硒强化发酵调控鸟氨酸氨甲酰转移酶活性提升枸杞酒风味与功能性的机制研究

本研究针对传统枸杞酒香气单一、功能成分不足的问题，创新性地采用硒(Se)强化短乳杆菌(Levilactobacillus brevis) CICC 6239进行二次发酵。研究发现80 mg/L Na2SeO3可显著上调鸟氨酸氨甲酰转移酶(OCT)活性至3.74±0.10 U/g，促进瓜氨酸、精氨酸等关键氨基酸代谢，同步提升11种VIP风味物质含量，赋予产品奶酪香、月桂油香等复合香气。该研究为开发运动功能型发酵食品提供了新思路。

　　

在功能性食品研发领域，如何通过微生物发酵技术同时提升产品的营养价值和感官品质，一直是产业界面临的重大挑战。传统枸杞酒因仅采用酿酒酵母单菌种发酵，普遍存在香气单薄、风味物质种类有限的问题。与此同时，硒(Se)作为人体必需的微量元素，其缺乏与多种疾病相关，但无机硒的生物利用度低，而微生物转化产生的有机硒(如硒代半胱氨酸Sec、甲基硒代半胱氨酸MeSec)具有更高的生物安全性。这一背景促使西北农林科技大学等机构的研究人员开展了一项创新性研究，成果发表在《Food Microbiology》上。

研究团队采用LC-MS/MS蛋白质组学、SDS-PAGE电泳等技术，结合气相色谱-质谱联用(GC-MS)风味分析，系统探究了硒强化短乳杆菌(Levilactobacillus brevis) CICC 6239在枸杞酒二次发酵中的作用机制。实验选用宁夏中宁提供的枸杞鲜果为原料，通过生长曲线测定确定硒添加的最佳时机为对数生长期(4小时)。

材料与方法
研究首先通过生长曲线确定Na₂SeO₃最佳添加浓度为80 mg/L，采用SEM观察菌体形态变化，SDS-PAGE结合LC-MS/MS鉴定差异表达蛋白。OCT活性测定采用硼酸盐缓冲体系，氨基酸和风味物质分别通过HPLC和GC-MS定量分析。

筛选最佳添加浓度
实验发现80 mg/L Na₂SeO₃使菌体生物量降低但硒转化率达88%，其中约35%以硒纳米颗粒(SeNPs)形式分泌。该浓度下OCT活性较对照组提升23.4%，达3.74±0.10 U/g。

讨论
硒暴露改变了短乳杆菌的蛋白质表达谱，特别是上调了与氨基酸代谢相关的OCT表达。这种调控直接导致发酵产物中瓜氨酸(Cit)含量增加，同时精氨酸、丝氨酸等氨基酸以及MeSec、Sec等有机硒化合物显著积累。值得注意的是，谷氨酸含量呈现下降趋势，这可能与硒干扰氨基酸代谢网络有关。

在风味层面，硒强化菌株产生了11种VIP香气物质，包括异戊醇(isoamyl alcohol)、癸酸异戊酯(isoamyl caprate)等，这些物质共同构建了奶酪香、月桂油香、梨香等复合香气轮廓。SEM观察显示硒处理改变了菌体表面结构，这可能是代谢流重定向的形态学证据。

结论
该研究首次阐明了硒强化通过上调OCT活性调控短乳杆菌氨基酸代谢的分子机制，创制了兼具硒营养与丰富风味的枸杞酒新产品。技术层面，证实80 mg/L Na₂SeO₃是最佳添加浓度，可使OCT活性提升至3.74 U/g；应用层面，开发的二次发酵工艺使关键风味物质增加2-5倍，产品香气强度显著提升。由Han Zhang和Haichen Cui领衔的研究团队指出，这项工作不仅为传统发酵食品品质升级提供了新方法，更重要的是开辟了通过微生物硒转化开发运动功能型食品的新途径。

研究特别致谢宁夏红枸杞产业有限公司提供的原料支持，以及西北农林科技大学食品科学与工程学院共享平台的技术支撑。该成果获得宁夏特色复合果酒新产品关键技术研究(20240112301451)等项目的资助。