《Food Chemistry: X》：Lactiplantibacillus plantarum CM48 modulates protein metabolism in fermented lamb sausages: A Metaproteomics-based model
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乳酸菌（lactic acid bacteria, LAB）能够调控发酵香肠中的蛋白质代谢，但其具体的分子基础仍不清楚。在本研究中，研究人员评估了发酵羊肉香肠中蛋白质降解的表观指标，并利用宏蛋白质组学（metaproteomics）方法对肉源蛋白和微生物源蛋白
乳酸菌（lactic acid bacteria, LAB）能够调控发酵香肠中的蛋白质代谢，但其具体的分子基础仍不清楚。在本研究中，研究人员评估了发酵羊肉香肠中蛋白质降解的表观指标，并利用宏蛋白质组学（metaproteomics）方法对肉源蛋白和微生物源蛋白进行了鉴定。结果表明，接种植物乳植杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）CM48与香肠基质中蛋白质水解增强相关。基于宏蛋白质组学数据，研究人员提出假设：L. plantarum CM48中核糖体蛋白和能量代谢相关酶丰度的增加与糖酵解和氧化应激反应的变化相关，这些协调变化可能与蛋白质代谢增强有关。该研究为L. plantarum CM48如何与发酵羊肉香肠中的蛋白质代谢相关联提供了一个相关性模型，为理解乳酸菌在发酵肉制品中的蛋白水解功能提供了见解。
研究背景方面，肉是人类膳食的重要优质蛋白来源，内蒙古优质羔羊肉是重要动物蛋白来源之一。羊肉发酵香肠因营养丰富和风味独特而广受欢迎，而蛋白质降解是香肠加工中的核心生化过程，既影响肉制品的色泽、保水性和凝胶结构，又通过产生肽类、氨基酸和胺类物质影响风味品质。乳酸菌（LAB）是自然发酵肉制品中的常见微生物，其代谢活动可促进蛋白质降解、缩短发酵时间、抑制不良发酵并改善感官和营养品质。然而，以往研究往往将乳酸菌促进蛋白质降解简单归因于菌株蛋白酶的蛋白水解能力，乳酸菌影响香肠蛋白质降解的分子机制尚未被充分阐明。由于基因组和转录组分析不能反映蛋白质表达水平，难以直接揭示微生物功能；宏蛋白质组学则能同时测定肉源和微生物源蛋白，更适合解析复杂香肠生态系统中肉与微生物的相互作用。基于此，研究人员开展了本研究。
研究人员以新鲜羊后腿瘦肉和羊脂为原料，按8:2比例配制肉糜，分别设置接种L. plantarum CM48的CM48组和未接种的自然发酵对照组（ZR），每组设置三个生物学重复。菌株CM48由内蒙古农业大学 Meat Science and Technology Team 提供，保藏编号为CGMCC No.35965。研究分析了0、2、5、12、30、60 d六个时间点样品，综合评价了蛋白质降解表观指标，并利用基于液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）的非标记定量宏蛋白质组学、基因本体论（GO）、京都基因与基因组百科全书（KEGG）功能注释、STRING蛋白互作网络、Pearson相关分析和加权基因共表达网络分析（WGCNA）等方法，解析了蛋白质降解、蛋白组分变化及微生物群落变化之间的潜在关联，并最终提出一个相关性模型。
主要研究结果如下：
3.1 理化和蛋白质降解趋势。对pH、水分活度（a
w）、蛋白水解指数（PI）、总挥发性盐基氮（TVB-N）、氨基酸态氮（AAN）、三氯乙酸可溶性肽（TCA-N）以及肌原纤维蛋白（MP）和肌浆蛋白（SP）电泳图谱的分析显示，两组香肠pH先快速下降后回升并趋于稳定，a
w先降后升；从第5天起，CM48组的PI、AAN和TCA-N显著高于ZR组，而TVB-N显著低于ZR组；SDS-PAGE结果显示CM48组肌球蛋白重链、肌动蛋白和原肌球蛋白降解更明显。这说明接种L. plantarum CM48可增强香肠基质中的蛋白质降解，同时抑制腐败菌生长，改善产品新鲜度。
3.2 宏蛋白质组学质量评估。对21个香肠样品共获得1,224,973张谱图，其中302,720张可匹配；共鉴定到12,478条肽段、14,638个蛋白质和1,580个蛋白质组。低分子量蛋白质占比较大，且至少22.7%的蛋白质序列覆盖率高于40%，说明数据质量可靠。
3.3 宏蛋白质组学物种鉴定。共鉴定到1419个羊肉来源蛋白和161个微生物来源蛋白。门水平上Firmicutes、Proteobacteria和Actinobacteria丰度较高；属水平上Lactobacillus和Pseudomonas相对丰度大于1%。CM48组中Firmicutes和Lactobacillus相对丰度随时间上升，Pseudomonas相对丰度下降。NMDS分析显示，CM48组微生物蛋白组成在2 d时即与RAW和ZR组产生明显分离，而肉源蛋白差异随加工进行逐步变化。与RAW相比，CM48组各阶段差异表达蛋白数量均较高，表明CM48在发酵前期和中期的蛋白降解作用最为明显。
3.4 肉源差异蛋白功能分析。在2 d发酵阶段，差异蛋白富集于肌原纤维、肌动蛋白结合、蛋白酶体核心复合物和糖酵解等通路，内源酶Calpain-3显著上调，多种肌原纤维结构蛋白显著下调；在12 d成熟阶段，核糖体相关蛋白显著富集并以下调为主；在30 d贮藏阶段，分子内氧化还原酶活性相关蛋白和单糖代谢过程相关蛋白显著下调。这说明CM48可能通过影响肌原纤维结构蛋白降解、核糖体通路和碳水化合物代谢参与蛋白质代谢调节。
3.5 微生物源差异蛋白功能分析。CM48组在12 d时Firmicutes相对丰度超过55%，Lactobacillus达到38.67%，Staphylococcus也保持较高丰度。在161个微生物源蛋白中，92个被注释为酶，参与氧化还原、转移、转运、水解和裂解等过程；59个酶参与碳水化合物、能量和氨基酸代谢模块，其中包括6个肽酶和10个与氨基酸代谢相关的蛋白。COG功能分析显示，碳水化合物转运与代谢、氨基酸转运与代谢、翻译及核糖体结构和生物发生等类别存在持续差异富集。
3.6 蛋白质降解与蛋白组分及微生物结构变化的相关性分析。Pearson相关分析显示，Lactobacillus和Staphylococcus相对丰度与PI呈显著正相关。WGCNA分析识别到turquoise和brown模块与PI显著相关，并筛选出113个关键肉源蛋白。与L. plantarum蛋白进行相关分析后发现，其与糖酵解限速酶6-磷酸果糖激酶、磷酸丙糖异构酶、苹果酸脱氢酶等呈负相关，与果糖二磷酸醛缩酶、转醛醇酶、醛脱氢酶等呈正相关；同时与谷胱甘肽S-转移酶、超氧化物歧化酶、铜蓝蛋白等氧化应激防御相关蛋白呈正相关。此外，冷休克蛋白1在2至30 d显著上调。据此，研究人员提出假设：L. plantarum CM48可能通过上调核糖体蛋白表达优化蛋白质和酶合成，增强糖酵解和能量代谢，并通过影响三羧酸循环、糖酵解和应激反应系统，与香肠基质中增强的蛋白质降解相关联。
讨论部分总结指出，该模型主要基于蛋白质丰度数据的相关性分析，尚不能直接证明因果关系；未来需要通过酶活测定、基因表达谱分析和L. plantarum CM48的遗传操作等手段，进一步验证所推测的调控关系，从而更清晰地阐明乳酸菌促进蛋白水解的机制。
研究结论可翻译为：接种L. plantarum CM48与发酵羊肉香肠中蛋白质水解增强和产品新鲜度改善相关，其作用可能涉及内源酶与微生物活性的共同参与。宏蛋白质组学分析鉴定到MYH1、MYH2、MYL1、MYL2、MYL3、ACTC1、ACTA1、ACTB_G1和TUBA4A等结构蛋白作为与香肠基质蛋白质降解相关的潜在蛋白标志物，同时核糖体蛋白和糖酵解酶等微生物蛋白也与L. plantarum CM48的代谢活性相关。这些发现为未来质量监控提供了候选生物标志物，并从蛋白质组水平为乳酸菌发酵剂在发酵肉制品中的作用提供了见解。
