《LWT》：Lactiplantibacillus plantarum fermentation improves the flavor of
Eucheuma cottonii and its transformation mechanism
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麒麟菜风味不佳限制其高值化利用。本研究利用植物乳杆菌(L. plantarum)发酵麒麟菜(E. cottonii)以脱腥增香，通过风味物质定量、异味活性值(OAV)分析、香气重组/缺失实验结合密度泛函理论(DFT)计算，揭示了关键腥味物质的生物转化通路。研究发现发酵显著降低了醛类、1-辛烯-3-酮等腥味物质的含量，提升了醇类、酯类等有益风味物质，为基于微生物发酵定向调控海藻风味提供了理论依据。
提起麒麟菜，这种营养丰富的红藻本是健康食品的潜力股，但其浓烈的腥味却让不少人望而却步，也严重制约了其深加工产品的开发。传统的物理或化学脱腥方法往往效果有限或可能引入新的问题。那么，有没有一种更天然、更有效的方法来“驯服”这种海藻的腥味呢？微生物发酵，特别是利用在食品工业中广泛应用、安全性高的植物乳杆菌，为这一难题提供了新的解决思路。此前的研究表明，植物乳杆菌在去除豆类异味、改善谷物风味方面表现出色，但它能否成功应用于麒麟菜的脱腥，其背后的分子机制又是如何，尚缺乏系统研究。为此，集美大学海洋食品与生物工程学院的研究团队开展了一项深入研究，相关成果发表在食品科学领域知名期刊《LWT》上。
为了探究植物乳杆菌改善麒麟菜风味的效应与机制，研究人员主要运用了几项关键技术。首先，他们通过消费者喜好度评分优化了植物乳杆菌的发酵条件。其次，利用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME/GC-MS)对发酵前后麒麟菜的挥发性风味物质进行了全面鉴定与定量分析。进而，通过计算异味活性值筛选出关键香气成分，并采用香气重组与缺失实验验证了这些成分对整体风味的贡献。最后，通过标准品模拟发酵体系，结合密度泛函理论计算，从热力学角度推演了关键腥味物质的生物转化途径。
3.1. 植物乳杆菌发酵对麒麟菜风味喜好度的影响
研究人员通过单因素实验，以消费者喜好度评分为指标，优化了植物乳杆菌的发酵条件。结果显示，当接种量为2%、发酵时间为8小时、料液比为1:30 (g/mL)时，发酵麒麟菜的喜好度评分最高。这表明在此优化条件下，发酵能最有效地改善麒麟菜的感官接受度。
3.2. 麒麟菜的挥发性风味化合物：发酵前后对比
通过HS-SPME/GC-MS分析发现，发酵显著改变了麒麟菜的挥发性风味物质谱。未经发酵的麒麟菜中醛类物质含量最高，这些物质是腥味的主要来源。经过植物乳杆菌发酵后，总醛含量降低了47.8%，关键腥味物质1-辛烯-3-酮含量降低了60.56%，而6-甲基-5-庚烯-2-酮则未被检出。与此同时，具有花果香气的醇类物质总含量增加了35.88%，酯类物质总含量增加了83.29%。这些变化共同作用，有效掩盖了腥味，提升了整体风味的愉悦感。
3.3. 异味活性值分析
异味活性值是衡量香气成分贡献度的重要指标。分析发现，(E,E)-2,4-癸二烯醛、癸醛、1-辛烯-3-酮、壬醛等是未发酵麒麟菜中OAV值最高的关键腥味成分。发酵后，这些物质的OAV值均显著下降，而6,10-二甲基-5,9-十一碳二烯-2-酮（具有玫瑰花香）等有益风味物质的OAV值则显著上升，这直接关联了风味物质变化与感官改善。
3.4. 香气重组和缺失分析
为了验证上述关键香气成分的准确性，研究人员进行了香气重组与缺失实验。重组模型的感官轮廓与真实样品基本吻合。缺失实验进一步确认了(E,E)-2,4-癸二烯醛、1-辛烯-3-酮、壬醛等12种物质是未发酵麒麟菜的关键香气成分，而发酵后麒麟菜的关键香气成分变为10种，其中6,10-二甲基-5,9-十一碳二烯-2-酮的贡献变得显著。这证实了发酵确实通过改变关键香气物质的组成来重塑风味。
3.5. 感官评价与挥发性风味化合物的相关性分析
相关性分析表明，腥味、青草味、蘑菇味等不良风味与己醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛、1-辛烯-3-酮等物质呈正相关；而花香、脂肪香、发酵酸味等愉悦风味则与6,10-二甲基-5,9-十一碳二烯-2-酮、1-庚醇等物质呈正相关。这从统计学上建立了特定化合物与感官属性之间的直接联系。
3.6. 关键香气化合物的转化途径
为了揭示脱腥的分子机制，研究人员选取饱和醛、不饱和醛和1-辛烯-3-酮等代表性腥味物质进行模拟发酵，并结合密度泛函理论计算反应吉布斯自由能变。结果表明，植物乳杆菌主要通过其代谢过程中产生的醛脱氢酶、醛还原酶、醛酮还原酶、烯酰还原酶等多种代谢酶，催化腥味物质发生氧化、还原、酯化等反应。例如，醛类物质可被醛脱氢酶氧化为相应的酸，或被醛还原酶还原为相应的醇；1-辛烯-3-酮可被还原为3-辛酮或辛醇。这些转化反应大多在热力学上是自发的，或可在酶催化下顺利进行，从而将具有强烈不良气味的原始物质转化为气味阈值较高或具有愉悦香气的新物质。
本研究系统阐明了植物乳杆菌发酵改善麒麟菜风味的效应与机制。在优化条件下发酵，能有效降低麒麟菜中醛类、酮类等腥味物质的含量，同时提升醇类、酯类等有益风味物质的含量，从而在感官上显著减弱腥、青草、蘑菇等异味，增强花香、脂肪香和发酵酸香。其核心机制在于植物乳杆菌代谢酶系对关键腥味物质进行了定向生物转化。这项工作不仅为麒麟菜这一高价值海藻资源的脱腥增香提供了切实可行的微生物发酵工艺，更从分子水平揭示了其风味转化的生化通路，为利用微生物技术定向调控海藻乃至其他食品的风味品质奠定了重要的理论基础。未来，进一步探究多种风味化合物之间的协同与拮抗作用，将有助于构建更复杂、更精准的风味调控网络。
