不同发酵周期下传统中式榨菜的理化特性、微生物多样性、代谢物及其潜在关联性研究

本研究针对传统中式榨菜(TCZ)在"二次腌渍压榨"阶段的品质形成机制，通过多组学技术揭示了pH值、氨基酸态氮的动态变化规律，鉴定出优势菌群Lactiplantibacillus plantarum（植物乳杆菌）、Latilactobacillus sakei（清酒乳杆菌）和Debaryomyces hansenii（汉逊德巴利酵母），发现47种差异细菌与有机酸、杂环化合物等代谢物的显著相关性，阐明了苯丙烷类生物合成和色氨酸代谢两大主导风味形成通路，为传统发酵食品质量控制与工业化应用提供了重要理论依据。

　　

在中国西南地区的饮食文化中，传统中式榨菜（TCZ）以其独特的风味和脆嫩口感成为不可或缺的佐餐佳品。这种通过传统工艺发酵制作的蔬菜制品，在“二次腌渍压榨”阶段经历着复杂的生物化学转化过程。然而，长期以来人们对这一阶段中微生物群落演替、代谢物动态变化及其与品质形成的内在联系缺乏系统认知。正是由于对风味形成机制和品质控制理论基础的研究不足，制约了传统发酵食品现代化生产的精准调控与质量提升。

为深入解析传统榨菜发酵过程中的品质形成机制，研究人员开展了多组学联合分析。该研究论文发表于《International Journal of Food Microbiology》，通过监测发酵过程中理化指标的变化，结合宏基因组学（Metagenomics）和代谢组学（Metabolomics）技术，系统揭示了微生物群落结构、代谢产物谱与理化特性之间的内在关联。

研究采用多组学技术联用策略：通过pH值和氨基酸态氮含量监测发酵过程的理化变化；运用宏基因组学分析微生物群落结构，采用LEfSe（LDA Effect Size）统计方法鉴定差异微生物；利用非靶向代谢组学技术鉴定差异代谢物；最后通过Spearman相关性分析建立微生物-代谢物-理化指标之间的关联网络。所有样本均来自传统中式榨菜的自然发酵过程。

理化特性变化规律

研究发现pH值和氨基酸态氮含量呈现先上升后下降的趋势。这种变化模式反映了发酵过程中微生物代谢活动的动态平衡：初期微生物活动产生的碱性物质使pH值上升，随后乳酸菌等优势菌群产生的有机酸导致pH值下降；氨基酸态氮的变化则与蛋白质降解和微生物利用的平衡相关。

优势微生物群落结构

宏基因组分析显示细菌优势种为植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum，简称Lpb. plantarum）和清酒乳杆菌（Latilactobacillus sakei，简称Lat. sakei），真菌优势种为汉逊德巴利酵母（Debaryomyces hansenii，简称D. hansenii）。LEfSe分析共鉴定出47种差异丰富的细菌，包括Lpb. plantarum和Lat. sakei等核心菌群。值得注意的是，在此发酵阶段未观察到显著差异的真菌物种。

代谢产物谱特征

代谢组学分析表明有机酸及其衍生物、有机杂环化合物、脂质和类脂分子是主要差异代谢物。这些代谢物构成了榨菜风味物质的基础，其中有机酸贡献酸味，杂环化合物可能产生特有的香气特征，脂质类物质则影响口感和风味持久性。

多维度关联分析

Spearman相关性结果显示差异细菌、非挥发性代谢物和理化特性之间存在显著相关性。这种关联网络揭示了微生物代谢活动如何通过产生特定代谢物来影响产品的理化特性，最终决定产品的感官品质。通路富集分析鉴定出苯丙烷类生物合成（phenylpropanoid biosynthesis）和色氨酸代谢（tryptophan metabolism）为优势代谢通路，这两条通路都对TCZ风味发育产生重要影响。

研究结论表明，传统中式榨菜在“二次腌渍压榨”阶段的品质形成是由特定优势微生物群落驱动的复杂生化过程。植物乳杆菌和清酒乳杆菌作为核心细菌菌群，通过调控有机酸代谢、苯丙烷类化合物合成和色氨酸转化途径，主导着风味物质的生成与转化。该研究不仅阐明了传统发酵蔬菜风味形成的微生物学机制，更重要的是建立了微生物-代谢物-品质指标之间的关联模型，为传统发酵食品的工艺优化和质量控制提供了科学依据。这项研究对推进中国传统发酵食品的标准化生产和工业化应用具有重要指导意义，同时也为其他类似发酵食品的研究提供了可借鉴的多组学研究方法论。