《LWT》：A multi-omics strategy to reveal the effect of raw meat differences on volatile organic compounds and microbial communities of fermented sour meat
编辑推荐：
本研究针对不同原料肉（猪肉、鹅肉、牛肉、牦牛肉）制备的发酵酸肉，通过多组学策略系统解析其理化特性、挥发性有机化合物（VOCs）及微生物群落差异。研究发现四种酸肉最终pH值相近（约3.9），但色泽质地差异显著；GC-MS和GC-IMS分别鉴定出104和41种VOCs，其中42种和11种为差异化合物（VIP>1, p<0.05）；发酵显著重塑微生物群落，乳酸菌属（Lactobacillus）成为优势菌属，且与关键风味物质呈正相关。该研究为优化传统肉制品加工工艺、提升产品质量提供了科学依据。
在中国西南地区传承数百年的发酵酸肉，以其独特风味和营养价值深受消费者喜爱。这种传统美食通常将原料肉与食盐、糯米及多种香料混合后，在厌氧条件下进行自然发酵，由原料中天然存在的乳酸菌（LAB）和酵母菌驱动发酵过程，最终形成酸肉特有的坚实质地、均衡酸度和复杂的酯类香气。然而，目前对发酵肉制品的研究多集中于猪肉体系，关于不同原料肉来源如何影响酸肉风味特征和微生物群落的研究尚存空白。
正是为了填补这一知识空白，西南民族大学药学院食品学院的研究团队在《LWT》期刊上发表了一项创新性研究。该研究首次采用多组学策略，系统比较了牛肉（BSM）、鹅肉（GSM）、猪肉（PSM）和牦牛肉（YSM）四种原料肉发酵酸肉的理化特性、挥发性风味物质和微生物群落特征，深入揭示了原料肉差异对产品品质的形成机制。
关键技术方法包括：采用质构分析仪和色差仪测定产品理化特性；通过电子鼻（E-nose）结合气相色谱-质谱联用（GC-MS）和气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）三种技术平台全面解析挥发性有机化合物（VOCs）谱；利用16S rRNA基因测序分析微生物群落结构；运用PICRUSt2进行功能预测；通过Spearman相关性分析建立微生物与风味物质的关联网络。
3.1 理化特性分析
研究发现四种酸肉最终pH值均达到约3.9，无显著差异，但色泽和质地特性存在明显区别。牛肉酸肉（BSM）的红色度（a*值）最高，可能与酸性条件下亚硝酸盐还原生成一氧化氮，进而与肌红蛋白结合形成亚硝基肌红蛋白有关。质地方面，猪肉酸肉（PSM）的硬度和咀嚼性最高，而牛肉和牦牛肉酸肉则表现出更好的弹性和内聚性，这种差异可能与原料肉肌肉纤维结构的固有特性相关。
3.2 电子鼻感官差异分析
电子鼻分析显示，10个传感器对四种酸肉的响应存在显著差异（p<0.05），这些传感器主要对醇类、醛类、烃类和芳香化合物敏感。robust主成分分析（rPCA）模型能有效区分四组样品，第一主成分（PC1）解释了总变异的91.7%，表明不同原料肉发酵的酸肉具有截然不同的整体风味特征。
3.3 风味特征变异分析
GC-MS鉴定出104种VOCs，GC-IMS鉴定出41种，仅5种化合物被两种方法共同检测到。酯类、醛类和醇类是主要风味成分，但在不同酸肉中比例各异。鹅肉酸肉（GSM）酯类含量最高（86.79%），猪肉酸肉（PSM）醇类含量最高（12.01%）。通过偏最小二乘判别分析（PLS-DA）和变量重要性投影（VIP）分析，共鉴定出42种（GC-MS）和11种（GC-IMS）差异VOCs（VIP>1）。多因素分析（MFA）显示，结合GC-MS和GC-IMS数据集能更全面表征酸肉挥发性特征，其RV系数高达0.94，显著高于单一方法。
3.4 微生物学差异
发酵显著改变了微生物群落结构，ASVs（扩增子序列变体）数量从发酵前的73个共享ASVs减少至发酵后的27个。在门水平上，厚壁菌门（Firmicutes）在所有样品中占主导地位，发酵后比例显著升高（PSM：98.83%，GSM：97.35%，BSM：98.52%，YSM：91.45%）。属水平上，乳酸菌属（Lactobacillus）成为所有样品的优势菌属，但不同原料肉的特有菌群存在差异：PSM和BSM中以葡萄球菌属（Staphylococcus）和魏斯氏菌属（Weissella）为主，GSM中以明串珠菌属（Leuconostoc）和葡萄球菌属为次优势菌，YSM中则以巨球菌属（Macrococcus）和葡萄球菌属为主。线性判别分析效应大小（LEfSe）识别出20个显著差异的微生物类群（LDA>2.0）。
3.5 相关性分析
Spearman相关性分析显示，乳酸菌属与大多数关键风味化合物呈正相关，而与丁醇-D和己酸乙酯-M呈负相关。功能预测表明，微生物活动通过氨基糖和核苷酸糖代谢、糖酵解/糖异生、丙酮酸代谢以及淀粉和蔗糖代谢等途径影响酸肉产品的代谢物组成。
研究结论表明，原料肉类型显著影响发酵酸肉的理化特性、风味特征和微生物群落结构。虽然四种酸肉最终pH值相近，但颜色、质地和挥发性化合物组成存在明显差异。发酵过程显著重塑了微生物群落，减少了微生物多样性，但不同原料肉形成了特有的菌群结构。乳酸菌属作为优势菌属与多数关键风味物质呈正相关，在风味形成中发挥核心作用。多平台分析策略（GC-MS结合GC-IMS）相比单一方法能更全面地表征酸肉的风味特征。
这项研究的意义在于，它首次系统比较了四种不同原料肉发酵酸肉的品质特性，为理解原料肉差异对传统发酵肉制品品质形成的影响提供了科学依据。研究结果不仅为优化酸肉生产工艺、提高产品质量一致性提供了理论指导，也为开发具有特定风味特征的差异化发酵肉制品奠定了基础。此外，建立的多组学分析策略为其他传统发酵食品的品质研究提供了可借鉴的方法学框架。
