菌株组合调控对酸奶健康代谢物的富集效应及营养强化机制研究

本研究通过添加辅助菌株（adjunct strains）扩大酸奶发酵菌群多样性，利用LC-MS/GC-MS多平台代谢组学技术，首次系统鉴定了35种与健康相关的代谢物（如DL-吲哚-3-乳酸、γ-氨基丁酸GABA），证实乳酸杆菌属（Lactobacillus）和丙酸杆菌属（Propionibacterium）可显著提升功能性代谢物产量，为开发具有肠道屏障调节和脑肠轴调控潜力的营养强化酸奶提供科学依据。

　　

酸奶作为传统发酵食品，其健康效益与微生物代谢活性密切相关。然而当前商业化酸奶生产长期依赖单一菌种组合（仅含保加利亚乳杆菌L. delbrueckii
ssp. bulgaricus
和嗜热链球菌S. thermophilus
），导致代谢物谱系狭窄。近年研究发现，肠道菌群代谢产物如短链脂肪酸(SCFAs)、γ-氨基丁酸(GABA)等可通过脑肠轴(Gut-brain axis)调控宿主生理功能，但如何通过微生物工程定向富集这些功能分子仍是产业难题。

瑞士农业科学院(Agroscope)的研究团队创新性地采用菌株组合策略，从869株候选菌中筛选183株具有健康代谢潜力的菌株，构建包含9个属19个种的扩展菌群库。通过三组学联用技术（液相色谱-质谱LC-MS、气相色谱-质谱GC-MS及挥发性组分分析），系统解析了菌株添加对酸奶代谢组的重塑效应。

关键技术方法
研究采用多平台代谢组学技术：LC-MS靶向检测极性代谢物，GC-MS分析短链脂肪酸等挥发性组分，GC-MS volatiles鉴定香气物质。样本来源于Agroscope菌种保藏中心的183株菌（覆盖乳酸菌、丙酸杆菌等9个属），以标准酸奶发酵工艺为基础，添加单一辅助菌株与商业发酵剂共培养。

主要研究结果

1. 菌株选择
通过基因组筛选排除24株非乳品相关菌株（如Brevibacterium linens
），最终保留159株具有健康代谢物合成潜力的菌株，重点考察吲哚类、支链氨基酸(BCAAs)等合成通路。

2. 辅助菌株扩展酸奶代谢组
添加辅助菌株使代谢物总量提升47%，其中35种为已知健康相关分子。属水平聚类分析显示，Lactobacillus
与Propionibacterium
菌株能特异性产生3-苯乳酸(PLA)和DL-吲哚-3-乳酸(ILA)，这两种芳香族乳酸可调节肠道免疫应答。

3. 讨论
研究首次证实菌株组合可定向富集功能代谢物：丙酸杆菌属(Acidipropionibacterium
)显著提高丙酸(SCFAs)产量达3.2倍；特定乳酸菌株使GABA浓度提升至基础组的5.8倍。这些分子通过维持肠道屏障完整性、调控迷走神经信号传导发挥健康效应。

结论与意义
该研究突破传统酸奶发酵的微生物限制，证明菌株组合策略可系统性地富集SCFAs、神经递质GABA等健康相关分子。特别是发现Propionibacterium
菌株能同步提升丙酸与维生素B₁₂
前体合成，为开发具有代谢疾病干预潜力的功能性酸奶提供菌种资源和技术范式。论文发表于《Food Bioscience》，为发酵食品精准营养设计树立了新标准。