摘 要：生物發(fā)酵不僅可以調控竹筍的風味品質，還可以處理竹筍加工廢棄物，促進資源的有效利用。本文綜述竹筍及其加工廢棄物的發(fā)酵方法、竹筍發(fā)酵過程中的微生物多樣性、竹筍發(fā)酵工藝優(yōu)化、竹筍發(fā)酵后的風味物質變化與品質以及竹筍及其加工廢棄物的資源化利用。

關鍵詞：竹筍；廢棄物；生物發(fā)酵

Abstract： Biological fermentation can not only control the flavor quality of bamboo shoots， but also treat the processing waste of bamboo shoots and promote the effective utilization of resources. In this paper， the fermentation methods of bamboo shoots and their processing waste， the microbial diversity in the fermentation process， the optimization of bamboo shoots fermentation process， the change and quality of flavor substances after fermentation， and the utilization of bamboo shoots and their processing waste are reviewed.

Keywords： bamboo shoots; processing residues; biological fermentation

我國的竹類資源豐富，竹林面積廣闊，竹筍年產量超過500萬t，是竹類植物生產加工、消費大國，素有“竹子王國”之美譽[1]。竹筍富含各種營養(yǎng)物質。在竹筍加工過程中，會產生筍殼等加工廢棄物，其占比高達50%[2]。對竹筍及其加工廢棄物進行資源化利用，不僅可以減少資源浪費，還可促進資源的有效利用。因此，本文綜述竹筍生物發(fā)酵的研究進展，為后續(xù)研究提供參考。

1 竹筍及其加工廢棄物的發(fā)酵方法

竹筍除了富含各種營養(yǎng)物質外，其加工廢棄物還含有不溶性纖維和木質素，這些成分較難降解。常用的竹筍及其加工廢棄物的發(fā)酵方法主要有化學法和微生物發(fā)酵法[2]。微生物發(fā)酵法又分為青貯法和微生物接種發(fā)酵法。青貯法是利用微生物發(fā)酵作用儲存新鮮飼草的方法，但該方法因竹筍廢棄物含水量和含糖量較高而降低了發(fā)酵飼料的品質[3]。微生物接種發(fā)酵法則有效避免了青貯法的缺陷，提升發(fā)酵產物的品質和質量。

2 竹筍發(fā)酵過程中的微生物多樣性

不同的發(fā)酵工藝和處理會使優(yōu)勢菌群種類和豐度有較大的差異，進而直接影響發(fā)酵產物的品質和質量。因此，篩選優(yōu)勢功能菌株，定向發(fā)酵，調控竹筍發(fā)酵產品的風味和營養(yǎng)成為從業(yè)人員的共同關注點。陳正培等[4]研究柳州地區(qū)傳統(tǒng)酸筍發(fā)酵液中的細菌多樣性，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵液中的細菌多樣性豐富，包含9個門、13個綱、23個目、36個科和75個屬。其中，乳桿菌屬是優(yōu)勢菌，其豐度高達90%。周金沙等[5]基于Illumina MiSeq高通量測序技術分析廣西無鹽發(fā)酵酸筍中細菌多樣性，發(fā)現(xiàn)厚壁菌門占絕對優(yōu)勢，而乳桿菌屬、乳球菌屬和魏斯氏菌屬是優(yōu)勢菌屬，平均相對豐度總和高達99.8%。李薇等[6]基于高通量測序方法研究腌制麻竹筍發(fā)酵過程中細菌群落的動態(tài)演替，發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢菌主要為厚壁菌門、變形菌門和藍藻細菌門；而高、低鹽腌制發(fā)酵竹筍的優(yōu)勢菌屬均有乳酸桿菌屬。張雅雯等[7]發(fā)現(xiàn)不同發(fā)酵時期的麻竹筍的菌群結構多樣性改變顯著，乳桿菌屬和乳球菌菌屬與發(fā)酵過程中的揮發(fā)性物質大多呈正相關。李昕諾等[8]基于宏基因組學揭示自然發(fā)酵與植物乳桿菌接種發(fā)酵酸筍中微生物代謝及關鍵風味基因，發(fā)現(xiàn)厚壁菌門是自然發(fā)酵酸筍和植物乳桿菌發(fā)酵酸筍共有的優(yōu)勢菌門，植物乳桿菌發(fā)酵酸筍可抑制半胱氨酸代謝、酪氨酸代謝，從而減少不良氣味的產生，達到改善酸筍風味品質的目的。黃圖英等[9]分析鮮竹筍發(fā)酵過程中微生物變化情況，發(fā)現(xiàn)NaCl溶液濃度和pH值呈負相關；自然發(fā)酵的酸筍，其革蘭氏陽性菌豐度相對低于乳酸菌發(fā)酵的酸筍，但是革蘭氏陽性菌豐度和NaCl溶液腌制濃度相關性不大。王磊等[10]研究基于UPLC-MS非靶向代謝組學分析乳桿菌發(fā)酵方竹筍超細全漿的代謝差異。結果發(fā)現(xiàn)，與CK相比，羅伊氏乳桿菌發(fā)酵組有392種差異代謝物，主要涉及脂類和類脂類、有機酸及其衍生物、有機雜環(huán)化合物和苯類。通過代謝通路富集分析，發(fā)現(xiàn)代謝差異通路主要是嘧啶代謝、嘌呤代謝、苯丙氨酸代謝及檸檬酸循環(huán)等。盡管發(fā)酵過程中，不同處理的優(yōu)勢菌群有較大差異，但乳桿菌屬是大部分竹筍發(fā)酵過程中的優(yōu)勢屬，這為竹筍發(fā)酵風味品的調控、優(yōu)勢功能菌株的篩選、定向發(fā)酵以及相關產品的開發(fā)提供了理論支撐和借鑒。

3 竹筍發(fā)酵工藝優(yōu)化

工藝優(yōu)化不僅是竹筍發(fā)酵的基礎，還是竹筍發(fā)酵產品品質和質量的有效保障。黃元昊等[11]對竹筍加工廢棄物發(fā)酵菌種的篩選及其發(fā)酵工藝優(yōu)化進行研究。結果表明，在葡萄糖2.9%、KH2PO4 2.9%、MgSO4·7H2O 0.15%，接種量11.50%，固水比1∶1，37 ℃發(fā)酵8 d的條件下，竹筍加工廢棄物中纖維素降解率達到54.85%。李珂等[12]通過模糊數學綜合評價結合響應面法優(yōu)化竹筍汁飲品發(fā)酵工藝，結果表明，添加6%紅茶菌，在25 ℃條件下發(fā)酵2.5 d，所得產品的色澤均勻、感官評分較高，固形物、總糖、總酸、總酚和總黃酮含量分別為6.13 g·L-1、0.16 g·L-1、41.33 g·L-1、7.74 mg·L-1和0.066 mg·mL-1。陳雪蓮等[13]優(yōu)化植物乳桿菌與嗜熱鏈球菌互配后的發(fā)酵工藝，結果發(fā)現(xiàn)其最佳發(fā)酵工藝為竹筍與輔料8∶1、鹽濃度2%、糖濃度5%，該條件下發(fā)酵產品的感官評價較好。張長貴等[14]綜合單因素試驗、正交試驗，優(yōu)化苦竹筍的發(fā)酵工藝。結果表明，苦竹筍的最佳發(fā)酵工藝條件為蔗糖2%、食鹽5%、乳酸菌粉接種量0.10%，發(fā)酵6 d。劉仁杰等[15]探究毛竹筍芥菜混合發(fā)酵、芥菜單獨發(fā)酵對梅干菜主要營養(yǎng)成分及功能性物質含量的影響，發(fā)現(xiàn)梅干菜的礦物質元素、營養(yǎng)成分和功能性物質的含量和發(fā)酵方式有較大的相關性。陳盈等[16]通過分離乳酸菌，并用于竹筍發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)通過發(fā)酵可以提升竹筍的品質。相關工藝的優(yōu)化不僅能夠確保竹筍發(fā)酵產品的色澤好、風味佳、質地脆嫩和商品價值較高，還可以為食品工業(yè)提供新技術，促進功能性發(fā)酵食品的研發(fā)。

4 竹筍發(fā)酵后的風味物質變化與品質

風味物質的種類和含量可以影響竹筍發(fā)酵產品的品質。周杏榮等[17]研究竹筍自然發(fā)酵過程中風味物質變化規(guī)律，結果表明自然發(fā)酵過程中竹筍酸度呈上升趨勢，酚類與酸類物質的相對含量呈現(xiàn)先增加后減少趨勢，而醇類物質呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢，酯類物質相對含量則不斷減少。蔡玥等[18]研究毛竹筍發(fā)酵過程中各類揮發(fā)性風味物質的動態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵過程中可產生47種揮發(fā)性風味成分，其中醇類、酯類和酚類隨著發(fā)酵的進行，其含量逐步升高，而醛類則相反。此外，蔡玥等[19]還研究不同鹽水濃度對甜竹筍發(fā)酵過程揮發(fā)性風味物質的影響，結果表明甜竹筍發(fā)酵過程中共檢測到揮發(fā)性風味物質75種，其中酮類和酸類含量和發(fā)酵時間呈正相關，而醇類和醛類呈負相關；進一步研究表明，乙基苯酚、1-辛烯-3-醇等揮發(fā)性物質對發(fā)酵甜竹筍風味的影響較大。張雅雯等[7]探究不同發(fā)酵階段酸筍樣品中的特征風味物質。結果表明，發(fā)酵過程中共檢測出88種揮發(fā)性化合物，對甲酚是酸筍中特殊味道的主體成分；而環(huán)辛醇、乙酸、乳酸等物質在發(fā)酵中后期形成。許蓉蓉等[20]利用高效液相色譜法定量測定廣西發(fā)酵麻筍風味標志物，結果共檢出8種高響應揮發(fā)性物質，但主要揮發(fā)性成分為4-甲基苯酚，為發(fā)酵麻筍的風味控制提供了技術支撐。

發(fā)酵過程中，亞硝酸鹽也會影響竹筍發(fā)酵后的品質。李梅等[21]分析不同處理方式下毛竹筍發(fā)酵過程中品質變化。結果表明，毛竹筍發(fā)酵過程中的揮發(fā)性風味物質總量有所增加，而經漂燙后再采用乳酸菌發(fā)酵，其毛竹筍中亞硝酸鹽含量最低、風味最好、品質最高，表明人工接種乳酸菌進行發(fā)酵可有效提高毛竹筍發(fā)酵產品的品質和質量。崔娜等[22]探究乳酸桿菌發(fā)酵與自然發(fā)酵兩種發(fā)酵方式對酸筍發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量變化的影響。結果表明，整個發(fā)酵周期中，酸筍的硝酸鹽含量先增加后減小，而成品酸筍的亞硝酸鹽含量僅為4.5 mg·kg-1，遠低于國標的20 mg·kg-1。盧宏皓等[23]研究檸檬明串珠菌與植物乳桿菌接種發(fā)酵竹筍過程中的化學成分變化。結果表明，前者可以快速啟動發(fā)酵，產生泡菜的特征風味物質甘露醇，且亞硝酸鹽含量遠低于后者；而后者在24 h內，其菌總數達到高峰，能夠迅速調整pH值，抑制腐敗菌的生長。

同時，在發(fā)酵過程中，采用不同的發(fā)酵方式，竹筍的質構特性和感官評價也有較大差異。李梅等[24]研究不同發(fā)酵方式對毛竹筍的影響，發(fā)現(xiàn)不同處理方式下，毛竹筍的硬度、脆性、凝聚性等質構特性顯著下降，表明不同發(fā)酵方式對硬度、脆性、凝聚性等影響較大，而對彈性和回復性的影響不明顯，其中以漂燙乳酸菌發(fā)酵竹筍的保鮮效果最好。漂燙乳酸菌發(fā)酵的竹筍營養(yǎng)物質損耗最小、木質化速度減緩，可改善發(fā)酵毛竹筍食用品質并有效延長貯藏期[25]。楊維維等[26]對比分析發(fā)酵和酸漬處理對苦竹筍品質的影響，結果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵苦筍的感官評價較高，但質構特性低于酸漬苦筍。兩種處理方式下，竹筍的氨基酸總量均有所減少，且呈味氨基酸比例差異較大。深入分析發(fā)現(xiàn)，酸漬處理能較好地保持苦筍的質構品質和色澤，但風味品質不及發(fā)酵苦筍。這為我國竹筍發(fā)酵產業(yè)高質量發(fā)展提供了思路借鑒。

5 竹筍及其加工廢棄物的資源化利用

竹筍加工過程中，木質化程度較高的竹筍基部和筍殼被作為廢棄物丟棄。據初步統(tǒng)計，竹筍加工廢棄物約占竹筍重量的50%[2]。對竹筍及其加工廢棄物進行資源化利用是亟待解決的問題。覃娟清等[27]研究不同添加劑（甲酸、纖維素酶、EM菌）對筍殼發(fā)酵品質的影響，發(fā)現(xiàn)在不同添加劑處理方式下，發(fā)酵產物的品質相差較大。黨浩千等[28]探究甲酸、EM復合菌、FCM組合處理對筍殼營養(yǎng)成分和發(fā)酵品質的影響，結果發(fā)現(xiàn)干物質、粗蛋白含量均顯著高于CK組，中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維均顯著低于CK組。黃元昊等[11]研究表明通過發(fā)酵，竹筍加工廢棄物中纖維素降解率達到54.85%。李巧亮等[29]通過連續(xù)定向繼代培養(yǎng)篩選出適用于竹筍發(fā)酵的菌種，為竹筍殼青貯發(fā)酵和高值化利用提供了借鑒，為竹筍加工廢棄物的資源化利用，尤其是飼用提供了理論支撐和技術參考。

竹筍富含膳食纖維、木糖等成分，通過發(fā)酵提取相關的成分為功能性食品研發(fā)提供了原料。祝燕燕等[30]以竹筍殼為原料，研究熱帶假絲酵母發(fā)酵生產木糖的工藝，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵溫度35 ℃、接種量8%和轉速160 r·min-1為最優(yōu)條件，其發(fā)酵產物木糖醇質量濃度最高，轉化率在61.5%以上。李璐等[31]確定雷竹筍渣膳食纖維的最佳發(fā)酵工藝為接種量4%、40 ℃發(fā)酵24 h、液料體積質量比10.0∶1。該條件下膳食纖維得率高達80.20%，且持水力、溶脹性、結合水力等指標較佳，為膳食纖維的制備提供了新思路和借鑒。趙麗娜等[32]研究不同新型益生乳酸菌對竹筍膳食纖維的發(fā)酵影響，結果表明干酪乳桿菌05-21等菌株適宜發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶，其產品風味優(yōu)于其他菌株；而復篩益生菌發(fā)酵的竹筍膳食纖維酸奶的功能性較好，不僅能夠縮短小鼠排便時間，還可以增加腸推進和排便量。吳麗萍等[33]通過單因素和響應面試驗優(yōu)化毛竹筍的發(fā)酵工藝，發(fā)現(xiàn)毛竹筍發(fā)酵的最佳菌種是黑曲霉，發(fā)酵工藝為黑曲霉接種量10.5%、料液比1∶16、pH=5.0、28 ℃下發(fā)酵75 h。所得的毛竹筍水溶性膳食纖維蓬松多孔，比表面積增大，膨脹性、持水力、溶解性、持油力和吸附膽固醇能力顯著增強，為開發(fā)功能性食品提供了優(yōu)質原料。

6 結語

高效、全價利用竹筍是科研人員、企業(yè)未來關注的方向之一。同時，篩選優(yōu)勢功能菌株、定向發(fā)酵竹筍制品，精準調控竹筍發(fā)酵產品的風味和營養(yǎng)成分也是未來發(fā)展的重要方向。此外，如何高值化、資源化、全價利用竹筍加工廢棄物，尤其是飼料發(fā)酵、功能性成分的提取與功能食品研發(fā)，又是未來重要的研究方向。

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基金項目：四川省科技計劃苗子工程重點項目（2023JDRC0130）；西南科技大學大學生創(chuàng)新基金精準資助專項（JZ24-071、JZ24-076、JZ24-082）。

作者簡介：張瑜（1990—），女，四川自貢人，碩士，助教。研究方向：竹筍深加工與高附加值產品研發(fā)。

通信作者：龍治堅（1987—），男，貴州銅仁人，碩士，講師。研究方向：竹類植物分子細胞遺傳和種質資源創(chuàng)制。E-mail： long20053182@126.com。