米曲霉与枯草芽孢杆菌定向强化策略对发酵大豆微生物群落、风味物质及功能成分的影响机制研究

为解决传统发酵大豆制品品质不稳定、风味不足等问题，研究人员通过米曲霉(Aspergillus oryzae)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)定向接种策略，系统解析了微生物群落演替规律与风味物质、功能成分的关联性。研究发现双菌协同可显著提升γ-氨基丁酸(GABA)含量并优化挥发性风味物质组成，为功能性发酵食品开发提供新思路。

　　

发酵大豆制品作为传统功能性食品，其品质高度依赖复杂微生物群落的协同作用。然而，自然发酵存在周期长、风味不稳定、功能成分含量波动大等瓶颈问题。近年来，定向接种功能菌株成为提升发酵食品品质的研究热点，但关于米曲霉(Aspergillus oryzae)与枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)协同作用对微生物生态网络和代谢产物的影响机制尚不明确。

为解析这一科学问题，研究团队在《Food Chemistry: Molecular Sciences》发表论文，采用多组学联用技术开展系统研究。通过高通量测序技术监测微生物群落动态，结合气相色谱-质谱(GC-MS)分析挥发性风味物质，采用高效液相色谱(HPLC)定量功能成分。实验设计包含自然发酵对照组和双菌接种实验组，所有样本均来自标准化大豆发酵生产线。

微生物群落分析

16S rRNA和ITS测序数据显示，双菌接种显著改变了α和β多样性。米曲霉优先定植并创造酸性环境，为枯草芽孢杆菌后期增殖创造条件。共现网络分析揭示两菌株存在正向互作，协同抑制杂菌生长。

风味物质特征

GC-MS检测到58种挥发性有机物，实验组酯类和吡嗪类物质含量提升42%，醛类降低31%。主成分分析(PCA)显示双菌处理形成独特风味轮廓，关键标志物包括2,5-二甲基吡嗪和苯乙醇。

功能成分变化

HPLC测定显示γ-氨基丁酸(GABA)含量达3.8 mg/g，较对照组提高2.3倍。同时总酚含量和抗氧化活性分别提升68%和55%，与蛋白酶活性和糖苷酶活性变化呈显著正相关。

该研究首次阐明双菌协同通过"代谢接力"机制：米曲霉分泌淀粉酶提供碳源，枯草芽孢杆菌利用前体物质合成GABA。研究为精准调控发酵食品品质提供了理论依据，开发的定向接种技术已在中试规模验证，可使发酵周期缩短30%且批次稳定性显著提高。这些发现对传统发酵食品工业化生产具有重要指导价值。