生物物理化学特性及分类学研究视角：Monascus色素作为发酵酸鱼饼食品着色剂的潜在应用

《International Journal of Food Microbiology》：Biophysicochemical characteristics and metataxonomic insights into potential use of Monascus pigments as a food coloring for fermented sour fish cake production

　　发酵酸鱼饼中Monascus色素的应用研究显示，0.8%添加量最佳，提升红度和感官接受度，硬度及弹性增强，主要菌群为Bacillus、Vagococcus和Latilactobacillus，代谢途径涉及ABC导入系统及同型乳酸发酵。

　　本研究探讨了天然发酵酸鱼糕（FSFC）中使用Monascus色素作为食品着色剂的潜在价值，重点分析了其质量特性、微生物群落组成以及核心代谢途径的预测。研究发现，添加0.8%的Monascus色素能够显著增强酸鱼糕的红色度，使其在颜色和感官特性方面更受消费者青睐。这种色素不仅提升了产品的外观吸引力，还带来了较高的蛋白质含量、较低的pH值和水分含量，从而赋予产品更佳的硬度和弹性，使其在口感和风味上更具竞争力。

在微生物群落方面，研究发现Bacillus、Vagococcus和Latilactobacillus是酸鱼糕发酵过程中主要的细菌属。这些微生物不仅对产品的质地和风味起到了关键作用，还对发酵过程的稳定性提供了支持。值得注意的是，添加Monascus色素后，产品的气味特征发生了变化，与对照组相比，呈现出更加独特的发酵风味。这表明色素的引入不仅影响了颜色，还可能对发酵过程中的化学反应和气味生成产生积极影响。

从代谢途径的角度来看，研究预测了酸鱼糕中主要的代谢功能，包括ABC转运系统和通过同乳酸发酵进行的碳水化合物代谢。ABC转运系统在微生物吸收营养物质和维持细胞内环境稳定方面发挥重要作用，而同乳酸发酵则有助于维持酸性环境，促进蛋白质的降解和风味物质的形成。这些代谢活动不仅增强了酸鱼糕的感官特性，还对其安全性产生了积极影响。此外，研究还发现，Monascus色素的使用能够有效减少对硝酸盐和亚硝酸盐的依赖，从而降低潜在的健康风险。

目前，许多国家对硝酸盐和亚硝酸盐的使用进行了严格限制，因为它们可能在体内转化为具有致癌性的亚硝胺化合物。然而，Monascus色素作为一种天然色素，能够提供类似的着色效果，同时避免了这些健康风险。研究指出，Monascus色素在食品和饮料中的应用潜力巨大，特别是在发酵肉制品中，它不仅可以作为硝酸盐的替代品，还能改善产品的颜色稳定性和感官质量。例如，在烟熏香肠中，Monascus色素与碳酸钙结合形成的色淀能够有效替代硝酸盐，提高颜色稳定性而不影响风味。

尽管Monascus色素具有诸多优势，但其应用仍面临一些挑战。其中最显著的问题是其可能产生的毒性副产物——Monascus毒素（如citrinin）。该毒素在高温和湿热条件下可能分解，但其分解过程并不完全，且存在一定的安全隐患。因此，各国对Monascus色素的使用标准各不相同，欧洲联盟将其在发酵产品中的最大允许含量设定为100 μg/kg，而美国食品药品监督管理局和日本则设定了更为严格的0.2 mg/kg标准。为了减少citrinin的含量，研究者们提出了多种方法，包括物理、化学和生物处理。例如，使用可见光与过氧化氢结合的方法能够高效降解citrinin，同时保持色素的稳定性和安全性。

在发酵过程中，乳酸菌（LAB）扮演了至关重要的角色。这些细菌不仅能够通过同乳酸发酵维持酸性环境，还能促进蛋白质的降解、碳水化合物的代谢以及风味物质的生成。LAB的多样性对发酵食品的品质和安全性具有重要影响。例如，某些LAB菌株能够抑制有害生物胺的生成，从而降低产品的潜在风险。此外，LAB还能通过其代谢活动增强产品的红色度，这一特性对于提高消费者接受度至关重要。

研究还强调了宏基因组学在发酵食品研究中的重要性。通过分析微生物群落的组成和功能，可以更深入地理解发酵过程中的生物化学反应和代谢途径。16S rRNA基因测序是一种常用的微生物分类方法，能够提供关于微生物群落结构的重要信息。然而，这种方法在预测功能潜力方面存在一定的局限性，尤其是在复杂发酵生态系统中，某些新型或菌株特异性代谢能力可能无法准确预测。相比之下，基于宏基因组数据的代谢预测工具（如PICRUSt）能够提供更全面的功能分析，帮助研究人员识别与产品质量、安全性和感官特性相关的关键代谢途径。

为了进一步优化发酵酸鱼糕的品质，研究者们还探讨了不同启动菌株对发酵过程的影响。例如，通过引入特定的微生物菌种，可以有效提升产品的颜色、质地和风味。研究发现，某些菌株不仅能够促进色素的形成，还能改善产品的口感和气味。此外，启动菌株的引入还可能影响发酵过程中的代谢活动，从而增强产品的稳定性。

在实际应用中，Monascus色素的使用为传统发酵食品提供了新的发展方向。通过合理控制色素的添加比例，可以在保持传统发酵工艺的基础上，提升产品的感官吸引力和市场竞争力。这不仅有助于满足消费者对天然、健康食品的需求，还能推动发酵食品行业向更环保、更安全的方向发展。

研究还提到，Monascus色素在发酵过程中可能对微生物群落产生一定的影响。虽然色素的添加并未显著改变主要的微生物组成，但其对某些菌种的生长和代谢活动可能产生促进作用。例如，Monascus色素可能为某些有益菌种提供额外的营养来源，从而增强其在发酵过程中的优势地位。这种现象表明，色素的引入不仅改变了产品的外观，还可能对整个发酵生态系统的动态平衡产生影响。

此外，研究还关注了发酵酸鱼糕在不同储存条件下的稳定性。结果显示，Monascus色素在低pH和较高温度条件下仍能保持较好的稳定性，这使其成为一种理想的天然着色剂。同时，色素的添加并未影响产品的发酵过程，说明其对微生物活动的影响较小，能够在不干扰传统发酵模式的情况下提升产品质量。

综上所述，Monascus色素在发酵酸鱼糕中的应用具有广阔的前景。通过合理控制添加比例，可以有效提升产品的颜色、质地和风味，同时减少对硝酸盐和亚硝酸盐的依赖，提高产品的安全性。此外，色素的引入还可能对发酵过程中的微生物群落产生积极影响，为传统发酵食品的现代化和国际化提供新的思路。未来的研究可以进一步探索Monascus色素与其他天然添加剂的协同作用，以及其在不同发酵体系中的适用性，从而推动这一领域的持续发展。