《Food Chemistry》：The concentration-dependent impact of quorum-sensing signal molecule 2-phenylethanol on the flavor metabolite profile of
Lactiplantibacillus pentosus 1 in a simulated sour fish system
编辑推荐：
2-苯乙醇（2-PE）浓度依赖性调控乳酸乳杆菌（Lp1）发酵代谢，抑制中低浓度生长与活性，高浓度（750 μM）诱导氨基酸代谢及TCA循环适应，提升挥发性风味物质积累，为发酵鱼制品靶向风味优化提供依据。
窦玉萌|高佩|姜启星|杨淑涵|张晓静|于佩佩|杨芳|刘少全|夏文水
江南大学食品科学与技术学院，食品科学与资源国家重点实验室，江苏省食品安全与质量控制协同创新中心，中国江苏省无锡市蠡湖大道1800号，214122
摘要
2-苯乙醇（2-PE）是一种群体感应分子，能够影响微生物的代谢过程，但其在乳酸菌（LAB）发酵中的具体作用尚未得到充分研究。本研究探讨了2-PE（0–750 μM）对Lactiplantibacillus pentosus 1（Lp 1）在模拟酸鱼系统中的发酵作用。研究内容包括细菌生长、残留糖含量、有机酸谱以及挥发性风味化合物，并结合了代谢组学分析。结果表明，低至中等浓度的2-PE会抑制Lp 1的生长和代谢活性，而高浓度则能诱导其适应性变化，并增强后期的有机酸和氨基酸代谢。值得注意的是，750 μM浓度的2-PE处理组产生了最高的醇类、醛类和酮类化合物水平。进一步分析发现，2-PE主要通过氨基酸代谢和TCA循环的还原途径来调节Lp 1的发酵过程。这些发现表明2-PE可以作为发酵鱼产品风味调节的代谢调控因子。
引言
发酵鱼产品因其独特的感官特性和延长的保质期而受到全球市场的重视。传统的酸鱼是一种受欢迎的中国发酵食品，其独特的风味和香气主要归功于乳酸菌（LAB）的代谢活动。发酵过程中的复杂生化反应，包括蛋白质分解、脂肪分解以及糖类和氨基酸的转化，会产生多种风味化合物，如有机酸、游离氨基酸和具有气味的挥发性物质（Tondhoush等人，2024年）。控制这一微生物生态系统对于确保产品质量、安全性和一致性至关重要。
群体感应（QS）是一种众所周知的微生物通信机制，微生物通过信号分子的积累来感知自身种群密度。这一过程调控着微生物的生态和医学特性，如生物发光、生物膜形成、毒力因子分泌、孢子形成和抗生素产生（Padder等人，2018年）。群体感应信号分子（也称为自诱导剂或群体感应分子QSM，Jiang等人，2024年）在达到一定浓度时触发信号转导级联反应，激活或抑制目标基因的表达，最终导致微生物群体行为的适应性变化（Avbelj等人，2015年）。某些微生物代谢物，如2-苯乙醇（2-PE），已被证实能够影响群体感应机制，进而影响微生物的生理活动。2-PE不仅是一种群体感应信号分子，本身也是一种具有宜人玫瑰香气的化合物。它由某些酵母通过Ehrlich途径从苯丙氨酸自然产生（Avbelj等人，2015年）。虽然其促进乙醇产生的作用已有充分文献记载（Huang & Reardon，2021年），但食品发酵系统中的复杂微生物群落表明，2-PE作为代谢调节因子可能通过调节代谢途径或介导种间信号传递来影响其他微生物的生理活动。这一假设尚未得到具体验证。
Lactiplantibacillus pentosus（Lp）是一种兼性异型发酵乳酸菌，常见于发酵食品中，以其强大的产酸能力和对风味形成的贡献而闻名（Lee等人，2019年）。以往的研究主要关注发酵剂和加工条件对发酵鱼品质的影响（Zeng等人，2017年）。在以Lp 1为主的酸鱼发酵过程中，发现2-PE浓度与其风味谱之间存在显著正相关（Jiang等人，2024年），这表明2-PE可能通过调节Lp 1的代谢过程参与酸鱼风味的形成。然而，2-PE调控LAB代谢活动和行为的精确机制仍有待阐明。
因此，本研究旨在阐明外源添加的2-PE在不同浓度下对Lp 1在模拟酸鱼系统中发酵性能的影响。我们系统评估了其对细菌生长、残留糖、有机酸和挥发性风味化合物的影响。此外，还采用了非靶向代谢组学方法来揭示2-PE调控的潜在代谢机制。这些发现将为酸鱼发酵中风味成分的精准调控提供宝贵见解，从而有助于提升产品质量。
材料与化学品
新鲜鲤鱼（Cyprinus carpio），平均重量为2.5 ± 0.5公斤，以及盐和葡萄糖均购自中国江苏省无锡市的RT超市。Lactiplantibacillus pentosus 1（Lp 1）是从我们实验室传统发酵的酸鱼中分离得到的。MRS琼脂购自中国上海国家医药化工试剂有限公司。2-PE购自中国上海源业生物科技有限公司。2,4,6-三甲基吡啶由
乳酸菌种群的变化
Lp 1的细胞数量变化如图1a所示。所有组的菌落数量在第1天达到峰值后开始下降。在发酵的第3天和第5天，与对照组（0 μM）相比，所有接受2-PE处理的组均显示出显著下降（P < 0.05），除了750 μM组和第5天的100 μM组。2-PE的抗菌特性与其作为芳香醇的性质有关。先前的研究表明，这类化合物可以整合到脂质双层中，
结论
群体感应信号分子2-PE对Lp 1风味代谢的影响具有浓度依赖性。低浓度抑制了细菌生长和葡萄糖利用，而高浓度（750 μM）则诱导了应激适应并增强了代谢活性。总体而言，添加2-PE提高了pH值，降低了总酸度，并影响了后期的有机酸积累。同时，它还增强了氨基酸代谢并提升了整体挥发性风味。
作者贡献声明
窦玉萌：撰写——初稿、方法学设计、数据分析。高佩：撰写——审阅与编辑、监督、资源获取、概念构思。姜启星：监督、资金获取。杨淑涵：数据分析。张晓静：数据验证、监督。于佩佩：项目管理。杨芳：监督。刘少全：撰写——审阅与编辑。夏文水：资金获取。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究部分得到了国家自然科学基金（31801575）、江苏省农业产业技术体系专项基金（JATS [2023] 464）和中国农业研究体系（CARS-45）的资助。我们感谢Figdraw提供的图像插图，以及美吉生物科技有限公司（上海，中国）提供的代谢组学分析支持。
