质谱成像揭示霉菌发酵奶酪中 Penicillium candidum 对多胺代谢的贡献及空间分布

《Amino Acids》：Polyamine production in mold-fermented cheese through metabolic interactions between mesophilic starter cultures and Penicillium candidum

摘要

霉菌发酵的奶酪是通过一系列微生物过程生产的，其中中性温菌种启动牛奶的发酵过程，随后通过凝乳酶的作用进行凝固，并由丝状真菌（如Penicillium candidum）进行表面成熟。为了研究微生物对奶酪成熟过程中多胺代谢的贡献，我们将定量代谢物分析与质谱成像（MSI）技术相结合。在使用CHN-19中性温菌种单独制作的奶酪中，未检测到腐胺（Put）、亚精胺（Spd）和γ-氨基丁酸（GABA）的积累；而在表面接种P. candidum后，这些物质在成熟过程中开始出现。MSI进一步显示，精氨酸（Arg）、鸟氨酸（Orn）、阿格马丁（Agm）和Spd主要定位于被真菌菌丝穿透的表面区域。为了确定酸化本身是否能够诱导多胺的产生，我们将P. candidum单独培养在调至pH 4.0–6.0的模拟奶酪环境的奶粉琼脂培养基上。在这些条件下未检测到多胺的存在，表明仅靠酸性pH值不足以促进多胺的生成。在补充精氨酸后，Spd变得可以检测到；而鸟氨酸仅在较高的底物浓度下才能支持Spd的产生。这些发现表明，在这种特定的霉菌发酵奶酪模型中，P. candidum是多胺代谢的主要贡献者，而且前体物质的可用性而非单纯的低pH值是决定真菌产生多胺的关键因素。总体而言，我们的结果表明，发酵剂引起的奶酪环境变化以及真菌的代谢过程共同决定了成熟过程中多胺相关代谢物的产生和空间分布。

霉菌发酵的奶酪是通过一系列微生物过程生产的，其中中性温菌种启动牛奶的发酵过程，随后通过凝乳酶的作用进行凝固，并由丝状真菌（如Penicillium candidum）进行表面成熟。为了研究微生物对奶酪成熟过程中多胺代谢的贡献，我们将定量代谢物分析与质谱成像（MSI）技术相结合。在使用CHN-19中性温菌种单独制作的奶酪中，未检测到腐胺（Put）、亚精胺（Spd）和γ-氨基丁酸（GABA）的积累；而在表面接种P. candidum后，这些物质在成熟过程中开始出现。MSI进一步显示，精氨酸（Arg）、鸟氨酸（Orn）、阿格马丁（Agm）和Spd主要定位于被真菌菌丝穿透的表面区域。为了确定酸化本身是否能够诱导多胺的产生，我们将P. candidum单独培养在调至pH 4.0–6.0的模拟奶酪环境的奶粉琼脂培养基上。在这些条件下未检测到多胺的存在，表明仅靠酸性pH值不足以促进多胺的生成。在补充精氨酸后，Spd变得可以检测到；而鸟氨酸仅在较高的底物浓度下才能支持Spd的产生。这些发现表明，P. candidum是这种特定的霉菌发酵奶酪模型中多胺代谢的主要贡献者，而且前体物质的可用性而非单纯的低pH值是决定真菌产生多胺的关键因素。总体而言，我们的结果表明，发酵剂引起的奶酪环境变化以及真菌的代谢过程共同决定了成熟过程中多胺相关代谢物的产生和空间分布。