烤米浸提液发酵通过调控微生物群落与代谢通路提升雪茄烟叶风味品质的整合组学研究

本研究整合16S rDNA测序、UPLC-MS和GC-MS技术，系统解析不同糊化度烤米浸提液发酵对雪茄烟叶风味形成的调控机制。研究发现高糊化度浸提液（T3）显著富集发酵糖类和淀粉（葡萄糖含量提升17.5倍），通过激活海洋杆菌属（Oceanobacillus）和枝芽杆菌属（Virgibacillus）代谢功能，促进糖酵解/糖异生、苯丙氨酸-酪氨酸代谢通路，显著提升酯类、醛酮类及杂环化合物等风味物质含量，最终改善烟叶感官品质。该研究为传统烟草制品的风味调控提供了理论依据和技术路径。

　　

Highlight

Sample materials

均一化中部烟叶（符合烟草行业标准YC/T 588-2021）购自四川烟草公司2022年提供的德雪1号品种。

Experimental design

人工发酵实验在河南农业大学烟草栽培实验室进行。参照先前方法（Ren et al., 2024）制备烤米浸提液：将2公斤大米置于预热的铁锅（200°C）中，分别加热4分钟（T1）、7分钟（T2）和10分钟（T3）以获得不同糊化度的样品。

Chemical analysis of roasted-rice leachate

如表1所示，随着糊化度从T1增加到T3，烤米浸提液的化学成分呈现规律性变化。总糖、葡萄糖、蔗糖、果糖、还原糖、淀粉和蛋白质含量均显著上升（p < 0.05）。其中T3组营养最丰富：其总糖、葡萄糖、蔗糖和果糖含量分别达到T1组的5.53倍、17.50倍、3.25倍和9.77倍，而淀粉含量更是T1组的6.23倍。这些碳源为微生物代谢和美拉德反应提供了充足底物。

Discussion

发酵是烟叶风味形成的关键过程。活跃的微生物群落通过降解转化物质形成风味相关芳香化合物（Li et al., 2020）。烤米浸提液发酵通过其独特机制显著提升烟叶品质：大米中的大分子物质被降解为小分子风味前体，同时促进微生物代谢网络重构。本研究首次揭示高糊化度浸提液通过富集功能菌属（如Oceanobacillus和Virgibacillus），激活糖类与氨基酸代谢通路，协同驱动美拉德反应，最终形成特征性风味化合物。

Conclusion

综上所述，烤米浸提液在Oceanobacillus和Virgibacillus驱动下，显著增强糖酵解/糖异生、苯丙氨酸-酪氨酸-色氨酸代谢等关键通路，提升还原糖与氨基酸水平，促进杂环化合物、酯类、醛酮类等雪茄特征风味物质的合成与积累。浸提液中丰富的糖类为微生物代谢和美拉德反应提供了双重动力，最终实现烟叶香气品质提升和感官刺激降低。该研究为传统烟草制品的风味定向调控提供了微生物-代谢物跨组学视角的理论支撑。