骆驼源乳酸副干酪菌ProSci-92在延长牛奶发酵中的生长特性与代谢组学解析及其益生潜力研究

研究人员针对益生菌发酵乳制品开发中菌株代谢特性不明的问题，通过非靶向代谢组学技术系统研究了骆驼源乳酸副干酪菌ProSci-92在60小时牛奶发酵过程中的生长曲线（pH/TA/活菌数达4.59×109 cfu/mL）及代谢动态，发现其显著富集氨基酸代谢（如支链氨基酸合成）和ABC转运通路（P<0.001），并产生γ-氨基丁酸、短链脂肪酸等健康相关代谢物，为功能性发酵乳开发提供新菌种资源。

　　

在追求健康饮食的当代社会，益生菌发酵乳制品因其独特的健康功效备受青睐。然而，市场上主流益生菌株同质化严重，且针对特定菌株在延长发酵过程中的代谢特性研究不足。尤其对于源自特殊生境（如骆驼乳）的乳酸菌，其在不同发酵阶段的代谢网络动态仍是一块亟待探索的领域。这些问题制约了功能性发酵乳产品的创新开发。

针对这一现状，内蒙古农业大学的研究团队在《Journal of Dairy Science》发表了一项突破性研究。他们从内蒙古阿拉善盟自然发酵骆驼酸乳中分离得到的乳酸副干酪菌（Lacticaseibacillus paracasei）ProSci-92，通过60小时延长发酵实验，结合非靶向代谢组学技术，首次绘制了该菌株在脱脂乳基质中的动态代谢图谱。

研究采用高密度发酵监控（每12小时采样）、UPLC-Q Exactive HFX质谱联用技术进行代谢物检测，并运用MetaboAnalyst 6.0平台进行多组学关联分析。通过Procrustes分析揭示代谢组与发酵参数的关联性（M²
=0.4085, P<0.001），并采用K-means聚类筛选关键代谢物。

生长特性与代谢动态
研究发现ProSci-92在24小时内实现指数级增殖（活菌数达10⁹
cfu/mL量级），pH从6.34快速降至3.78。代谢组PCA分析显示前24小时代谢变异最显著（PC1+PC2=96.96%），鉴定出21类代谢物，包括短链脂肪酸（SCFA）、有机酸和支链氨基酸。

核心代谢通路
通过时间梯度比较发现：

1. 12-24小时差异代谢物达3,454种，显著多于其他时段
2. ABC转运通路在所有时段持续活跃
3. 支链氨基酸（缬氨酸/亮氨酸/异亮氨酸）合成与降解通路显著富集（P<0.01）
4. 59种标志代谢物呈现持续上升趋势，包括5-氨基戊酸、葡萄糖胺等

终点代谢特征
60小时发酵乳相比初始状态：

• 2,081种代谢物显著增加，包括苯丙氨酸、γ-氨基丁酸（GABA）、丙酸等
• 5条氨基酸代谢通路（如半胱氨酸-蛋氨酸代谢）显著激活
• 嘌呤类物质（腺嘌呤/鸟嘌呤）含量提升

这项研究的重要意义在于：首次系统解析了ProSci-92在延长发酵中的代谢网络特征，证实其通过ABC转运系统高效利用乳基质，产生包括必需氨基酸、神经调节物质（GABA）和免疫调节因子（SCFA）在内的多种功能成分。这不仅为开发抗焦虑、促消化等特定功能的发酵乳提供理论依据，也为我国特色益生菌资源的产业化应用奠定了科学基础。研究揭示的"快速增殖-持续酸化-代谢转换"三阶段发酵规律，对优化生产工艺具有重要指导价值。

值得注意的是，ProSci-92在无脂肪缓冲体系中仍保持强健的代谢活力，暗示其具有优异的环境适应性。未来研究可结合感官评价和动物实验，进一步验证其改善肠道菌群、调节代谢综合征等潜在功能，推动从实验室研究到商业化应用的转化。