非酿酒酵母Starmerella davenportii Do18接种对带鱼发酵过程中蛋白质降解及风味物质形成的调控机制研究

为解决传统发酵带鱼品质不稳定、风味不足等问题，浙江海洋大学食品与药学学院研究人员通过接种非酿酒酵母Starmerella davenportii Do18，结合非靶向代谢组学（untargeted metabolomics）和GC-IMS技术，揭示了该酵母通过促进蛋白质降解（TCA可溶性肽增加1.57倍）、调控氨基酸代谢（总游离氨基酸提升2.85倍）及脂质代谢（110种差异代谢物）显著改善发酵带鱼风味与品质，为水产发酵标准化提供了新策略。

　　

传统发酵水产品因其独特风味和延长保质期的特性备受青睐，但自然发酵过程中微生物群落不可控，易导致品质参差不齐甚至腐败。浙江舟山地区的带鱼发酵历史悠久，但依赖自然微生物发酵的方式存在明显缺陷——乳酸菌和酵母等优势菌群易受环境干扰，一旦未能成为主导菌种，就会导致发酵失败。如何通过标准化接种技术提升发酵水产品的风味和品质稳定性，成为食品科学领域亟待解决的问题。

浙江海洋大学食品与药学学院的研究团队另辟蹊径，选择了一种从康普茶饮料中分离的特殊非酿酒酵母Starmerella davenportii Do18（GenBank登录号MK560159）作为发酵菌种。这种酵母不仅能快速创造酸性环境（pH从6.86降至3.91），还具有优异的产香能力，其发酵产物还表现出抗氧化和抗菌活性。研究人员通过理化指标分析、非靶向代谢组学和气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）等技术，系统揭示了该酵母对带鱼发酵过程中蛋白质降解、风味物质形成及代谢通路的调控机制，相关成果发表在食品领域权威期刊《LWT》上。

研究主要采用以下关键技术：通过SDS-PAGE电泳和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析蛋白质二级结构变化；利用氨基酸自动分析仪测定游离氨基酸；结合GC-IMS鉴定挥发性风味物质；采用UHPLC-Q Exactive系统进行非靶向代谢组学分析；通过KEGG数据库对差异代谢物进行通路富集。

3.1 pH值与总酸分析
接种S. davenportii Do18后，发酵体系pH值从6.86显著降至3.91，总酸含量从0.15 g/100g升至2.32 g/100g，酸积累速率（0.22 g/100g·d）远超自然发酵组（0.10 g/100g·d）。这种快速酸化能力有效抑制了腐败菌生长。

3.2 TCA可溶性肽含量变化
发酵10天后，TCA可溶性肽含量从3.38 μmol Tyr/g增至5.31 μmol Tyr/g，表明酵母分泌的蛋白酶显著促进了肌肉蛋白水解，生成大量小分子活性肽。

3.3 总巯基含量与Ca²⁺-ATP酶活性
总巯基含量下降67%（4.17→1.20 μmol/g），反映蛋白质氧化交联形成二硫键；Ca²⁺-ATP酶活性降低64%（0.47→0.17 μmol/mg·h），与酸性环境下酶构象变化相关。

3.4 SDS-PAGE分析
电泳图谱显示肌球蛋白重链、肌动蛋白条带逐渐减弱，而135-245 kDa区间出现新条带，证实酵母促进了蛋白质降解与重组。

3.5 蛋白质二级结构
α-螺旋含量从31.10%降至17.88%，β-折叠增加2.1倍，这种结构变化利于风味物质释放。

3.6 游离氨基酸分析
总游离氨基酸含量增加2.85倍（70.93→201.81 mg/100g），其中鲜味氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸）和甜味氨基酸（丙氨酸、甘氨酸）显著积累，而组氨酸含量下降有助于减少生物胺生成。

3.7 挥发性有机物
GC-IMS鉴定出49种风味物质，包括10种酯类（如具有菠萝香气的丁酸乙酯）和8种醇类。酵母通过酯化反应将短链脂肪酸转化为芳香酯，使发酵带鱼呈现清新果香。

3.8 代谢组学分析
发现110种差异代谢物，其中30种为脂质分子（如PC、PE）。KEGG分析显示，亚油酸代谢、甘油磷脂代谢和氨基酸代谢是主要调控通路。特别值得注意的是，酵母通过磷脂酶A2将磷脂酰胆碱（PC）转化为溶血磷脂（LysoPC），促进游离脂肪酸释放参与风味形成。

这项研究首次系统阐明了非酿酒酵母S. davenportii Do18通过三重机制提升发酵带鱼品质：①快速酸化抑制杂菌；②高效蛋白酶促蛋白降解；③定向调控脂质-氨基酸代谢网络生成风味物质。相比传统发酵，该菌种接种技术使酸积累速率提升120%，风味氨基酸增加185%，且能有效抑制生物胺风险。这不仅为水产发酵工艺标准化提供了可靠菌种资源，其揭示的"蛋白质-脂质-风味"协同代谢机制更为食品风味组学研究提供了新思路。未来通过优化发酵参数和菌种配伍，有望开发出兼具传统风味与现代食品安全性的新型发酵水产品。