、

Lp

.x2∶Kefir（50∶1）、

Lp

.x2∶Kefir（100∶1）分布相對接近，表明這3 個處理組風味接近。第1、2、3主成分的貢獻率分別為36.2%、25.8%和15.4%，貢獻率大于75%，表明其能表征樣品的大部分特征，圖5b為第1、2主成分形成的2D得分圖。

通過熱圖聚類分析法，將不同菌株組合發酵的胡蘿卜樣品與64 種相對含量大于0.1%的揮發性化合物關系可視化，紅色表示揮發性風味含量高，藍色表示揮發性風味含量低，結果如圖5c所示。聚類結果顯示7 個處理組主要被分為兩大類，Kefir單獨發酵歸為一類，其他處理組歸為一類，說明Kefir不同比例發酵胡蘿卜的風味存在明顯差異。

Kefir單獨發酵和

Lp

.x2∶Kefir（1∶1）在醇類和酯類物質上為高表達量，其中正庚醇、正戊醇、正己醇、乙醇、小茴香醇、乙酸乙酯和乙酸己酯等在Kefir單獨發酵處理組為高表達量，2-壬基醇、2-十一醇、苯乙醇、辛酸乙酯、乙酸異戊酯、乙酸苯乙酯、甲酸庚酯、癸酸乙酯等在

Lp

.x2∶Kefir（1∶1）中為高表達量。醇類是發酵蔬菜中主要的揮發性風味，如正戊醇可以帶來香脂、水果、辛辣的風味，異戊醇可以帶來花香、可可、麥芽的風味，苯乙醇可以帶來水果、蜂蜜、丁香、玫瑰的風味。

大部分酯類物質在

Lp

.x2單獨發酵和

Lp

.x2∶Kefir（50∶1）、

Lp

.x2∶Kefir（100∶1）中為低表達量，而其他處理組為高表達量，經過Pearson分析后發現Kefir含量和酯類物質呈現高度相關。Kefir接種量多的處理組發現了大量的乙酸乙酯，研究發現乙酰輔酶A和乙醇反應生成的乙酸乙酯是發酵蔬菜汁水果風味的主要原因，因此這些處理組的風味更獨特。

最新研究發現胡蘿卜的風味特征主要和萜烯類化合物有關，苦味胡蘿卜萜類含量高于甜味胡蘿卜，并推測含量的差異可能是導致胡蘿卜風味不同的原因。本研究中萜烯類化合物主要包括石竹烯、

-松油烯、姜黃烯、

-蒎烯、

-蒎烯、

-月桂烯、萜品油烯、(

E

-雙萜等。萜烯類物質在Kefir單獨發酵處理組為低表達量，其他處理組為高表達量，說明Kefir單獨發酵可以顯著降低萜烯類化合物含量，改變發酵胡蘿卜風味。此外，一些烷類物質也被發現，包括亞硝基甲烷、戊基環丙烷、1-甲氧基壬烷、壬烷，其中多數在Kefir單獨發酵和

Lp

.x2∶Kefir（1∶1）為高表達量。

本研究對Kefir和植物乳植桿菌單獨發酵和混菌發酵胡蘿卜的理化性質（總酸、pH值、亞硝酸鹽）、質構性質（硬度）、果膠酶活性、感官評價和揮發性風味物質進行了比較，分析Kefir的添加對發酵胡蘿卜品質的影響。

研究發現Kefir單獨發酵胡蘿卜的理化性質最好，Kefir單獨發酵產生的亞硝酸鹽含量最低，這可能和Kefir產酸能力強有關，發酵第10天時Kefir單獨發酵總酸含量是

Lp

.x2單菌發酵的1.59 倍。酸性環境有利于亞硝酸鹽的降解，發酵產生的代謝產物使培養環境酸化，誘導亞硝酸鹽轉化為NO，因此Kefir純種發酵產生的亞硝酸鹽含量顯著低于其他處理組。Kefir是復雜的混菌體系，幾乎都含有乳酸菌、酵母菌、醋酸菌，這些菌種之間存在共生關系，例如乳酸菌能夠將乳糖分解為半乳糖和葡萄糖，酵母菌利用葡萄糖為細菌提供生長因子同時為乳酸菌創造厭氧環境等?；贙efir優良的發酵特性，混菌發酵的胡蘿卜比

Lp

.x2單獨發酵具有更好的理化性質。

通過對發酵胡蘿卜硬度、果膠酶和感官評價的分析，可以推斷出消費者更傾向于硬度高、有咀嚼性的產品。但是Kefir中含有大量的酵母菌，導致胡蘿卜硬度下降，影響消費者的可接受度，而且對于Kefir單獨發酵胡蘿卜產生的乙醇和一氧化碳的獨特味道，大多數消費者持有不滿意的態度，因此

Lp

.x2占比大的發酵劑組合表現出更好的感官評分和消費者喜好。

Lp

.x2和

Lp

.x2∶Kefir（50∶1）、

Lp

.x2∶Kefir（100∶1）這3 個處理組在滋味和脆度方面顯著高于其他各組，均具有消費者較好接受的高質量，這可能是因為發酵體系中含有的酵母菌較少。酵母菌可以分解蔬菜中的果膠物質，引起蔬菜質地變軟、表面生膜、異味等不良性狀。Moon等研究發現Pichia kudriavzevii是發酵蔬菜產生惡臭味、生膜、質地變軟的主要原因，而Kazachstania bulderi到達一定濃度后才會影響發酵蔬菜的品質。

發酵可以改善胡蘿卜的風味，添加Kefir的混菌發酵處理的風味物質比

Lp.

x2單獨發酵的種類多，醇類物質、酯類物質和烴類物質種類變化較大，這可能和Kefir中含有的酵母菌有關。酵母菌發酵產生的乙醇和一氧化碳是Kefir獨特味道的關鍵性風味。發酵底物中的糖類物質能在酶的作用下產生丙酮酸，從而被還原為乙醇等風味物質。Lu Yuyun等發現酵母菌和乳桿菌順序發酵榴蓮果肉可以顯著提高乙醇含量，這與本研究結果一致。酯類物質的出現是由于發生乳糖代謝、甲基酮還原等反應產生的醇類物質和酸的縮合反應生成，此外酶的反應、微生物代謝、脂肪酸水解也能產生，酯類的出現能夠賦予發酵胡蘿卜更加醇厚的風味。

對于胡蘿卜來說，引起刺鼻或者苦味的來源是因為含有大量單萜和倍半萜化合物，主要的單萜組分包括

α/β

-蒎烯、

-月桂烯、

-萜品烯、萜品烯和檸檬烯等，主要的倍半萜化合物包括

-石竹烯、

-葎草烯和(

E

-雙萜，這種味道很難被消費者所接受。本研究發現混菌發酵可以很好地降低胡蘿卜中萜烯類化合物的含量，主要包括反式石竹烯、

-姜黃烯、

-石竹烯、萜品油烯、(

E

-雙萜、(

Z

-雙萜。

結論

本研究為發酵胡蘿卜產品的理化性質、質構性質、感官評價和揮發性風味提供了信息。對

Lp.

x2和Kefir單獨和混菌發酵進行了比較，以確定Kefir的添加對發酵胡蘿卜的影響。添加Kefir后可以快速產酸，降低發酵胡蘿卜的pH值，防止腐敗微生物的生長繁殖，同時酸性環境的產生也有利于降低亞硝酸鹽含量。但是Kefir添加后降低了胡蘿卜的硬度，激發了果膠酶活性。在揮發性風味方面，添加Kefir增加了發酵胡蘿卜酯類、醇類、烴類等風味物質的種類，降低了萜烯類物質的相對含量，使胡蘿卜風味更豐富，同時胡蘿卜中醇類物質的種類和含量增加，激發了酯類物質的生成。綜上所述，Kefir的添加對發酵胡蘿卜既有正面影響也有負面影響，一方面可以提高發酵胡蘿卜的理化性質并促進風味的形成和物質的釋放，另一方面Kefir會降低胡蘿卜的硬度，影響感官評分。因此找到一個最佳接菌比例十分關鍵。經過不同接菌比例的發酵胡蘿卜實驗，發現當菌株比例為

Lp

.x2∶Kefir（50∶1）時感官評分最高，發酵后胡蘿卜理化性質好，口感豐富，香氣濃郁，消費者可接受度高。因此在后續的研究工作中，應該進一步探究Kefir的加入對發酵胡蘿卜生物活性物質和功能特性的影響，為發酵胡蘿卜的工業生產提供理論依據。

本文《 添加Kefir對植物乳植桿菌發酵胡蘿卜品質的影響 》 來源于《食品科學》 2025年46卷第6期 108-115 頁，作者： 居子瑄，瞿恒賢，錢 易，李康寧，李文靜，顧瑞霞*。 DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20240810-085 。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關信息。

實習編輯：農夢琪；責任編輯：張睿梅。點擊下方 閱讀原文 即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

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