食品源马葡萄球菌、琥珀葡萄球菌及木糖葡萄球菌对大豆发酵过程中挥发性化合物生成的影响机制研究

本研究针对传统大豆发酵食品风味单一的问题，通过比较三种食品源凝固酶阴性葡萄球菌（CNS）——马葡萄球菌（S. equorum）、琥珀葡萄球菌（S. succinus）和木糖葡萄球菌（S. xylosus）作为发酵剂对大豆挥发性化合物的影响。研究发现三种菌株共同产生15种特征性挥发性物质，其中10种为共有化合物，5种为菌种特异性产物。基因组分析揭示了挥发性物质合成的遗传基础，为优化发酵豆制品风味提供了理论依据。

　　

在东亚传统饮食文化中，大豆发酵食品如韩国大酱（doenjang）和酱油（ganjang）占据重要地位。这些食品独特风味的形成依赖于复杂微生物群落的代谢活动，其中凝固酶阴性葡萄球菌（Coagulase-negative staphylococci, CNS）作为发酵食品中的常见菌群，被认为能通过产生挥发性化合物影响食品感官特性。然而，不同CNS菌种对大豆发酵风味的贡献差异尚不明确，这限制了针对性发酵剂开发。传统发酵豆制品需长达8个月的制作周期，而现代工业化生产使用的简化微生物群落又导致风味单一。如何通过科学选育发酵剂菌株，在缩短发酵周期的同时提升风味复杂度，成为当前研究热点。

针对这一科学问题，韩国国立江原大学（Gangwon National University）的研究团队在《Food Microbiology》发表最新成果。研究人员选取从传统发酵食品中分离的三种优势CNS菌株——马葡萄球菌（Staphylococcus equorum）KS1039、琥珀葡萄球菌（S. succinus）14BME20和木糖葡萄球菌（S. xylosus）DMSX03作为研究对象，通过发酵实验结合基因组学分析，系统比较了它们在大豆发酵过程中对挥发性化合物谱的影响。

研究采用的主要技术方法包括：1）菌株培养与大豆发酵实验（以未接种菌株组为对照）；2）顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用技术（HS-SPME-GC-MS）分析挥发性化合物；3）全基因组测序与生物信息学分析代谢通路；4）pH动态监测评估发酵进程。所有实验菌株均分离自韩国传统发酵食品，并经过前期安全性评估。

【pH变化】
监测显示所有接种组pH均随发酵下降，但三菌种间无显著差异，表明代谢活性相似。这与乳酸菌主导的发酵体系不同，提示CNS可能通过其他机制影响发酵进程。

【挥发性化合物分析】
GC-MS鉴定发现：1）三种CNS共同产生15种对照组未检出的挥发性物质，包括醇类、酮类和芳香族化合物；2）其中10种为共有化合物（如2-庚酮、苯乙醇），5种为菌种特异性产物；3）马葡萄球菌独产(3-甲基苯基)甲醇和3-羟基-2-丁酮，琥珀葡萄球菌特异性产生辛-2-酮。

【基因组分析】
生物信息学揭示：1）所有菌株均携带共有挥发性化合物的合成基因簇；2）对于马葡萄球菌特异性化合物，尽管三菌种均携带潜在合成基因，但仅在该菌中检测到产物，暗示转录后调控的存在；3）辛-2-酮的基因-产物对应关系明确，可作为琥珀葡萄球菌的特征代谢标记。

研究结论指出，三种食品源CNS菌株均能显著丰富大豆发酵的挥发性化合物谱，但种间差异主要体现在少数特异性化合物而非整体代谢活性。基因组结果支持这一发现，表明CNS菌种间存在高度保守的核心代谢网络，而风味调控的细微差异可能源于菌株特异性基因表达模式。该研究首次系统比较了主要食品CNS菌种对大豆发酵风味的贡献，不仅为理解传统发酵食品风味形成机制提供新视角，更为精准选育发酵剂菌株、优化工业化生产提供了分子靶点。特别是发现辛-2-酮等化合物可作为菌种特异性风味标记，这对开发具有定制化风味的发酵豆制品具有重要意义。