四川农村日报全媒体记者  邓嗣华  袁宇君  文/图/视频

“这排都是减盐豆瓣。”5月12日,走进四川省农业科学院农产品加工研究所(以下简称省农科院加工所)与生产厂家共建的郫县豆瓣中试基地,李治华揭开豆瓣酱发酵缸缸盖盛起半勺酱介绍道,这批酱比常规豆瓣酱更低钠,是对郫县豆瓣中发现的新菌种进行开发应用的中试产品。

今年1月2日,省农科院加工所李治华研究员团队与四川农业大学张小平教授团队在国际期刊《国际食品微生物学杂志》上发表论文,正式提出从郫县豆瓣中新筛选出奥默柯达酵母W5(以下简称W5),郫县豆瓣菌种资源库建设由此取得突破性进展。

W5是一种高产苯乳酸真菌资源,其苯乳酸产量为未经基因工程改造乳酸菌的10倍以上,具有耐受极端高盐和高糖环境的特性,目前,研究团队与合作厂家正加快该菌在豆瓣酱发酵提效、降低盐分等工艺中的开发应用,创新推出更具风味的低盐豆瓣产品。

据论文第一作者、加工所科研人员赵驰介绍 ,苯乳酸是一种具有广谱抑菌能力的酚酸,兼具多项优异特性,被誉为“21世纪新型生物防腐剂”,该研究结果将为苯乳酸的生物合成提供优异菌株和基因资源,未来还有望应用于除郫县豆瓣之外的更多食品及医疗领域。

郫县豆瓣酱发酵池。

▍解码“微观世界”

三百年工艺的科学叙事

郫县豆瓣作为川菜的主要调味酱,具有“川菜之魂”美誉,其制作工艺已传承300多年,一般要经过1年以上的发酵,才能达到鲜辣醇厚,具有浓郁的酱酯香。在传统匠人手中,仅靠经验调制出这份美味,然而,这份美味是否能通过更科学的调控发挥出更丰富的风味呢?为此,科研工作者着手对郫县豆瓣微生物群落进行了科学追踪分析和解密,试图描绘出清晰的菌群资源库图谱。

郫县豆瓣酱由蚕豆瓣与辣椒胚混合发酵而成,看似简单,实则在制作过程中,小小的豆瓣酱发酵缸里,上演着涉及成千上万种菌类酶类作用的复杂生物化学过程,其复杂的微生物环境被李治华形容为“微观世界的星辰大海”。

科研人员向记者展示其他菌株培养皿。

“蚕豆与辣椒神奇结合,发酵产生的大部分细菌和真菌来源于辣椒,而蚕豆贡献的微生物比例较低,主要提供了发酵底物,如氨基酸和葡萄糖。” 李治华这样介绍这个“微观世界”里发生的神奇变化:发酵初期,豆瓣酱内微生物多样性较低,优势菌属为泛菌属;发酵中期,葡萄球菌属和乳酸菌属逐渐占主导;到了后期,乳酸杆菌属成为最优势菌属,其代谢活动对风味形成的影响至关重要。

经过众多科研人员多年不懈努力,已在这片“星辰大海”中发现近1000个菌种,其中包括细菌700多株、酵母菌130多株和霉菌110多株,这些微生物分属23个属、35个种。

“依然还有很多菌种未被发现,还有很大的挖掘潜力。”李治华介绍,专家团队通过高通量测序和宏基因组分析,揭示了郫县豆瓣中未被分类的新物种资源,如部分蓝藻菌和假单胞菌属等,仍在研究过程中。

▍十年不懈“追逐”

无限未知中锁定“W5”

李治华与张小平团队就是这群“追逐者”中的一员。“我们希望尽可能了解发酵过程中有哪些微生物参与、如何影响微生物生长,从而调控风味并挖掘功能性成分。”李治华介绍,团队最终从极端高渗环境中筛选出W5。

科研人员开展相关研究。

在浩如星海的郫县豆瓣微生物世界中发现W5并非偶然,“我们对郫县豆瓣酱的微生物研究已长达10年。” 李治华介绍,2015年起,省农科院加工所就参与建立郫县豆瓣酱菌种资源库,通过高通量测序、代谢产物解析等技术,持续观测、筛选微生物资源。

目前,W5相关研究成果已获国家发明专利,而其应用首先在对郫县豆瓣的创新制作上。300年传统工艺中,郫县豆瓣需经历以年为单位的高盐发酵,以确保风味与安全性,但过高的钠含量与现代健康饮食理念存在矛盾。W5的耐盐特性为破解这一难题提供了新思路。

专家调控发酵环境使W5增多,其分泌的苯乳酸部分替代盐的防腐功能,抑制杂菌生长,从而降低配方中氯化钠的添加量。“减盐后,发酵速度提升20%-30%,一年的发酵周期缩短至7个月。”与科研团队合作的生产基地负责人陈旺介绍。

饮食观念迭代,健康食品受到市场青睐,多家知名豆瓣酱品牌都曾公开表示看好减盐豆瓣酱的国内外市场前景。陈旺说,推出低钠豆瓣酱后,来自日韩等地的商务订单确有增长。目前,郫县豆瓣整体品牌价值已超660亿元,但近几年行业增长乏力,科研新成果有望让“川菜之魂”再焕生机。

▍展望应用前景

食品与医疗领域潜力巨大

李治华认为,W5的发现既是对郫县豆瓣传统发酵工艺的科学解析,也将为现代食品科技提供了优质菌株资源。

李治华查看豆瓣酱发酵情况。

据介绍,W5的厉害之处,在于能比未经基因工程改造的普通乳酸菌,生产10倍以上的苯乳酸。苯乳酸是一种广谱抑菌酚酸,兼具高稳定性和亲水性,在食品与医疗领域潜力巨大,被称为“21世纪新型生物防腐剂”。

一直以来,传统化学防腐剂存在健康争议,而苯乳酸通过生物合成,不仅能抑制食源性致病菌,还可延长食品保质期并提升安全性,被视为食品工业的“绿色解决方案”。

张小平介绍,在食品领域,W5所产苯乳酸可替代部分化学防腐剂,应用于调味品、乳制品及肉制品加工,并为酱油、泡菜等传统高盐发酵食品提供减盐范例;而在医疗领域,有望在医疗器械消毒、伤口护理等场景应用。