宏转录组学与HS-GC-IMS揭示高保存性与易腐败豆酱的基因功能、代谢特征及挥发性代谢物差异

传统发酵豆酱存在高保存性(HP)与易腐败(ES)的分化现象。研究人员通过宏转录组学(Metatranscriptomics)和顶空气相色谱-离子迁移谱(HS-GC-IMS)技术，系统解析了HP与ES样本在微生物群落、功能基因和挥发性代谢物层面的差异。研究发现HP样本以厚壁菌门(Firmicutes)和芽孢杆菌属(Bacillus)为主导，ABC转运蛋白和氨酰-tRNA生物合成通路显著富集；ES样本则富含变形菌门(Proteobacteria)及次级代谢产物合成通路。该研究为提升豆酱品质提供了理论依据。

　　

发酵食品的保存性一直是食品科学领域的重大挑战。传统豆酱在自然发酵过程中，部分产品表现出优异的耐储藏特性（HP），而另一些则易腐败变质（ES），这种分化现象背后的微生物学机制长期未被阐明。随着消费者对天然发酵食品需求增长，解析HP与ES豆酱的生物学差异，对指导工业化生产具有重要意义。

研究人员采用宏转录组学和HS-GC-IMS技术，对HP与ES豆酱样本进行多组学分析。通过qRT-PCR验证关键基因表达，结合GO和KEGG功能注释，系统比较了两类样本的微生物组成、功能基因和代谢通路差异。

微生物群落结构差异
HP样本中厚壁菌门(Firmicutes)占比达76.8%，芽孢杆菌属(Bacillus)为优势菌(58.3%)；ES样本则以变形菌门(Proteobacteria)(62.1%)为主，柠檬酸杆菌属(Citrobacter)、沙门氏菌属(Salmonella)和埃希氏菌属(Escherichia)显著富集。

功能基因与代谢通路
GO分析显示HP样本在氨基酸转运代谢(GO:0006865)和能量转换(GO:0006091)相关基因显著富集。KEGG通路分析发现HP样本中ABC转运蛋白(ko02010)和氨酰-tRNA生物合成(ko00970)通路活跃，ES样本则显著富集次级代谢产物合成(ko01110)和氯代环己烷降解通路(ko00627)。

挥发性代谢物特征
HS-GC-IMS检测发现HP样本富含1-辛醛(峰值强度>15,000)、乙醇(>12,000)和乙酸乙酯(>8,500)，ES样本则积累丙醛(>9,800)和3-甲基丁酸(>7,200)。这些差异代谢物与特定微生物群落存在显著相关性(p<0.01)。

该研究首次从多组学角度阐明了HP豆酱的微生物学基础：芽孢杆菌属通过强化ABC转运系统和能量代谢维持环境稳态，而ES样本的腐败特性与变形菌门激活的次级代谢通路密切相关。研究成果为开发豆酱品质调控技术提供了分子靶点，对传统发酵食品的工业化生产具有重要指导价值。论文发表于《International Journal of Food Microbiology》。