FC：中国水科院李春生、赵永强基于分子感官和宏基因组学分析中国鱼露挥发性风味形成机理

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中国水科院李春生、赵永强基于分子感官和宏基因组学分析中国鱼露挥发性风味形成机理

导 读

2020年4月18日，中国水产科学研究院南海水产研究所Wang Yueqi、李春生*、赵永强*等人在Food Chemistry（1区，IF：5.399）在线发表了题为“Novel insight into the formation mechanism of volatile flavor in Chinese fish sauce (Yu-lu) based on molecular sensory and metagenomics analyses”的研究文章。

该文发现12种挥发性化合物为鱼露中的关键风味成分；通过O2PLS分析探索了挥发性化合物与微生物群的相关性；5个关键微生物属的代谢促进鱼露的风味形成；微生物代谢网络揭示了鱼露的风味形成。

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研究背景

鱼露是一种琥珀色且非常受欢迎的天然发酵调味品。在嗜盐微生物和酶的协同作用下，鱼中的蛋白质和脂肪通过各种生化代谢途径降解，形成鱼露的独特风味。到目前为止，根据经验知识，传统的鱼露是在非无菌发酵条件下酿造的，但这经常导致质量和风味不一致。鱼露风味的形成是一个动态而复杂的生化过程，受各种发酵环境的微生物组成和代谢活动的影响。因此，本研究探讨了在发酵过程中促进风味形成的复杂微生物群落结构和功能的代谢调控。

鱼露中的微生物群落在风味化合物的形成中起着至关重要的作用。微生物的代谢（包括蛋白质水解和脂解）决定了发酵过程中化学成分的类型和含量，进而提供了传统鱼露的感官特性。支链氨基酸通过生物代谢降解为相应的醇类，酸类和甲基醛类化合物。先前的研究发现氨基酸的降解主要由微生物代谢驱动，微生物代谢将脯氨酸，亮氨酸和苯丙氨酸分别降解为2-甲基丙醛，3-甲基丁醛和苯乙醛。微生物代谢也参与了发酵食品中醇和酸的酯化反应。微生物菌群决定了酯化能力和酯的类型，但是微生物代谢产生的最常见的酯是乙酸乙酯。

环境条件影响鱼露的微生物组。在该研究团队之前的研究中，应用了基于代谢组学的超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UHPLC-Q / TOF-MS）技术来研究滋味品质并表征发酵过程中鱼露的代谢物。尽管鱼露发酵产生各种代谢产物，主要是通过微生物的代谢，但尚未充分探讨不同途径之间的相互作用，并且阐明鱼露中的风味形成机理仅限于通过代谢组学研究。随着下一代测序（NGS）的飞速发展，生物信息学已广泛用于监测基于风味代谢网络的各种发酵食品中的微生物群落，例如奶酪，谷物醋和葡萄酒。确定负责鱼酱发酵的核心微生物群将有助于进一步分析鱼酱微生物组的风味形成机理。然而，迄今为止，只有很少的研究调查了微生物代谢产生的化合物，这些化合物会影响中国鱼露发酵过程中的风味。

研究思路

阐明风味形成过程中的微生物代谢机理将有助于进一步有针对性地调控鱼露生产的品质。尽管通过风味代谢网络分析来阐明食品发酵过程中风味形成机理的功效，但是，中国鱼露中核心功能菌群与风味化合物之间的网络相关性仍然缺乏。这项工作的目的是促进传统鱼酱中微生物资源的进一步开发，并促进鱼酱行业的技术进步。我们假设宏基因组学和分子感官分析可能是一种有前途的方法，以研究有助于鱼露关键特性的微生物菌群和风味成分，从而为发酵引起的鱼露风味形成机理提供新的见解。

研究结论

本研究对微生物代谢调节传统鱼露风味形成的机理提供了深入的了解。电子鼻能够在一定程度上区分各种发酵时间点的挥发性风味。鱼露样品中总共鉴定出56种挥发性化合物；其中，3-甲硫基丙醛的平均OAV最高，其次是3-甲基丁醛，1-辛烯-3-醇和2-辛烯醛。变形菌门和厚壁菌门在鱼露的发酵中起着主导作用，它们的平均相对丰度大于30％。微生物物种分布在多达1,923属。30种微生物与挥发性风味物质密切相关，其中盐单胞菌属，四联球菌属和明串珠菌属分别与20、19和18种挥发性风味密切相关。盐厌氧菌属，盐单胞菌属，四联球菌属，嗜盐球菌属和压裂杆菌是鱼露发酵的主要驱动力以及与风味物质合成相关的核心微生物。在微生物和酶的作用下，原料通过各种生化代谢途径降解为葡萄糖，氨基酸和脂肪酸等主要代谢产物。当前的研究为采用微生物资源生产传统鱼露提供了新颖的见解，这可能会推动鱼露行业的技术发展。

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