基于宏基因组学与代谢组学解析多菌种复配发酵豆豉后熟期风味代谢物的形成机制

本文采用宏基因组学（Metagenomics）和代谢组学（Metabolomics）技术，系统研究了接种地源性微生物（Bacillus amyloliquefaciens B9 和 Pichia kudriavzevii Y18）对豆豉后发酵过程中微生物群落动态及风味代谢物形成的影响。研究发现细菌主导发酵过程，真菌起辅助作用；酯类物质显著增加（达1190.90 μg/kg），并新产生6种关键挥发性风味化合物（OAV>1）。研究通过构建代谢网络揭示了氨基酸与碳水化合物代谢的核心作用，以及丙酮酸（pyruvate）和乙酰辅酶A（acetyl-CoA）作为风味合成关键中间体的多重功能，为豆豉风味调控提供了理论依据与策略支持。

　　

Highlight

代谢网络的构建突显了氨基酸代谢和碳水化合物代谢是豆豉后熟阶段风味增强的关键路径（pivotal pathways）。此外，丙酮酸（pyruvate）和乙酰辅酶A（acetyl-CoA）在豆豉发酵中扮演了关键角色，它们作为风味化合物合成的核心中间体，参与了氨基酸生物合成、三羧酸循环（TCA cycle）以及脂肪酸生物合成。另外，毕赤酵母（Pichia）还在γ-氨基丁酸（γ-Aminobutyric acid, GABA）的生物合成中发挥了作用。

Dynamic changes in microbial communities

为阐明豆豉不同发酵阶段微生物组成的差异，我们分析了丰度前10的微生物物种。在界水平（Kingdom level）上（图1A），细菌占总微生物群落的76.11%至96.38%，表明其在发酵过程中占主导地位，而真菌占比为3.35%至23.64%，起辅助作用。第7天（D7）细菌比例较高，可能归因于地衣芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）的接种。

Conclusion

在多菌种复配发酵豆豉的后熟阶段，细菌是主导微生物，真菌起辅助作用。随时间推移，豆豉的微生物组成趋于稳定，反映出一个动态平衡的生态系统。在此阶段，挥发性化合物（尤其是酯类）的种类和浓度显著增加。气味活性值（OAV）分析表明，接种的微生物促进了6种关键风味物质的形成。非挥发性代谢物（如氨基酸和二肽）的积累提升了豆豉的营养与风味品质。代谢通路分析进一步确认了氨基酸与碳水化合物代谢在风味形成中的核心地位，其中丙酮酸和乙酰辅酶A是风味合成的关键节点。本研究为多菌种发酵豆豉的风味调控提供了理论依据。