马奶酒:微生物生态学、多组学洞察与转化前沿

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》:Koumiss: Microbial Ecology, Multi-Omics Insights, and Translational Frontiers

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月28日 来源:TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY 17.4

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  •马奶酒研究正从描述性剖析向因果验证方向推进。•核心乳酸菌-酵母共生体的代谢交叉喂养途径已得到表征。•多组学层面解析了塑造微生物群落组装的关键因素。•健康相关证据按不同生物实体进行分层归类。•合成微生物群落为标准化工业放大提供了路线图。引言发酵马奶,蒙古语称“airag”,哈萨克

  
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    马奶酒研究正从描述性剖析向因果验证方向推进。
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    核心乳酸菌-酵母共生体的代谢交叉喂养途径已得到表征。
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    多组学层面解析了塑造微生物群落组装的关键因素。
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    健康相关证据按不同生物实体进行分层归类。
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    合成微生物群落为标准化工业放大提供了路线图。

引言

发酵马奶,蒙古语称“airag”,哈萨克语称“qymyz”,但通称为马奶酒(koumiss),是一种低酒精度的酸性乳饮料,由乳酸菌(LAB)、酵母及其他微生物协同发酵而成(Afzaal et al., 2021; Kondybayev et al., 2021; Martuzzi et al., 2024; XiLin et al., 2025)。动物考古学证据将马的驯化和乳汁利用追溯到欧亚草原的博泰文化(约公元前3500年)(Outram et al., 2009),其生产在13世纪蒙古帝国时期达到鼎盛(Wilkin et al., 2020)。如今,内蒙古和新疆(中国)、蒙古、哈萨克斯坦、俄罗斯及东欧约有3000万消费者因其独特的营养组成和民族医学特性而经常饮用马奶酒(Martuzzi et al., 2024; XiLin et al., 2025)。
与牛乳、羊乳或骆驼乳不同,生马乳具有独特的生化特征,表现为高乳糖含量(约6-7%)伴随低脂肪(1.0-2.0%)和低蛋白质(1.5-2.5%)含量(Malacarne et al., 2002; Shokrollahi et al., 2025; Uniacke-Lowe et al., 2010)。至关重要的是,马乳的蛋白质组分富含乳清蛋白(约35-45%)而κ-酪蛋白含量较低(Malacarne et al., 2002; Miranda et al., 2004)。这种独特的蛋白质组学结构可能在酸化时形成柔软、絮状的凝乳,而非其他反刍动物乳所特有的坚实凝固物(Potocnik et al., 2011; Roy et al., 2020; Uniacke-Lowe et al., 2010)。这些底物特异性性质通过有利于适应型乳酸菌的快速酸化,同时持续为利用乳糖的酵母提供可发酵碳水化合物,从而决定了微生物演替。
马奶酒与其他传统发酵乳制品(如开菲尔和维利)的根本区别在于其非包囊化的液态乳酸菌-酵母共生体系以及手工生物加工方式(表1)。与依赖嗜热细菌联合体(嗜热链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种)形成固体酪蛋白凝胶的牛乳酸奶不同,马奶酒保持着由乳酸菌和酵母代谢共同驱动的非凝固、流动状态(Sieuwerts et al., 2010)。虽然开菲尔也支持复杂的细菌-酵母共生,但其生态在空间上被限制在离散的多糖结合的“开菲尔粒”内,作为稳定的接种物储库(Bengoa et al., 2019; Nejati et al., 2020)。相比之下,马奶酒依赖液体回添和传统容器(如烟熏马皮袋或木桶)内的定殖生物膜来维持游离联合体(Luan et al., 2026)。关键的是,传统生产需要每天数千次手工搅拌,产生动态的微氧环境,促进酵母增殖并激活开菲尔静态颗粒发酵中不存在的代谢途径(Kondybayev et al., 2021; Nejati et al., 2020)。这种结构使紧密耦合的双重发酵成为可能,其中乳酸菌驱动的酸化和酵母介导的乙醇产生同时进行,从而产生碳酸化的低酒精饮料(Kondybayev et al., 2021; Martuzzi et al., 2024)。由于这些实践依赖于本地化微生物群落、季节性牧场变异和经验性手工操作,传统马奶酒表现出显著的风土驱动特异性,其工艺标准化程度低于颗粒稳定的开菲尔或发酵剂定义的酸奶。
近几十年来,马奶酒研究已从依赖培养的分离和表型分析(1950-1990年代)发展到分子指纹图谱和扩增子测序(2000-2010年代)(Bilige et al., 2009; Gesudu et al., 2016; Hao et al., 2010; Yu et al., 2011),再到最近旨在解析活性代谢网络的多组学整合(Wang et al., 2025b; Xia et al., 2021)。虽然以往的综述主要整理了描述性的微生物名录、营养成分或不加批判的健康总结(Afzaal et al., 2021; Martuzzi et al., 2024; Xue et al., 2023),但本综述建立了一个统一的概念框架,整合了代谢交叉喂养、多组学通量分析、证据分层的健康归因以及理性合成发酵剂设计。
为完成这一综述,我们在Web of Science、PubMed和Google Scholar中进行了文献检索(截至2026年),使用查询字符串(“koumiss” OR “airag” OR “qymyz”)AND(“microbiome” OR “multi-omics” OR “metabolomics” OR “cross-feeding” OR “probiotic” OR “health benefits”)。优先考虑采用受控共培养、整合多组学和机制验证的同行评审研究。以下章节系统评估微生物生态学和群落组装(第2节)、微生物相互作用和产物表型(第3节)、健康相关证据及其归因(第4节)、分析进展和方法局限性(第5节),以及知识空白与转化路线图(第6节)。关键缩写词在表2中定义。

章节摘要

微生物生态与群落结构

马奶酒拥有一个结构化的、相互依存的发酵生态系统,由乳酸菌、酵母和其他微生物联合体支配。这些分类群参与动态的代谢交叉喂养和竞争性排斥,共同促成群落演替。乳酸菌将乳糖快速转化为乳酸,酸化基质并建立一个有利于耐酸酵母的选择性生态位。在互惠交换中,酵母提供必需的生长因子,包括游离

微生物相互作用与产物表型

将生态联合体与产品特性联系起来(图1,微生物相互作用和产物表型),马奶酒的微生物生态系统由乳酸菌和酵母之间的双轴相互作用网络支配,涵盖互利交叉喂养和竞争性抑制动态。

健康相关证据及其归因

为解决松散分配的健康声称中的模糊性,本节建立了涵盖四个不同生物实体的明确归因层级:完整马奶酒(发酵基质)、未发酵马乳(生乳基线)、分离菌株(益生菌)和微生物代谢物(后生元),对应于图1中的健康归因框架。为明确区分临床前观察与临床结果,证据进一步按实验模型分层,

分析进展与证据局限性

方法严谨性决定了任何科学主张的证据边界。位于生态基础(第2章)与产物表型功能分析(第3章)和宿主生物活性(第4章)之间,本章作为本综述的分析骨干。本文详述的组学技术构成了缩小候选机制和建立马奶酒微生物群与其下游效应之间关联网络的基本工具包。

知识空白与转化路线图

将传统马奶酒生产与循证食品生物技术相衔接,需要结构化的范式转变,以解决当前科学和工业限制。与核心概念框架的转化路线图一致(图1),本节识别了五个可量化的研究瓶颈,并提出一个整合的转化路线图,包括:(i)具有标准化元数据的时空生态追踪,(ii)因果验证的合成群落(SynCom)设计,(iii)

结论

发酵马奶(马奶酒)代表一种传统制作的功能性食品,其独特感官特征、营养特性和促进健康的特性与复杂、动态的微生物生态系统内在相关。本综述综合了关于马奶酒微生物群组成、演替动态和种间代谢相互作用的现有知识,强调了乳酸菌和酵母在风味形成和生物活性代谢物产生中的关键作用。虽然现代

未引用参考文献

álvarez-Martín et al., 2008; McCarty and Ledesma-Amaro, 2019; Ruas-Madiedo et al., 2006; Ruas-Madiedo et al., 2002; Ruiz-Ramírez and Jiménez-Flores, 2023; Uniacke-Lowe et al., 2010.

作者贡献

刘欣欣、秦轩、张萌、崔鹏飞、郭丽玉:概念化、稿件起草和撰写。通过协作讨论确定了整体结构并确保逻辑流畅和语义连贯。设计了所有图表。张文艺:提供科学见解和参考资料。进行批判性评估和广泛修订以提高稿件质量和准确性。监督项目并在撰写和修订过程中提供指导。

数据可用性

本综述未生成或分析新数据。数据共享不适用于本文。

利益冲突

作者声明,他们不存在已知的可能影响本论文报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本工作由内蒙古领先科技人才团队计划(资助号:2026LJRC0026)、内蒙古自治区“两个屏障”“两个基地”“一个桥头堡”重点领域科技创新专项研究计划(资助号:NMGLLY2025-02)以及中国内蒙古自治区自然科学基金(资助号:2026ZD032)资助。
刘欣欣|秦轩|张萌|崔鹏飞|郭丽玉|张文艺
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