《Food Chemistry》：Enhancing safety and flavor of traditional Yucha: Autochthonous starters from Hainan fermented foods reduce biogenic amines and promote taste-active metabolites
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傳統發酵食品Yucha因發酵工藝不穩定導致品質與安全問題，本研究從海南Yucha和蝦醬中分離出69株乳酸菌（LAB），篩選出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）作為接種starter，顯著提升有益代謝物如乙酸（Ppe-XJ37增加4倍）和游離氨基酸（尤其是甘氨酸），抑制生物胺積累（腐胺從55.23降至5.77 μg/g），為傳統發酵食品工業化提供安全可控方案。
羅子燁|袁媛|拉希拉·哈菲茲|王書偉|裴振明|郝凌云
深圳大學生命科學與海洋學學院，中國深圳518060
摘要
Yucha是一種傳統的發酵魚米制品，其質量和安全性存在不穩定問題。本研究從中國海南的Yucha和蝦醬中分離出了69株乳酸菌（LAB）。根據益生菌特性和安全性評估，選出了4株菌株：Lactiplantibacillus plantarum Lpl-YC37、Lacticaseibacillus paracasei Lpa-XJ120以及Pediococcus pentosaceus Ppe-YC39和Ppe-XJ37作為發酵起始菌。這些乳酸菌的接種顯著增加了有益代謝物的含量，其中Ppe-XJ37使主要短鏈脂肪酸乙酸的含量增加了四倍。此外，所有乳酸菌的接種都提高了游離氨基酸的含量，尤其是L-甘氨酸，從而改善了產品的風味和營養價值。最重要的是，乳酸菌的接種顯著降低了生物胺的含量，將對照組中的腐胺從55.23 μg g?1降至Lpl-YC37組中的5.77 μg g?1，顯著提高了產品的安全性。這些發現表明，熱帶發酵食品中存在本土的乳酸菌菌株，為這些食品的現代化改進提供了可行的方法。
引言
傳統發酵食品是重要的文化和營養資源，尤其是在具有獨特氣候和民族傳統的地區。中國唯一的熱帶島嶼省份海南，擁有獨特的發酵食品，如Yucha（魚米發酵制品）和Xiajiang（蝦醬）。Yucha是黎族和苗族的傳統美食，通過新鮮魚類與米飯和鹽的自然發酵制成，具有獨特的酸味、鮮味和谷物香氣（Zhang等人，2016年）。同樣，蝦醬是一種由腌制和壓碎的蝦制成的發酵調味品，因其鮮味和營養價值而受到重視（Shi等人，2023年）。這些食品不僅是當地民族的主要食物來源，還是由熱帶環境塑造的特有微生物群落的載體，這種微生物群落促進了獨特的發酵過程（Lan等人，2013年）。這些發酵食品通常以乳酸菌（LAB）為主，如Lactobacillus和Lactococcus，它們能夠分解大分子（蛋白質和脂肪），產生生物活性化合物（包括抗氧化劑和有機酸），同時賦予食品特有的風味。這些微生物還表現出良好的益生菌特性，如對酸和膽汁的耐受性，顯示出在健康食品應用中的巨大潛力（Doo等人，2024年）。
盡管這些食品具有營養價值，但由于依賴自然發酵或傳統方法，其工業化受到了限制。雖然這些方法能夠保留傳統風味，但產品質量不穩定，發酵周期較長，并且存在嚴重的安全問題，尤其是生物胺（如組胺和腐胺）的積累（Ma等人，2024年）。高濃度的生物胺不僅有毒，還表明微生物控制不佳和食品變質（Saha Turna等人，2024年）。最近的研究表明，在發酵過程中加入選定的乳酸菌可以抑制病原體生長，同時調節風味化合物，從而降低這些風險（Han等人，2020年，b）。盡管這些方法很有前景，但大多數研究仍主要依賴商業化的乳酸菌菌株（Grujovi?等人，2022年）。針對Yucha復雜的熱帶發酵系統，合理選擇和應用本土的、符合益生菌標準的起始菌株尚未得到充分探索。這代表了傳統發酵工藝與安全、可工業化應用需求之間的關鍵差距。
發酵食品的質量、風味和安全性主要由關鍵代謝物決定，特別是短鏈脂肪酸（SCFAs）、游離氨基酸（FAAs）和生物胺（BAs）。如乙酸、丙酸和丁酸等SCFAs賦予食品酸味，并通過降低pH值提高微生物安全性（Zhang等人，2023年）。FAAs提供必需的營養成分，并直接影響風味，谷氨酸和天冬氨酸賦予鮮味，而甘氨酸和丙氨酸則賦予甜味。相反，生物胺（如組胺、腐胺和尸胺）的過度積累會帶來嚴重的安全風險，通常與發酵控制不良有關（Saha Turna等人，2024年）。有效的乳酸菌起始菌可以通過增強SCFAs和FAAs的生成同時抑制生物胺的積累來有益地調節這種代謝平衡（Belleggia & Osimani，2023年）。然而，通過目標代謝組學方法研究選定的本土乳酸菌在Yucha發酵過程中的這些代謝物的協調調控仍不夠充分。
本研究的主要目標是開發一種針對性的起始菌株策略，以提高Yucha發酵的安全性、營養價值和可重復性。基于本土乳酸菌是Yucha發酵最佳候選者的假設，首先從傳統的Yucha和Xiajiang樣品中分離出乳酸菌，并通過16S rRNA基因測序進行鑒定。隨后對這些菌株的關鍵益生菌特性和功能進行了篩選，包括發酵酸化能力、抗菌活性、生物膜形成、胃腸道存活能力、聚集性和細胞表面疏水性，并初步評估了其安全性。最后，將4株最有潛力的乳酸菌作為單獨的起始菌株用于Yucha發酵。通過監測發酵動力學（pH值和活性乳酸菌數量）以及使用目標代謝組學方法定量分析核心代謝物（包括SCFAs、FAAs和BAs），系統評估了它們的性能。我們的研究結果驗證了一種新的起始菌株開發框架，將本土菌株的選擇與其在受控發酵條件下的關鍵代謝物調控直接聯系起來。這項工作為改進傳統發酵食品提供了實用策略，既保留了文化遺產，又滿足了現代的安全和質量標準。
部分內容摘錄
乳酸菌的分離與鑒定
取10克Yucha和Xiajiang樣品（來自中國海南省海口市），與90毫升無菌水混合制備食品懸浮液。將該懸浮液依次稀釋后，將每種稀釋液涂布在De Man、Rogosa和Sharpe（MRS）瓊脂平板上，然后在37°C下培養24小時。選擇顏色為白色或乳白色的菌落，表面光滑或略微粗糙的菌落進行進一步純化。使用聚合酶鏈反應（PCR）進行...
乳酸菌的分離與鑒定
從中國海南省海口市的當地農貿市場購買的Yucha（43株）和Xiajiang（26株）中總共分離出69株乳酸菌。通過16S rRNA測序并與NCBI數據庫中的序列進行比較，鑒定出31株Pediococcus pentosaceus（Ppe）、18株Lactiplantibacillus pentosus（Lpe）、17株Lacticaseibacillus paracasei（Lpa）和3株Lactiplantibacillus plantarum（Lpl）（表S1）。所有鑒定出的菌株的序列相似度均≥99.5%
結論
本研究從海南傳統發酵食品中鑒定出4株具有良好益生菌特性的乳酸菌，如抗菌活性、強生物膜形成能力和胃腸道耐受性。這些菌株被用作起始菌株，將Yucha的生產從不可控的自然發酵過程轉變為可控的發酵過程。
作者貢獻聲明
羅子燁：撰寫 – 審稿與編輯、初稿撰寫、數據整理、概念構思。袁媛：數據整理、驗證、調查。拉希拉·哈菲茲：撰寫 – 審稿與編輯、初稿撰寫、數據整理。王書偉：資源獲取、調查。裴振明：項目管理、資金籌集。郝凌云：撰寫 – 審稿與編輯、初稿撰寫、監督、項目管理、調查、資金籌集
倫理聲明
本研究未涉及任何涉及人類參與者、動物或感官評估小組的實驗。
利益沖突聲明
作者聲明沒有已知的財務利益或個人關系可能影響本文的研究結果。
致謝
本研究得到了國家重點研發計劃（編號：2023YFF1001200）的支持。我們還要感謝傅世全提供樣品，以及高鵬翔在Yucha發酵和采樣方面的協助。
