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土著四联球菌共发酵提升酱油品质:降低生物胺与增强风味的协同机制
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月13日 来源:Food Research International 7.0
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本研究针对酱油发酵过程中生物胺(BAs)积累和风味调控难题,通过筛选具有BAs降解能力的土著菌株(如Tetragenococcus halophilus C88、Lactiplantibacillus plantarum H6等),系统评估其单/共接种对BAs和挥发性有机物(VOCs)的影响。研究发现T. halophilus C88与Lpb. plantarum H6共接种使BAs降低31.39%,T. halophilus C13与Staphylococcus piscifermentans S1组合使VOCs提升105.07%,揭示了菌株协同作用对酱油品质的双重优化潜力,为工业化生产提供了安全与风味调控新策略。
酱油作为源自亚洲的传统发酵大豆调味品,其全球消费量持续增长,但自然发酵导致的生物胺(BAs)积累和风味不稳定问题日益凸显。BAs如组胺和酪胺过量可能引发过敏反应甚至中毒,而现有法规尚未对酱油中的BAs设定限值。与此同时,工业化生产中单一菌种发酵难以兼顾安全性与风味复杂度。如何通过微生物调控实现BAs降解与风味增强的协同效应,成为酱油产业亟待突破的科学难题。
中国某研究团队在《Food Research International》发表的研究中,从酱油及类似发酵食品中筛选出10株潜在BAs降解菌,重点评估了Tetragenococcus halophilus C88/C13、Lactiplantibacillus plantarum H6和Staphylococcus piscifermentans S1的单菌及组合接种效果。研究采用高通量测序分析微生物群落结构,通过气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)定量VOCs,结合酶活性检测揭示代谢通路调控机制。
【材料与化学试剂】
实验选用黑龙江产大豆与河南小麦为原料,商业米曲霉(Aspergillus oryzae)作为发酵基础菌种,为后续菌株接种对比提供统一基准。
【BAs降解菌株筛选】
从自然发酵体系分离的10株菌中,T. halophilus C88和C13展现最高BAs降解率(28.13%-29.55%),且能显著提升VOCs总量(28.00%-82.68%),证实其兼具安全性与风味改良的双重功能。
【单菌与共接种效应】
单菌接种中,Lpb. plantarum H6使BAs降低18.90%;而T. halophilus C88与H6共接种产生协同效应,BAs降解率提升至31.39%。另一方面,T. halophilus C13与S. piscifermentans S1组合使VOCs增幅达105.07%,显著高于单菌效果,表明菌株间存在代谢互补。
【微生物群落与功能关联】
共接种改变了发酵体系微生物组成,抑制了BAs产生菌(如Bacillus、Klebsiella)的丰度,同时促进产香菌群增殖。酶活性分析显示,共接种组关键风味合成酶(如醛脱氢酶、酯合成酶)活性显著上调,解释了VOCs大幅增加的现象。
【结论与意义】
该研究首次系统验证了T. halophilus与Lpb. plantarum/S. piscifermentans的协同作用机制:前者通过酸化环境抑制BAs生成菌,后者直接降解BAs前体物质;共接种还通过调控微生物互作网络,激活苯乙醛、HEMF(4-羟基-2-乙基-5-甲基-3(2H)-呋喃酮)等关键风味物质的合成通路。这一发现为酱油工业化生产提供了可同时优化安全指标(BAs<200 mg/L)与风味特征(VOCs提升>80%)的微生物组合方案,对传统发酵食品的标准化生产具有示范意义。研究提出的"功能菌株互补"策略,亦可拓展至其他发酵食品的品质改良中。
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