低聚木糖對泡菜理化性質(zhì)、細(xì)菌群落動態(tài)影響研究

湯回花 李宏 劉畢琴 陳駿飛 任洪冰 王怡瑾 史巧

摘要：為探究低聚木糖（xylooligosaccharides，XOS）對泡菜發(fā)酵過程中細(xì)菌群落變化及產(chǎn)品品質(zhì)的影響，對比了XOS和蔗糖分別作為底物時自然發(fā)酵卷心菜理化特性和代謝產(chǎn)物的變化。結(jié)果顯示，發(fā)酵第6天時，相較于蔗糖泡菜（SF），低聚木糖泡菜（XF）具有更好的脆度（P<0.05）；發(fā)酵第19天時，XF總酸含量仍為0.61 g/100 g，顯著低于SF（P<0.05）；XOS有助于延長泡菜最適口感的維持期。采用高通量測序技術(shù)對泡菜發(fā)酵過程中的細(xì)菌群落進(jìn)行分析，共獲得17個細(xì)菌門和210個細(xì)菌屬，發(fā)酵第2天時，SF中魏斯氏菌屬（Weissella）、腸桿菌屬（Enterobacter）和乳球菌屬（Lactococcus）的相對豐度較高，分別為37.60%、32.86%和19.26%，XF中魏斯氏菌屬和腸桿菌屬的相對豐度較高，分別為70.64%和20.51%；發(fā)酵第10天時，SF中主要以植物乳植桿菌屬（Lactiplantibacillus plantarum，76.65%）、明串珠菌屬（Leuconstoc，8.80%）為主，XF優(yōu)勢菌屬為植物乳植桿菌屬（89.97%）。RDA相關(guān)性分析顯示魏斯氏菌屬與泡菜的pH、脆度呈正相關(guān)，與總酸呈負(fù)相關(guān)；植物乳植桿菌屬與pH、脆度呈負(fù)相關(guān)，與總酸呈正相關(guān)。XOS可能通過調(diào)控泡菜的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，提高泡菜的品質(zhì)，為定向調(diào)控蔬菜發(fā)酵提供了參考。

關(guān)鍵詞：低聚木糖；細(xì)菌多樣性；質(zhì)構(gòu)；魏斯氏菌；泡菜

中圖分類號：TS255.54????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A???? 文章編號：1000-9973（2023）08-0098-08

Effects of Xylooligosaccharides on Physicochemical Properties and Bacterial Community Dynamics of Pickles

TANG Hui-hua1，2， LI Hong1，2， LIU Bi-qin1，2， CHEN Jun-fei1，2，

REN Hong-bing2， WANG Yi-jin2， SHI Qiao1，2*

（1.Institute of Agro-products Processing， Yunnan Academy of Agricultural Sciences， Kunming 650223，

China; 2.Yunnan Key Laboratory of Fermented Vegetables， Honghe 654300， China）

Abstract： In order to study the effects of xylooligosaccharides （XOS） on bacterial community change and product quality during pickle fermentation， the changes of physicochemical properties and metabolites of naturally fermented cabbage are compared when XOS and sucrose are used as the substrates respectively. The results show that the crispness of xylooligosaccharide pickles （XF） is better than that of sucrose pickles （SF） on the 6th day of fermentation （P<0.05）， and the total acid content of XF is still 0.61 g/100 g on the 19th day of fermentation， which is significantly lower than that of SF （P<0.05）; XOS is helpful to prolong the maintenance period of pickle optimum taste. High-throughput sequencing technology is used to analyze the bacterial community during pickle fermentation， and a total of 17 bacterial phyla and 210 bacterial genera are obtained.On the 2nd day of fermentation， the relative abundance of Weissella， Enterobacter and Lactococcus in SF is higher， which is 37.60%， 32.86% and 19.26% respectively; the relative abundance of Weissella and Enterobacter is higher in XF， which is 70.64% and 20.51% respectively. On the 10th day of

fermentation， Lactiplantibacillus? plantarum （76.65%） and Leuconstoc （8.80%） are the main genera of SF， and the dominant genus of XF is Lactiplantibacillus plantarum（89.97%）. RDA correlation analysis shows that Weissella is positively correlated with pH and brittleness of pickles， and negatively correlated with total acid; Lactiplantibacillus plantarum is negatively correlated with pH and brittleness， and positively correlated with total acid. XOS may improve the quality of pickles by regulating the bacterial community structure of pickles， which has provided references for targeted regulation of vegetable fermentation.

Key words： xylooligosaccharides （XOS）; bacterial diversity; texture; Weissella; pickle

收稿日期：2023-03-03

基金項目：云南省科技廳重大科技專項（202002AE320006，202205AG070001）

作者簡介：湯回花（1994—），女，助理研究員，碩士，研究方向：食品發(fā)酵。

通信作者：史巧（1983—），女，副研究員，博士，研究方向：食品發(fā)酵。

泡菜是我國一種廣泛食用的傳統(tǒng)發(fā)酵蔬菜。目前大多數(shù)關(guān)于發(fā)酵蔬菜的研究都強(qiáng)調(diào)了乳酸菌（lactic acid bacteria，LAB）在發(fā)酵中的重要性，即以明串珠菌屬（Leuconostoc）、魏斯氏菌屬（Weisella）為主的異型發(fā)酵階段和以植物乳植桿菌屬（Lactobacillus plantarum）為主的同型發(fā)酵階段[1-2]。與同型發(fā)酵相比，異型發(fā)酵產(chǎn)生 CO2、甘露醇和乙醇等代謝產(chǎn)物，總酸較少，被認(rèn)為有利于提高泡菜的感官品質(zhì)[3-4]。四川泡菜采用明串珠菌和魏斯氏菌的混合發(fā)酵劑，可以加快發(fā)酵速度，減少總酸量，改善泡菜的感官特性[5]。

低聚木糖（XOS）是木糖單元組成的低聚糖，通常，XOS是通過由β-1，4糖苷鍵連接的木糖殘基形成的寡糖混合物。參與其形成的木糖殘基數(shù)量在2～10個之間，是一類潛在的益生元，具有免疫調(diào)節(jié)、抗癌、抗菌、生長調(diào)節(jié)、抗氧化等生物活性[6]。由于β-1，4糖苷鍵的存在，XOS 對宿主腸道的胃酶具有抗性，并促進(jìn)益生菌的生長和增殖[7-8]。添加了XOS的食品可以滿足消費者對健康食品的需求，提升產(chǎn)品的附加值，擴(kuò)寬XOS在食品中的應(yīng)用領(lǐng)域[9]。 然而，到目前為止，XOS作為功能性低聚糖對泡菜理化品質(zhì)和細(xì)菌群落的影響鮮有報道。本試驗研究了XOS對泡菜的理化特性、總酸、質(zhì)構(gòu)、原果膠含量、代謝產(chǎn)物小分子糖含量、有機(jī)酸含量的影響，通過高通量測序技術(shù)探討XOS對菌群多樣性的影響，解析低聚木糖泡菜中細(xì)菌群落的變化規(guī)律，可為XOS在發(fā)酵蔬菜中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮卷心菜、白砂糖、相關(guān)輔料：購于昆明市售超市；低聚木糖：純度94.81%，購于山東龍力生物科技股份有限責(zé)任公司（高相液相自測，采用面積歸一化法）；木二糖～木五糖各組分占比分別為53.99%、32.55%、6.72%和1.55%，聚合度范圍為2～5。

葡萄糖、果糖、蔗糖（均為標(biāo)準(zhǔn)品） 德國DRE公司；木糖、木二糖、木三糖、木四糖、木五糖（均為標(biāo)準(zhǔn)品） Megazyme公司；乙酸、乳酸（均為標(biāo)準(zhǔn)品） 北京索萊寶科技有限公司；50%氫氧化鈉溶液 賽默飛世爾科技有限公司；其他化學(xué)試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

Five Easy Plus pH計 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；TMS-Touch食品質(zhì)構(gòu)測定儀 美國FTC公司；Dionex ICS-5000+型離子色譜儀 美國Dionex公司；LC-20AT高效液相色譜儀（配有可變波長紫外檢測器和示差檢測器） ?日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 泡菜制備及樣品處理

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個批次，每批次樣品為2個重復(fù)的混樣。在－80 ℃保存，以備后續(xù)分析。

1.3.2 pH值的測定

泡菜水的pH值直接用pH計測定。

1.3.3 總酸（TA）的測定

泡菜總酸測定參考GB/T 12456－2008《食品中總酸的測定》。

1.3.4 乳酸菌數(shù)的測定

泡菜水乳酸菌的測定參考GB 4789.35－2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗 乳酸菌檢驗》[10]。

1.3.5 質(zhì)構(gòu)特性的測定

取長25 mm、厚10 mm的泡菜置于質(zhì)構(gòu)儀上進(jìn)行壓縮測試。選用P/6探頭，以2.0 mm/s的恒定速度，壓縮距離為6 mm，觸發(fā)值為0.075 N。每組隨機(jī)取10個樣品進(jìn)行測定，得到脆度值。

1.3.6 原果膠含量的測定

泡菜原果膠的測定根據(jù)原果膠試劑盒（上海索橋生物科技有限公司）方法進(jìn)行。

1.3.7 小分子糖含量的測定

參考文獻(xiàn)[11]的方法。取2.0 g泡菜水，以12 000 r/min離心15 min，上清液過0.22 μm濾膜，備用。 色譜條件：采用色譜柱CarboPac PA1（250 mm×4 mm），保護(hù)柱Carbo PacPA1（50 mm×4 mm）；流動相A：H2O；流動相B：200 mmol/L NaOH，流速1 mL/min；梯度洗脫程序：50 mmol/L氫氧化鈉水溶液（0～10 min）→200 mmol/L氫氧化鈉水溶液（10～13 min）→200 mmol/L氫氧化鈉水溶液（13～25 min）→50 mmol/L氫氧化鈉水溶液（25～30 min）；積分脈沖安培檢測器，Au工作電極，AgCl參比電極，選用四波形電位采樣；柱溫30 ℃， 進(jìn)樣量25 μL。對泡菜水中葡萄糖、果糖、蔗糖、木糖、木二糖、木三糖含量進(jìn)行測定。

1.3.8 有機(jī)酸含量的測定

參考文獻(xiàn)[11]的方法。取1.0 g瀝干的泡菜，加入5 mL流動相混合，制備成勻漿，于60 ℃超聲處理30 min，再以12 000 r/min離心15 min，上清液過0.22 μm濾膜，備用。色譜條件：C18色譜柱（250 mm×4.6 mm， 5 μm），紫外檢測器，流動相為0.01 mol/L磷酸二氫鉀-水（3∶97，pH 2.8），流速1 mL/min，柱溫40 ℃， 進(jìn)樣量25 μL，波長210 nm。

1.3.9 感官評價

由15名專業(yè)人員組成感官評價小組，對發(fā)酵6 d的樣品進(jìn)行盲評打分。實行25分制，采用分段計分，從色澤、香氣、滋味、口感4個方面進(jìn)行評定，具體評定標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.3.10 DNA提取、測序和分析

采用PowerSoil DNA Isolation Kit 試劑盒提取泡菜水的總DNA，PCR擴(kuò)增16S rRNA基因全長用于SMRT測序，使用正向引物27F（5'-AGGTTTGATYNTGGCTCAG-3'）和反向引物1492 R（5'-TASGGHTACCTTGTTASGACTT-3'）。PCR程序：擴(kuò)增程序：95 ℃預(yù)變性5 min，30個循環(huán)（95 ℃變性30 s，55 ℃退火30 s，72 ℃延伸90 s），然后72 ℃穩(wěn)定延伸7 min。之后用 1%瓊脂糖凝膠電泳檢測 DNA 的純度和濃度。高通量測序由北京百邁客生物科技有限公司基于PacBio測序平臺完成。使用Smart Link V8.0軟件，按照 min Passes（最小循環(huán)數(shù)）≥5，min Predicted Accuracy（最小準(zhǔn)確度）≥0.9 識別CCS序列，進(jìn)行序列預(yù)處理。然后使用Lima V1.7.0軟件通過 Barcode 序列識別不同樣品的CCS序列并去除嵌合體，得到 Effective CCS序列。使用Usearch v10.0在相似度97%的水平上將Effective CCS 序列聚類為OTUs；通過QIIME 2（https：//qiime2.org/）計算ACE、Chao 1、Shannon、Simpson指數(shù)，使用R軟件分析樣品稀釋曲線、Alpha多樣性指數(shù)差異。通過QIIME 2測定Beta多樣性，采用主坐標(biāo)分析（PCA）對Beta多樣性進(jìn)行分析。多級物種差異判別分析（LEfSe）分析菌群組成，LDA Score篩選值為3.5，R軟件分析組間差異顯著物種。采用冗余分析（RDA）方法探討不同因素間微生物組成的差異，進(jìn)行相關(guān)性分析。以上分析內(nèi)容均在 BMKCloud（www.biocloud.net）上完成。

1.3.11 數(shù)據(jù)處理

采用統(tǒng)計學(xué)軟件SPSS 17.0對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用Origin 8.5軟件作圖，每個試驗重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 理化指標(biāo)

2.1.1 pH和總酸

pH和總酸是影響泡菜風(fēng)味品質(zhì)的重要指標(biāo)[12]。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(wěn)定（見圖1），與SF相比，XF的pH 后期下降較慢，pH在發(fā)酵第10天時達(dá)到3.57，而SF在發(fā)酵第8天時達(dá)到3.55，且從第8天開始不同處理間差異顯著（P<0.05）。 Iliev等[13]研究了3種乳桿菌在不同碳源培養(yǎng)基上的生長情況，結(jié)果表明在以XOS為唯一碳源時，發(fā)酵終點時pH顯著高于葡萄糖對照組。總酸的變化趨勢與pH相反，在整個發(fā)酵過程中均呈上升趨勢。隨著低鹽低酸泡菜產(chǎn)品在市場上大受歡迎，泡菜過酸是一個需要解決的問題，有研究表明泡菜總酸在0.6 g/100 g左右風(fēng)味最佳[14]。SF在發(fā)酵第6天時總酸含量為0.61 g/100 g，XF在發(fā)酵第8天時總酸含量為0.61 g/100 g。隨著發(fā)酵的繼續(xù)，在第19天時，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）。Park等[15]對比了黃原膠對泡菜pH和總酸的影響，發(fā)現(xiàn)添加黃原膠發(fā)酵泡菜的pH高于空白對照組，總酸低于空白對照組，表明該多糖的添加有助于減少總酸的生成。

注：SF表示蔗糖發(fā)酵泡菜，XF表示低聚木糖發(fā)酵泡菜。不同字母表示不同發(fā)酵時間下差異顯著（P<0.05），下圖同。

2.1.2 發(fā)酵過程中乳酸菌數(shù)變化

泡菜發(fā)酵過程中乳酸菌數(shù)的變化見表2，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，乳酸菌數(shù)逐漸增加，發(fā)酵第4天后，乳酸菌數(shù)開始減少，其變化趨勢與Yang等[16]的研究結(jié)果一致。對比整個發(fā)酵過程，可發(fā)現(xiàn)XF的乳酸菌數(shù)總體低于SF泡菜，與pH、總酸的變化趨勢一致。

2.1.3 質(zhì)構(gòu)和原果膠含量

質(zhì)構(gòu)是反映泡菜品質(zhì)的重要指標(biāo)。質(zhì)構(gòu)軟化和脆度下降主要是由于蔬菜加工過程中細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和組成的變化，尤其是果膠多糖的變化[17]。由圖2可知，發(fā)酵第2天時，SF和XF的脆度由新鮮樣品的58.87 N顯著下降為29.16 N和31.92 N，XF的脆度在發(fā)酵第4天時略有增加但不顯著，在隨后的發(fā)酵過程中逐漸下降。然而，從第4天起，XF的脆度總是顯著高于SF（P<0.05）。

原果膠是果蔬細(xì)胞壁的重要成分，與纖維素和半纖維素等交聯(lián)，在黏結(jié)細(xì)胞和維持組織脆度方面起著重要作用[18]。原果膠含量越多，樣品越容易保持其質(zhì)構(gòu)。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，這可能是由于在發(fā)酵前期產(chǎn)果膠酶細(xì)菌如果膠桿菌（Pectobacterium）、不動桿菌屬（Acinetobacter）和假單胞菌屬（Pseudomonas）快速生長，原果膠的酶水解作用較快[19-20]，因此，在發(fā)酵前期樣品中原果膠迅速下降，在發(fā)酵中后期含量變化不大。但從發(fā)酵第6天開始，XF的原果膠含量顯著高于SF（P<0.05），推測XF前期產(chǎn)酸迅速，可抑制產(chǎn)果膠酶細(xì)菌的生長。

2.1.4 小分子糖含量

游離糖、有機(jī)酸等泡菜代謝物對泡菜的感官特性影響很大。在發(fā)酵過程中，這些泡菜代謝物的變化會受到微生物群落的顯著影響。葡萄糖和果糖是泡菜中發(fā)現(xiàn)的主要游離糖，在發(fā)酵過程中對乳酸菌的生長發(fā)揮著重要作用[21]。通過測定發(fā)酵液中糖含量的變化反映泡菜發(fā)酵程度，由表3可知，SF中的葡萄糖含量在發(fā)酵開始時迅速增加，可能源于蔗糖的水解。發(fā)酵第2天時，蔗糖消耗量為64.62%，葡萄糖增長量為54.94%，果糖增長量為14.08%，隨著發(fā)酵至第6天，糖變化趨于平緩，結(jié)合表2可知，乳酸菌數(shù)逐步下降，表明泡菜乳酸菌發(fā)酵基本結(jié)束。對XF而言，與第0天相比，發(fā)酵第2天時，泡菜內(nèi)源葡萄糖、果糖滲出量大于微生物生長消耗量，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(xù)發(fā)酵過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，這一結(jié)果可歸因于發(fā)酵后期pH較低，能利用XOS的耐酸性微生物減少，其次單糖作為碳源更易被多數(shù)微生物消耗。木糖在整個發(fā)酵過程中含量逐漸增加，木四糖和木五糖在發(fā)酵過程中峰面積沒有減小，表明微生物可分解木二糖和木三糖生成木糖，與前人的報道一致。Kanpiengjai等[22]研究多種乳酸菌對XOS的利用效果，發(fā)現(xiàn)乳酸乳球菌、植物乳植桿菌屬優(yōu)先利用木二糖、木三糖，產(chǎn)生木糖，Hernndez等[23]通過HPAEC-PAD和薄層層析分析了食竇魏斯氏菌株WcL17對XOS的消耗動力學(xué)，其優(yōu)先分解短鏈XOS（木二糖、木三糖）以及生成木糖。SF與XF相比較，易于利用的碳源多，與乳酸菌數(shù)總體高的趨勢一致。

2.1.5 有機(jī)酸含量

泡菜發(fā)酵過程中有機(jī)酸含量的變化見圖3，乳酸菌可以通過同型發(fā)酵和異型發(fā)酵途徑分解糖類從而產(chǎn)生有機(jī)酸。其中，乳酸為主要代謝產(chǎn)物，其含量最高且具有溫和的酸味；乙酸具有強(qiáng)烈的刺激作用，能增強(qiáng)泡菜的香氣和酸度，改善食欲[24-25]。發(fā)酵前2 d，SF和XF中乙酸和乳酸含量無明顯差異，SF在發(fā)酵第6天時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。隨著發(fā)酵的進(jìn)行，發(fā)酵第19天時，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)酵終點時SF的乳酸含量顯著高于XF（P<0.05），這與其發(fā)酵后期低pH和高總酸的趨勢一致。在整個發(fā)酵周期，SF乳酸含量均高于XF，這可能是由于泡菜相關(guān)乳酸菌以蔗糖為底物產(chǎn)乳酸率高[26-27]。XOS雖然也能產(chǎn)乳酸，但由于糖代謝途徑存在差異，僅產(chǎn)β-d-木糖苷酶和 endo-1，4-β-木聚糖酶的乳酸菌才能進(jìn)行水解，因而產(chǎn)乳酸率較低[28]。

2.2 感官評價結(jié)果

泡菜的感官品質(zhì)直接決定了消費者的飲食偏好。因此，感官評價對泡菜的品質(zhì)極其重要。由表4可知，在色澤、滋味、口感方面，XF顯著優(yōu)于SF（P<0.05），相關(guān)文獻(xiàn)報道XOS具有優(yōu)異的羥基自由基清除能力[29-30]，對泡菜可能具有護(hù)色作用。其次，XF感官品質(zhì)與pH、質(zhì)構(gòu)等指標(biāo)一致。

2.3 細(xì)菌Alpha多樣性

對24個樣本進(jìn)行高通量16S rDNA V1～V9區(qū)域測序，獲得312 791個原始序列。經(jīng)過質(zhì)量控制，獲得307 494個序列。樣本的平均覆蓋率為98.31%。樣本序列長度主要集中在1 450～1 492 bp。根據(jù)97%的序列相似度水平，將樣本分類為可操作分類單元（OTU）。24個樣本細(xì)菌分類統(tǒng)計數(shù)目為17個門、29個綱、66個目、121個科、210個屬、265種、311個OTU。

稀釋曲線（Shannon指數(shù)）接近平臺期達(dá)到飽和（見圖4），表明測序數(shù)據(jù)足以代表整個種群。Alpha指數(shù)評估微生物群落豐度和多樣性見表5，Chao 1和Ace指數(shù)用于衡量物種豐度即物種數(shù)量的多少，Shannon和Simpson指數(shù)用于衡量物種多樣性。在這項研究中，所有樣品在發(fā)酵開始時都具有最高的細(xì)菌多樣性，隨著發(fā)酵的進(jìn)行逐漸減少，SF的Simpson指數(shù)和Shannon指數(shù)減少慢于XF，反映XF可以快速形成優(yōu)勢菌群，增加發(fā)酵過程的穩(wěn)定性。

2.4 細(xì)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)酵時間變化引起的細(xì)菌多樣性差異。SF和XF根據(jù)發(fā)酵時間不同分為3個發(fā)酵階段，包括2個快速轉(zhuǎn)變和1個緩慢轉(zhuǎn)變。第一次快速轉(zhuǎn)變發(fā)生在第0～2天，推測隨著發(fā)酵的開始菌落組成發(fā)生明顯變化；第二次快速轉(zhuǎn)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)酵過渡，從而導(dǎo)致變化較大；第三次緩慢轉(zhuǎn)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(jié)束，細(xì)菌變化較小。由圖5可知，兩組起點接近，變化趨勢一致，XF發(fā)酵過程中細(xì)菌組成變化更大，表明碳源在一定程度上影響發(fā)酵過程中微生物菌落組成。

2.5 細(xì)菌組成

由圖6可知，變形菌門（Proteobacteria）、厚壁菌門（Firmicutes）和擬桿菌門（Bacteroidota）在發(fā)酵早期階段作為主要門存在。在發(fā)酵第0天，SF中主要的門相對豐度占比分別為變形菌門89.91%、厚壁菌門5.04%和擬桿菌門2.16%。XF分別為變形菌門96.04%和厚壁菌門2.26%。隨后，在發(fā)酵前2 d期間，厚壁菌門的相對豐度顯著增加，而其他門占比較小。相較于SF，XF中厚壁菌門在前2 d內(nèi)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(jié)束時，厚壁菌門在兩組中是最主要的門，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，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%和不動桿菌屬（Acinetobacter）22.50%，而XF中相對豐度占比高的為不動桿菌屬（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(xiàn)在第2天，分別為SF 37.60%和XF 70.64%，乳球菌屬（Lactococcus）在第2天時也達(dá)到峰值，分別為SF 19.26%和XF 8.62%，明串珠菌屬峰值出現(xiàn)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(xiàn)明串珠菌屬為組間差異微生物。谷新晰等[31]研究了殼寡糖對泡菜微生物多樣的影響，發(fā)現(xiàn)殼寡糖試驗組的優(yōu)勢菌為乳球菌屬，蔗糖組為成團(tuán)泛菌屬、明串珠菌屬等，表明特定碳源對菌群生長存在差異。文獻(xiàn)報道XOS 由于其寡聚糖結(jié)構(gòu)僅能被特定乳酸菌利用，從而影響菌群結(jié)構(gòu)[32]，研究表明擬桿菌屬、魏斯氏菌屬、植物乳植桿菌屬、短乳桿菌屬可利用XOS[33-35]。結(jié)合表3可推斷，在發(fā)酵前期，魏斯氏菌屬通過利用木二糖和木三糖形成優(yōu)勢，而其他部分明串珠菌屬不能利用低聚木糖底物[36]，XF組不占優(yōu)勢。隨著發(fā)酵的進(jìn)行，葡萄糖被快速利用，伴隨著植物乳植桿菌屬的生長。發(fā)酵結(jié)束時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%。

在菌屬水平上，SF和XF的pH、總酸（TA）、脆度（B）與細(xì)菌群落相關(guān)性分析結(jié)果見圖8。

RDA分析共解釋了59.44%的微生物菌群與環(huán)境因子之間的關(guān)系。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(fù)相關(guān)，植物乳植桿菌屬與pH、脆度呈負(fù)相關(guān)，與總酸呈正相關(guān)。Herna＇ndez等[23]研究表明5株魏斯氏菌種均有代謝XOS的能力，還具備β-葡萄糖苷酶和β-半乳糖苷酶活性。因此，XOS有助于提高泡菜發(fā)酵中魏斯氏菌屬的豐度，從而改變泡菜微生物菌群組成，促使泡菜具有更佳的感官品質(zhì)。Wang等[37]研究表明，接種Weissella cibaria CPTCC 1R15 可增強(qiáng)泡菜的風(fēng)味。Gupta等[32]研究表明，以XOS 作為唯一碳源改良MRS 中培養(yǎng)植物乳植桿菌 M-13，獲得的無細(xì)胞上清液對多種病原細(xì)菌表現(xiàn)出高抑制潛力，此外，乳酸菌利用XOS可產(chǎn)生短鏈脂肪酸，影響菌群結(jié)構(gòu)。XOS可以選擇性促進(jìn)特定乳酸菌增殖，從而調(diào)控發(fā)酵過程，提高泡菜品質(zhì)。

3 結(jié)論

本試驗研究XOS對泡菜自然發(fā)酵過程中細(xì)菌群落變化及產(chǎn)品品質(zhì)的影響。pH、總酸結(jié)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(jié)果表明，XOS有助于延長泡菜最適口感的維持期。相較于蔗糖，添加XOS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通過調(diào)控泡菜的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，提高泡菜的品質(zhì)。本研究可為提高發(fā)酵蔬菜生產(chǎn)的可控性提供理論依據(jù)。

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