《食品科学》：扬州大学顾瑞霞教授等：添加Kefir对植物乳植杆菌发酵胡萝卜品质的影响

胡萝卜，伞形科胡萝卜属二年生草本植物，是蛋白质、维生素、纤维素、碳水化合物等营养物质良好的来源，因为富含类胡萝卜素而被人们推崇为“对眼睛有益”的植物，类胡萝卜素拥有强大的抗氧化能力，可以增加机体免疫力，降低疾病和癌症的可能性。发酵不仅可以产生具有一定功能特性的代谢产物，而且能提高胡萝卜的感官风味。乳酸菌常用于发酵果蔬的工业生产。对于胡萝卜为底物的发酵环境，植物乳植杆菌相比于嗜酸乳杆菌更具有良好的适应性，产酸速率快。

植物乳植杆菌被广泛应用于果蔬发酵中。Kefir能快速适应不同的发酵基质，提高发酵产品的风味和品质，并且被发现具有多种功能特性，这与它复杂的菌群组成和代谢产物有关。

扬州大学食品科学与工程学院的居子瑄、瞿恒贤、顾瑞霞*等人将前期筛选得到的使胡萝卜发酵颜色佳、风味好、降解亚硝酸盐能力强的植物乳植杆菌（

Lactiplantibacillus plantarum

Lp

.x2）与Kefir相结合，以期提高发酵速度与品质，缩短蔬菜发酵周期。

1 添加Kefir对植物乳植杆菌发酵胡萝卜pH值、总酸的影响

pH值和总酸是衡量发酵蔬菜成熟的标志，Kefir和植物乳植杆菌单独发酵和混菌发酵胡萝卜pH值和总酸的变化如图1所示。

由图1a可知，发酵第10天时，

Lp

.x2单独发酵pH值最高，为3.38，

Lp

.x2∶Kefir（1∶1）、

Lp

.x2∶Kefir（5∶1）发酵的pH值最低，为3.18，其余处理组pH值介于3.20～3.31。其中

Lp

.x2单独发酵的pH值下降速率在发酵前期（0～4 d）高于其他处理组，而发酵中后期（6～10 d）下降速率最慢。由图1b可知，由于乳酸的大量产生，不同菌株比例的发酵胡萝卜的总酸随着发酵时间的延长而升高。发酵第10天时，Kefir单独发酵总酸质量浓度最高，为9.91 g/L，

Lp.

x2单独发酵总酸质量浓度最低，为6.23 g/L，混菌发酵总酸质量浓度按照Kefir添加量由大到小依次为7.54、7.69、8.45、8.95、7.38 g/L，所有混菌发酵总酸含量介于Kefir和

Lp

.x2单独发酵组之间。相较于

Lp

.x2单独发酵，Kefir的添加提高了18.46%～43.66%的总酸。

2 添加Kefir对植物乳植杆菌发酵胡萝卜亚硝酸盐含量的影响

亚硝酸盐容易在人体内转化为具有致癌的亚硝胺，是发酵蔬菜最重要的安全指标。对Kefir和植物乳植杆菌单独发酵和混菌发酵胡萝卜发酵10 d时亚硝酸盐含量进行分析，结果如图2所示。

由图2所示，

Lp

.x2∶Kefir（100∶1）发酵产生的亚硝酸盐含量最高，为0.34 mg/kg，Kefir单独发酵产生的亚硝酸盐含量最低，为0.14 mg/kg，其他所有处理组发酵产生的亚硝酸盐含量介于0.23～0.25 mg/kg。相较于

Lp

.x2单独发酵，Kefir的添加最高降低了8.20%的亚硝酸盐。所有处理组发酵产生的亚硝酸盐含量均属于安全范围。

3 添加Kefir对植物乳植杆菌发酵胡萝卜硬度和果胶酶的影响

硬度是评估发酵蔬菜的重要指标，果胶酶活性能够一定程度反映蔬菜的硬度。对发酵胡萝卜10 d时的硬度和果胶酶活性进行测定，结果如图3所示。

由图3a可知，各处理组硬度随着菌株比例的变化差异显著。其中

Lp

.x2单独发酵的硬度最大，为11.42 N，Kefir单独发酵的硬度为0.88 N，混菌发酵组按照Kefir添加量由大到小依次为0.50、0.23、0.20、10.84、10.73 N，其中

Lp

.x2∶Kefir（10∶1）的硬度最小，说明Kefir添加降低了发酵胡萝卜的硬度。

由图3b可知，发酵10 d时

Lp

.x2∶Kefir（10∶1）发酵产生的果胶酶活性最高，为23.34 U/g，而

Lp.

x2∶Kefir（100∶1）发酵产生的果胶酶活性最低，为19.82 U/g，其余处理组果胶酶活性介于20.00～22.68 U/g。发酵胡萝卜的硬度和其果胶酶活性有一定的关联，硬度越大，果胶酶活性越低，这和已有的研究结果相似。所有处理组中，

Lp.

x2单独发酵的硬度显著大于其他处理组，果胶酶活性较低，表现出良好的质构特性。混菌处理组中，当

Lp.

x2和Kefir比例在1∶1到10∶1范围内时，Kefir比例越高，果胶酶活性越低，硬度越大；当

Lp

.x2和Kefir比例大于50∶1时，Kefir比例大小对果胶酶活性和硬度没有较大影响。

4 添加Kefir对植物乳植杆菌发酵胡萝卜感官评价的影响

从色泽、脆度、气味、滋味4 个方面对Kefir和植物乳植杆菌单独发酵和混菌发酵胡萝卜的感官得分进行分析，结果如图4所示。

由图4可知，发酵后所有胡萝卜都呈现出均匀鲜亮的橙黄色，表明不同菌株比例发酵对胡萝卜的色泽影响较小。所有处理组中，Kefir占比较高的处理组在滋味和气味方面得分较低，而

Lp

.x2、

Lp.

x2∶Kefir（50∶1）、

Lp.

x2∶Kefir（100∶1）这3 个处理组表现出较高的得分并且脆度显著高于其他各处理组，其中

Lp.

x2∶Kefir（50∶1）处理组感官评分最高，为80.80 分。

5 添加Kefir对植物乳植杆菌发酵胡萝卜挥发性风味成分的影响

利用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术对Kefir和植物乳植杆菌单独发酵和混菌发酵胡萝卜的挥发性化合物和相对含量进行分析鉴定，结果如图5所示。

不同菌株组合处理下的胡萝卜挥发性风味成分和种类如图5a所示，发酵胡萝卜共检测出的挥发性风味成分有130 种，包括醇类物质27 种，醛类物质10 种，酮类物质8 种，酸类物质5 种，酯类物质21 种，醚类物质物质3 种，烃类物质45 种，其他物质11 种。

Lp

.x2处理组中共检测出51 种香气成分，Kefir处理组中共检测到67 种香气成分，其中38 种风味物质是两者共有。

Lp

.x2处理组主要风味物质有反式石竹烯、(

E

-双萜、

-松油烯、邻伞花烃等，Kefir处理组还包括乙酸乙酯、乙醇、正戊醇等。混菌发酵香气成分按照Kefir添加量由大到小依次为73、69、61、58、50 种，因此添加Kefir可以显著改变样品的挥发性物质的数量。

利用峰面积归一化法测得挥发物质各组分的相对百分含量，采用PCA研究了

Lp

.x2和Kefir单独及混菌发酵胡萝卜挥发性成分（＞0.1%）的差异。PCA得分图如图5b所示，图上样品距离越接近，代表其挥发性物质的组成和含量约相似。7 个处理组分布较分散，说明不同菌株比例对发酵胡萝卜风味影响较大。其中Kefir单独发酵和

Lp

.x2∶Kefir（1∶1）的分布距离较远，表明这两个菌株比例发酵的胡萝卜风味成分有较大差异。

Lp

.x2单独发酵、

Lp

.x2∶Kefir（50∶1）、

Lp

.x2∶Kefir（100∶1）分布相对接近，表明这3 个处理组风味接近。第1、2、3主成分的贡献率分别为36.2%、25.8%和15.4%，贡献率大于75%，表明其能表征样品的大部分特征，图5b为第1、2主成分形成的2D得分图。

通过热图聚类分析法，将不同菌株组合发酵的胡萝卜样品与64 种相对含量大于0.1%的挥发性化合物关系可视化，红色表示挥发性风味含量高，蓝色表示挥发性风味含量低，结果如图5c所示。聚类结果显示7 个处理组主要被分为两大类，Kefir单独发酵归为一类，其他处理组归为一类，说明Kefir不同比例发酵胡萝卜的风味存在明显差异。

Kefir单独发酵和

Lp

.x2∶Kefir（1∶1）在醇类和酯类物质上为高表达量，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单独发酵处理组为高表达量，2-壬基醇、2-十一醇、苯乙醇、辛酸乙酯、乙酸异戊酯、乙酸苯乙酯、甲酸庚酯、癸酸乙酯等在

Lp

.x2∶Kefir（1∶1）中为高表达量。醇类是发酵蔬菜中主要的挥发性风味，如正戊醇可以带来香脂、水果、辛辣的风味，异戊醇可以带来花香、可可、麦芽的风味，苯乙醇可以带来水果、蜂蜜、丁香、玫瑰的风味。

大部分酯类物质在

Lp

.x2单独发酵和

Lp

.x2∶Kefir（50∶1）、

Lp

.x2∶Kefir（100∶1）中为低表达量，而其他处理组为高表达量，经过Pearson分析后发现Kefir含量和酯类物质呈现高度相关。Kefir接种量多的处理组发现了大量的乙酸乙酯，研究发现乙酰辅酶A和乙醇反应生成的乙酸乙酯是发酵蔬菜汁水果风味的主要原因，因此这些处理组的风味更独特。

最新研究发现胡萝卜的风味特征主要和萜烯类化合物有关，苦味胡萝卜萜类含量高于甜味胡萝卜，并推测含量的差异可能是导致胡萝卜风味不同的原因。本研究中萜烯类化合物主要包括石竹烯、

-松油烯、姜黄烯、

-蒎烯、

-蒎烯、

-月桂烯、萜品油烯、(

E

-双萜等。萜烯类物质在Kefir单独发酵处理组为低表达量，其他处理组为高表达量，说明Kefir单独发酵可以显著降低萜烯类化合物含量，改变发酵胡萝卜风味。此外，一些烷类物质也被发现，包括亚硝基甲烷、戊基环丙烷、1-甲氧基壬烷、壬烷，其中多数在Kefir单独发酵和

Lp

.x2∶Kefir（1∶1）为高表达量。

本研究对Kefir和植物乳植杆菌单独发酵和混菌发酵胡萝卜的理化性质（总酸、pH值、亚硝酸盐）、质构性质（硬度）、果胶酶活性、感官评价和挥发性风味物质进行了比较，分析Kefir的添加对发酵胡萝卜品质的影响。

研究发现Kefir单独发酵胡萝卜的理化性质最好，Kefir单独发酵产生的亚硝酸盐含量最低，这可能和Kefir产酸能力强有关，发酵第10天时Kefir单独发酵总酸含量是

Lp

.x2单菌发酵的1.59 倍。酸性环境有利于亚硝酸盐的降解，发酵产生的代谢产物使培养环境酸化，诱导亚硝酸盐转化为NO，因此Kefir纯种发酵产生的亚硝酸盐含量显著低于其他处理组。Kefir是复杂的混菌体系，几乎都含有乳酸菌、酵母菌、醋酸菌，这些菌种之间存在共生关系，例如乳酸菌能够将乳糖分解为半乳糖和葡萄糖，酵母菌利用葡萄糖为细菌提供生长因子同时为乳酸菌创造厌氧环境等。基于Kefir优良的发酵特性，混菌发酵的胡萝卜比

Lp

.x2单独发酵具有更好的理化性质。

通过对发酵胡萝卜硬度、果胶酶和感官评价的分析，可以推断出消费者更倾向于硬度高、有咀嚼性的产品。但是Kefir中含有大量的酵母菌，导致胡萝卜硬度下降，影响消费者的可接受度，而且对于Kefir单独发酵胡萝卜产生的乙醇和一氧化碳的独特味道，大多数消费者持有不满意的态度，因此

Lp

.x2占比大的发酵剂组合表现出更好的感官评分和消费者喜好。

Lp

.x2和

Lp

.x2∶Kefir（50∶1）、

Lp

.x2∶Kefir（100∶1）这3 个处理组在滋味和脆度方面显著高于其他各组，均具有消费者较好接受的高质量，这可能是因为发酵体系中含有的酵母菌较少。酵母菌可以分解蔬菜中的果胶物质，引起蔬菜质地变软、表面生膜、异味等不良性状。Moon等研究发现Pichia kudriavzevii是发酵蔬菜产生恶臭味、生膜、质地变软的主要原因，而Kazachstania bulderi到达一定浓度后才会影响发酵蔬菜的品质。

发酵可以改善胡萝卜的风味，添加Kefir的混菌发酵处理的风味物质比

Lp.

x2单独发酵的种类多，醇类物质、酯类物质和烃类物质种类变化较大，这可能和Kefir中含有的酵母菌有关。酵母菌发酵产生的乙醇和一氧化碳是Kefir独特味道的关键性风味。发酵底物中的糖类物质能在酶的作用下产生丙酮酸，从而被还原为乙醇等风味物质。Lu Yuyun等发现酵母菌和乳杆菌顺序发酵榴莲果肉可以显著提高乙醇含量，这与本研究结果一致。酯类物质的出现是由于发生乳糖代谢、甲基酮还原等反应产生的醇类物质和酸的缩合反应生成，此外酶的反应、微生物代谢、脂肪酸水解也能产生，酯类的出现能够赋予发酵胡萝卜更加醇厚的风味。

对于胡萝卜来说，引起刺鼻或者苦味的来源是因为含有大量单萜和倍半萜化合物，主要的单萜组分包括

α/β

-蒎烯、

-月桂烯、

-萜品烯、萜品烯和柠檬烯等，主要的倍半萜化合物包括

-石竹烯、

-葎草烯和(

E

-双萜，这种味道很难被消费者所接受。本研究发现混菌发酵可以很好地降低胡萝卜中萜烯类化合物的含量，主要包括反式石竹烯、

-姜黄烯、

-石竹烯、萜品油烯、(

E

-双萜、(

Z

-双萜。

结论

本研究为发酵胡萝卜产品的理化性质、质构性质、感官评价和挥发性风味提供了信息。对

Lp.

x2和Kefir单独和混菌发酵进行了比较，以确定Kefir的添加对发酵胡萝卜的影响。添加Kefir后可以快速产酸，降低发酵胡萝卜的pH值，防止腐败微生物的生长繁殖，同时酸性环境的产生也有利于降低亚硝酸盐含量。但是Kefir添加后降低了胡萝卜的硬度，激发了果胶酶活性。在挥发性风味方面，添加Kefir增加了发酵胡萝卜酯类、醇类、烃类等风味物质的种类，降低了萜烯类物质的相对含量，使胡萝卜风味更丰富，同时胡萝卜中醇类物质的种类和含量增加，激发了酯类物质的生成。综上所述，Kefir的添加对发酵胡萝卜既有正面影响也有负面影响，一方面可以提高发酵胡萝卜的理化性质并促进风味的形成和物质的释放，另一方面Kefir会降低胡萝卜的硬度，影响感官评分。因此找到一个最佳接菌比例十分关键。经过不同接菌比例的发酵胡萝卜实验，发现当菌株比例为

Lp

.x2∶Kefir（50∶1）时感官评分最高，发酵后胡萝卜理化性质好，口感丰富，香气浓郁，消费者可接受度高。因此在后续的研究工作中，应该进一步探究Kefir的加入对发酵胡萝卜生物活性物质和功能特性的影响，为发酵胡萝卜的工业生产提供理论依据。

本文《 添加Kefir对植物乳植杆菌发酵胡萝卜品质的影响 》 来源于《食品科学》 2025年46卷第6期 108-115 页，作者： 居子瑄，瞿恒贤，钱 易，李康宁，李文静，顾瑞霞*。 DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20240810-085 。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：农梦琪；责任编辑：张睿梅。点击下方 阅读原文 即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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