酸筍是竹筍經(jīng)微生物發(fā)酵制成的一種傳統(tǒng)發(fā)酵蔬菜，是螺螄粉、桂林米粉的“靈魂”配料，因其獨特的風(fēng)味深受廣大消費者的喜愛。酸筍中微生物群落的構(gòu)成及其代謝是酸筍生產(chǎn)的核心，酸筍中風(fēng)味物質(zhì)的含量和種類決定酸筍的品質(zhì)，微生物是酸筍風(fēng)味的主要來源，兩者在發(fā)酵過程中密切相關(guān)。

酸筍發(fā)酵菌群

乳桿菌屬是酸筍發(fā)酵中的優(yōu)勢菌屬，對酸筍產(chǎn)品的滋味和風(fēng)味形成貢獻最大。乳酸桿菌被證實是許多發(fā)酵食品中產(chǎn)生有機酸尤其是乳酸和揮發(fā)性風(fēng)味化合物的功能性微生物。研究表明，植物乳桿菌可提高發(fā)酵蔬菜中乳酸、酒石酸、檸檬酸以及谷氨酸、甘氨酸和蘇氨酸的含量。

在酸筍發(fā)酵過程中，乳桿菌扮演著重要角色，有助于提高發(fā)酵食品中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的含量，乳酸桿菌在酸筍發(fā)酵過程中有利于酯類物質(zhì)的合成。明串珠菌對酸筍中酯類物質(zhì)的形成也發(fā)揮重要作用。乳桿菌不僅與揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相關(guān)，與乳酸單體產(chǎn)量也呈高度正相關(guān)， 特別是植物乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、戊糖乳桿菌和干酪乳桿菌等乳桿菌，這些微生物已被廣泛應(yīng)用于食品發(fā)酵劑中，并成功改善了多種傳統(tǒng)發(fā)酵食品的質(zhì)量。乳酸菌具有一定的功效作用。

目前，已有學(xué)者對酸筍中的功能性乳酸菌屬進行篩選分離和鑒定，發(fā)現(xiàn)一類抗氧化和降低膽固醇功效的乳酸菌，如發(fā)酵乳桿菌、布氏乳桿菌、戊糖乳桿菌和膿血乳桿菌。此外，還發(fā)現(xiàn)檸檬明串珠菌可以通過異型乳酸發(fā)酵產(chǎn)生甘露醇，從而賦予酸筍特殊的風(fēng)味。

腸桿菌屬通常被認(rèn)為是蔬菜發(fā)酵中的腐敗菌，但其與酸筍中特征醛類風(fēng)味物質(zhì)具有較強的正相關(guān)性，表明腸桿菌屬可能對酸筍揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的形成也至關(guān)重要。

腸桿菌雖然是一種食源性致病菌， 但對酸筍最終產(chǎn)品的食用安全性影響不大，主要有以下兩方面原因：一是腸桿菌屬僅在酸筍發(fā)酵初期大量存在，隨著酸度的增加而急劇下降，最終與發(fā)酵環(huán)境相脫離，其二是酸筍通常作為高溫烹飪原料食用，可有效降低微生物安全風(fēng)險。

酸筍中的風(fēng)味物質(zhì)

風(fēng)味主要通過揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)和非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)共同體現(xiàn)。揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)主要通過嗅覺器官感知，包括酚類、醇類、酸類、酯類、醛類、酮類、烯烴類等。非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)主要由人體味覺器官感知，包括糖、有機酸、氨基酸和多肽等物質(zhì)。

1、揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

酸筍具有一種獨特酸臭味，是區(qū)別于其他發(fā)酵蔬菜的重要特征風(fēng)味。目前，從酸筍中可檢測到醛類、酯類、苯酚類、醇類、酮類和呋喃等物質(zhì)，其中醛類、酚類和酯類是酸筍中含量最高的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，對酸筍風(fēng)味起重要作用。

酚類化合物是一類具有刺激性氣味和特殊異味的化合物，閾值較低。對甲苯酚、甲酚、愈創(chuàng)木酚和 4-乙基愈創(chuàng)木酚是構(gòu)成酸筍風(fēng)味的重要物質(zhì)。對甲苯酚是酸筍風(fēng)味物質(zhì)中含量最高的化合物，具有皮革臭和窖泥臭氣味，是濃香型白酒異味的特征風(fēng)味物質(zhì)，可能是酸筍特殊酸臭味的特征風(fēng)味物質(zhì)。

醛類物質(zhì)主要為戊醛、3-甲基戊醛、3-甲基丁醛、己醛、反-2-壬烯醛、苯甲醛、3，4-二甲基苯甲醛和辛醛等，其中己醛具有生油脂和青草味，苯甲醛具有苦杏仁味，以及辛醛具有水果香味。

主要酯類物質(zhì)包括甲酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、丙酸乙酯、甲酸乙烯酯、苯甲酸乙酯和丙酸丁酯等，其中丙酸乙酯具有濃厚的香蕉味，是清醬香型白酒主要風(fēng)味物質(zhì)之一，乙酸乙酯和乳酸乙酯是米香型白酒中重要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。

此外，竹筍在自然發(fā)酵中還會產(chǎn)生吲哚類成分，這些物質(zhì)是臭豆腐鹵水中的臭味物質(zhì)，可能對酸筍獨特酸臭味的產(chǎn)生起重要作用。

2、非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

酸筍中主要的非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有氨基酸、有機酸和糖醇。

氨基酸主要影響著酸筍的滋味，分為甜味氨基酸、鮮味氨基酸、苦味氨基酸 3 類。游離氨基酸來源于蛋白質(zhì)降解，不僅是重要的風(fēng)味物質(zhì)，也是一些重要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的前體物質(zhì)，與產(chǎn)品品質(zhì)密切相關(guān)。游離氨基酸的含量和種類會直接影響酸筍的滋味。酸筍中主要呈味氨基酸有谷氨酸(glutamate，Glu)、天冬氨酸(aspartic acid，Asp)、丙氨酸(alanine Ala)和纈氨酸(valine，Val)，其中Glu和Asp與酸筍中的鮮味相關(guān)，而Val與苦味相關(guān)。

有機酸是酸筍重要的風(fēng)味成分，是酸味的主要來源。酸筍發(fā)酵過程中會產(chǎn)生多種有機酸，包括乳酸、乙酸、丁酸、草酸、琥珀酸、檸檬酸和蘋果酸，其中乙酸具有刺鼻的酸味，對酸筍的氣味具有一定的影響。乳酸和乙酸是主要的有機酸，且乳酸含量略高于乙酸，這與泡菜和酸菜等國內(nèi)外傳統(tǒng)發(fā)酵蔬菜的研究結(jié)果相似。

除氨基酸和有機酸外，甘露醇是一種多元醇，同時也是一種被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)的甜味劑。在蔬菜發(fā)酵過程中，乳酸菌通過異型發(fā)酵將果糖轉(zhuǎn)化為甘露醇，其獨特的清涼口感賦予了酸筍滋味提升的關(guān)鍵作用，豐富了其風(fēng)味特性。

酸筍中風(fēng)味物質(zhì)的形成

酸筍的風(fēng)味物質(zhì)來源有2個途徑，一部分來源于竹筍原料，另一部分則來源于微生物代謝產(chǎn)生，其中微生物代謝是酸筍風(fēng)味的主要來源途徑。

1、酸筍原料中的風(fēng)味物質(zhì)

酸筍中的風(fēng)味與竹筍原料有著密切關(guān)系。竹筍自身含有的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)和固有的滋味物質(zhì)，賦予了酸筍風(fēng)味。而不同種類竹筍，自身的風(fēng)味和營養(yǎng)成分也不盡相同。

研究表明，麻竹、綿竹、佯黃竹和雞爪竹等不同原料竹筍均具有豐富氨基酸，且單寧、三萜類、膳食纖維3種物質(zhì)的含量也比較接近。但發(fā)酵后風(fēng)味物質(zhì)呈較大差異，雞爪竹筍和佯黃竹筍的酯類物質(zhì)最多，而麻竹筍和綿竹筍的醇類物質(zhì)最多。竹筍原料中本身含有的有機酸為草酸、蘋果酸和檸檬酸，在發(fā)酵過程中，其中的植物組織遭到破壞，導(dǎo)致細胞中的草酸、檸檬酸和蘋果酸慢慢滲透出來，因此對酸筍風(fēng)味的形成起到重要作用。

2、酸筍發(fā)酵代謝風(fēng)味的形成

酸筍發(fā)酵過程中，微生物利用碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪進行分解，如糖酵解/糖異生（EMP）、檸檬酸循環(huán)（TCA）、磷酸戊糖途徑（PPP）、丙酮酸代謝、脂肪酸生物合成、氨基酸代謝以及酯化作用等，將酸筍中蛋白質(zhì)、脂肪等大分子物質(zhì)水解產(chǎn)生相應(yīng)的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)、有機酸以及氨基酸等一系列風(fēng)味物質(zhì)。

① 碳水化合物代謝

在酸筍發(fā)酵過程中，碳水化合物的催化代謝是一組復(fù)雜但且重要的生化分解反應(yīng)，能夠形成特定風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)，為特殊風(fēng)味的形成提供前體物。酸筍在發(fā)酵過程中不需添加輔料或僅添加少量的鹽，因此微生物生長代謝所需的碳源只能從竹筍原料中獲得。竹筍本身含有大量的淀粉和蔗糖，經(jīng)酶解后轉(zhuǎn)化成葡萄糖，并提供乳酸發(fā)酵所需的前體物。因此，碳水化合物的催化代謝在微生物中扮演著重要的能源來源角色。

② 有機酸的形成

明串珠菌、乳酸鏈球菌屬等主要進行同型乳酸發(fā)酵產(chǎn)生乳酸。單糖經(jīng)過己糖激酶催化生成6-磷酸葡萄糖酸，然后在磷酸果糖激酶作用下轉(zhuǎn)換成 1，6-二磷酸果糖，接著通過果糖-二磷酸醛縮酶作用生成3-磷酸甘油醛進行糖酵解（EMP）生成丙酮酸。最終乳酸菌產(chǎn)生乳酸脫氫酶催化丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸。而魏斯氏菌屬和短乳桿菌等主要進行異型乳酸發(fā)酵，6-磷酸葡萄糖酸進入磷酸戊糖途徑（HMP）生成乙酰磷酸和 3-磷酸甘油醛，前者形成乙酸，后者經(jīng) EMP 和乳酸脫氫酶生成乳酸。

丙酮醛有3條代謝途徑可轉(zhuǎn)化為乳酸：(1)由乙醛酸直接合成乳酸；(2)由丙酮醛經(jīng)乙二醛還原酶生成乳醛，再由乙醛脫氫酶轉(zhuǎn)化為乳酸；(3)先轉(zhuǎn)化為(R)-s-內(nèi)酯-谷胱甘肽，然后通過羥酰基谷胱甘肽水解酶作用轉(zhuǎn)化為乳酸。蘋果酸是三羧酸循環(huán)（TCA）中的中間體，可由單糖經(jīng)過 EMP和TCA產(chǎn)生。且蘋果酸可以轉(zhuǎn)換為其他有機酸，如在富馬酸水合酶作用下將蘋果酸轉(zhuǎn)化為富馬酸、通過蘋果酸脫氫酶的作用使蘋果酸轉(zhuǎn)化為丙酮酸。

丙酮酸可通過三羧酸循環(huán)轉(zhuǎn)換為琥珀酸、蘋果酸、檸檬酸和延胡索酸。發(fā)酵蔬菜中乳酸菌與琥珀酸、草酸、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、乙酸的產(chǎn)生呈正相關(guān)，并且乳酸、蘋果酸、琥珀酸與乳桿菌和魏斯氏菌呈顯著的正相關(guān)。因此，有機酸主要通過EMP、HMP 及 TCA、同型乳酸發(fā)酵、異型乳酸發(fā)酵及相關(guān)酶的作用下生成。

③ 氨基酸的形成

氨基酸對酸筍的滋味起重要影響，谷氨酸和天冬氨酸是主要鮮味氨基酸，絲氨酸和甘氨酸是主要甜味氨基酸。發(fā)酵過程中，微生物以蛋白質(zhì)為氮源，將蛋白質(zhì)分解為多種氨基酸。酸筍中谷氨酸產(chǎn)生可能由4條代謝途徑產(chǎn)生：(1) L-吡咯啉-5-羧酸通過 δ-吡咯啉-5-羧酸酯脫氫酶轉(zhuǎn)化為 L-谷氨酸；(2)在谷氨酰胺酶催化作用下，谷氨酰胺轉(zhuǎn)化為谷氨酸；(3) TCA 中2-氧代戊二酸或 L-谷氨酰胺通過谷氨酸合酶轉(zhuǎn)化為谷氨酸；(4) 2-氧代戊二酸經(jīng)谷氨酸脫氫酶催化轉(zhuǎn)化為谷氨酸。同時，乳酸菌中含有天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶，以精氨酸為底物產(chǎn)生谷氨酸。此外，谷氨酸在酶的作用下轉(zhuǎn)換為其他氨基酸。例如，在吡咯啉-5-羧酸還原酶和甘氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶的催化下，谷氨酸可被轉(zhuǎn)化為脯氨酸和絲氨酸，并且絲氨酸在甘氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶作用下轉(zhuǎn)化為甘氨酸。

④ 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的形成

對甲苯酚和吲哚等化合物作為酸筍中含量最高的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，是賦予酸筍獨特臭味的重要特征風(fēng)味之一。目前已報道的合成對甲苯酚的前體物質(zhì)為酪氨酸，而吲哚類物質(zhì)可由色氨酸轉(zhuǎn)化。乳酸菌可分泌大量的芳香氨基酸氨基轉(zhuǎn)移酶和吲哚脫氫酶，通過這些酶的作用，使色氨酸代謝生成一系列吲哚化合物。

酪氨酸的代謝途徑主要存在于厭氧的梭菌屬內(nèi)，可通過氨基酸轉(zhuǎn)氨酶或組氨醇磷酸氨基轉(zhuǎn)化為4-羥基-苯丙酮酸，在4-羥基苯丙酮酸羧化酶作用下生成對羥基苯 乙酸，再轉(zhuǎn)化成對甲苯酚。另一方面，酪氨酸可在S-腺苷甲硫氨酸酶作用下生成對甲苯酚。對甲基苯酚與乳酸菌呈正相關(guān)，但與藍藻和明創(chuàng)珠菌呈負相關(guān)。

游離脂肪酸是酯、甲基酮、醛、仲醇和內(nèi)酯的前體。乳酸菌自身含有細胞內(nèi)酯酶，在發(fā)酵過程中會從裂解細胞中釋放出來參與水解脂類物質(zhì)。酯酶可以將甘油酯和醇在水介質(zhì)中發(fā)生醇解而合成酯。乙酸乙酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和乙酸丙酯是酸筍中主要特征芳香酯類物質(zhì)。

傳統(tǒng)發(fā)酵食品中酯類物質(zhì)可通過脂肪酶、醇脫氫酶和醇酰基轉(zhuǎn)移酶催化作用下形成，其中乙酸酯類主要是由脂肪酶和醇?；D(zhuǎn)移酶催化合成。同時，乙醇脫氫酶可以將醇催化成醛，再氧化成脂肪類酯。醛類物質(zhì)主要由游離氨基酸通過 Ehrlich 途徑降解轉(zhuǎn)化。例如 3-甲基丁醛、2-甲基丁醛和 2-甲基丙醛分別由亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸在轉(zhuǎn)氨酶和脫羧酶作用下轉(zhuǎn)化而來。另一方面，不飽和脂肪酸是直鏈醛的前體物質(zhì)，如己醛是亞油酸的氧化產(chǎn)物。呋喃類物質(zhì)也是主要由亞油酸被氧化后產(chǎn)生，其閾值低，且是一種具有蔬菜芳香的物質(zhì)。

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作者簡介：小泥沙，食品科技工作者，食品科學(xué)碩士，現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究。