基于高通量测序与顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术的独山虾酸微生物群落与风味物质关联机制解析

本研究针对传统发酵虾酸产品DSXS风味不稳定及微生物驱动机制不明等问题，通过高通量测序（HTS）与顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC-MS）技术，揭示了核心功能菌属Ligilactobacillus、Tissierella和Cladosporium对特征风味的贡献，并筛选出潜在优势菌株Ligilactobacillus pobuzihii。研究为DSXS工业化生产中的菌种筛选与风味调控提供了科学依据，对传统发酵食品的品质标准化具有重要指导意义。

　　

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独山虾酸（Dushan Xiasuan, DSXS）作为贵州黔南地区传承逾400年的传统发酵调味品，凭借其独特的鲜辣风味与高蛋白营养特性成为当地饮食文化的核心载体。然而，传统开放式发酵工艺依赖自然接种，导致微生物群落结构复杂多变，风味物质组成波动显著，进而引发产品质量不稳定、发酵周期冗长及微生物安全隐患等问题。尽管现代食品微生物学已证实菌群协同作用对发酵食品风味形成的决定性作用，但针对DSXS这一黔南特色发酵体系的微生物驱动机制研究仍属空白。

为系统解析DSXS的风味形成机制，黔南民族师范学院的研究团队联合多所高校开展了一项多组学研究。通过高通量测序（HTS）技术对DSXS发酵过程中的微生物群落进行解析，并结合顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC-MS）技术对挥发性风味物质（VACs）进行定性与定量分析。研究发现，DSXS的微生物群落以Ligilactobacillus和Sediminibacterium为优势细菌属，Fusarium和Galactomyces为优势真菌属；共鉴定出119种VACs，其中酯类、酸类、醛类和醇类占比最高。基于变量投影重要性（VIP > 1）筛选出32种关键VACs，并进一步通过相关性分析揭示Ligilactobacillus、Tissierella和Cladosporium为核心功能菌属，其中Ligilactobacillus pobuzihii展现出最强的风味调控潜力。

技术方法
本研究采用高通量测序（HTS）技术分析微生物群落结构，并通过顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC-MS）技术鉴定挥发性风味物质（VACs）。样本采集自黔南地区多个DSXS生产点，包括农户自制品与工业化产品。

研究结果
样本采集与理化特性
DSXS样品分别采自当地农贸市场及三家食品企业，所有样品均经历自然发酵后于-80℃保存。理化分析显示，pH值（4.06–5.38）与总酸含量（16.23–36.49 g/kg）受乳酸菌和醋酸菌代谢产生的有机酸调控，显著影响微生物生存环境。

微生物群落结构
HTS结果显示，细菌群落以Ligilactobacillus（乳杆菌属）和Sediminibacterium（沉积杆菌属）为主，真菌群落则由Fusarium（镰刀菌属）和Galactomyces（乳球菌属）主导。这种微生物共生体系通过代谢协同作用促进风味物质合成。

挥发性风味物质分析
HS-SPME-GC-MS共鉴定出119种VACs，包括酯类（如乙酸乙酯）、酸类（如乳酸）、醛类（如己醛）和醇类（如乙醇）。其中，32种关键VACs因VIP值>1被认定为风味形成的核心物质。

微生物-风味关联分析
相关性分析表明，Ligilactobacillus、Tissierella和Cladosporium与多数关键VACs呈显著正相关（P<0.05）。特别是Ligilactobacillus pobuzihii在酯类和酸类物质合成中发挥主导作用，提示其作为发酵剂菌株的潜力。

研究意义
本研究首次系统揭示了DSXS微生物群落与风味物质的关联机制，为传统发酵食品的工业化生产提供了理论基础。通过明确核心功能菌属及其代谢途径，可定向筛选高效发酵剂菌株，缩短发酵周期并提升产品稳定性。此外，研究成果对保护黔南地区非物质文化遗产、推动传统发酵技术现代化转型具有重要价值。

未来研究可进一步结合代谢组学与宏基因组学技术，深入解析微生物代谢网络与风味形成的分子机制，为DSXS的品质控制与标准化生产提供更全面的解决方案。