利用粗糙脉孢菌共培养发酵调控大豆发酵产品的风味特征：增强鲜味与脂肪酸香气

《LWT》：Leveraging Neurospora crassa in Co-Culture Fermentations: Modulating the Taste, Aroma, and Enhancing Fatty Aroma Profiles in Fermented Soybean Products

本研究针对大豆发酵产品存在的"豆腥味"等感官缺陷，通过构建粗糙脉孢菌（NC）与米根霉（RO）、马克斯克鲁维酵母（KM）等微生物的共培养体系，系统探究了其对大豆产品风味特征的调控作用。研究发现NC共培养能显著提升鲜味氨基酸含量，促进不饱和脂肪酸合成，并产生2,4-癸二烯醛等关键香气物质，为开发风味优化的植物基发酵食品提供了新策略。

　　

在当今追求健康饮食的潮流中，植物基蛋白食品备受青睐。大豆作为优质植物蛋白来源，其发酵制品如酱油、味噌、豆豉等更是亚洲饮食文化的重要组成部分。然而，这些传统发酵豆制品在西方市场的接受度却始终不高，究其原因，主要是其特有的"豆腥味"和"青草味"等感官特征难以被跨文化消费者所接受。这一感官障碍严重限制了大豆制品作为替代蛋白在全球范围的推广和应用。

面对这一挑战，新加坡食品与生物技术创新研究所的研究团队独辟蹊径，将目光投向了一种在印度尼西亚和中国西北部传统发酵食品中已有应用的丝状真菌——粗糙脉孢菌（Neurospora crassa，NC）。这项创新性研究近期发表在食品科学领域权威期刊《LWT》上，系统探讨了利用NC与不同微生物共培养发酵调控大豆产品风味特征的潜力。

研究人员之所以选择NC作为研究对象，是因为这种丝状子囊菌具有独特的代谢特性。它不仅能分泌丰富的蛋白酶系统有效水解大豆蛋白，还拥有多种脂质去饱和酶，能够将饱和脂肪酸转化为单不饱和及多不饱和脂肪酸，这些特性为风味多样化提供了生化基础。然而，单靠NC可能无法实现全面的风味改良，因此研究团队设计了创新的共培养策略，将NC与米根霉（Rhizopus oryzae，RO）、马克斯克鲁维酵母（Kluyveromyces marxianus，KM）等微生物配对，探索微生物间的协同效应。

为全面评估共培养发酵的效果，研究团队建立了一套完整的技术分析体系。他们采用高效液相色谱（HPLC）监测发酵过程中糖类和有机酸的动态变化，通过氨基酸分析仪定量游离氨基酸组成，利用气相色谱-火焰离子化检测器（GC-FID）分析脂肪酸谱，结合电子舌（E-tongue）进行味觉特征分析，并运用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC-MS）技术解析挥发性化合物轮廓。此外，通过计算气味活性值（OAV）评估各挥发性成分的感官贡献度，从而全方位表征发酵产品的风味特性。

微生物生长动力学研究显示，所有菌株在发酵72小时内均呈现显著生长，但生长峰值时间因物种而异。霉菌在单培养和共培养中均在72小时达到峰值，而酵母在单培养中48小时达到峰值，但在与NC共培养时延长至72小时。乳酸菌（LAB）菌株在单培养中48小时达到峰值，但与NC配对时显示出增强的生长态势，表明存在潜在的协同关系。

底物利用和代谢物产生方面，NC、RO和KM单培养由于转化酶活性导致蔗糖显著减少，而NC共培养中的蔗糖进一步耗尽。共培养和RO单培养中柠檬酸消耗明显，但在NC或LAB单培养中最小。所有LAB发酵样品中均观察到乳酸积累，NCLP和NCLC共培养中的浓度几乎翻倍。乙醇在几个样品中被检测到，特别是在RONC和NC-酵母共培养中。

游离氨基酸（FAA）分析表明，霉菌发酵样品，特别是接种NC和RO的样品，表现出比未接种对照显著更高的FAA浓度。RONC共培养显示出最高的FAA水平，显著超过NC和RO单培养，表明NC和RO之间存在协同蛋白水解作用。电子舌分析显示，RO、RONC和NCLC样品表现出增强的鲜味强度，而LAB单培养（LP、LC）和NCLP共培养因其高乳酸含量和 resulting 酸味而聚集在一起。

脂肪酸谱分析显示，NC和RO单培养的总脂肪酸含量最高，显著高于未接种对照。NC和RO单培养以及RONC在C18：2c方面相对于对照、酵母和LAB单培养显著富集，而NCLP和NCLC的C18：3ω3水平也显著高于DH和KM。这些发现表明，真菌发酵促进了不饱和脂肪酸的显著增加，特别是油酸（C18：1c）和亚油酸（C18：2c），以及α-亚麻酸（C18：3ω3）。

挥发性化合物分析显示，未发酵对照含有高水平的豆腥味和青草味化合物，如己醛和2-戊基呋喃。相比之下，几种微生物衍生的化合物表现出OAV>1，证实它们对发酵样品香气的潜在贡献。例如，3-（甲硫基）-1-丙醇仅在NC单培养中检测到，OAV>2，已知会带来肉香和洋葱样香气。涉及NC的共培养样品也表现出显著升高的乙酯水平，特别是油酸乙酯和亚油酸乙酯，它们带来甜味、脂肪味和果味。在所有检测到的挥发物中，2，4-癸二烯醛表现出最高的OAV，并且在RONC样品中最为丰富，以其强烈的鸡肉样、脂肪味和油炸香气而闻名。NCLP样品中观察到乙酰甲酯（OAV>1），这是一种黄油味化合物。相反，NCLC样品显示出升高的乙酸乙酯（OAV>1），已知会带来果味。

研究的讨论部分深入分析了这些发现的机制基础。NC和RO之间观察到的协同蛋白水解作用可能源于互补的酶谱，而脂肪酸组成的改变可归因于真菌脂肪酶和去饱和酶的联合活性。挥发性化合物的产生受到微生物相互作用和交叉喂养的显著影响，其中NC创建的低氧微环境可能有利于某些香气前体的积累和转化。然而，研究也承认了一些局限性，包括缺乏工业规模可行性评估、人类感官验证以及用于区分^{de novo}合成和水解释放的机制研究。

综上所述，这项研究证明了涉及粗糙脉孢菌的共培养发酵是改善大豆产品感官品质的有效策略。通过利用微生物协同作用，研究人员成功减少了不良的豆腥味，同时增强了鲜味并产生了理想的香气化合物。特别是RONC和NCLP共培养表现出最大的潜力，突出了功能互补菌株配对在植物基发酵食品风味优化中的重要性。这些发现为开发更可口、营养丰富的植物蛋白产品提供了科学依据，支持发酵豆制品在全球饮食中更广泛的接受度。