骨中藏味：微生物与代谢物的空间证据破译火腿的余味特征

《Food Research International》：Taste hidden in bone: spatial evidence of microorganisms and metabolites deciphers the aftertaste profile of ham

　　

• 基于基质组成的空间分层确立了骨层作为干腌火腿中的一个独特风味微生态位。
• 真菌表现出显著的空间分化，与细菌均匀分布形成对比。
• Mortierella属在体外条件下使八种核心代谢物中的四种增加。
• 发酵诱导的微结构变化促进了风味成分的迁移。

引言

干腌火腿正经历显著的市场扩张，其全球价值预计将从2024年的350亿美元增长到2033年的515.7亿美元。与此同时，发酵肉类（火腿除外）的市场价值在2024年仅达到约83.7亿美元（Leroy等，2023）。这一差异在很大程度上由消费者对独特风味的需求所驱动，超过60%的消费者表示愿意为更优质的口感体验支付溢价（Alsubhi等，2023）。与无骨发酵肉制品相比，干腌火腿展现出更丰富、更突出、更复杂的风味特征（Li, Chen等，2022；Li, Wang等，2022）。与发酵肉相比，新兴研究已开始关注火腿的独特风味，该风味在靠近骨骼处更为显著。这一复杂性的一个关键维度是余味，定义为吞咽后在口腔中持续存在的感官体验，主要由回鼻嗅闻和口腔脂质包覆效应驱动（Samakradhamrongthai，2024）。与主要味觉的直接冲击不同，余味以其时间持久性为特征，从根本上受困于食品基质中或吸附在口腔黏膜上的风味分子的缓慢释放所控制（Guichard等，2023）。在干腌火腿的情境中，这种持久的感觉备受珍视，构成优质品级的关键决定因素。余味的生化基础涉及多种代谢物的复杂相互作用，包括游离氨基酸、小分子肽和脂质衍生的挥发性物质（Wijesekara & Ekaette，2025）。具体而言，谷氨酸和5′-核苷酸等呈鲜味化合物的存在已被证明可增强风味的持久性（Charve等，2018）。此外，长链脂肪酸酯和某些酮类作为关键前体，提供"醇厚感"或"包覆感"效应，延长咸味和鲜味的感知（Lindsay，2017）。从机制上看，某些代谢物因其分子结构和结合亲和力而与味觉受体产生持久相互作用，例如，关于茶汤的研究表明，对香豆酰奎宁酸、黄嘌呤和特定寡肽等化合物通过与受体位点的稳定结合促进余味形成（Chen等，2024）。此外，咸味已被证明可调节余味感知，可能通过改变味觉受体的空间构型或影响风味化合物的释放动力学。在干腌火腿中，余味的形成与长期发酵过程中发生的广泛蛋白水解和脂肪分解密切相关，这些过程产生了多种具有味觉活性的肽类、游离氨基酸和脂肪酸衍生物（Wang, Chen等，2025）。虽然先前的研究主要关注肌肉组织对这些风味成分的贡献，但骨微环境凭借其独特的基质组成、骨髓脂质和特殊微生物群落产生持久余味的潜在作用仍未得到充分探索。

一些研究已关注骨骼的风味贡献，这些研究强调了骨骼在增强鲜味和醇厚风味特征方面的作用（Ramesh等，2025）。例如，在骨汤的热加工过程中，多肽同时经历降解和聚合。与此同时，骨骼组分的结构崩解促进了风味前体的释放和微纳米颗粒（MNPs）的形成（He等，2023）。这些微纳米颗粒与蛋白质、脂肪酸、有机酸和5′-核苷酸相互作用，共同增强骨汤的鲜味特征（He等，2023）。游离氨基酸、核苷酸和肽构成鲜味的基础。这些物质与通过美拉德反应途径生成的挥发性化合物（包括醛类和呋喃酮）结合，共同促进复杂香气的形成（Liu, Li等，2022；Liu, Sun等，2022）。此外，在猪和牛骨髓提取物中鉴定出丰富的醛类、呋喃酮和呈鲜味肽，并证实其对鲜味的贡献（Xu等，2019）。而且，鱼骨在烹煮过程中释放的游离氨基酸和核苷酸通过疏水相互作用和氢键与微纳米颗粒结合，显著增强了肉汤的风味复杂性（Xiao等，2022）。消费者感官评价进一步证实，带骨肉制品在多汁性和风味强度方面获得更高评价（Gao等，2025）。上述关于骨骼来源风味的研究主要聚焦于加热或酶解等相对短期、高强度的处理（Guo等，2025）。相比之下，干腌火腿通过长期陈化来发展其标志性感官特性。除肌肉组织本身的贡献外，骨骼的存在对干腌肉制品的风味特征产生深远而多层次的影响。首先，骨骼基质本身是味觉活性化合物的直接来源。近期研究表明，来源于干腌火腿骨骼的明胶通过陈化过程中的蛋白降解，释放出特定的呈鲜味肽，如YDGE和EVGAP，已被证明可激活T1R1/T1R3鲜味受体并在味觉受体细胞中诱导钙信号传导（Atsumi等，2023）。这提供了骨骼贡献超出肌肉组织来源的鲜味的直接证据。其次，富含磷脂和不饱和脂肪酸的骨髓在长期陈化过程中经历广泛脂质氧化，产生一系列挥发性化合物，包括己醛、壬醛和其他醛类，这些化合物扩散到相邻肌肉组织并贡献陈年火腿特有的草香、脂香和辛辣香气特征（Bleicher等，2022；Vasconcelos等，2025）。第三，骨微环境已被鉴定为独特风味代谢物的储库。对金华火腿骨骼的研究表明，骨骼含有大量可溶性糖、有机酸、5′-核苷酸和游离氨基酸，均有助于复杂味觉特征的形成（Shi等，2022）。此外，肌肉组织与骨骼的邻近关系影响风味发展：邻近骨骼的肌肉（如股二头肌）表现出比表层肌肉更高的蛋白水解活性和不同的挥发性特征，表明骨骼创造了风味形成的空间梯度（Liu等，2024）。

微生物活动是火腿风味形成的核心（Wang等，2021）。核心分类群包括乳酸菌、酵母和丝状真菌，如曲霉属和青霉属。这些微生物催化氨基酸代谢、脂质β-氧化和美拉德降解，从而产生成熟火腿中观察到的多种醇、醛、酯和呋喃（Li等，2025）。大多数研究主要关注风味在时间尺度上的变化，表明延长发酵导致微生物群落结构和风味化合物丰度的显著变化（Cheng等，2023）。少数研究者开始调查空间尺度对干腌火腿风味特征的影响。传统肉科学经常采用基于氧分压梯度的肌肉分类来评价鲜肉质量。该生理系统根据代谢纤维类型（如半腱肌（SM）和股二头肌（BF））对组织进行分类，高度依赖于包括血液供应和线粒体密度在内的内在因素（Banerjee等，2023）。这些研究表明，BF区域表现出更高的醇类、酯类和醛类浓度，以及增加的细菌属丰度，而真菌丰度在SM区域更为突出（Yi等，2024）。虽然这对于理解鲜肉的糖酵解有效，但无法解释非肌肉区域的潜在贡献。高级研究已证明发酵食品的风味在很大程度上取决于基质组成。这一创新概念提出使用基质组成的空间变化作为空间划分的基础（Palla等，2022）。然而，很少有研究采用这一特定框架来划分火腿区域并研究其与风味成分和微生物群落的关联（Zhang等，2023）。因此，我们采用基于基质组成的四层分类（皮层、脂肪层、肌肉层和骨层）来研究味觉化合物和微生物群落的空间组织，特别关注研究不足的骨层。

在本研究中，我们探讨了骨骼对干腌火腿味觉特征的贡献。将火腿解剖为四个不同的组织层，包括皮层、脂肪层、肌肉层和骨层。该方法揭示了这些区域间味觉特征、非挥发性化合物和微生物群落的显著空间异质性。相关性分析鉴定了与味觉发展相关的核心代谢物和关键微生物。我们采用体外骨骼发酵模型来检验关键真菌Mortierella属的代谢效率，将该真菌分别培养在完整骨骼基质或去髓基质上。在此过程中，我们监测了八种余味相关代谢物的产生动力学。扫描电子显微镜（SEM）和质地分析进一步整合以阐明选定代谢物（如甲基2-(3-氧-2-(戊-2-烯-1-基)环戊基)乙酸酯）的迁移模式。总体而言，这种多维方法阐明了骨骼在发酵风味形成中的具体作用，并为干腌火腿的味觉发展提供了新的机制见解。

章节摘要

材料与采样

新鲜猪后腿和优质干腌火腿均从广州星洋贸易有限公司（中国广州）商业采购。这些干腌火腿对应"黑标"等级，是伊比利亚分类体系中的最高层级，仅由100%纯种伊比利亚猪在自然放牧喂养条件下生产。为研究空间风味分布并最大限度减少个体生物学变异，样本代表皮层、脂肪层、肌肉层……

火腿各层的感官特性

将火腿解剖为四个部分，包括皮层、脂肪层、肌肉层和骨层（图1a）。质地轮廓分析显示四个层之间存在显著的空间异质性（p < 0.05）（图1b–c）。基于质地轮廓分析，在四个解剖层中观察到明显的空间模式。骨层表现出最高的硬度、咀嚼性、胶性和内聚性（220.97 N、182.48 mJ、199.91 N和0.89），反映出显著的结构性……

讨论

未对这八种代谢物进行直接的人体感官评价，因为分析级纯化合物未获准直接口服人体暴露。对于几种化合物，供应商的安全数据表明确禁止食品或人体使用；而对于其他化合物，包括CLA和3-甲基丁基苯甲酸酯，监管批准仅适用于特定食品级制剂和使用水平，不适用于在测试浓度下直接施用的分析级单一化合物。

结论

本研究提供了空间证据，表明骨层在干腌火腿中作为独特的风味微生态位发挥作用，系统地阐明了其微生物和代谢基础。通过解剖分层将火腿分为皮层、脂肪层、肌肉层和骨层，骨层被其特征性的持久余味所区分。代谢组学分析鉴定了八种骨骼富集的代谢物，包括2-羟基苯乙酮、MH、EL和CLA，它们与更高的余味呈正相关……

CRediT作者贡献声明

Yonglu Li：写作—审阅与编辑、写作—原稿撰写、监督、资金获取、数据整理。Cong Wu：写作—审阅与编辑、可视化、调查、数据整理。Lei Jin：调查、数据整理。Jiayi Shi：调查、数据整理。Lujing Li：数据整理。Huiqian Han：调查。Yunle Chen：数据整理。Miaolei Zhang：调查。Zilu Yu：调查。Qing Gu：监督、项目管理、资金获取。

伦理声明

作者保证所述工作已按照《世界医学协会伦理准则》（赫尔辛基宣言）关于人体试验的要求进行。国家法律不要求感官评价获得伦理批准。感官评价没有人体伦理委员会或正式文件程序。作者确认使用了适当的方案来保护所有参与者的权利和隐私，包括不……

未引用参考文献

Wang等，2025

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能影响本文所报告的工作。

致谢

本工作由浙江省"尖兵""领雁"研发攻关计划（2024C04008）、丽水特色农产品深加工技术和产业化示范研究（丽水地方肉类特产发酵技术与产品开发-K25-0445-030）、浙江省属高校基本科研业务费（FR25003Z）以及浙江省青年拔尖人才资助计划支持。

Yonglu Li | Cong Wu | Lei Jin | Jiayi Shi | Lujing Li | Huiqian Han | Yunle Chen | Miaolei Zhang | Zilu Yu | Qing Gu