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酸笋是竹笋经微生物发酵制成的一种传统发酵蔬菜，是螺蛳粉、桂林米粉的“灵魂”配料，因其独特的风味深受广大消费者的喜爱。酸笋中微生物群落的构成及其代谢是酸笋生产的核心，酸笋中风味物质的含量和种类决定酸笋的品质，微生物是酸笋风味的主要来源，两者在发酵过程中密切相关。

酸笋发酵菌群

乳杆菌属是酸笋发酵中的优势菌属，对酸笋产品的滋味和风味形成贡献最大。乳酸杆菌被证实是许多发酵食品中产生有机酸尤其是乳酸和挥发性风味化合物的功能性微生物。研究表明，植物乳杆菌可提高发酵蔬菜中乳酸、酒石酸、柠檬酸以及谷氨酸、甘氨酸和苏氨酸的含量。

在酸笋发酵过程中，乳杆菌扮演着重要角色，有助于提高发酵食品中挥发性风味物质的含量，乳酸杆菌在酸笋发酵过程中有利于酯类物质的合成。明串珠菌对酸笋中酯类物质的形成也发挥重要作用。乳杆菌不仅与挥发性风味物质相关，与乳酸单体产量也呈高度正相关， 特别是植物乳杆菌、发酵乳杆菌、戊糖乳杆菌和干酪乳杆菌等乳杆菌，这些微生物已被广泛应用于食品发酵剂中，并成功改善了多种传统发酵食品的质量。乳酸菌具有一定的功效作用。

目前，已有学者对酸笋中的功能性乳酸菌属进行筛选分离和鉴定，发现一类抗氧化和降低胆固醇功效的乳酸菌，如发酵乳杆菌、布氏乳杆菌、戊糖乳杆菌和脓血乳杆菌。此外，还发现柠檬明串珠菌可以通过异型乳酸发酵产生甘露醇，从而赋予酸笋特殊的风味。

肠杆菌属通常被认为是蔬菜发酵中的腐败菌，但其与酸笋中特征醛类风味物质具有较强的正相关性，表明肠杆菌属可能对酸笋挥发性风味物质的形成也至关重要。

肠杆菌虽然是一种食源性致病菌， 但对酸笋最终产品的食用安全性影响不大，主要有以下两方面原因：一是肠杆菌属仅在酸笋发酵初期大量存在，随着酸度的增加而急剧下降，最终与发酵环境相脱离，其二是酸笋通常作为高温烹饪原料食用，可有效降低微生物安全风险。

酸笋中的风味物质

风味主要通过挥发性风味物质和非挥发性风味物质共同体现。挥发性风味物质主要通过嗅觉器官感知，包括酚类、醇类、酸类、酯类、醛类、酮类、烯烃类等。非挥发性风味物质主要由人体味觉器官感知，包括糖、有机酸、氨基酸和多肽等物质。

1、挥发性风味物质

酸笋具有一种独特酸臭味，是区别于其他发酵蔬菜的重要特征风味。目前，从酸笋中可检测到醛类、酯类、苯酚类、醇类、酮类和呋喃等物质，其中醛类、酚类和酯类是酸笋中含量最高的挥发性风味物质，对酸笋风味起重要作用。

酚类化合物是一类具有刺激性气味和特殊异味的化合物，阈值较低。对甲苯酚、甲酚、愈创木酚和 4-乙基愈创木酚是构成酸笋风味的重要物质。对甲苯酚是酸笋风味物质中含量最高的化合物，具有皮革臭和窖泥臭气味，是浓香型白酒异味的特征风味物质，可能是酸笋特殊酸臭味的特征风味物质。

醛类物质主要为戊醛、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。

主要酯类物质包括甲酯、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，其中丙酸乙酯具有浓厚的香蕉味，是清酱香型白酒主要风味物质之一，乙酸乙酯和乳酸乙酯是米香型白酒中重要挥发性风味物质。

此外，竹笋在自然发酵中还会产生吲哚类成分，这些物质是臭豆腐卤水中的臭味物质，可能对酸笋独特酸臭味的产生起重要作用。

2、非挥发性风味物质

酸笋中主要的非挥发性风味物质有氨基酸、有机酸和糖醇。

氨基酸主要影响着酸笋的滋味，分为甜味氨基酸、鲜味氨基酸、苦味氨基酸 3 类。游离氨基酸来源于蛋白质降解，不仅是重要的风味物质，也是一些重要挥发性风味物质的前体物质，与产品品质密切相关。游离氨基酸的含量和种类会直接影响酸笋的滋味。酸笋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)和缬氨酸(valine，Val)，其中Glu和Asp与酸笋中的鲜味相关，而Val与苦味相关。

有机酸是酸笋重要的风味成分，是酸味的主要来源。酸笋发酵过程中会产生多种有机酸，包括乳酸、乙酸、丁酸、草酸、琥珀酸、柠檬酸和苹果酸，其中乙酸具有刺鼻的酸味，对酸笋的气味具有一定的影响。乳酸和乙酸是主要的有机酸，且乳酸含量略高于乙酸，这与泡菜和酸菜等国内外传统发酵蔬菜的研究结果相似。

除氨基酸和有机酸外，甘露醇是一种多元醇，同时也是一种被广泛应用于食品工业的甜味剂。在蔬菜发酵过程中，乳酸菌通过异型发酵将果糖转化为甘露醇，其独特的清凉口感赋予了酸笋滋味提升的关键作用，丰富了其风味特性。

酸笋中风味物质的形成

酸笋的风味物质来源有2个途径，一部分来源于竹笋原料，另一部分则来源于微生物代谢产生，其中微生物代谢是酸笋风味的主要来源途径。

1、酸笋原料中的风味物质

酸笋中的风味与竹笋原料有着密切关系。竹笋自身含有的挥发性风味物质和固有的滋味物质，赋予了酸笋风味。而不同种类竹笋，自身的风味和营养成分也不尽相同。

研究表明，麻竹、绵竹、佯黄竹和鸡爪竹等不同原料竹笋均具有丰富氨基酸，且单宁、三萜类、膳食纤维3种物质的含量也比较接近。但发酵后风味物质呈较大差异，鸡爪竹笋和佯黄竹笋的酯类物质最多，而麻竹笋和绵竹笋的醇类物质最多。竹笋原料中本身含有的有机酸为草酸、苹果酸和柠檬酸，在发酵过程中，其中的植物组织遭到破坏，导致细胞中的草酸、柠檬酸和苹果酸慢慢渗透出来，因此对酸笋风味的形成起到重要作用。

2、酸笋发酵代谢风味的形成

酸笋发酵过程中，微生物利用碳水化合物、蛋白质和脂肪进行分解，如糖酵解/糖异生（EMP）、柠檬酸循环（TCA）、磷酸戊糖途径（PPP）、丙酮酸代谢、脂肪酸生物合成、氨基酸代谢以及酯化作用等，将酸笋中蛋白质、脂肪等大分子物质水解产生相应的挥发性风味物质、有机酸以及氨基酸等一系列风味物质。

① 碳水化合物代谢

在酸笋发酵过程中，碳水化合物的催化代谢是一组复杂但且重要的生化分解反应，能够形成特定风味和质构，为特殊风味的形成提供前体物。酸笋在发酵过程中不需添加辅料或仅添加少量的盐，因此微生物生长代谢所需的碳源只能从竹笋原料中获得。竹笋本身含有大量的淀粉和蔗糖，经酶解后转化成葡萄糖，并提供乳酸发酵所需的前体物。因此，碳水化合物的催化代谢在微生物中扮演着重要的能源来源角色。

② 有机酸的形成

明串珠菌、乳酸链球菌属等主要进行同型乳酸发酵产生乳酸。单糖经过己糖激酶催化生成6-磷酸葡萄糖酸，然后在磷酸果糖激酶作用下转换成 1，6-二磷酸果糖，接着通过果糖-二磷酸醛缩酶作用生成3-磷酸甘油醛进行糖酵解（EMP）生成丙酮酸。最终乳酸菌产生乳酸脱氢酶催化丙酮酸转化为乳酸。而魏斯氏菌属和短乳杆菌等主要进行异型乳酸发酵，6-磷酸葡萄糖酸进入磷酸戊糖途径（HMP）生成乙酰磷酸和 3-磷酸甘油醛，前者形成乙酸，后者经 EMP 和乳酸脱氢酶生成乳酸。

丙酮醛有3条代谢途径可转化为乳酸：(1)由乙醛酸直接合成乳酸；(2)由丙酮醛经乙二醛还原酶生成乳醛，再由乙醛脱氢酶转化为乳酸；(3)先转化为(R)-s-内酯-谷胱甘肽，然后通过羟酰基谷胱甘肽水解酶作用转化为乳酸。苹果酸是三羧酸循环（TCA）中的中间体，可由单糖经过 EMP和TCA产生。且苹果酸可以转换为其他有机酸，如在富马酸水合酶作用下将苹果酸转化为富马酸、通过苹果酸脱氢酶的作用使苹果酸转化为丙酮酸。

丙酮酸可通过三羧酸循环转换为琥珀酸、苹果酸、柠檬酸和延胡索酸。发酵蔬菜中乳酸菌与琥珀酸、草酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乙酸的产生呈正相关，并且乳酸、苹果酸、琥珀酸与乳杆菌和魏斯氏菌呈显著的正相关。因此，有机酸主要通过EMP、HMP 及 TCA、同型乳酸发酵、异型乳酸发酵及相关酶的作用下生成。

③ 氨基酸的形成

氨基酸对酸笋的滋味起重要影响，谷氨酸和天冬氨酸是主要鲜味氨基酸，丝氨酸和甘氨酸是主要甜味氨基酸。发酵过程中，微生物以蛋白质为氮源，将蛋白质分解为多种氨基酸。酸笋中谷氨酸产生可能由4条代谢途径产生：(1) L-吡咯啉-5-羧酸通过 δ-吡咯啉-5-羧酸酯脱氢酶转化为 L-谷氨酸；(2)在谷氨酰胺酶催化作用下，谷氨酰胺转化为谷氨酸；(3) TCA 中2-氧代戊二酸或 L-谷氨酰胺通过谷氨酸合酶转化为谷氨酸；(4) 2-氧代戊二酸经谷氨酸脱氢酶催化转化为谷氨酸。同时，乳酸菌中含有天冬氨酸氨基转移酶，以精氨酸为底物产生谷氨酸。此外，谷氨酸在酶的作用下转换为其他氨基酸。例如，在吡咯啉-5-羧酸还原酶和甘氨酸羟甲基转移酶的催化下，谷氨酸可被转化为脯氨酸和丝氨酸，并且丝氨酸在甘氨酸羟甲基转移酶作用下转化为甘氨酸。

④ 挥发性风味物质的形成

对甲苯酚和吲哚等化合物作为酸笋中含量最高的挥发性风味物质，是赋予酸笋独特臭味的重要特征风味之一。目前已报道的合成对甲苯酚的前体物质为酪氨酸，而吲哚类物质可由色氨酸转化。乳酸菌可分泌大量的芳香氨基酸氨基转移酶和吲哚脱氢酶，通过这些酶的作用，使色氨酸代谢生成一系列吲哚化合物。

酪氨酸的代谢途径主要存在于厌氧的梭菌属内，可通过氨基酸转氨酶或组氨醇磷酸氨基转化为4-羟基-苯丙酮酸，在4-羟基苯丙酮酸羧化酶作用下生成对羟基苯 乙酸，再转化成对甲苯酚。另一方面，酪氨酸可在S-腺苷甲硫氨酸酶作用下生成对甲苯酚。对甲基苯酚与乳酸菌呈正相关，但与蓝藻和明创珠菌呈负相关。

游离脂肪酸是酯、甲基酮、醛、仲醇和内酯的前体。乳酸菌自身含有细胞内酯酶，在发酵过程中会从裂解细胞中释放出来参与水解脂类物质。酯酶可以将甘油酯和醇在水介质中发生醇解而合成酯。乙酸乙酯、丁酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和乙酸丙酯是酸笋中主要特征芳香酯类物质。

传统发酵食品中酯类物质可通过脂肪酶、醇脱氢酶和醇酰基转移酶催化作用下形成，其中乙酸酯类主要是由脂肪酶和醇酰基转移酶催化合成。同时，乙醇脱氢酶可以将醇催化成醛，再氧化成脂肪类酯。醛类物质主要由游离氨基酸通过 Ehrlich 途径降解转化。例如 3-甲基丁醛、2-甲基丁醛和 2-甲基丙醛分别由亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸在转氨酶和脱羧酶作用下转化而来。另一方面，不饱和脂肪酸是直链醛的前体物质，如己醛是亚油酸的氧化产物。呋喃类物质也是主要由亚油酸被氧化后产生，其阈值低，且是一种具有蔬菜芳香的物质。

参考资料：

[1]冯浩森，李湘銮，冯爱军，等.酸笋微生物与风味形成研究进展[J].食品安全质量检测学报，2023，14(22):91-99.

[2]薛冰洁，胡荣，吴良如，等.酸笋中微生物区系演替和风味物质形成机制的研究进展[J].食品与发酵工业，2024，50(04):315-321.

作者简介：小泥沙，食品科技工作者，食品科学硕士，现就职于国内某大型药物研发公司，从事营养食品的开发与研究。