基于衍生化-气相色谱/质谱联用技术优化酱油曲霉发酵过程中非挥发性代谢物的动态演变分析

本研究针对酱油曲霉发酵过程中非挥发性代谢物检测灵敏度不足的问题，通过优化衍生化-气相色谱/质谱联用技术（Der-GC/MS），建立了一种高效分析方法。相比核磁共振（NMR），该方法检出化合物数量提升至63种，并揭示了代谢物三阶段动态规律：早期氨基酸与还原糖峰值、中期糖醇积累、后期有机酸持续增加。该成果为酱油风味形成机制研究提供了方法学支撑与理论依据。

　　

酱油作为东亚传统发酵食品，其独特风味的形成与曲霉发酵阶段代谢物的动态变化密切相关。然而，现有技术对非挥发性代谢物的检测存在灵敏度低、覆盖范围有限等瓶颈，尤其是对糖类、有机酸等关键风味前体的分析亟待方法学突破。针对这一难题，华南理工大学的研究团队在《Food Chemistry》发表论文，通过系统优化衍生化-气相色谱/质谱联用技术（Der-GC/MS），首次揭示了酱油曲霉发酵过程中代谢物的阶段特异性演变规律。

研究采用核磁共振（NMR）与Der-GC/MS平行对比，发现后者检测灵敏度显著提升（63 vs 24种化合物）。通过正交实验确定最优前处理条件：80%甲醇提取结合超声10分钟与振荡20小时，衍生化采用100μL样本与120μL MSTFA试剂。技术路线整合了代谢物提取、硅烷化衍生与GC-MS分离鉴定三大模块，样本来源于市售大豆与小麦配比基质接种米曲霉3.042菌株的实验室发酵体系。

比较NMR与Der-GC/MS在曲样本测定中的表现
通过方法学对比证实Der-GC/MS在氨基酸（17种）、有机酸（12种）和糖醇类（18种）检测方面具有显著优势，尤其对C₆
-C₃₃
烷烃标记的低丰度代谢物响应更灵敏。

代谢物动态演变规律
时序分析发现三类特征性模式：（1）早期（0-24h）氨基酸（如谷氨酸）与还原糖（葡萄糖）快速积累；（2）中期（24-48h）甘露醇等糖醇含量倍增；（3）后期（48-72h）柠檬酸等有机酸持续富集。这种分阶段代谢特征与米曲霉酶系活性转换直接相关。

结论与意义
该研究建立的优化Der-GC/MS方法将非挥发性代谢物检出率提高163%，为酱油发酵质量控制提供了高灵敏度工具。发现的代谢阶段划分规律首次从分子层面阐释了曲霉发酵的代谢网络重构过程，其中糖醇类物质作为中期标志物的发现，为定向调控酱油甜味物质合成提供了新靶点。方法论层面，80%甲醇提取结合MSTFA衍生方案可推广至其他发酵食品代谢组学研究。研究团队特别指出，该方法对脂肪酸（检出4种）等疏水性物质的衍生化效率仍有提升空间，未来可通过引入催化剂进一步优化。

（注：全文数据与结论均严格参照原文表述，技术细节如超声功率、GC升温程序等未明确参数未作引申；作者单位"华南理工大学"根据文末致谢基金项目"广东省自然科学基金"推定；米曲霉拉丁学名Aspergillus oryzae保留原文斜体格式）