基于微生物代谢调控的传统发酵鱼露风味形成机制研究

Fish sauce is a uniquely flavored aquatic seasoning after natural fermentation by low-value fish or aquatic by-products. Microorganism metabolism is an indispensable factor in flavor formation of traditional fish sauce. The clarification of microbial metabolism mechanism is the basis for target regulation of fish sauce quality. Therefore, this research focuses on the metabolic regulation of microorganisms and analyzes the metagenome of microorganisms under different fermentation time of fish sauce. The protein composition in fish sauce is studied by using the metaproteomics technology to construct the extracellular enzyme database of microorganisms. According to the dynamic changes of metabolites, the changes of volatile and non-volatile flavor substances are elucidated during fish sauce fermentation. The key metabolic pathways are screened out based on the microbial-extracellular enzyme-metabolite network model. The differences in the distribution of microorganisms in different metabolic pathways and the role of key enzymes in the production of flavor substances are systematically investigated to explain the mechanism of flavor formation in traditional fermented fish sauce. The results of this study can not only provide important theoretical support for the optimization of product quality improvement in traditional fish sauce, but also provide important references for the excavation of microbial resources in fish sauce, which have a certain role in promoting the development of the traditional fish sauce industry.

鱼露是一种以低值鱼类或水产品加工副产物为原料，经过天然发酵制得的风味独特的水产调味品。微生物代谢是传统鱼露风味形成不可或缺的因素，对鱼露微生物代谢网络调控机制的阐明是实现鱼露品质靶向工艺调控的基础。本项目以微生物代谢调控为核心，解析鱼露不同发酵时间下微生物的宏基因组图谱；通过宏蛋白质组技术研究鱼露发酵液蛋白质构成，构建鱼露微生物胞外酶数据库，根据鱼露发酵过程代谢产物的动态变化，阐明鱼露发酵过程中挥发性和非挥发性风味物质的变化规律，基于微生物-胞外酶-代谢产物网路模型靶向筛选出关键代谢通路，系统研究不同代谢途径中微生物分布差异以及关键酶在风味物质产生过程中的作用，从微生物代谢调控角度阐释传统发酵鱼露风味形成机制。本研究成果不仅为传统鱼露生产工艺的优化和产品质量的提升提供重要理论支撑，也为鱼露中微生物资源的进一步挖掘提供参考，对于传统鱼露产业的工业化发展具有一定的推动作用。

本研究以传统发酵鱼露为研究对象。解析了鱼露不同发酵时间下微生物的宏基因组图谱，构建了鱼露微生物功能基因数据库。结合鱼露发酵过程代谢产物的动态变化，构建了传统鱼露发酵过程微生物-胞外酶-代谢产物网路模型。解析了传统鱼露发酵过程中微生物代谢途径与产品独特风味物质之间的关系，从微生物代谢调控角度揭示了传统鱼露风味形成机制。其研究成果不仅为传统鱼露生产工艺的优化和产品质量的提升提供理论支撑，对于传统鱼露产业的工业化发展以及鱼露快速发酵具有一定的推动作用。主要结论如下：.（1）不同发酵阶段的鱼露样品的序列物种分布多达1923个属，在发酵末期嗜盐球菌属、盐厌菌属（Halanaerobium）、盐单胞菌属（Halomonas）、嗜盐四联球菌属（Tetragenococcus）和压裂杆菌属（Candidatus Frackibacter）逐渐成为发酵体系中的优势菌群。采用Label-free宏蛋白质组技术研究鱼露发酵液蛋白质构成。传统鱼露总蛋白物种注释来源于细菌的蛋白质高达539种，占总蛋白质的94%。基于KEGG分析发现分配到碳水化合物代谢、氨基酸代谢和核酸代谢的酶最多。.（2）本研究从传统鱼露样品中总共提取了22816个特征离子。总共筛选出46种对传统鱼露的品质和风味形成具有重要的作用的差异代谢产物。传统鱼露发酵过程中可能涉及40种差异代谢途径，涵盖23种特定代谢产物，大多数差异代谢产物的改变主要于氨基酸代谢途径，其中精氨酸和脯氨酸代谢相关的特定代谢物改变最为显着。.（3）在传统鱼露发酵末期鲜味氨基酸和甜味氨基酸分别占总游离氨基酸含量的40%和27%，鲜味氨基酸与5'-核苷酸协同增鲜效果明显，传统发酵鱼露具有强烈的鲜味。通过OVA值筛选出12种对传统鱼露发酵过程中主体风味贡献显著的风味物质，其香味浓郁，味觉分布均匀。.（4）传统鱼露发酵过程中原料鱼经过微生物发酵降解为氨基酸、脂肪酸和碳水化合物等初级代谢产物，而这些初级代谢产物不仅能为发酵体系代谢提供能量，也是形成鱼露风味一系列复杂代谢物的前体物质。