《食品科學》：貴州醫科大學劉嘉研究員等：發酵對芥菜莖膳食纖維結構﹑理化及發酵特性的影響

芥菜（Brassica juncea var. multiceps）在我國是重要的十字花科綠葉蔬菜，在發酵后不易軟化，因此被用作酸菜的主要原料。芥菜含有大量的膳食纖維（DF）。而DF作為第七大類營養素，根據其水溶性可以分為可溶性膳食纖維（SDF）和不可溶性膳食纖維（IDF），對維持人體生理健康發揮獨特的生理活性。DF通過限制膽汁鹽再吸收調節血漿膽固醇，改善餐后血糖和血脂反應，同時影響腸道微生物群的生長和代謝。研究表明，SDF可以被腸道微生物群消化并產生大量的代謝產物，其產生的代謝產物在抗癌、降血壓、降血脂以及治療糖尿病等方面發揮著重要作用。DF可以促進有益菌和短鏈脂肪酸（SCFA）產生菌增殖，特別是乳桿菌和雙歧桿菌以及阿克曼氏菌都是有益的SCFA產生菌。SCFA通常被稱為揮發性脂肪酸，包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和己酸，具有多種生物學功能。

物理法（擠出、超聲等）、化學法（堿處理、酸處理等）和生物法（酶法、微生物法等）通過減小粒徑、破解糖苷鍵和改變微觀結構等方式提高DF中SDF的含量。其中，發酵作為一種傳統的食品加工方式，可有效提高食物DF中SDF的占比。同時改善其理化性質。研究表明，雙歧桿菌發酵提高了麥麩中SDF的含量及持油能力和葡萄糖吸附容量。綠色木霉發酵，顯著提高了脫脂米糠SDF的持水能力、含油能力和膽固醇吸附量。同時，發酵還改善了玉米芯SDF的組成和比例。從加工廢棄物增值利用的角度出發，發酵對谷物DF組成及特性的影響得到了大量印證。而現實生活中，酸菜也是利用發酵產生的一種蔬菜加工食品。目前大量研究僅關注發酵對芥菜感官品質的影響。而營養屬性，尤其是微生物作用DF引起的組成及特性改變卻鮮見報道。此外，傳統的有鹽發酵與現代的無鹽發酵對發酵芥菜DF的影響是否有差異也鮮見報道。因此，貴州醫科大學公共衛生與健康學院的陳曉蝶、劉嘉*，貴州省農業科學院園藝研究所的奧 寧等人利用液相色譜、掃描電鏡（SEM）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）儀和X射線衍射（XRD）對包心芥菜莖DF的組成及結構進行鑒定，并對其理化特性進行分析。同時，利用體外發酵對SDF產生SCFAs的特性進行檢測。通過建立發酵（不同發酵時間及發酵方式）與包心芥菜莖DF理化性質和功能特性之間的關聯，為進一步了解發酵蔬菜的品質特性及工藝改良提供理論基礎。

1 發酵對芥菜莖IDF和SDF組成及結構的影響

1.1 芥菜莖IDF和SDF的單糖組成分析

芥菜莖IDF和SDF的單糖組成存在略微差異（表1）。其中，未發酵芥菜莖的IDF中Gal-A物質的量分數最高（23.56%），隨后依次是Glu（16.96%）﹑Xyl（16.63%）和Gal（16.08%）。這說明芥菜莖IDF中果膠和半纖維素類多糖占主要部分。發酵芥菜時，微生物初期主要利用芥菜中的可溶性糖類作為碳源；隨著發酵進行，部分微生物或酶可能逐步分解DF，產生次級碳源被微生物利用。考察IDF和SDF單糖組成的變化，能夠明晰微生物對碳源的選擇性差異。發酵后芥菜莖中單糖組成發生改變，其中C-SDF的Glu物質的量分數顯著增加（62.70%），芥菜莖的IDF中Gal-A和Glu整體呈現下降趨勢，表明微生物選擇性地利用了二者作為碳源。而Gal-A和Glu的比例下降，導致Gal﹑Ara和Rha的含量呈現上升趨勢。未發酵芥菜莖的SDF中Glu物質的量分數最高（27.10%），隨后依次是Gal-A（25.57%）、 Ara（16.51%）和Gal（15.63%），且幾乎不含有Xyl（0.49%）。這說明，芥菜莖SDF中可溶性的果膠和半纖維素類多糖占主要部分。在乳酸菌發酵的DF中也發現未檢測到Xyl成分。與IDF不同，SDF可溶于水，部分SDF（如果膠、部分半纖維素）可被微生物分泌的特定酶降解為低聚糖或單糖，從而被吸收利用。鹽發酵（傳統雜菌）芥菜莖中Glu﹑Gal-A及Ara是被微生物大量消耗的碳源性單糖；植物乳植桿菌發酵芥菜莖中Glu及Gal-A是被微生物大量消耗的碳源性單糖；腸膜明串珠菌發酵芥菜莖中Gal-A﹑Gal﹑Ara及Rha是被微生物大量消耗的碳源性單糖。由此證實不同微生物對碳源的選擇存在差異，這有可能導致IDF和SDF在理化特性上產生差異。不同的發酵方式對單糖的組成含量有影響，在乳酸菌和Kluyveromyces marxianus C21分離和共發酵豆渣中SDF的理化和功能特性表征也發現了相同結論。在對DF進行發酵后，其SDF中的Glc-A、IDF中的Rha以及IDF中的Ara的含量都在未發酵的基礎上增加，其原因可能是因為發酵破壞半纖維素，并將其轉化為果膠和一些可溶性中性單糖等可溶性組分。

1.2 發酵對芥菜莖IDF和SDF微觀結構的影響

如圖1所示，未發酵芥菜莖IDF與SDF的表面光滑致密且完整。發酵后芥菜莖IDF的結構出現不同程度破碎。植物乳植桿菌和腸膜明串珠菌發酵的芥菜莖SDF表面存在孔洞，與未發酵芥菜莖相比更加疏松多孔，且呈蜂窩狀，而鹽發酵的芥菜莖SDF僅出現斷層現象。有研究表明經過發酵后，IDF的完整結構被摧毀，同時SDF網絡結構出現。這可能是因為發酵中微生物分泌的纖維素酶和木聚糖酶進入到纖維內部以后，導致纖維素和木質素的降解，導致DF蜂窩結構的形成。由此，乳酸菌發酵后，DF的微觀結構發生了變化，可能導致DF理化和功能特性的改變。

1.3 發酵對芥菜莖IDF和SDF分子及晶體結構的影響

C由圖2A可知，IDF與SDF都在約3 400 cm-1處顯示出寬而強烈的特征峰，這歸因于O—H的拉伸振動，主要來自纖維素。所有纖維在約2 930 cm-1處都有來自多糖甲基和亞甲基的C—H伸縮振動，所有樣品在1 742 cm-1處都有一個特征峰（COOH的C—O拉伸），表明半纖維素水解。1 620 cm-1和1 408 cm-1附近處的峰可能分別是不對稱和對稱C＝O鍵拉伸的特征吸收。約1 410 cm-1處的譜帶代表甲基和羰基的C—H振動。1 240 cm-1處的峰被認為是半纖維素的O—H或C—O基團振動。峰值在1 000～1 200 cm-1范圍內，它對應于C—O伸縮振動，這可能是纖維素和半纖維素糖環的C—O—H和C—O—C；1 057 cm-1附近處的峰值被認為來自木質素或半纖維素的醚鍵。FTIR圖顯示，發酵與未發酵的芥菜莖中DF的吸收峰強度有所變化，表明發酵對其有所影響，但結構特征仍然相似。

從圖2B可以看出，所有IDF樣品在2θ在15.8°、34.6°以及21.6°處都顯示出特征衍射峰，該結果表明存在纖維素I晶體結構，其特征是結晶纖維素區域和非結晶區域，這與黑米糠DF組成、結構、理化特性中觀察到的結果相似。改性前后SDF在2θ＝21°附近具有明顯的特征結晶峰，這是由于纖維素I型結構引起的。發酵后SDF在12°附近衍射峰強度降低，表明DF有序的晶體結構在發酵過程中遭到破壞。

2發酵對芥菜莖IDF和SDF持水能力、持油能力及膨脹力的影響

持水能力表示在重力以外的外力的情況下纖維保留水的能力，持水能力可作為其他營養物質吸收的指標，并可能表明微生物群落的均勻性。如圖3A所示，X-SDF、Y-SDF、Z-SDF、C-SDF持水能力分別為12.55、7.85、9.77、14.69 g/g，其中，C-SDF吸附水的能力高于X-SDF，而Y-SDF和Z-SDF均低于X-SDF。改性可使纖維表面形成更多孔隙結構，有利于提高持水能力；然而，纖維素和半纖維素的降解則可能削弱纖維的吸水能力。此外，發酵處理在減小DF粒徑、使其結構更為疏松多孔的同時，也可能將SDF水解為小分子多糖，造成親水基團因酶消化而損失，從而導致持水能力下降。

發酵后IDF與SDF的持水能力相反。Y-IDF、Z-IDF、C-IDF、X-IDF的持水能力為14.86、13.46、14.99、12.34 g/g，發酵后IDF的持水能力顯著高于未發酵IDF （P＜0.05），其中C-IDF的持水能力提高21.56%。IDF的持水能力增加可能與發酵過程中微生物的代謝活動有關，微生物會分解一些復雜的大分子結構，從而導致纖維的孔隙結構變得更加松散。同時，改性處理所帶來的更高孔隙率與表面張力，增大了纖維與水的接觸界面，促進了水分子的滲透與保持。此外，IDF被分解后，其微觀結構遭到破壞，暴露出更多的極性和非極性基團，對水的吸附能力增加。

持油能力是衡量DF增強脂質代謝和降低血清膽固醇水平能力的重要指標。如圖3B所示，經過發酵后，Y-SDF、Z-SDF、C-SDF的持油能力分別為25.45、27.16、26.75 g/g，均顯著高于未發酵SDF（15.22 g/g）（P＜0.05），其中Z-SDF的持油能力提高78.45%。其原因可能是發酵導致其纖維結構破壞，孔隙增多，從而能夠吸附更多的油脂。乳酸菌發酵SDF的持油能力較高，可能是由于發酵增加了SDF的比表面積，從而增加了其與油之間的接觸面積。同時，乳酸菌發酵的SDF含有親脂性基團，其結構和油分子之間的接觸提供了足夠的環境，因此在相同條件下能夠吸收更多的油。

如圖3C所示，發酵后X-SDF、Y-SDF、Z-SDF、C-SDF的膨脹力分別為8.33、6.06、8.67、12.39 mL/g，X-IDF、Y-IDF、Z-IDF、C-IDF的膨脹力分別為17.33、54.67、39.67、28.33 mL/g，其中Y-IDF膨脹力提高215.46%?？傮w而言，發酵后IDF其膨脹力均高于未發酵的IDF，這可能是由于發酵使纖維結構變得疏松、比表面積增大，從而增強了其水合能力所致。而在SDF膨脹力測定中發現鹽發酵的SDF膨脹能力低于未發酵的DF。其原因可能在于經過處理后的DF結構被破壞，大分子物質的量減少，從而導致膨脹能力的降低。

3發酵對芥菜莖SDF CAC、膽酸鈉吸附能力及GAC的影響

體內膽固醇有多種代謝途徑，包括膽固醇吸收、膽固醇生物合成等，發酵能提升DF對膽固醇的吸附能力，其原因可能在于發酵使DF結構疏松且比表面積增大。由圖4A可知，DF在pH 7時對膽固醇的吸附能力高于pH 2時的膽固醇吸附。X-SDF、Y-SDF、Z-SDF和C-SDF在pH 7時對膽固醇的吸附能力分別為7.10、16.46、17.43、8.39 mg/g，在pH 2時經過發酵的SDF吸附量也顯著高于未發酵的SDF。

模擬腸道條件下DF在pH 7時的CAC高于模擬胃條件，這表明腸道的條件可能更有利于DF與膽固醇的結合，在相同的pH值條件下，發酵后DF的CAC明顯高于未發酵的DF，表明發酵可以增強DF吸附膽固醇的能力。未發酵大豆渣和混合發酵的大豆渣的CAC在pH 7時高于pH 2，表明大豆渣在腸道中對膽固醇的吸附能力比在胃中更強。

人體內的大部分膽汁酸都是以膽汁酸鈉的形式存在，腸道對膽固醇的吸收主要依靠膽汁酸鈉作為載體，增強膽酸鈉的吸收可以顯著減少腸道對膽固醇的吸收。由圖4B可知，X-SDF、Y-SDF、Z-SDF和C-SDF對膽酸鈉的吸附能力分別為17.22、28.47、24.29、21.45 mg/g。經過發酵處理以后的DF對膽酸鈉的吸附含量均顯著高于未發酵的DF。發酵處理后提取的DF具有更豐富的果膠物質和高表面孔隙率，此外，發酵后的DF具有較小的粒徑和更多孔和更破碎的微觀結構，這也有助于膽酸鈉吸附能力的提高。有關研究指出，植物乳植桿菌發酵和嗜酸乳桿菌發酵的IDF的膽酸鈉吸附與對照組相比顯著增強，發酵后的DF結合膽汁酸的能力得到了提高。

DF對葡萄糖的吸附可以延緩或減少葡萄糖在胃腸道的消化和吸收。由圖4C可知，SDF對葡萄糖均具備吸附能力。X-SDF、Y-SDF、Z-SDF和C-SDF的GAC分別為0.1、0.41、0.24、0.30 mmol/g，發酵后SDF對葡萄糖的吸附能力顯著高于未發酵的。GAC的提高可以歸因于纖維表面孔隙率以及比表面積的增加，表面積的增加可以增加吸收的葡萄糖分子數量，從而提高葡萄糖的吸附性能。該機制也適用于微粉化過程，微粉化過程通過增加其表面積與孔隙率，進而提高了其對葡萄糖的吸附。發酵后的DF具備更強的GAC，可能是由于未經處理的DF和發酵處理的DF的結構不同。

4 發酵對芥菜莖SDF在體外模擬腸道發酵特性的影響

4.1 發酵對芥菜莖SDF在體外模擬腸道發酵條件下微生物多樣性的影響

ACE指數反映了微生物群落的豐富度，Simpson和Shannon指數分別表征每個樣本組內的物種豐富度和群落均勻度。如圖5A所示，Blank 0 h組中ACE指數顯著高于實驗組以及Blank 24 h和INU組，表明未經發酵時的微生物其多樣性均高于發酵后。如圖5B所示，Blank 0 h和Blank 24 h組Shannon指數均高于INU組和實驗組，其中INU組最低，表明未發酵及僅發酵24 h的空白組具有更高的微生物多樣性和均勻度，而添加SDF與INU則對其產生了影響。這一現象可能源于SDF與菊粉促進了特定細菌群體的增殖，從而導致整體豐富度下降。這與Dong Huayue等的結果相似，說明以菊粉和SDF作為碳源可減少腸道致病菌種類，進一步證實二者均具有良好的益生元效應。此外實驗組中X-SDF的Shannon指數顯著低于Y-SDF，表明Y-SDF中的微生物均勻度水平較高。圖5C表明添加SDF或INU后微生物多樣性水平較空白組有所改善。圖5D顯示了發酵24 h和未發酵空白組的β多樣性，其中PC1為28.54%，PC2為10.40%，Blank 0 h組與發酵后的Blank 24 h、INU 24 h及實驗組明顯分離，而發酵后的各實驗組之間雖無顯著差異，但與INU對照組存在一定距離，說明未發酵樣品與發酵后樣品的微生物組成具有明顯區別，且發酵后的實驗組與對照組之間因碳源不同亦存在群落差異。

圖6A顯示了體外發酵門水平的相對豐度，其中Pseudomonadota、Bacillota、Actinomycetota和Bacteroidota占比最高。腸道中變形菌的豐度與代謝和炎癥疾病密切相關，變形菌的比例升高通常被認為是腸道微生物生態失調和不穩定的標志。圖6C、D顯示，發酵后顯著提升了Pseudomonadota以及Actinomycetota的相對豐度，其中X-SDF的Pseudomonadota相對豐度最高，Z-SDF和Y-SDF的相對豐度均低于X-SDF組和INU組，INU組和C-SDF之間沒有顯著差異。INU組和Z-SDF組Actinomycetota的相對豐度沒有顯著差異，但高于X-SDF、Y-SDF和C-SDF組。綜上所述，DF是否經過發酵以及所采用的發酵方式，均會對腸道微生物群落的結構與組成產生不同影響。

如圖6B所示，發酵后各實驗組的厚壁菌門/擬桿菌門（Bacillota/Bacteroidota）之比均顯著低于Blank 0 h組和INU組。該比值的降低可能有助于促進肥胖患者體質量減輕并維持健康體質量。結果表明，盡管經過不同方式發酵，發酵后芥菜莖SDF在調節腸道菌群結構方面仍與新鮮芥菜莖提取的DF效果相當，兩者之間未觀察到顯著差異。這說明發酵處理并未削弱其潛在的益生作用，進一步表明發酵芥菜莖后所提取的SDF在維持健康體質量方面仍具備良好的應用潛力，有望作為一種功能性食品成分加以開發。

圖7A顯示了微生物在屬水平上相對豐度的變化情況。Escherichia-Shigella可引起炎癥損傷或代謝異常，導致肌肉減少癥。圖7B顯示，發酵24 h后各組的Escherichia-shigella均顯著高于Blank 0 h，其中INU與X-SDF之間沒有顯著差異，但卻顯著高于Z-SDF、Y-SDF以及C-SDF的相對豐度，說明從發酵的芥菜莖中提取的DF對Escherichia-shigella具有潛在的抑制作用。圖7C 顯示，INU對照組及X-SDF、Z-SDF、Y-SDF、C-SDF組的Bifidobacterium相對豐度均顯著高于Blank組。研究表明，雙歧桿菌能顯著減輕急性肺損傷模型中的肺組織損傷，并抑制促炎細胞因子的釋放。以上結果表明，SDF與INU均表現出良好的益生元效應，能夠促進Bi?dobacterium的增殖。圖7D顯示，發酵后unclassi?ed_f_Enterobacteriaceae豐度顯著高于Blank 0 h組，但INU組發酵24 h后均顯著低于Blank 24 h組和其他實驗組。有關研究指出，Escherichia-Shigella和Enterobacteriaceae可能是影響肌肉減少癥的微生物群的主要成分。

作為腸道微生物，擬桿菌屬（Bacteroides）可以保護腸道免受病原體的侵害。圖7E顯示，發酵后Blank 24 h和各實驗組的Bacteroides相對豐度顯著升高，但INU組相對豐度顯著低于Blank 0 h組。表明芥菜莖中的SDF能夠有效促進Bacteroides的生長，能夠對腸道起到保護作用。此外，擬桿菌門在復雜碳水化合物的消化中起著至關重要的作用，例如，可促進SCFA如丁酸的產生。

克雷伯氏菌屬（Klebsiella）是嬰兒細菌性肺炎的常見病原體。圖7F顯示，發酵后的Klebsiella相對豐度顯著高于Blank 0 h，在實驗組中，Z-SDF、Y-SDF、C-SDF的相對豐度顯著低于X-SDF。表明從發酵后的芥菜莖中提取的DF與新鮮的芥菜莖DF相比能夠更好的抑制Klebsiella的增長。

圖7G顯示，發酵24 h后Z-SDF、Y-SDF的Collinsella相對豐度均顯著高于X-SDF以及Blank組和INU對照組。Collinsella物種在腸道中產生熊去氧膽酸；熊去氧膽酸抑制炎癥和細胞凋亡，并作為抗氧化劑發揮作用。因此，從食用鹽和植物乳植桿菌發酵的芥菜莖當中提取的DF對Collinsella具有更好的促進生長作用。

LEfSe用于在不同組之間進行比較，并識別具有不同豐度的微生物群落成員的特征和相關類別。使用LDA和LEfSe分析，進一步分析各實驗組以及空白組中微生物組成的差異性。如圖8A、B所示，Blank 0 h、Blank 24 h、INU、X-SDF、Z-SDF、Y-SDF以及C-SDF富集的物種分別為10、10、10、10、5、2、2 種，值得注意的是每個組都能促進不同微生物的生長。其中Blank 0 h中富集了Bacillota、Clostridia、Lachnospiraceae等細菌；Blank 24 h富集了Bacteroidaceae、Bacteroides、Acidaminococcales等細菌；INU 24 h富集了Escherichia-Shigella、Actinomycetota、Actinobacteria等細菌；X-SDF富集了Enterobacteriaceae、Gammaproteobacteria、Enterobacterales等細菌；Z-SDF富集了Coriobacteriia、Coriobacteriales、Collinsella、Coriobacteriaceae、Veillonella。以Y-SDF和C-SDF為碳源時，所富集的微生物種類最少：Y-SDF組僅富集了Eggerthellaceae與Eggerthella以及g_unclassified_f_Enterobacteriaceae，而C-SDF組則僅富集了Haemophilus與Pasteurellaceae。腸道共生的Lachnospiraceae細菌在結腸炎小鼠中發揮抗炎作用。擬桿菌門與其他腸道微生物進行復雜的代謝相互作用，促進DF的分解和有益代謝產物的產生。放線菌菌株除了抗菌、抗真菌和抗癌特性外，放線菌菌株還被發現具有抗病毒特性。

綜上所述，不同的SDF會影響其微生物中優勢菌群的組成。使用從不同發酵方式的芥菜莖中提取的SDF發酵腸道微生物，其優勢菌群發生明顯變化，表明SDF的單糖組成及結構的不同可能會使得腸道微生物菌群發生變化。

4.2 發酵對芥菜莖SDF在體外模擬腸道發酵條件下pH值及產SCFAs的影響

腸道菌群通過發酵DF產生SCFAs，從而對胃腸道的pH值產生調節作用。而pH值可用于監測體外發酵過程，是發酵過程中非常重要的指標。如圖9A所示，在發酵0 h時Blank組、對照組以及實驗組的pH值范圍為7.420±0.015～7.010±0.021，而發酵24 h后各組的pH值均有所降低，其中Blank 24 h為7.330±0.021、X-SDF 24 h為6.480±0.017，均大于INU對照組和實驗組。與空白組相比各實驗組的pH值在發酵液中降低更為明顯。Blank組 pH值下降，這可能是由于蛋白質和培養基其他成分的發酵所致。pH值的降低可能是由于腸道微生物利用培養基中的碳水化合物，導致糖化和發酵，進而形成SCFAs，從而降低pH值。該結果表明，不同方式發酵的SDF均能被發酵液當中的微生物所利用，并降低其pH值。

DF不能被胃腸消化液中的消化酶分解，但可以進入盲腸和結腸，被腸道微生物利用，SCFAs濃度作為決定DF益生元活性的重要指標之一。如圖9B所示，發酵后INU對照組和實驗組的總SCFAs含量均高于Blank 24 h組，Y-SDF、Z-SDF、C-SDF總SCFAs含量相比X-SDF分別提高35.27%、61.95%、19.13%。同時，經過24 h的發酵后，各組的SCFAs均存在差異，且由不同方式發酵的SDF對其SCFAs的影響也存在差異。發酵后乙酸、丙酸和丁酸3 種主要SCFAs的含量如圖9C～E所示，發酵24 h后除INU對照組外，Z-SDF組乙酸的質量濃度最高，為1 327.08 μg/mL，X-SDF質量濃度最少，為813.19 μg/mL，均顯著大于Blank 24 h組（402.82 μg/mL）；在丙酸中，各實驗組的含量均顯著高于Blank 0 h組和INU組，且Z-SDF組丙酸質量濃度為370.50 μg/mL，高于其他組DF，發酵后提取的SDF作為碳源時丁酸含量也顯著高于X-SDF組。發酵24 h后實驗組異丁酸和異戊酸的含量均顯著高于INU組，Z-SDF戊酸含量顯著高于空白組和INU組，而Y-SDF和C-SDF之間沒有顯著差異（圖9F～H）。

乙酸、丙酸和丁酸是腸道中的主要SCFAs。乙酸可以改善CD103+DCs和Treg細胞反應的誘導，以防止食物過敏。丙酸鹽主要被肝臟吸收，在肝臟中它可以參與葡萄糖生成（葡萄糖的產生）。丁酸鹽似乎通過減少硫酸吲哚酯的產生，從而減少轉化生長因子β1（TGF-β1）的表達，從而通過阻斷TGF-β1介導的途徑來抑制間質纖維化的進展并改善腎損傷。

在本研究中，從發酵后的芥菜莖中提取的SDF均能促進總SCFAs、乙酸以及丙酸的增加，增加腸道益處，且不同方式發酵的SDF與未發酵的SDF間也存在差異，推測不同方式發酵的SDF可能對其腸道微生物也有不同的影響。

4.3 發酵對芥菜莖SDF在體外模擬腸道發酵條件下的腸道微生物與SCFAs相關性分析

如圖10所示，乙酸與Bifidobacterium以及Ligilactobacillus呈現顯著正相關，和Agathobacter呈現負相關，這與Cheng Jingni等的研究相似，其研究也提到乙酸鹽還顯示出與Agathobacter呈負相關，說明雙歧桿菌可產生乙酸和丙酸作為主要發酵產物。這也與本實驗的結果一致，INU對照組和實驗組的乙酸含量顯著高于Blank組，同時INU對照組和實驗組的Bifidobacterium顯著高于Blank組。Collinsella與丙酸呈正相關。Bacteroides、Lactococcus和Eubacterium與異丁酸呈正相關。Bacteroides與異戊酸呈顯著正相關。因此推斷，芥菜莖SDF會增加Lactococcus、Bifidobacterium、Bacteroides等有益菌的相對豐度，促進乙酸、丙酸和丁酸含量的增加。這表明腸道菌群組成的差異會影響SCFAs的生成，增加有益菌的豐度能夠改善SCFAs水平，進而保護腸道健康。

結 論

本實驗分別從單菌株發酵（植物乳植桿菌和腸膜明串珠菌）和食鹽發酵處理后的芥菜莖中提取DF，對其理化特性及體外發酵特性進行研究。結果表明，在結構和功能特性方面，發酵后其結構與未發酵相似，并具備多糖結構，發酵后其微觀結構變得疏松多孔，表面吸附位點增加，實現持水能力、持油能力以及膨脹能力的提升。同時，發酵后所提取的DF對CAC、膽酸鈉吸附能力和GAC均有所提高。體外發酵結果表明，發酵24 h后從發酵的芥菜莖當中提取的DF作為碳源的組別中其pH值低于X-SDF組，且發酵后Y-SDF、Z-SDF、C-SDF總SCFAs、乙酸、丙酸和丁酸較X-SDF均顯著提高。發酵24 h后Y-SDF、Z-SDF、C-SDF的厚壁菌門和擬桿菌門的比值均高于X-SDF；同時促進Bi?dobacterium和Collinsella相對豐度的增加。結果證實，無論常規鹽發酵還是單菌株發酵，都能改善芥菜莖的營養屬性，尤其是DF結腸發酵特性及益生效應的提升。

作者簡介

通信作者

劉嘉，博士，研究員，博士畢業于西南大學食品科學學院，大連工業大學食品學院博士后，獲批貴州省第十四批（2023年）優秀青年科技人才計劃。馬來西亞國立大學外籍博士導師，西南大學、貴州大學、貴州醫科大學校外碩士導師。主要研究方向為地方特色食品加工、地方特色食品工業化開發、企業食品安全體系建設等方面。以第一作者及通信作者發表學術論文共60余篇。以第一發明人身份，獲得國家發明專利4 項?，F主持及完成國家十三五重點研發計劃子課題任務1 項、國家自然科學基金3 項、中國博士后基金1項、貴州省科學基金重點項目1 項、貴州省重大專項子課題1 項、貴州省雜糧/蔬菜/馬鈴薯加工體系建設專項3 項、貴州省農業科技支撐計劃2 項、貴州省農業科學院院專項1 項。曾獲得2016年重慶市優秀博士論文（省級優秀博士論文）。2019-至今，已為貴州長順八妹農副產品開發有限公司（桂康糧油）、貴州黔憶絲風味食品有限公司及上越、葉老大、千里綠、十六香、斛山等20余家食品加工企業提供產品檢測體系建設及食品安全咨詢等業務。

第一作者

陳曉蝶，貴州醫科大學公共衛生與健康學院 公共衛生專業，2023級碩士研究生在讀。

引文格式：

陳曉蝶, 奧寧, 王堃, 等. 發酵對芥菜莖膳食纖維結構、理化及發酵特性的影響[J]. 食品科學, 2026, 47(9): 163-178. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251106-049.

CHEN Xiaodie, AO Ning, WANG Kun, et al. Effect of fermentation on structure, physicochemical and in vitro fermentation characteristics of dietary ?ber in mustard green stems[J]. Food Science, 2026, 47(9): 163-178. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251106-049.

實習編輯：楊瓊；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

為了幫助食品及生物學科科技人員掌握英文科技論文的撰寫技巧、提高SCI期刊收錄的命中率，綜合提升我國食品及生物學科科技人員的高質量科技論文寫作能力。中國食品雜志社擬定于2026年8月13—14日在安徽合肥舉辦“第13屆食品與生物學科高水平SCI論文撰寫與投稿技巧研修班”，為期兩天。

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為系統提升我國食品營養與安全的科技創新策源能力，加速科技成果向現實生產力轉化，推動食品產業向綠色化、智能化、高端化轉型升級，由北京食品科學研究院、中國食品雜志社《食品科學》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，合肥工業大學、安徽省食品行業協會、安徽大學、合肥大學、合肥師范學院、北京工商大學、中國科技大學附屬第一醫院臨床營養科、安徽糧食工程職業學院、皖西學院、滁州學院、蚌埠學院共同主辦的“ 第六屆食品科學與人類健康國際研討會 ”，將于 2026年8月15-16日（8月14日全天報到） 在 中國 安徽 合肥 召開。

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為對標農業農村部2035年科技規劃及“十四五”“十五五”發展方向，推動農產品加工與儲運的工程化、智能化、綠色化升級，由湖南省農業科學院、湖南農業大學、北京食品科學研究院、國際食品科技聯盟（IUFoST）、中國農業大學、岳麓山工業創新中心主辦，湖南大學、中南林業科技大學、長沙理工大學、湖南中醫藥大學、湘潭大學、岳麓山實驗室協辦，中國食品雜志社、洞庭實驗室、湖南省食品科學技術學會、湖南省農產品加工與質量安全研究所、湖南農業大學食品科學技術學院、Springer Nature-《Agricultural Products Processing and Storage》雜志承辦的“第二屆農產品加工與食品制造國際學術研討會—創新引領綠色智造，AI賦能科技進步”，將于2026年9月19-20日（9月18日會議報到）在中國 湖南 長沙召開。

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