综述：大豆酱发酵过程中微生物群落动态与风味特征的演变：来自先进检测技术的启示

《Food Bioscience》：Microbial Community Dynamics and Flavor Profile Evolution During Soybean Paste Fermentation: Insights from Advanced Detection Techniques

本研究系统整合PCR-DGGE、T-RFLP、高通量测序及GC-MS等先进技术，深入探究豆酱发酵过程中微生物群落动态变化与风味物质生成的互作机制，为优化发酵工艺、提升产品风味与安全性提供科学依据。

　　

张康勇|唐宏伟|刘立波|李百亮|刘飞

中国东北农业大学食品学院，哈尔滨 150030

摘要

无论是传统生产的还是商业化的豆酱，在风味物质丰富度、发酵效率以及食品安全方面都面临着挑战。因此，深入研究豆酱发酵过程中关键微生物的机制及其与风味化合物之间的内在关系，对于平衡风味、缩短发酵周期以及确保产品安全具有重要意义。本文系统地整合了多种先进的检测技术，全面探讨了豆酱的发酵过程、营养成分和安全性，特别关注微生物群落的动态变化与风味化合物形成之间的相互作用机制。评估并比较了用于检测豆酱中微生物群落和风味化合物的各种技术，包括聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-SDGE）、末端限制性片段长度多态性（TRFLP）、高通量测序（NGS）、气相色谱-质谱（GC-MS）和气相色谱-离子迁移谱（GC-IMMS）等。总之，豆酱独特的风味和营养价值源于发酵过程中霉菌、酵母和乳酸菌等微生物的生命活动。各种微生物通过不同的方法和生化反应参与发酵，共同产生多种风味化合物，如酸类、醇类和酯类。一种有前景的新策略旨在提升豆酱的风味和营养价值，该方法重点在于精确调控发酵各阶段的微生物种类及其种群。

引言

豆酱是一种具有悠久历史的传统发酵食品，在东亚和东南亚的烹饪文化中占有重要地位（刘立波等，2022）。它主要由大豆、盐和谷物制成，经过数月至数年的发酵和成熟过程制成。这一复杂的工艺由多种微生物驱动，最终产生一种风味浓郁且营养丰富的调味品（Azhar，2024）。历史记录表明，豆酱的酿造技术起源于约2500年前的中国黄河流域。随后，通过文化交流和贸易，它传播到日本和韩国等周边地区，并在这些地方发展出不同的品种，反映了当地的风味、原料和环境条件。这些地域性的适应使得产品风格呈现出显著的多样性。这些独特的地域特征不仅满足了当地消费者的口味需求，还将豆酱作为烹饪象征，将传统与现代、地方遗产与全球美食联系起来（Tamang等，2020）。如今，在食品科学的进步和全球饮食文化的融合推动下，这种古老的发酵食品不断创新，为世界各地的餐桌带来独特的风味。

作为一种复杂的发酵系统，豆酱的风味质量形成依赖于微生物群落的动态变化（安等，2023）。在传统的自然发酵过程中，开放式环境有利于曲霉、酵母和乳酸菌（LAB）等微生物的自然接种，形成了一个动态演变的微生态系统（张等，2022）。通过这些微生物的代谢活动，它们共同产生了多种挥发性和非挥发性化合物，包括醇类、醛类、酮类和有机酸（蔡丽等，2024）。最终，这使得豆酱具备了酸、鲜味、咸、甜和苦等多种味道的和谐组合，以及丰富的香气（吕云浩等，2021）。然而，这种依赖自然接种的方式也存在局限性，如生产周期长和产品质量不稳定。相比之下，工业化生产的商业豆酱通过精确控制发酵条件和微生物群落，显著提高了生产效率和产品一致性。然而，这也导致了传统风味的减弱。因此，深入分析特定微生物种群与其代谢风味化合物之间的对应关系成为连接传统技术与现代生产的关键科学途径，从而实现豆酱风味的精准调控和产业进步。

在本研究中，应用先进的检测技术尤为重要。虽然传统的感官评估可以直观反映豆酱的风味，但这种方法具有主观性且难以量化。现代分析技术，如气相色谱-质谱（GC-MS）和香气提取稀释分析（AEDA），可用于识别挥发性风味化合物。高通量测序、宏基因组学和基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）有助于阐明微生物群落的结构。这些方法为客观准确地揭示豆酱发酵过程中微生物与风味化合物之间的动态关系提供了有力工具（童等，2025）。它们也是深入理解发酵机制、实现产品质量标准化和进行目标风味调控的重要技术基础。

本文全面回顾了豆酱的发酵过程、营养评估和安全性，并探讨了关键的微生物群落、核心挥发性化合物及其在发酵过程中的检测技术（图1）。通过利用各种先进技术，分析了发酵周期中微生物群落的动态变化和核心风味化合物的产生（图1）。此外，还研究了微生物与风味化合物之间的相互作用，阐明了豆酱独特风味形成的机制，并为实际生产提供了新的见解。研究表明，科学调控微生物群落或添加辅助发酵剂可以有效优化豆酱的风味特性，并提出了新的风味改良策略。这种方法不仅克服了传统研究方法的局限性，还为优化发酵过程、培育新的发酵菌株、精准调控产品风味以及促进发酵酱制品的全面工业化提供了新的理论支持和技术途径。

豆酱的加工技术、营养成分和安全性分析

在各种豆制品的加工过程中，营养价值和安全性始终是消费者关注的重点。发酵技术以其简单高效的特点，为解决这两个问题提供了有效的方法（Kumar等，2021）。在豆酱的生产过程中，发酵技术不仅优化了产品成本，更重要的是，它激活并增强了大豆中固有的生物活性成分。

豆酱中的微生物群落及其检测方法

微生物是豆酱发酵过程的灵魂工程师，通过复杂的酶促作用将大豆原料转化为风味独特且营养丰富的食品（安飞宇等，2021）。因此，研究豆酱中微生物群落的功能组成具有重要意义。目前常用的检测技术是高通量测序技术，它突破了传统培养方法的局限性。

豆酱的风味特征和检测技术

豆酱独特风味的形成是一个复杂的生化过程，其核心是微生物发酵过程中产生的多种生化变化（安等，2023）。这种风味以新鲜度、香气、咸味、甜味等多种层次的风味为特征，伴随着丰富的发酵香气，来源于微生物代谢过程中产生的挥发性化合物，如酸类、醇类、酯类和酮类（表S2）。为了深入了解

结论

传统的豆酱生产依赖于自然接种和长时间的发酵，促进了多样的微生物群落的形成，从而赋予其卓越的风味和文化遗产。然而，它也面临着生产周期长、原材料利用率低和产品质量不稳定等挑战，难以满足现代市场对效率和品质的要求。相比之下，现代工业方法缩短了生产周期，提高了产品稳定性。

作者贡献声明

刘飞：撰写——初稿、方法学、数据分析。李百亮：撰写——初稿、方法学、资金申请。刘立波：方法学、数据分析。唐宏伟：方法学、研究、数据分析。张康勇：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、方法学、研究、数据分析、概念构思

未引用参考文献

安等，2021；曹等，2017；曹等，2024；张等，2021；江等，2025；刘等，2022；卢等，2021；Luciana.Nacchio等，2022；孙等，2022；孙等，2022；王等，2020；王等，2020；王等，2021；张等，2021。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

本工作得到了国家乳品技术创新中心青年人才项目（2023-QNRC-4）、中国博士后科学基金（2024T170256）和国家重点研发计划（2023YFD2100405-03）的支持。