高温蒸汽预处理通过微生物组与风味组学调控核桃粕酱油风味形成机制研究

本研究针对核桃粕高值化利用难题，通过高温蒸汽预处理（HTSP）技术显著提升核桃粕酱油（WMSS）风味品质。采用多组学技术发现HTSP促进总氮（1.10 g/100 g）、氨基酸态氮（1.46 g/100 g）和酯类（4.31%）、呋喃类（2.23%）化合物生成，揭示微生物群落与风味代谢物互作网络，为植物蛋白资源精深加工提供理论支撑。

　　

核桃作为全球种植最广泛的油料树种，其榨油后的核桃粕含有超过40%的优质蛋白，却因加工技术局限长期被低值化利用。当前核桃产业面临核心难题：主打产品核桃油存在烟点低（≤160°C）、氧化稳定性差（过氧化值≥10 meq/kg）等问题，而核桃乳则存在原料利用率低、风味单一等缺陷。如何实现核桃粕的高效增值利用，成为产业升级的关键突破口。

在此背景下，云南农业大学食品科学技术学院谭春雷等学者在《Food Chemistry: X》发表研究，创新性地将高温蒸汽预处理（High Temperature Steam Pretreatment, HTSP）技术应用于核桃粕酱油（Walnut Meal Soy Sauce, WMSS）发酵体系，通过多组学联用技术深度解析HTSP对风味物质形成与微生物群落结构的调控机制。

研究团队采用高通量测序、液相色谱-质谱联用（LC-MS）和气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）等技术，系统分析发酵过程中微生物群落动态变化、383种非挥发性化合物和56种挥发性有机物的组成特征。通过代谢通路富集分析和相关性网络构建，揭示关键风味物质形成的生物学途径。

3.1 发酵过程中WMSS理化特性的动态变化

HTSP处理使氨基酸态氮（AAN）含量较对照组提升40%，总氮（TN）含量增加16.8%，滴定酸度（TTA）提高5.48%。还原糖含量在HTSP组呈现先升后降趋势，表明微生物代谢活性显著增强。这些变化源于HTSP使核桃粕中碳氮源更易被微生物利用，为风味物质生成奠定基础。

3.2 发酵过程中微生物多样性及动态变化

细菌Chao1、Simpson和Shannon指数在HTSP组显著提升，表明微生物生态系统多样性增强。肠杆菌属（Enterobacter）相对丰度从54.02%降至16.75%，而魏斯氏菌（Weissella）、不动杆菌（Acinetobacter）和乳酸杆菌（Lactobacillus）在HTSP组显著富集。真菌群落中曲霉（Aspergillus）始终保持优势地位，红酵母（Rhodotorula）在发酵中期主导样品群落结构。

3.3 WMSS发酵过程中非挥发性化合物分析

鉴定出的383种非挥发性化合物包含55种氨基酸、肽类及其衍生物，61种有机酸及其衍生物。偏最小二乘判别分析（PLS-DA）显示HTSP32D样品中肉桂酸、阿洛酮糖和L-组氨酸等风味增强物质显著积累。谷氨酸和天冬氨酸等鲜味氨基酸的富集直接提升了酱油的鲜味品质。

3.4 WMSS发酵过程中VOCs分析

HTSP组酯类相对含量从2.82%增至4.31%，呋喃类从0.31%提升至2.23%。关键风味物质2-戊基呋喃（贡献果香）、2-丁酮（提供果香）和乙酸戊酯（呈现果香）在HTSP32D中显著富集。主成分分析表明发酵时间对风味特征形成具有决定性影响。

3.5 代谢通路分析

代谢集富集分析（MSEA）发现三羧酸循环（TCA循环）、丁酸代谢、硫辛酸代谢、丙氨酸-天冬氨酸-谷氨酸代谢等通路显著富集。第16天发酵样本中 Ala-Asp-Glu 代谢通路表达最强，该时期可能是WMSS鲜味形成的关键阶段。

3.6 理化特性与风味化合物的相关性分析

网络分析揭示65个显著相关的细菌属间关系，德氏菌（Delftia）、草螺菌（Herbaspirillum）和窄食单胞菌（Stenotrophomonas）是群落结构中的关键节点。冗余分析表明克洛诺杆菌（Cronobacter）、肠杆菌（Enterobacter）与pH值呈正相关，而明串珠菌（Leuconostoc）、片球菌（Pediococcus）和魏斯氏菌（Weissella）与AAN、TN和TTA含量密切正相关。

本研究通过多组学技术证实HTSP可通过调控微生物群落结构促进WMSS中鲜味氨基酸和特征风味物质的生成。研究发现第16天发酵阶段是鲜味形成的关键期，Ala-Asp-Glu代谢通路的高效运作直接决定了产品的鲜味品质。HTSP技术不仅显著提升了核桃粕酱油的风味特征，更为其他油料加工副产物的高值化利用提供了可借鉴的技术路径，对植物蛋白资源的精深加工具有重要实践意义。