云南传统发酵豆清水中乳酸菌代谢网络驱动特征风味物质形成的机制研究

为解决传统云南发酵豆腐凝固剂(FSW)风味形成机制不明的问题，研究人员采用多组学联用技术(LC-MS/GC-MS/16S rRNA测序)系统解析了三地FSW发酵过程中乳酸菌(LAB)主导的"鲜-酸-咸"风味网络。研究发现LAB通过羧化/脱羧和糖酵解旁路协同调控柠檬酸、顺乌头酸和L-焦谷氨酸的形成，并首次鉴定L-焦谷氨酸为云南豆腐核心鲜味物质。该研究为传统发酵食品标准化生产提供了科学依据。

　　

在云南多元的地理气候和民族文化背景下，传统发酵豆腐凭借独特风味和健康功效成为当地饮食文化的重要组成部分。作为豆腐凝固剂的发酵豆清水(FSW)，其微生物群落与代谢产物对最终产品的品质起着决定性作用。然而，FSW生产长期面临三大难题：不同地区菌群结构差异导致产品质量不稳定；传统自然发酵周期长达3天效率低下；风味形成机制缺乏系统研究。这些问题严重制约着这一传统食品的工业化发展和品质提升。

云南农业大学食品科学技术学院的研究团队在《LWT》发表的研究，首次系统阐明了云南三地FSW发酵过程中微生物演替与风味形成的动态关联机制。研究采用非靶向代谢组学(LC-MS)、挥发性成分分析(GC-MS)和16S rRNA测序(Illumina MiSeq平台)相结合的整合组学策略，对来自昆明、石林和牟定三个传统发酵工厂的FSW样品进行多时间点(0/12/24/36 h)动态监测。

研究首先通过微生物群落分析发现三地FSW均呈现乳酸菌(LAB)主导的生态系统，但菌种组成存在显著地域差异：昆明样品以Weissella confusa和Leuconostoc lactis为主；牟定样品中Lactobacillus delbrueckii在36 h占比超80%；石林样品则富含Lactococcus lactis（相对丰度达53.7±4.2%）。代谢网络分析揭示LAB通过协同代谢产生柠檬酸、顺乌头酸和L-焦谷氨酸，构建了"鲜-酸-咸"复合味觉基础，其中石林样品L-焦谷氨酸含量最高(5.83±0.47 mg/L)，被确认为核心鲜味物质。

关键环境因子分析显示pH 4.2-4.8最利于LAB产酸和氨基酸降解，可溶性蛋白含量(0.35-0.45%)与风味物质积累呈显著正相关(r=0.792)。微生物-代谢物关联网络分析发现特定菌种与风味化合物存在强相关性：Weissella confusa与乙酸(r=0.89)、Leuconostoc lactis与支链脂肪酸(r>0.80)、Streptococcus thermophilus与环戊烯酮类化合物(r=0.82)均呈现显著关联。研究还发现石林地区Lactobacillus丰度与3-甲基丁醛等支链香气物质的潜在关联(r>0.85)，为功能性风味增强剂开发提供了新思路。

时序动态模型将FSW发酵划分为两个关键阶段：12-24 h为风味物质积累期，24-36 h为风味成熟期。基于此模型指导企业将传统工艺±35%的批次风味差异控制在±12%以内，并开发出保留地域特色的菌种组合策略。

该研究首次系统解析了云南FSW发酵的"微生物演替-代谢网络-风味产物"动态调控机制，不仅为传统发酵食品标准化生产提供了科学依据，其发现的菌种-代谢物特异性关联规律更为精准调控发酵食品风味开辟了新途径。特别是L-焦谷氨酸作为核心鲜味物质的鉴定，以及pH和可溶性蛋白对代谢网络的调控机制的阐明，对提升传统发酵食品品质具有重要指导价值。研究采用的多组学整合策略也为复杂发酵体系的机制解析提供了方法学参考。