合成微生物群落协同发酵提升轻度发酵鲣节质地与风味品质的机制研究

针对传统鲣节发酵周期长、风味不稳定等问题，中国研究人员通过构建包含Staphylococcus carnosus、Lactiplantibacillus plantarum等菌种的合成微生物群落(SynComs)，发现其可显著提升鲣节产品的等效鲜味浓度(EUC)达1.89倍(p<0.05)，并形成致密三维网络结构，为发酵水产风味定向调控提供新策略。

　　

鲣节作为一种传统发酵水产食品，在日本被称为"katsuobushi"，在中国则被称为"mu yu hua"，其独特的鲜味和风味深受消费者喜爱。然而，传统鲣节的生产面临着诸多挑战：自然发酵过程长达六个月，且受环境条件影响大，容易导致产品质量不稳定；发酵过程中可能存在腐败菌和致病菌污染的风险；此外，传统发酵方法难以精准调控产品的风味特征。这些问题严重制约了鲣节产业的标准化生产和品质提升。

针对这些行业痛点，三亚崖州湾科技城的研究团队在《Food Research International》发表了一项创新性研究。他们突破传统发酵模式的局限，开创性地采用合成微生物群落(Synthetic microbial communities, SynComs)技术，通过精心筛选和组合四种功能菌株——肉葡萄球菌(Staphylococcus carnosus)、植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)、凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)和马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)，开发出一套高效的轻度发酵新工艺。这项研究不仅大幅缩短了发酵周期，更重要的是实现了鲣节产品质地和风味的精准调控。

研究采用了多项关键技术：通过电子舌(e-tongue)和气质联用(GC-MS)技术系统评价滋味和挥发性风味物质；采用质构分析和显微观察研究蛋白质网络结构；测定总挥发性盐基氮(TVB-N)和组胺含量评估产品安全性；通过氨基酸分析量化鲜味相关物质。所有实验均以市售阿拉伯鲣(arabushi)为原料，设置不同菌种组合的发酵组与对照组进行比较。

研究结果揭示了多项重要发现：

在"Differences in pH, TVB-N and histamine contents"部分，研究发现接种SynComs的样品pH显著降低(p<0.05)，这主要归因于乳酸菌产生的有机酸。值得注意的是，所有发酵组的总挥发性盐基氮和组胺含量均保持在极低水平，证实了该工艺的安全性优势。

质构分析显示，发酵过程中鱼蛋白发生酸变性和凝固，形成了致密稳定的三维网络结构。这种结构不仅改善了产品外观，还赋予了鲣节更佳的口感特性。研究人员特别指出，S. carnosus、L. plantarum和K. marxianus三者之间存在显著的协同效应——这种"微生物联盟"不仅降低了产品的苦味评分，还通过增加鲜味氨基酸的含量，使等效鲜味浓度(Equivalent Umami Concentration, EUC)达到对照组的1.89倍(p<0.05)。

在风味调控方面，研究发现脂质氧化产生的风味物质与游离脂肪酸含量呈线性关系。当S. carnosus、L. plantarum和B. coagulans共同接种时，鲣节中产生了更丰富的风味化合物。特别是苯甲醛、2,3-二甲基-2-环戊烯-1-酮、1-辛烯-3-醇等物质的含量上调，赋予了产品突出的果香、甜香、蘑菇香和花香等复合香气特征。

这项研究的结论部分强调，通过精准设计SynComs组合，研究人员成功开发出一种高效、安全的鲣节轻度发酵新工艺。该工艺不仅大幅缩短了生产周期，更重要的是实现了产品质地和风味的定向调控。研究揭示的微生物协同作用机制为发酵水产的风味设计提供了新思路，特别是S. carnosus、L. plantarum和K. marxianus三菌组合的"鲜味增强效应"，以及S. carnosus、L. plantarum和B. coagulans组合的"风味复合效应"，都具有重要的产业化应用价值。

从更广泛的意义来看，这项研究代表了发酵食品领域的一个重要方向——从依赖自然发酵的"经验型"生产，转向基于合成微生物群落的"精准调控型"制造。这种模式不仅适用于鲣节，也可推广到其他传统发酵食品的现代化改造中，为解决发酵食品行业长期存在的质量不稳定、生产周期长、安全隐患等问题提供了创新解决方案。研究建立的SynComs筛选策略和评价体系，也为其他发酵食品的品质提升提供了可借鉴的方法学框架。