学术研究报告：植物乳杆菌RP26与法比亚尼Cyberlindnera fabianii JGM9-1在金枪鱼蒸煮液发酵脱臭过程中特征性挥发性芳香化合物的变化

作者与发表信息

本研究由Wenjing Ma（福建省农业科学院农业工程技术研究所）、Zhangcheng Liang（农业农村部亚热带特色果蔬加工重点实验室）、Bing He等共同完成，通讯作者为Zhigang He与Xiaozi Lin。论文发表于Food Chemistry: X期刊第20卷（2023年），文章编号100900，开放获取（CC BY-NC-ND 4.0许可）。

学术背景

科学领域：食品化学与微生物发酵技术。
研究动机：金枪鱼加工过程中产生大量蒸煮液（tuna cooking liquid），因其含鱼腥味（fishy）、油腻味（greasy）和臭味（stinky）等不良气味，目前缺乏有效脱臭方法，导致资源浪费和环境污染。
科学问题：尽管前期筛选出植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum RP26）和法比亚尼酵母（Cyberlindnera fabianii JGM9-1）具有脱臭潜力，但其代谢机制尚不明确。
研究目标：通过发酵实验解析两种菌株对挥发性芳香化合物的动态影响，阐明脱臭机制，为高附加值产品开发提供依据。

实验流程与方法

1. 材料准备

• 金枪鱼蒸煮液：来自福建宏东食品有限公司，经离心（8000×g，4℃）和过滤后储存于-20℃。
  
• 菌株活化：RP26在MRS培养基（厌氧，30℃）中培养至1×10^9 CFU/mL；JGM9-1在YPD培养基中培养至1×10^8 CFU/mL。
  

2. 发酵设计

• 分组：
  
  • 单菌发酵：RP26（R组）、JGM9-1（J组）
    
  • 混合发酵：RP26与JGM9-1按比例（100:1至1:1）接种（RJ1-RJ5组）
    
  • 对照组（CK）：自然发酵
    
• 发酵条件：30℃静置发酵72小时，每组3次生物学重复。
  

3. 感官与挥发性成分分析

• 感官评价：20名训练有素的评审员对6种气味属性（鱼腥、臭味、油腻、青草香、花香、果香）评分（0-5分）。
  
• 挥发性化合物检测：
  
  • HS-SPME-GC/MS（顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用）：DB-5MS色谱柱，程序升温（35-250℃），质谱扫描范围35-550 m/z。
    
  • 定量方法：以4-甲基-2-戊醇为内标，通过峰面积比计算相对浓度。
    
• 数据分析：
  
  • HCA（层次聚类分析）与VIP值（变量重要性投影）筛选关键化合物。
    
  • OAV（气味活性值）评估化合物对整体香气的贡献（OAV>1为关键化合物）。
    
  • Spearman相关性分析：确定菌株与化合物间的代谢关联（|r|>0.5，p<0.05）。
    

主要结果

1. 感官与挥发性成分变化

• 不良气味去除：CK组中9种关键不良气味化合物（如1-辛烯-3-醇、三甲胺、二甲基三硫醚）在发酵后显著减少。
  
  • RP26：主要降低油腻味（2-壬酮减少）和臭味（三甲胺减少），但保留鱼腥味。
    
  • JGM9-1：显著减少鱼腥味（己醛、癸醛）和臭味，但残留油腻味。
    
  • 混合发酵（RJ4/RJ5组）：最优比例为1:1或5:1，完全去除不良气味并增强果香（乙基己酸酯）、花香（苯乙醇）和青草香（E-2-十二碳烯醛）。
    

2. 代谢机制解析

• RP26的作用：
  
  • 消耗：2-壬酮（油腻）、三甲胺（臭味）、二甲基三硫醚（臭味）。
    
  • 生成：E-2-十二碳烯醛（青草香）、2-丁基-2-辛烯醛（果香）、2-十一酮（果香），推测通过烯酮还原酶途径转化。
    
• JGM9-1的作用：
  
  • 消耗：己醛、癸醛（鱼腥）、三甲胺、1-辛烯-3-醇。
    
  • 生成：苯乙醇（花香）、乙基肉豆蔻酸酯（花香）、乙基丙酮酸酯（果香）等，通过Ehrlich机制（氨基酸代谢）和酯化反应实现。
    

3. 相关性网络

• 筛选出21对显著相关性（|r|>0.5），例如JGM9-1与苯乙醇（r=0.82，p<0.01）正相关，与三甲胺（r=-0.75，p<0.05）负相关。
  

结论与价值

科学意义：首次阐明RP26和JGM9-1通过不同代谢路径协同脱臭的机制，为微生物发酵改善水产品副产物风味提供了理论依据。
应用价值：混合发酵（RP26:JGM9-1=1:1或5:1）可工业化应用于金枪鱼蒸煮液的高值化利用，减少资源浪费。

研究亮点

1. 多组学分析：结合HCA、VIP、OAV和Spearman相关性，系统性解析代谢网络。
   
2. 菌株协同效应：发现混合发酵比单菌更高效，兼具脱臭与增香功能。
   
3. 方法创新：建立基于感官-GC/MS-统计模型的挥发性化合物筛选流程。
   

其他发现

• 潜在酶机制：推测RP26的多铜氧化酶（multicopper oxidase）参与胺类降解（如三甲胺→醛类+氨）。
  
• 安全性：所用菌株均来自中国工业微生物菌种保藏中心，符合食品工业安全标准。
  

（全文共计约1800字）