中温大曲固态发酵木薯的营养成分与理化特性：代谢组学与微生物群落互作机制解析

推荐：本研究针对木薯营养利用率低、含氰苷毒素等问题，采用中温大曲(medium-temperature Daqu)为发酵剂，通过固态发酵(SSF)优化工艺。结果表明，接种量8%、水分60%、发酵48 h条件下，氨基酸含量提升至37.51 mg/g，亮氨酸等关键氨基酸增幅达300%，氰苷类抗营养因子显著降解。宏基因组测序揭示Enterococcus(52.15%)等优势菌群与代谢物关联机制，为木薯高值化利用提供新策略。

　　

木薯作为热带地区第三大热量来源作物，因其强大的淀粉积累能力被誉为"淀粉之王"，却面临营养单一、含氰苷毒素（如linamarin）等瓶颈问题。传统自然发酵工艺存在产物品质不稳定、风味物质不可控等缺陷。郑州轻工业大学食品与生物工程学院的研究团队创新性采用中温大曲(medium-temperature Daqu)作为发酵剂，通过多组学技术系统解析了固态发酵(SSF)过程中木薯营养成分与微生物群落的互作机制，相关成果发表于《Journal of Future Foods》。

研究采用正交实验设计优化发酵参数，结合UPLC-MS非靶向代谢组学、GC-MS挥发性成分分析及宏基因组测序技术。通过测定α-淀粉酶(204.50±6.11 U/gds)等关键酶活，追踪氰苷降解动态，并利用KEGG和CAZy数据库进行功能注释。

3.1节揭示最优工艺为接种量8%、水分60%、发酵48 h，此时还原糖和氨基酸含量分别达18.54 mg/g和37.51 mg/g。3.3节显示发酵后粗蛋白含量提升65.95%，亮氨酸(300%)、缬氨酸(231.03%)等必需氨基酸显著增加。3.4.2节通过代谢组学鉴定到2,217种差异代谢物，其中L-乳酸等有机酸和Gly-Gly-Lys-Pro-Asn等功能肽显著富集。3.4.3节证实β-葡萄糖苷酶(1.31±0.074 U/gds)驱动linustatin含量降低95.5%。3.5节GC-MS检测到棕榈酸(51.91 μg/g)等23种挥发性物质。3.6.1节宏基因组显示Enterococcus(52.15%)、Enterobacter(18.28%)和Lactococcus(14.40%)为优势菌属，其与KEGG碳水化合物代谢通路(3.6.2节)及GHs酶家族(3.6.3节)的关联揭示了代谢调控网络。

该研究首次系统阐明了中温大曲驱动木薯SSF的微生物-代谢物互作机制，不仅解决了氰苷安全隐患，更通过微生物群落调控实现了营养强化与风味改良。发现的Enterococcus-Lactococcus功能菌群协同作用模型，为开发标准化发酵工艺提供了理论依据，对热带作物高值化利用具有重要示范意义。