异常威克汉姆酵母发酵川式香肠的理化特性、风味物质与非挥发性代谢物的互作机制及其品质提升研究

为解决传统发酵肉制品风味单一和品质控制难题，四川大学团队通过接种不同浓度异常威克汉姆酵母（W. anomalus，105 -107 CFU/g）发酵川式香肠，结合UHPLC-MS/MS非靶向代谢组学和GC-IMS技术，发现该酵母显著提升酯类（如乙基己酸酯增加4.65倍）和氨基酸代谢，降低酸败指标（TBARs、POV），并揭示烟酸代谢等5条关键通路与风味形成的相关性，为传统食品工业化改良提供理论支撑。

　　

研究背景与挑战
中国传统发酵肉制品川式香肠以其独特风味广受欢迎，但其品质高度依赖自然发酵微生物群落，存在风味不稳定、氧化酸败风险高的问题。酵母菌作为发酵体系中的“风味工程师”，其代谢活动直接影响产品品质。异常威克汉姆酵母（Wickerhamomyces anomalus）虽在葡萄酒等领域展现酯类合成潜力，但在肉制品中的应用研究近乎空白。更关键的是，酵母如何通过全局代谢网络调控风味前体物质形成，以及接种浓度与品质的剂量效应关系，始终缺乏系统性解析。

研究设计与方法
四川大学食品科学团队采用多组学联用策略，以本土分离的W. anomalus LR01为发酵剂（10⁵
、10⁶
、10⁷
CFU/g三梯度），通过14天发酵实验监测微生物动态（平板计数法）和理化指标（TBARs、POV等）。核心分析技术包括：UHPLC-MS/MS非靶向代谢组学（检测1047种代谢物）、GC-IMS挥发性有机物分析（鉴定157种风味物质），结合KEGG通路富集和ROAV（相对气味活度值）模型，阐明代谢物-风味物质关联网络。

关键研究发现

3.1 微生物与抗氧化活性调控
W. anomalus表现出剂量依赖性抑菌效应，10⁷
CFU/g组总菌落数降低最显著（p<0.05）。值得注意的是，酵母通过增强TCA循环代谢（琥珀酸、苹果酸积累）和降解咖啡因（减少89%），同步提升抗氧化能力，使TBARs值降低32%。

3.2 代谢组学全景解析
非靶向代谢组揭示930种注释代谢物中，22种共性差异物质为核心调控靶点。其中：

• 氨基酸代谢：鲜味氨基酸（L-谷氨酸、天冬氨酸）和支链氨基酸（β-亮氨酸）显著增加，为后续风味合成提供前体；
• 维生素转化：烟酸（NA）含量提升3倍，同时烟酰胺（NAM）减少，提示Preiss-Handler通路激活；
• 脂质重构：亚油酸衍生物增加而甘油磷脂下降，与后续检测的酯类爆发式增长（如乙基己酸酯）形成代谢呼应。

3.5 风味物质爆发机制
GC-IMS指纹图谱显示，W. anomalus引发“风味革命”：

• 酯类总量在10⁶
  CFU/g组达峰值（+85.77%），其中菠萝香关键物质乙基己酸酯-D的ROAV值达12.38；
• 支链醇类（3-甲基-1-丁醇）通过Ehrlich通路生成，贡献麦芽香气（ROAV=4.06）；
• 醛酮类物质（如辛醛）与脂质氧化指标（POV）呈负相关（r=?0.82），揭示酵母在抑制酸败同时定向转化风味前体。

3.9 多维度关联网络
Spearman分析发现：

• 烟酸（NA）与乙酸-M强负相关（r=?0.88），印证NAD⁺
  依赖的乙酰-CoA转化；
• 3-甲基巴豆酰甘氨酸与3-甲基-1-丁醇正相关（r=0.81），锁定亮氨酸代谢为风味调控枢纽。

研究意义与展望
该研究首次阐明W. anomalus通过“代谢通路重编程-风味前体富集-酯化反应爆发”三位一体机制提升川式香肠品质。实践层面，10⁶
CFU/g接种量为最优工艺，既能避免高浓度导致的营养竞争，又可最大化风味产出。理论层面，发现的烟酸代谢与NAD⁺
能量枢纽的关联，为发酵食品风味定向调控提供新靶点。未来需结合宏基因组解析菌群互作，并开展消费者感官评价验证实际应用价值。

（论文发表于《Food Chemistry: X》）