試驗設計

 泡菜制備：將卷心菜洗凈，切成1 cm×10 cm左右的條狀，裝入密封罐中加入2.5倍體積的2%食鹽水，其他配料（按食鹽水計）為生姜5%、大蒜5%、辣椒0.3%、花椒0.5%；將泡菜分為2組：對照組加入2%蔗糖（SF），處理組加入4%低聚木糖（XF），在25℃恒溫條件下密封發(fā)酵。

 樣品處理：分別于第0，2，4，6，8，10，14，19天取泡菜水和泡菜；泡菜制作3個(gè)批次，每批次樣品為2個(gè)重復的混樣，在-80℃保存，以備后續分析。

 檢測泡菜水的pH、乳酸菌數、小分子糖含量，并進(jìn)行DNA 提取、測序和分析；同時(shí)檢測泡菜的總酸、質(zhì)構特性、原果膠及有機酸含量。

 感官評價(jià)：由15名專(zhuān)業(yè)人員組成感官評價(jià)小組，對發(fā)酵6 d的樣品進(jìn)行盲評打分，實(shí)行25分制，采用分段計分，從色澤、香氣、滋味、口感4個(gè)方面進(jìn)行評定，具體評定標準見(jiàn)表1。

試驗結果

（1）理化指標

 pH和總酸：由圖1可知，泡菜的pH在發(fā)酵初始階段迅速下降并在隨后幾天趨于穩定，與SF相比，XF的pH后期下降較慢，pH在發(fā)酵第10天時(shí)達到3.57，而SF在發(fā)酵第8天時(shí)達到3.55，且從第8天開(kāi)始不同處理間差異顯著(zhù)（P<0.05）；總酸的變化趨勢與pH相反，在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中均呈上升趨勢；有研究表明泡菜總酸在0.6 g/100 g左右風(fēng)味最佳；SF在發(fā)酵第6天時(shí)總酸含量為0.61 g/100 g，XF在發(fā)酵第8天時(shí)總酸含量為0.61 g/100 g，隨著(zhù)發(fā)酵的繼續，在第19天時(shí)，SF總酸含量增加至0.75 g/100 g，XF總酸含量仍然為0.61 g/100 g（P<0.05）。

 發(fā)酵過(guò)程中乳酸菌數變化：由表2可知，隨著(zhù)發(fā)酵的進(jìn)行，乳酸菌數逐漸增加，發(fā)酵第4天后，乳酸菌數開(kāi)始減少，對比整個(gè)發(fā)酵過(guò)程，可發(fā)現XF的乳酸菌數總體低于SF泡菜，與pH、總酸的變化趨勢一致。

 質(zhì)構和原果膠含量：由圖2可知，發(fā)酵第2天時(shí)，SF和XF的脆度由新鮮樣品的58.87 N顯著(zhù)下降為29.16 N和31.92 N，XF的脆度在發(fā)酵第4天時(shí)略有增加但不顯著(zhù)，在隨后的發(fā)酵過(guò)程中逐漸下降，然而，從第4天起，XF的脆度總是顯著(zhù)高于SF（P<0.05）。

 由圖2可知，原果膠的變化趨勢與脆度一致，發(fā)酵前4 d原果膠含量呈明顯下降趨勢，SF和XF中原果膠含量由新鮮樣品的29.50 μmol/g分別下降至1.73 μmol/g和2.32 μmol/g，但從發(fā)酵第6天開(kāi)始，XF的原果膠含量顯著(zhù)高于SF（P<0.05）。

 小分子糖含量：由表3可知，SF中的葡萄糖含量在發(fā)酵開(kāi)始時(shí)迅速增加，發(fā)酵第2天時(shí)，蔗糖消耗量為64.62%，葡萄糖增長(cháng)量為54.94%，果糖增長(cháng)量為14.08%，隨著(zhù)發(fā)酵至第6天，糖變化趨于平緩，結合表2可知，乳酸菌數逐步下降，表明泡菜乳酸菌發(fā)酵基本結束；對XF而言，與第0天相比，發(fā)酵第2天時(shí)，泡菜內源葡萄糖、果糖滲出量大于微生物生長(cháng)消耗量，木二糖和木三糖消耗量分別為31.77%和25.06%；發(fā)酵第4天起，葡萄糖、果糖濃度下降相較于低聚木糖更快，表明后續發(fā)酵過(guò)程中微生物快速利用葡萄糖和果糖，對木二糖和木三糖的利用速率不顯著(zhù)；木糖在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中含量逐漸增加，木四糖和木五糖在發(fā)酵過(guò)程中峰面積沒(méi)有減小，表明微生物可分解木二糖和木三糖生成木糖；SF與XF相比較，易于利用的碳源多，與乳酸菌數總體高的趨勢一致。

 有機酸含量：由圖3可知，發(fā)酵前2 d，SF和XF中乙酸和乳酸含量無(wú)明顯差異，SF在發(fā)酵第6天時(shí)乳酸和乙酸含量分別為4.82、1.59 mg/g，XF分別為3.76、1.42 mg/g；隨著(zhù)發(fā)酵的進(jìn)行，發(fā)酵第19天時(shí)，SF的乳酸和乙酸含量分別為8.95、1.91 mg/g，XF分別為8.23、1.69 mg/g，發(fā)酵終點(diǎn)時(shí)SF的乳酸含量顯著(zhù)高于XF（P<0.05），這與其發(fā)酵后期低pH和高總酸的趨勢一致，在整個(gè)發(fā)酵周期，SF乳酸含量均高于XF。

（2）感官評價(jià)結果

 由表4可知，在色澤、滋味、口感方面，XF顯著(zhù)優(yōu)于SF（P<0.05），相關(guān)文獻報道XOS具有優(yōu)異的羥基自由基清除能力，對泡菜可能具有護色作用；其次，XF感官品質(zhì)與pH、質(zhì)構等指標一致。

（3）細菌Alpha多樣性

 對24個(gè)樣本進(jìn)行高通量16S rDNA V1~V9區域測序，獲得312791個(gè)原始序列，經(jīng)過(guò)質(zhì)量控制，獲得307494個(gè)序列，樣本的平均覆蓋率為98.31%，樣本序列長(cháng)度主要集中在1450~1492 bp；根據97%的序列相似度水平，將樣本分類(lèi)為可操作分類(lèi)單元（OTU）。24個(gè)樣本細菌分類(lèi)統計數目為17個(gè)門(mén)、29個(gè)綱、66個(gè)目、121個(gè)科、210個(gè)屬、265種、311個(gè)OTU。

 由圖4可知，稀釋曲線(xiàn)（Shannon指數）接近平臺期達到飽和，表明測序數據足以代表整個(gè)種群。

 由表5可知，在這項研究中，所有樣品在發(fā)酵開(kāi)始時(shí)都具有最高的細菌多樣性，隨著(zhù)發(fā)酵的進(jìn)行逐漸減少，SF的Simpson指數和Shannon指數減少慢于XF，反映XF可以快速形成優(yōu)勢菌群，增加發(fā)酵過(guò)程的穩定性。

（4）細菌β多樣性

 由圖5可知，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）可以解釋92.46%的原始變量信息，很大程度上可以反映添加兩種不同碳源與發(fā)酵時(shí)間變化引起的細菌多樣性差異；SF和XF根據發(fā)酵時(shí)間不同分為3個(gè)發(fā)酵階段，包括2個(gè)快速轉變和1個(gè)緩慢轉變，第一次快速轉變發(fā)生在第0~2天，推測隨著(zhù)發(fā)酵的開(kāi)始菌落組成發(fā)生明顯變化；第二次快速轉變發(fā)生在第2~6天，乳酸菌發(fā)酵從異型發(fā)酵向同型發(fā)酵過(guò)渡，從而導致變化較大；第三次緩慢轉變發(fā)生在第6~10天，由于發(fā)酵進(jìn)入后期直至發(fā)酵結束，細菌變化較??；兩組的起點(diǎn)接近，變化趨勢一致，XF發(fā)酵過(guò)程中細菌組成變化更大，表明碳源在一定程度上影響發(fā)酵過(guò)程中微生物菌落組成。

（5）細菌組成

 由圖6可知，變形菌門(mén)（Proteobacteria）、厚壁菌門(mén)（Firmicutes）和擬桿菌門(mén)（Bacteroidota）在發(fā)酵早期階段作為主要門(mén)存在，在發(fā)酵第0天，SF中主要的門(mén)相對豐度占比分別為變形菌門(mén)89.91%、厚壁菌門(mén)5.04%和擬桿菌門(mén)2.16%；XF分別為變形菌門(mén)96.04%和厚壁菌門(mén)2.26%，隨后，在發(fā)酵前2 d期間，厚壁菌門(mén)的相對豐度顯著(zhù)增加，而其他門(mén)占比較??；相較于SF，XF中厚壁菌門(mén)在前2 d內從2.26%迅速增加至79.29%，而SF則從5.04%增加為66.94%，發(fā)酵結束時(shí)，厚壁菌門(mén)在兩組中是最主要的門(mén)，SF的相對豐度為92.27%，XF的相對豐度為95.74%，其次是變形菌門(mén)，相對豐度分別為7.71%和4.22%。

 由圖7可知，發(fā)酵第0天的SF中主要的屬相對豐度占比分別為腸桿菌屬（Enterobacter）25.41%、Paucibacter屬25.01%和不動(dòng)桿菌屬（Acinetobacter）22.50%，而XF中相對豐度占比高的為不動(dòng)桿菌屬（41.42%）、腸桿菌屬（22.93%）；隨后，魏斯氏菌屬的相對豐度迅速增加，然后下降直至發(fā)酵完成，峰值出現在第2天，分別為SF 37.60%和XF 70.64%，乳球菌屬（Lactococcus）在第2天時(shí)也達到峰值，分別為SF 19.26%和XF 8.62%，明串珠菌屬峰值出現在第6天，分別為SF 12.25%和XF 0.28%。XF魏斯氏菌屬在發(fā)酵第2天時(shí)的相對豐度明顯高于SF，推測XOS促進(jìn)發(fā)酵早期魏斯氏菌屬增殖。在菌屬水平上采用 LEfSe分析，發(fā)現明串珠菌屬為組間差異微生物；發(fā)酵結束時(shí)SF中主要以植物乳植桿菌屬（76.65%）、明串珠菌屬（8.80%）為主，XF的相對豐度主要為植物乳植桿菌屬（89.97%）。

 由圖8可知，在所示乳酸菌屬中，魏斯氏菌屬與pH、脆度呈正相關(guān)，與總酸呈負相關(guān)，植物乳植桿菌屬與pH、脆度呈負相關(guān)，與總酸呈正相關(guān)，而XOS可以選擇性促進(jìn)特定乳酸菌增殖，從而調控發(fā)酵過(guò)程，提高泡菜品質(zhì)。

試驗結論

 本試驗研究XOS對泡菜自然發(fā)酵過(guò)程中細菌群落變化及產(chǎn)品品質(zhì)的影響，pH和總酸結果顯示，XOS有助于減少總酸的生成量，延緩發(fā)酵后期pH的下降；保持泡菜的脆度、原果膠含量；感官結果表明XOS有助于延長(cháng)泡菜最適口感的維持期；相較于蔗糖，添加X(jué)OS促使發(fā)酵早期魏斯氏菌屬成為優(yōu)勢菌屬，發(fā)酵后期植物乳植桿菌屬成為優(yōu)勢菌屬；明串珠菌屬在菌落組成中不占優(yōu)勢，為組間差異微生物，推測 XOS通過(guò)調控泡菜的細菌群落結構，提高泡菜的品質(zhì)。

參考資料：

湯回花,李宏,劉畢琴等.低聚木糖對泡菜理化性質(zhì)、細菌群落動(dòng)態(tài)影響研究[J].中國調味品,2023,48(08):98-105.