中国蚕豆辣椒酱(CHCP)，即人们熟知的“郫县豆瓣酱”，以其独特的香味在我国川菜烹饪中占有重要地位。然而，CHCP的高盐含量不仅限制了其市场扩展，还因高钠摄入带来的健康风险引发关注。近年来，为满足低盐饮食的需求，研究者尝试采用微生物强化发酵来保持产品风味质量，但其对微生物群落结构及产品品质的真实影响尚未得到充分探讨。

近日，来自四川大学轻工科学与工程学院何强教授团队，在国际食品领域著名学术杂志《Food Bioscience》（IF= 4.8，一区Top）上发表研究论文。研究团队昊为泰微生物Accu16S®细菌与AccuITSTM真菌绝对定量测序专利技术，定量分析了不同盐度条件下的微生物群落变化，并对低盐环境下微生物对挥发性风味物质生成的影响进行了深入探讨。本研究为低盐豆瓣酱的生产提供了理论依据，并拓展了微生物绝对定量技术在传统食品发酵研究中的应用。

英文题目：Microbial community variation and flavor metabolism in low-salt Chinese horse bean-chili-paste: Insights from bioturbation fermentation

中文题目：低盐发酵蚕豆辣椒酱中的微生物群落变化与风味代谢

发表期刊：Food Bioscience

影响因子：4.8（一区Top）

发表时间：2024年

本文图示摘要

研究方法

在本研究中，为了获得低盐样品，当在蚕豆醅和辣椒酱初混合时，引入无盐辣椒酱以部分替代传统的高盐辣椒酱（辣椒酱和蚕豆醅的比例仍为 3:1，w/w），并且部分样品中接种嗜盐四球菌 （MK063724） 和拟威克假丝酵母（MK063708）。制备了 5 批 CHCP，分别为：H（20%盐度传统发酵，w/w）、L（12%盐度未接种发酵，w/w）、M（16% 盐度未接种发酵，w/w）、IFL（12% 盐度接种发酵，w/w）和 IFM（16% 盐度接种发酵，w/w）。

研究者首先对不同盐浓度的豆瓣酱进行了理化性质分析，之后利用昊为泰微生物Accu16S^®细菌与AccuITS^TM真菌绝对定量测序专利技术绝对定量测序技术来定量分析不同发酵批次的微生物群落。这种技术通过使用标准的内部参照物进行绝对定量，使得微生物丰度的测量更为准确。与传统的相对丰度方法不同，绝对定量提供了更加真实的微生物群落组成信息，有助于深入理解微生物在发酵过程中的动态变化。

同时，本研究还通过顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用（HS-SPME-GC×GC-MS）方法，对不同盐度条件下的发酵样品进行挥发性有机化合物分析。该方法能够高效分离和检测样品中的挥发性风味成分，帮助识别豆瓣酱发酵过程中关键风味物质的种类和浓度变化。

研究结果

研究者首先对不同盐浓度的豆瓣酱进行了理化性质分析。总酸含量随盐度的降低而显著增加，接种发酵进一步促进了总酸含量的提升。pH值在4.82到5.15之间变化，其中H组的值高，而L组的pH值低。氨基酸氮是评价产品质量等级的重要指标，在较低盐度下含量较高，但受接种发酵影响不大。还原糖可以为微生物代谢提供能量，从而促进风味化合物的形成。H组的还原糖含量显著高于其他低盐样品。此外，未接种批次 （L和M） 的还原糖含量高于相应的接种样品（IFL和IFM），表明生物强化可以加快发酵速率。

图1、不同批次郫县豆瓣的风味特征。（A）郫县豆瓣中各类化合物的总含量；（B）主要风味化合物的定量热图；（C）关键风味化合物的风味活性值（OAV），X轴表示OAV的得分值。（CHCPs：郫县豆瓣；L：12%盐度（w/w）未接种发酵；M：16%盐度（w/w）未接种发酵；IFL：12%盐度（w/w）共接种发酵；IFM：16%盐度（w/w）共接种发酵；H：20%盐度（w/w）传统发酵。

之后利用细菌和真菌绝对定量技术对豆瓣酱不同盐度发酵组的微生物群落进行了详细的定量分析。结果显示，低盐发酵显著影响了微生物群落的多样性和丰度，尤其是乳酸菌和耐盐微生物的比例发生了明显变化。这表明低盐发酵条件在一定程度上支持了特定微生物的生长，从而改变了微生物群落的组成。

图2、不同盐度下豆瓣酱的微生物群落组成，其中L批次代表12%盐度未接种，IFL批次代表12%盐度强化发酵，H批次为20%盐度传统发酵。

接着，研究者对豆瓣酱中的挥发性风味成分进行了检测，识别出129种可能影响风味的挥发性有机化合物（VOCs），包括醇类、酯类、醛类等。在低盐环境下，特定风味物质的相对含量增加，尤其是在微生物强化发酵的批次中。

研究进一步分析了微生物与风味成分之间的关系。利用微生物与风味成分的Pearson相关系数分析发现，乳酸菌、嗜盐四联球菌和拟威克酵母菌等在低盐强化发酵中与多种风味物质的生成存在显著的正相关关系。这些结果表明，微生物强化发酵不仅有助于提升豆瓣酱的风味复杂度，还能在低盐条件下提高特定风味物质的生成。

图3、不同发酵批次豆瓣酱的微生物互作网络结构。图中节点代表微生物种类，连接线代表强相关关系。可以观察到，在低盐强化发酵的批次中（IFL和IFM），网络结构更为复杂，节点和聚类系数较高，说明这些微生物在低盐条件下通过互作增强了生态网络的稳定性。

利用共现网络分析，研究者构建了微生物群落间的互作结构，并探讨了盐度和生物扰动对微生物网络稳定性的影响。结果显示，低盐条件下的网络节点和平均聚类系数均降低，而强化发酵后网络节点增加，网络结构更复杂，表明生物扰动在低盐环境中显著增强了微生物互作，维持了群落的生态稳定性。

图4、微生物与主要风味化合物之间的相关性热图。红色表示正相关，蓝色表示负相关。可以看到，在低盐强化发酵的批次中（尤其是IFL批次），有更多的微生物与特定风味成分呈现正相关关系，这表明强化发酵对提升风味复杂度具有积极作用。

研究还基于KEGG数据库分析了关键风味成分的代谢途径，发现丙酮酸代谢、脂肪酸代谢、氨基酸代谢等代谢途径在挥发性物质的生成中起着重要作用。特别是嗜盐四联球菌和拟威克酵母菌参与的代谢酶在低盐强化发酵中活性显著提升，促进了乙酸乙酯、3-甲基-1-丁醇等香气成分的生成，从而增强了豆瓣酱的整体香味。

图5、不同发酵批次中的关键功能酶的丰度变化以及风味代谢途径图示。在低盐强化发酵批次中，某些代谢途径中的酶表达更为活跃，例如参与脂肪酸代谢和氨基酸降解的酶（如3-甲基-1-丁醇和乙酸乙酯的生成），进一步促进了风味物质的生成。

研究结论

本研究通过微生物绝对定量测序和气相色谱质谱联用技术，揭示了低盐豆瓣酱发酵中的微生物群落和风味物质的动态变化。研究表明，在低盐条件下，生物扰动发酵能显著提升豆瓣酱的风味质量，并促进关键风味物质的生成。这一发现为传统发酵食品的低盐发展提供了技术支持，同时拓宽了绝对定量测序技术在食品发酵中的应用。这些方法的结合使得研究者能够全面揭示低盐发酵对豆瓣酱微生物组和风味形成的影响，为低盐发酵食品的生产提供了科学依据。

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关于昊为泰

上海昊为泰生物科技有限公司，2024年10月创建于中国上海，前身为上海天昊生物科技有限公司科研服务板块，是由江苏康为世纪生物科技股份有限公司及上海天昊生物科技有限公司共同持股的一家全新子公司。昊为泰生物延续天昊生物在科研领域的优势地位，建立了整套完备的实验室管理体系和标准流程，为国内外基因生物领域科研机构、医学院校以及生物制药企业提供精确、高效的基因检测分析服务。

昊为泰生物秉承天昊生物一贯的研发优势，拥有多项具有国际水平的专利技术，包括多种SNP分型和拷贝数检测技术、微生物16S扩增子绝对定量技术等。同时利用专利自主研发的AccuCopy^®、CNVplex^®、SNPscan^®、iMLDR^®、EasyTarget^®、FastTarget^®、SNPseq^®、CNVseq^®、MethylTarget^®和SSRseq^®等全新技术产品为客户提供灵活定制科研项目检测服务。

昊为泰生物借助长期从事基因及遗传分析的领域专家构成的专家咨询团队，结合准确、高效、极具技术优势的科研技术服务体系，长期致力于为分子生物学及医学遗传学领域的研究者提供高质量的科研策略咨询、实验技术服务和遗传数据分析，协助广大科研人员获得更为优质的科研成果。