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脱脂牦牛奶发酵制作曲拉过程中的微生物动态与代谢变化:揭示风味形成的关键机制
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月28日 来源:Food Bioscience 4.8
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本研究针对传统牦牛乳制品曲拉(Qula)发酵过程中微生物与代谢物相互作用的机制不明问题,采用16S rRNA高通量测序(HTS)和非靶向代谢组学技术,系统解析了五个发酵阶段的核心功能菌群(包括Streptococcus、Lactobacillus等5个属)与65种差异代谢物(VIP≥1)的关联性,首次揭示了真菌群落对风味形成的显著贡献,为优化曲拉生产工艺提供了科学依据。
高原上的风味密码:解码牦牛奶曲拉发酵的微生物与代谢奥秘
在海拔3800米的西藏日喀则,牧民们世代传承着一种独特的乳制品加工技艺——将脱脂牦牛奶通过自然发酵制成曲拉(Qula)。这种蛋白质含量高达80%的干燥凝乳,不仅是高寒地区重要的营养来源,更承载着特殊的饮食文化。然而,传统曲拉生产长期面临两大挑战:一是依赖环境微生物的自然发酵导致品质不稳定,二是对风味形成的关键微生物与代谢机制缺乏系统认知。
针对这些问题,甘肃某高校的研究团队在《Food Bioscience》发表了一项突破性研究。他们首次采用多组学联用策略,通过16S rRNA基因测序解析细菌群落结构,结合GC-TOF-MS非靶向代谢组学技术,追踪了从原料乳到成品曲拉五个关键发酵阶段的微生物演替与代谢物变化。研究样本来自西藏日喀则10户牧民的混合牦牛奶,严格模拟传统工艺进行发酵(6-8小时,4-15°C)。
微生物群落动态特征
通过213个OTUs(操作分类单元)分析发现,原料乳(RM)细菌多样性最高,而发酵8小时样本(TR_P2)的菌群丰度最低。值得注意的是,干燥曲拉(TR_QL)表现出最丰富的真菌多样性,这颠覆了以往仅关注细菌的研究范式。核心功能菌群被锁定为Streptococcus、Lactobacillus等5个属,其中Kluyveromyces和Saccharomyces酵母菌与风味物质呈现显著正相关。
代谢通路解析
在鉴定出的65个差异代谢物(p<0.05)中,有机酸、类脂分子和有机氧化合物最为突出。特别发现TR_P2阶段与"氨基酸生物合成"、"缬氨酸-亮氨酸-异亮氨酸合成"通路密切关联,这可能是曲拉品质形成的关键窗口期。代谢网络分析显示,真菌群落比细菌对代谢物的影响更为显著,例如Dipodascus与多种风味前体物质存在强相关性。
结论与展望
该研究首次绘制了曲拉发酵的微生物-代谢物互作图谱,证实真菌在风味塑造中的主导作用。这一发现为开发标准化发酵剂(包含特征酵母菌株)提供了理论依据,有望解决传统工艺品质波动大的痛点。研究建立的HTS-代谢组学联用框架,也为其他传统发酵食品研究提供了方法学参考。未来通过定向调控核心菌群,或将实现高原特色乳制品风味定制化生产,助力牧民增收与产业升级。
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