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传统发酵食品Yucha因发酵工艺不稳定导致品质与安全问题，本研究从海南Yucha和虾酱中分离出69株乳酸菌（LAB），筛选出4株具有益生菌特性及安全性的菌株（L. plantarum Lpl-YC37、L. paracasei Lpa-XJ120、P. pentosaceus Ppe-YC39和Ppe-XJ37）作为接种starter，显著提升有益代谢物如乙酸（Ppe-XJ37增加4倍）和游离氨基酸（尤其是甘氨酸），抑制生物胺积累（腐胺从55.23降至5.77 μg/g），为传统发酵食品工业化提供安全可控方案。
罗子烨|袁媛|拉希拉·哈菲兹|王书伟|裴振明|郝凌云
深圳大学生命科学与海洋学学院，中国深圳518060
摘要
Yucha是一种传统的发酵鱼米制品，其质量和安全性存在不稳定问题。本研究从中国海南的Yucha和虾酱中分离出了69株乳酸菌（LAB）。根据益生菌特性和安全性评估，选出了4株菌株：Lactiplantibacillus plantarum Lpl-YC37、Lacticaseibacillus paracasei Lpa-XJ120以及Pediococcus pentosaceus Ppe-YC39和Ppe-XJ37作为发酵起始菌。这些乳酸菌的接种显著增加了有益代谢物的含量，其中Ppe-XJ37使主要短链脂肪酸乙酸的含量增加了四倍。此外，所有乳酸菌的接种都提高了游离氨基酸的含量，尤其是L-甘氨酸，从而改善了产品的风味和营养价值。最重要的是，乳酸菌的接种显著降低了生物胺的含量，将对照组中的腐胺从55.23 μg g?1降至Lpl-YC37组中的5.77 μg g?1，显著提高了产品的安全性。这些发现表明，热带发酵食品中存在本土的乳酸菌菌株，为这些食品的现代化改进提供了可行的方法。
引言
传统发酵食品是重要的文化和营养资源，尤其是在具有独特气候和民族传统的地区。中国唯一的热带岛屿省份海南，拥有独特的发酵食品，如Yucha（鱼米发酵制品）和Xiajiang（虾酱）。Yucha是黎族和苗族的传统美食，通过新鲜鱼类与米饭和盐的自然发酵制成，具有独特的酸味、鲜味和谷物香气（Zhang等人，2016年）。同样，虾酱是一种由腌制和压碎的虾制成的发酵调味品，因其鲜味和营养价值而受到重视（Shi等人，2023年）。这些食品不仅是当地民族的主要食物来源，还是由热带环境塑造的特有微生物群落的载体，这种微生物群落促进了独特的发酵过程（Lan等人，2013年）。这些发酵食品通常以乳酸菌（LAB）为主，如Lactobacillus和Lactococcus，它们能够分解大分子（蛋白质和脂肪），产生生物活性化合物（包括抗氧化剂和有机酸），同时赋予食品特有的风味。这些微生物还表现出良好的益生菌特性，如对酸和胆汁的耐受性，显示出在健康食品应用中的巨大潜力（Doo等人，2024年）。
尽管这些食品具有营养价值，但由于依赖自然发酵或传统方法，其工业化受到了限制。虽然这些方法能够保留传统风味，但产品质量不稳定，发酵周期较长，并且存在严重的安全问题，尤其是生物胺（如组胺和腐胺）的积累（Ma等人，2024年）。高浓度的生物胺不仅有毒，还表明微生物控制不佳和食品变质（Saha Turna等人，2024年）。最近的研究表明，在发酵过程中加入选定的乳酸菌可以抑制病原体生长，同时调节风味化合物，从而降低这些风险（Han等人，2020年，b）。尽管这些方法很有前景，但大多数研究仍主要依赖商业化的乳酸菌菌株（Grujovi?等人，2022年）。针对Yucha复杂的热带发酵系统，合理选择和应用本土的、符合益生菌标准的起始菌株尚未得到充分探索。这代表了传统发酵工艺与安全、可工业化应用需求之间的关键差距。
发酵食品的质量、风味和安全性主要由关键代谢物决定，特别是短链脂肪酸（SCFAs）、游离氨基酸（FAAs）和生物胺（BAs）。如乙酸、丙酸和丁酸等SCFAs赋予食品酸味，并通过降低pH值提高微生物安全性（Zhang等人，2023年）。FAAs提供必需的营养成分，并直接影响风味，谷氨酸和天冬氨酸赋予鲜味，而甘氨酸和丙氨酸则赋予甜味。相反，生物胺（如组胺、腐胺和尸胺）的过度积累会带来严重的安全风险，通常与发酵控制不良有关（Saha Turna等人，2024年）。有效的乳酸菌起始菌可以通过增强SCFAs和FAAs的生成同时抑制生物胺的积累来有益地调节这种代谢平衡（Belleggia & Osimani，2023年）。然而，通过目标代谢组学方法研究选定的本土乳酸菌在Yucha发酵过程中的这些代谢物的协调调控仍不够充分。
本研究的主要目标是开发一种针对性的起始菌株策略，以提高Yucha发酵的安全性、营养价值和可重复性。基于本土乳酸菌是Yucha发酵最佳候选者的假设，首先从传统的Yucha和Xiajiang样品中分离出乳酸菌，并通过16S rRNA基因测序进行鉴定。随后对这些菌株的关键益生菌特性和功能进行了筛选，包括发酵酸化能力、抗菌活性、生物膜形成、胃肠道存活能力、聚集性和细胞表面疏水性，并初步评估了其安全性。最后，将4株最有潜力的乳酸菌作为单独的起始菌株用于Yucha发酵。通过监测发酵动力学（pH值和活性乳酸菌数量）以及使用目标代谢组学方法定量分析核心代谢物（包括SCFAs、FAAs和BAs），系统评估了它们的性能。我们的研究结果验证了一种新的起始菌株开发框架，将本土菌株的选择与其在受控发酵条件下的关键代谢物调控直接联系起来。这项工作为改进传统发酵食品提供了实用策略，既保留了文化遗产，又满足了现代的安全和质量标准。
部分内容摘录
乳酸菌的分离与鉴定
取10克Yucha和Xiajiang样品（来自中国海南省海口市），与90毫升无菌水混合制备食品悬浮液。将该悬浮液依次稀释后，将每种稀释液涂布在De Man、Rogosa和Sharpe（MRS）琼脂平板上，然后在37°C下培养24小时。选择颜色为白色或乳白色的菌落，表面光滑或略微粗糙的菌落进行进一步纯化。使用聚合酶链反应（PCR）进行...
乳酸菌的分离与鉴定
从中国海南省海口市的当地农贸市场购买的Yucha（43株）和Xiajiang（26株）中总共分离出69株乳酸菌。通过16S rRNA测序并与NCBI数据库中的序列进行比较，鉴定出31株Pediococcus pentosaceus（Ppe）、18株Lactiplantibacillus pentosus（Lpe）、17株Lacticaseibacillus paracasei（Lpa）和3株Lactiplantibacillus plantarum（Lpl）（表S1）。所有鉴定出的菌株的序列相似度均≥99.5%
结论
本研究从海南传统发酵食品中鉴定出4株具有良好益生菌特性的乳酸菌，如抗菌活性、强生物膜形成能力和胃肠道耐受性。这些菌株被用作起始菌株，将Yucha的生产从不可控的自然发酵过程转变为可控的发酵过程。
作者贡献声明
罗子烨：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据整理、概念构思。袁媛：数据整理、验证、调查。拉希拉·哈菲兹：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据整理。王书伟：资源获取、调查。裴振明：项目管理、资金筹集。郝凌云：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、监督、项目管理、调查、资金筹集
伦理声明
本研究未涉及任何涉及人类参与者、动物或感官评估小组的实验。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了国家重点研发计划（编号：2023YFF1001200）的支持。我们还要感谢傅世全提供样品，以及高鹏翔在Yucha发酵和采样方面的协助。
