发酵乳制品在全球范围内广泛消费,不仅因其感官特性和营养成分而受到重视,还因其促进健康的特性而受到青睐,尤其是当使用益生菌发酵时(Fisberg & Machado, 2015)。其中,酸奶是研究最深入且商业价值最高的乳制品之一(Rashwan et al., 2023)。虽然酸奶传统上是由牛奶制成的,但其生产已扩展到包括水牛奶等其他物种的牛奶。特别是穆拉水牛奶,在南亚和东南亚地区因其高脂肪、高蛋白质和高矿物质含量而备受推崇,这些成分使得酸奶具有更好的奶油口感、更高的营养价值和功能性(Tsuji et al., 2022; Vargas-Ramella et al., 2021)。除了优质的牛奶成分外,水牛作为牲畜还具有多项优势,尤其是在热带和亚热带地区。它们能更好地适应炎热潮湿的环境,对劣质饲料和有限的水资源有更强的耐受性(Minervino et al., 2020)。这种适应性使它们能够在其他牲畜难以生存的边缘农业区繁衍生息。此外,水牛对许多地方性疾病和寄生虫感染具有很强的抵抗力,从而减少了对兽医干预的依赖,降低了维护成本(Mohd Azmi et al., 2021)。它们高效的饲料转化率和利用纤维质低级饲料的能力提高了其在资源受限环境中的经济可行性。由于体型较大且生理结构强健,穆拉水牛等品种的产奶量显著高于山羊,在最佳条件下甚至可能超过某些奶牛品种(Kumar et al., 2019; M. Li et al., 2020)。这些特性使得水牛成为应对气候压力、饲料短缺和不断变化的食品安全需求的可持续且适应性强的乳制品生产选择(Sahu et al., 2024)。
尽管消费者对水牛奶酸奶的兴趣日益增加,但关于冷藏过程中导致代谢物动态变化的生化机制仍知之甚少。尽管早期研究主要集中在微生物稳定性(Celik & Temiz, 2020)、质地(Lutfiye et al., 2017)和感官品质(Emirmustafao?lu et al., 2020)方面,但很少有研究探讨冷藏期间发生的代谢组学变化。传统上认为冷藏是一个代谢休眠期(Mani-López et al., 2014),但现在认识到冷藏是一个持续的生化活动阶段,低温下的微生物代谢和酶促反应会分解蛋白质、脂质和碳水化合物(Hong et al., 2020)。这些转化会产生多种代谢物,从有益健康的γ-氨基丁酸(GABA)和短链脂肪酸到潜在的变质指标如醛类和氧化脂质(Hussin et al., 2021; Vaseghi Bakhshayesh et al., 2024)。
高通量分析工具(如液相色谱-串联质谱仪LC–MS/MS)的进步使得能够对复杂的乳制品基质进行无目标代谢组学分析,提供了小分子动态的全面视图。这种基于代谢组学的方法通过识别与变质、发酵活性和营养变化相关的潜在生物标志物,为后发酵过程提供了宝贵的见解。多项利用LC–MS/MS进行无目标代谢物分析的研究表明,酸奶代谢物谱型受到牛奶种类(Vaseghi Bakhshayesh et al., 2024)、LC–MS与1H NMR结合评估益生菌酸奶对动物和人类肠道健康的影响(Chatelaine et al., 2021; Pimentel et al., 2018)以及LC–MS分析希腊酸奶酸乳清中微生物培养对代谢组的影响(等)等因素的影响。其他研究还评估了通过添加天然化合物来增强酸奶性能和功能的效果,例如使用尼辛作为生物防腐剂(Wee et al., 2024)和未成熟木瓜皮粉来提升酸奶的生物活性(Lal Bajya et al., 2024)。
鉴于穆拉水牛奶独特的成分——其脂肪、蛋白质和矿物质含量高于牛奶或山羊奶——以及其在区域乳制品产业中的重要性,研究其冷藏过程中的代谢物谱型变化至关重要。了解这些分子层面的变化对于酸奶等发酵乳制品尤为重要,因为后发酵期的生化转化持续影响产品质量、营养价值和保质期稳定性。近年来,已有许多基于生物标志物的研究针对其他物种的牛奶和酸奶展开。例如,研究人员发现了与酸奶酸化后稳定性相关的生物标志物(Pei et al., 2025)、具有功能或营养意义的内源性肽(Ning et al., 2022),以及可用于鉴定、检测掺假物和区分牛奶种类的代谢物特征(Kandasamy et al., 2024)。虽然LC–MS/MS可以提供全面的代谢物清单,但它无法确认这些代谢物的生物活性。为了解决这一局限性,分子对接作为一种计算机模拟工具,将化学组成与生理功能联系起来。通过模拟代谢物与特定治疗靶点之间的原子级相互作用,对接可以预测结合亲和力和机制,从而支持所识别化合物的潜在健康促进作用。类似的综合方法也应用于代谢组学和肽组学研究,例如评估奶酪中的ACE抑制肽(Zhang et al., 2024)以及评估植物提取物中的抗糖尿病、抗氧化和抗高血糖代谢物(Lestari et al., 2024; Misran et al., 2025; üst et al., 2024; Wang, Su, et al., 2022; Wang, Yang, et al., 2022)。
这些研究显著提高了我们对乳制品基质在分子层面的理解。然而,尽管穆拉水牛具有独特的理化特性和潜在的健康益处,但针对其的研究仍然较少。现有研究大多集中在pH值、微生物活力或近似成分等较宽泛的参数上,而忽略了储存期间发生的复杂生化变化。更深入地探索这些变化可能会发现有价值的潜在生物标志物,用于预测变质、优化储存条件、确保质量控制,甚至通过有针对性的加工策略提升水牛奶酸奶的功能性。因此,本研究旨在利用无目标LC–MS/MS技术,研究穆拉水牛奶酸奶在冷藏过程中的动态代谢组学变化。通过识别代谢物丰度的时间模式、表征富集的代谢途径和分离关键区分化合物,本研究旨在绘制水牛奶酸奶后发酵期的生化图谱,从而对其产品稳定性、安全性和功能价值提供参考。