追踪小龙虾副产物虾酱快速发酵过程中的挥发性指纹：一种基于风味组学与分子对接的协同策略

《Food Chemistry》：racking the volatile fingerprint of crayfish by-product shrimp sauce during a rapid fermentation: A synergistic strategy using flavoromics and molecular docking

　　

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  酶解发酵法是一种制备虾酱的新型方法。
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  通过GC–MS检测到174种风味物质，通过GC-IMS检测到63种风味物质。
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  OR1D2与虾酱中的关键挥发性化合物具有最强的结合亲和力。
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  虾酱中的关键风味与脂肪酸和游离氨基酸的降解相关。

引言

虾酱是一种具有独特风味特征和口感的水产调味品，通常由水产加工的副产品或低价值虾类制成。这些原料与特定比例的盐以及内源性蛋白酶或外加酶混合，以促进发酵过程中蛋白质、脂肪和其他成分的分解（Gao等，2023年）。该工艺可生产出富含必需氨基酸、小分子肽、矿物质（包括Na、Ca、Mg、Fe、Mn和P）以及营养素（如维生素B12和有机酸）的产品（Siqhny & Irfandy，2024年）。虾酱的生产主要采用两种方法，即传统发酵和快速发酵。后者类似于酱油生产中使用的"高盐稀料"工艺，主要使用米曲霉3.042（Ilmi等，2024年）。种曲发酵尤其以生产优质产品而著称，其发酵虾酱的风味和口感优于外源酶发酵和热保存发酵所达到的水平。

作为一种发酵食品，虾酱在发酵过程中会经历一系列复杂的生化反应，产生数百种挥发性化合物，包括醛类、醇类、含硫化合物、含氮化合物和芳香族化合物（Mao等，2024年）。对水产调味品的风味剖析研究表明，原料、加工技术和地理来源等因素会显著影响风味（Han等，2023年）。分析技术的进步促进了这些调味品中关键风味化合物的深入探究，这些化合物主要来源于蛋白质水解产物和脂质氧化（Zhang等，2024年）。例如，醛类（贡献水果香、麦芽香和脂肪香）通过脂质氧化产生（Chu & Mei，2023年）。研究已确定游离氨基酸和脂肪酸是关键风味化合物及其前体（Liu等，2023年）。脂质氧化涉及不饱和双键的断裂形成烷氧基自由基，这些自由基进一步分解、反应和氧化，产生醛、醇、酮和烃。多不饱和脂肪酸具有多个氧化裂解位点，特别容易发生氧化降解，从而形成挥发性化合物。因此，脂肪酸在发酵水产调味品的风味形成中起着关键作用。然而，龙虾（Procambarus clarkii）副产品发酵虾酱的风味变化仍然未知。

当前检测挥发性化合物的技术包括电子鼻（E-鼻）、气相色谱–质谱联用（GC–MS）和气相色谱–离子迁移谱（GC-IMS）（Li, Yuan等，2023年）。电子鼻是一种新型仿生检测技术，作为气味扫描仪，能够分析复杂气味和挥发性成分。它采用一系列选择性气体传感器，对多种气体具有交叉敏感性，将气味分子对传感器表面的影响转化为与时间相关的物理信号组，用于气体混合物分析。电子鼻技术广泛应用于食品行业，用于茶叶、乳制品、肉类、饮料、烟草和酒类等产品挥发性气味的分类、识别、评价和新鲜度评估。虽然电子鼻具有良好的重现性、宽测量范围、快速检测、短响应时间和易于操作等优点，但它仅限于分析样品的整体挥发性特征，无法对单个组分进行定性或定量分析。GC–MS是确定风味化合物结构最常用的方法（Louw，2021年）。该技术将GC的高分辨率与MS的精确性相结合，弥补了GC在定性定量分析方面的不足以及MS在处理高纯度单组分样品方面的局限。GC–MS在组分分离方面效率极高，提供精确的检测和结构评价，对可测量物质的定性和定量分析具有无可替代的价值，应用潜力广泛。GC-IMS是一种新兴的检测技术，将气相色谱与离子迁移谱相结合（Feng, Cao等，2024年）。该方法具有操作简单、检测快速、灵敏度高、检测限低和无需真空等优点。然而，它不太适合鉴定大量未知化合物，且目前缺乏用于IMS的全面数据库。分子对接作为一种新兴方法正在兴起，该方法将计算技术与分子结构理论相结合，模拟挥发性化合物与嗅觉受体（OR）之间的结合过程，从而直观地展示其相互作用机制（Zhang等，2025年）。OR指与挥发性化合物结合的嗅觉受体蛋白，基于OR的相关模拟可以直观地揭示挥发性化合物与嗅觉受体之间的结合模式和相互作用机制。这些方法在研究水产品异味方面已取得显著进展；然而，它们在虾酱快速发酵中的系统性应用仍未被探索。

本研究的目标是利用电子鼻、顶空固相微萃取-气相色谱–质谱联用（SPME-GC–MS）、顶空-GC-IMS和分子对接分析的组合方法，阐明虾酱在不同发酵阶段的特征风味动态变化。建立关键风味化合物与脂肪酸或氨基酸之间的相关性，以探索虾酱发酵过程中风味形成的机制。

章节摘要

样品预处理

冷冻龙虾购自九江凯瑞生态农业发展有限公司。木瓜蛋白酶购自北京索来宝科技有限公司。收集龙虾头，彻底清洗后压碎。取500克压碎的虾头样品，加入8%（w/w，木瓜蛋白酶重量/虾头重量）的木瓜蛋白酶进行酶解，在64°C水浴中孵育73分钟。水解后，将混合物在100°C水浴中加热至

感官分析

图1展示了虾酱在各发酵阶段的感官评价结果。发酵过程主要产生了酱香味和焦糖香味，这可能归因于米曲霉的活性。随着发酵的进行，虾酱的腥味逐渐减弱，发酵产品与酶解物相比，腥味显著降低。在整个发酵期间，虾酱

发酵过程中的动态风味演变和关键呈香化合物

本研究系统地描绘了由龙虾副产品快速发酵生产的虾酱在感官特征、整体风味特征和挥发性化合物组成方面的动态变化。感官评价表明，由米曲霉驱动的发酵有效削弱了酶解产生的鱼腥异味，同时逐渐增强了令人愉悦的酱香和焦糖香。这种改善可归因于

结论

本研究综合运用了电子鼻、色谱法和分子对接技术，表征了发酵龙虾头浆的风味演变和形成机制。发酵显著调节了浆状物的挥发性特征，表现出明显的阶段性香气特征：辛醛和壬醛在早期发酵阶段占主导地位，而1-辛烯-3-醇和愈创木酚则在成熟产品中成为核心呈香活性化合物。关键香气

CRediT作者贡献声明

Bin Peng：撰写——初稿，软件，资源，方法论，形式分析，数据整理，概念构思。Linchuan Xu：撰写——初稿，验证，软件，形式分析，数据整理。Sijie Xu：撰写——初稿，调查，形式分析，数据整理，概念构思。Chengwei Yu：撰写——审阅与编辑，方法论，调查，概念构思。Mingming Hu：软件，方法论，数据整理，概念构思。Bizhen Zhong：

利益冲突声明

作者声明以下财务利益/个人关系，可能被视为潜在利益冲突：Jinlin Li报告称获得了江西师范大学的管理支持。Jinlin Li报告称与江西师范大学存在雇佣关系。鉴于其作为编辑的角色，未参与本文的同行评审，也未获取与同行评审相关的信息。全文编辑流程的完全责任由本

致谢

本工作得到国家重点研发计划（2024YFD2401601）的支持，以及CARS专项基金（CARS-45）的资助，以及江西省自然科学基金（20242BAB25407）的资助。

Bin Peng|Linchuan Xu|Sijie Xu|Chengwei Yu|Mingming Hu|Bizhen Zhong|Zongcai Tu|Jinlin Li