科学家通过定向发酵提升黑甘蓝的健康益处

Scientists boost black cabbage’s health benefits with targeted fermentation

创新的发酵方法揭示了如何通过添加酵母或细菌来增强压榨黑甘蓝的健康益处和风味，为功能性食品开辟了新的可能性。

最近发表在《LWT - 食品科学与技术》杂志上的一篇文章中，研究人员探讨了受控发酵如何改善黑甘蓝的安全性和营养价值。他们发现，发酵显著提高了黑甘蓝的抗氧化活性和多酚含量，在酵母发酵样品中增加了有益健康的短链脂肪酸（SCFAs）水平，引入了因起始菌不同而变化的健康支持化合物，并促进了有益肠道细菌的生长，所有处理均提高了微生物丰度，但在未发酵和发酵样品之间整体微生物组的变化仅略有差异。

研究还发现，酵母发酵与神经递质GABA的增加有关，GABA与血压调节和抗抑郁作用有关。

这项研究是首次系统比较用于黑甘蓝发酵的乳酸菌和酵母起始菌的研究之一。

背景

诸如西兰花、花椰菜和甘蓝等蔬菜富含包括芥子油苷、黄酮类和多酚在内的有益化合物，这些化合物已被证明与降低慢性疾病（如神经退行性疾病、癌症和心血管疾病）的风险有关。然而，这些蔬菜的加工方式对于提高和保持其有益化合物至关重要。发酵是一种广泛使用的方法，可以保存食物，增强其感官和营养品质，并使其更安全食用。在甘蓝中，自然发酵是由植物中存在的乳酸菌驱动的，但这可能导致安全问题，并且难以控制发酵产品的稳定性。

注意力转向使用特定的起始培养物，如植物乳杆菌，以确保改进、可预测和一致的结果。研究表明，起始驱动的发酵可以增强有益特性、多酚含量和抗氧化水平。然而，使用其他起始菌，如酵母，尚未进行探索。这项研究是首次系统比较乳酸菌和酵母起始菌对黑甘蓝发酵的影响。

研究方法

研究人员应用选定的细菌和酵母起始菌对黑甘蓝进行受控发酵，以探讨这些处理如何影响其营养特性。

新鲜的黑甘蓝叶从当地意大利市场采购，清洗并切成小块。然后将甘蓝采用两种发酵方法之一：浸入盐水溶液（80 g/L NaCl）或用干盐（40 g/kg）压榨叶子以释放汁液并开始发酵。

选择了两种微生物菌株：乳酸菌植物乳杆菌TB 11-32和酵母酿酒酵母LI 180-7。这些菌株分别培养后，加入到甘蓝中以达到特定浓度（约7 log CFU/g 细菌，约6 log CFU/g 酵母）。发酵在室温下黑暗环境中进行约30天。混合物的pH值和盐度被监测，并每10天搅拌一次。如果pH值低于4.6，则认为发酵完成。

发酵后，样品经过微生物安全性、化学组成和感官特性的评估。一个由14名未经训练的参与者组成的感官小组评估了味道和质地，使用从0（无）到6（强烈）的评分标准。样品被咀嚼并吞咽，品尝之间进行味觉清洁。

为了进行微生物分析，样品被稀释并培养，以评估有益微生物的存在并检查有害细菌。此外，还进行了生化测试，以测量营养物质、多酚和抗氧化活性的变化，使用来自发酵样品的乙醇提取物。

结果

使用起始培养物（细菌或酵母）发酵黑甘蓝显著改变了其化学、感官和营养特性。

pH值从6.0降至约4.0-4.1，标志着发酵结束，而盐度在10天后稳定在70 g/L。压榨甘蓝表现出更多的质地损失，包括柔软和纤维减少，但两种制备方法都保持了食品安全标准。检测到低水平的肠杆菌科（~3 log CFU/g），但通过盐浓度和起始菌的竞争得到了控制。

起始培养物影响了味道和生化变化。用酵母发酵的压榨甘蓝比未处理样品的苦味更低，甜味和鲜味更高。有机酸含量有所不同：乳酸在细菌样品中最高，而酵母发酵样品则显示更多的醋酸。

压榨样品中的乳酸菌数量也较高，支持了更大的发酵活性。酵母生长在酵母起始样品中最明显，而所有处理均未发现主要病原体。

总多酚含量和抗氧化活性在所有样品中都有所增加，其中酵母发酵甘蓝的增幅最大：多酚含量增加了4.6倍，抗氧化活性增加了3.4倍，与未发酵甘蓝相比。发酵增强了植物组织中生物活性化合物的释放。这种效果在压榨酵母发酵甘蓝中尤为明显，而盐渍样品的增幅较小。

乳酸菌发酵样品则显示出释放的多酚化合物的增加，这些化合物具有潜在的心血管健康益处。

游离氨基酸含量在两种起始菌中均有显著增加，特别是必需氨基酸和生物活性氨基酸。然而，酵母发酵甘蓝显示出最高的总体增加，表明通过发酵显著提高了营养成分。具体而言，γ-氨基丁酸（GABA）的浓度显著增加，这是一种与降压和抗抑郁作用相关的神经递质。

不同的香气特征被观察到：酵母发酵产生了更多样和水果酯，而乳酸菌发酵导致硫和其他香气活性化合物的水平更高。

体外消化和粪便发酵实验表明，无论是否发酵，所有黑甘蓝样品都增加了有益肠道细菌的丰度，与未处理的粪便浆相比。然而，未发酵和发酵甘蓝之间的某些细菌群落差异较小。酵母发酵样品特别促进了短链脂肪酸及其相关酯的产生，这些化合物可能对肠道健康和肠易激综合症有益，而乳酸菌发酵样品则导致了有助于减少氧化应激和支持心血管健康的多酚化合物的释放。

结论

这项研究证实，起始驱动的发酵可以提高黑甘蓝的安全性、味道和营养价值。

细菌和酵母都能有效降低pH值，丰富风味，并增强包括多酚、抗氧化剂和氨基酸在内的健康促进化合物的含量。压榨甘蓝后再发酵有助于释放更多营养物质，并促进有益细菌和酵母的生长。

使用酵母显示出最强的味道改善，包括更低的苦味和更高的鲜味，以及多酚含量、抗氧化活性和氨基酸水平的增加，表明酵母起始菌非常有效。然而，研究发现，使用良好的起始培养物（乳酸菌或酵母）压榨甘蓝提供了最佳结果，并且两种方法都显示出独特的功能优势。研究结果表明，使用选定起始菌的发酵作为一种可持续的生物保存技术，可以生产出无需废水或副产品的货架稳定产品。正在进行大规模试验（处理超过300公斤批次），并计划进行临床试验以进一步评估对人体健康的影响。

这些变化与之前关于泡菜和发酵蔬菜的研究一致，强调了发酵方法和微生物菌株选择的重要性。

值得注意的是，任何发酵产品中均未发现有害微生物，证明了该过程的安全性。所有产品均符合食品安全标准，发酵协议提供了环境效益，通过减少废物并允许全年生产。

总的来说，使用酵母或乳酸菌发酵的压榨黑甘蓝作为开发风味和功能丰富的发酵蔬菜的特别有前景的方法，酵母在感官和营养增强方面表现出特别强的优势，但两种方法都贡献了重要的健康益处。

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