基于食品组学技术的酱油发酵过程风味物质形成机制研究

In order to improve the quality of soy sauce and promote the development of soy sauce brewing technology, it is great important to explore the formation mechanism of flavor substances in the soy sauce brewing process. However, the brewing mechanism of soy sauce is so complicated that it is difficult to clarify the internal change mechanism by a unitary research method. Foodomics has very broad applications prospect in explaining the complex biochemical mechanism in food process. In this proposal, the research methods about stable isotope labelled metabonomics based on GC-MS and proteomics based on LC-MS/MS will be established, to explore the formation mechanism of flavor compounds based on carbon metabolism during the fermentation process of high-salt liquid-state soy sauce. Besides, the biomarkers in the flavor formation will be explored and verified by integrating analyzed the omics data and verification tests, respectively. The aim of this study is to establish a systematic study method based on food omics, and to provide reference for the application of food omics in the traditional food processing. More importantly, the successful implementation of this proposal can explain the flavor formation mechanism in high-salt liquid-state fermentation process.

深入探讨酱油酿造过程中风味物质的形成机制，对提升酱油品质和推动酱油酿造技术的发展具有重要意义。然而，酱油酿造是一个复杂的生化反应过程，单一研究手段很难将其内在变化机制阐释清楚。食品组学在探究食品加工过程中复杂生化机制方面，有着十分广阔的应用前景。本项目拟建立基于GC-MS的稳定同位素标记代谢组学和基于LC-MS/MS的蛋白质组学研究方法，探究高盐稀态酱油发酵过程中基于碳代谢的风味物质形成机制；通过对组学数据的分析与整合，锁定风味物质形成过程中的生物标志物，并验证生物标志物对高盐稀态酱油发酵过程风味形成的作用。本研究一方面旨在建立基于食品组学的系统研究方法，为食品组学在传统食品加工中的应用提供参考。更重要的是，本项目的成功实施可在一定程度上阐释高盐稀态酱油发酵过程中风味物质的形成机制，为高盐稀态酱油工艺改进和品质提升提供一定的理论参考。

本项目聚焦中式高盐稀态酱油发酵过程理化及风味组分变化，探究了不同工艺下高盐稀态酱油的品质变化规律，主要研究结果如下：①模拟酱油发酵环境，设计出2L 酱油小量玻罐发酵体系。利用小量发酵体系发酵酱油过程中，经45天发酵后产品理化指标超过国家标准，但在分析挥发性风味成分时，发现其酯香不足。从豆酱曲中分离出产酯香的异常威克汉姆酵母Wickerhamomyces anomalus，以应用于高盐稀态酱油发酵增香。②为进一步提高Waro03菌株的耐盐性和产酯能力，采用新型室温常压等离子体诱变（ARTP）结合进化工程对菌株进行诱变，得到工程菌株ZMS57和ZMS102可在18%的食盐培养基中快速生长。将ZMS57和ZMS102添加于玻罐小量发酵中，可补充小量发酵产酯不足的情况。③对酱油小量玻罐发酵工艺进行优化，发酵结束后，最终的酱油感官达到国家标准。还原糖、氨基态氮等理化指标均超过国家标准一级酱油标准。利用风味组学他那就不同发酵工艺下酱油的风味组差异规律。采用PCA、PLS-DA、VIP进行深度解析，分析出十三种挥发物是引起不同发酵条件下挥发性风味成分差异的重要变量。④采用胰酶酶解法制备苦荞蛋白水解物，添加分子量1~300 kDa的成分可以，显著改善酱油产香鲁氏酵母Zygosaccharomyces rouxii的生长和发酵性能，证明苦荞蛋白水解物能够有效促进酱油产香酵母As2.180菌株的耐盐生长。⑤在高盐稀态酱油酿造过程酵母添加阶段，向酱油体系添加苦荞蛋白水解物，结果表明，氮源添加组的还原糖含量始终低于对照组的还原糖含量，氨基态氮、总酸、总氮和可溶性无盐固形物含量则高于对照组。通过风味组学分析，在高盐稀态酱油酿造过程中，共确定10种关键风味物质（OAV≥1），这些物质使得酱油风味更加丰富。⑥与本项目内容相关并第一标注论文7篇，其中SCI Top期刊论文4篇，EI/卓越期刊论文1篇；国内核心期刊论文1篇，申报相关发明专利2项，授权1项；获四川省科技进步三等奖1项；培养硕士研究生4名，2人已毕业。