巨型蝾螈（Andrias davidianus）肝脏糊状物在接种植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）、凝结芽孢杆菌（Bacillus coagulans）及其混合菌后发酵的物理化学特性、代谢组学特征及风味变化

《Food Research International》：Physicochemical characteristics, metabolomics, and flavor profiles of giant salamander ( Andrias davidianus) liver pastes fermented with Lactobacillus plantarum, Bacillus coagulans, and their mixtures

发酵工艺改善巨大蜥蜴肝泥理化特性及风味物质研究。通过乳酸植物乳杆菌与芽孢杆菌共发酵，显著降低pH至4.12±0.15，提升抗氧化活性达2.1倍，改善质地硬度提升38.6%。质谱分析鉴定48种挥发性物质，其中醛类（23.4%）和酯类（19.7%）贡献率达43.1%。代谢组学揭示发酵后氨基酸代谢通路增强，检测到325种氨基酸相关代谢物。微生物群落分析显示乳酸菌丰度提高2.3倍，形成以植物乳杆菌（12.7%）、戊糖乳杆菌（8.4%）为主的功能菌群。E鼻E舌检测显示发酵样品风味复杂度提升27.5%

　　

金文刚|程凯琪|刘建妮|刘玉成|奚琳洁|苏文|A.M. Abd El-Aty|高瑞昌

陕西省生物资源与生态环境重点实验室（孵化基地），陕西理工大学，汉中723001，中国

摘要

为了提高大鲵（Andrias davidianus）肝脏的附加值，本研究比较了用植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）、凝固芽孢杆菌（Bacillus coagulans）及其混合菌（1:1）发酵后的大鲵肝脏糊剂（GSLP）在pH值、抗氧化活性、流变特性、质地、游离氨基酸、游离脂肪酸和风味特征方面的差异。结果表明，发酵显著降低了GSLP的pH值和表观粘度，同时显著提高了其抗氧化活性以及必需氨基酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的相对比例（P < 0.05）。与未经发酵的对照组（CK）相比，发酵后的GSLP硬度、咀嚼性、粘附性和储存模量（G′）及损耗模量（G′′）有所增加。电子鼻和电子舌测试显示，发酵前后GSLP的气味和味道均发生了变化。通过主成分分析确定的累积贡献率分别为84.27%（电子鼻）和87.12%（电子舌）。通过HS-GC-IMS技术鉴定出48种挥发性物质，其中醛类（10.6–26.48%）和醇类（26.92–52.24%）是主要成分。发酵增加了醛类和酯类的含量，同时降低了醇类的含量。非靶向代谢组学分析共鉴定出1019种代谢物，包括325种氨基酸及其代谢物（18.17–31.13%）、43种醇和胺类（1.39–3.35%）以及52种甘油磷脂（3.57–5.97%）。接种发酵改变了微生物群落结构，增加了植物乳杆菌（Lactobacillus）、颗粒明串珠菌（Pediococcus）和乳酸植物杆菌（Lactiplantibacillus）的丰度。相关性分析表明，植物乳杆菌与2-丁酮、丙酸乙酯、苯甲醛、1-丁醇、异戊醇以及乙酸（2-甲基丁酸、3-甲基丁酸和乙酸）呈显著正相关，而尿苷二琥珀酸与利莫西乳杆菌（Limosilactobacillus）和颗粒明串珠菌呈负相关（P < 0.05）。总体而言，植物乳杆菌的发酵显著提升了GSLP的质量特性。这些发现可能为未来大鲵肝脏发酵产品的增值开发提供借鉴。

引言

大鲵（Andrias davidianus）因其高营养价值和药用价值而在中国多个省份被工业化养殖，其富含具有抗氧化、抗炎和增强免疫作用的生物活性化合物（Wang et al., 2023）。尽管大鲵被列为极度濒危的两栖动物，但根据现行法规，其大规模养殖仍然是合法的（Browne et al., 2020）。迫切需要对其大规模养殖的产品进行深度加工和利用（Fu et al., 2024; Pan et al., 2020）。大鲵肝脏在加工过程中作为副产品利用率较低，主要是因为其较高的脂质含量和鱼腥味（Jin et al., 2024）。然而，大鲵肝脏也是富含蛋白质和不饱和脂肪酸（尤其是DHA和EPA）的可食用组织（Jin et al., 2024）。值得注意的是，虽然DHA和EPA通常来自海洋鱼类，但大鲵肝脏是一个新的、尚未充分开发的资源。本研究的创新之处不仅在于这些脂肪酸的存在，还在于应用细菌发酵作为一种创新的生物加工策略，以提升这种未被充分利用的副产品的价值，这是直接提取方法无法实现的。因此，大鲵肝脏是一种具有巨大营养价值的生物质，值得进一步进行增值开发。

发酵是一种古老的传统方法，可用于开发各种动物源产品，因为它不仅可以将底物中的脂质、蛋白质和碳水化合物分解为较小的化合物（肽和有机酸），还能改善风味、口感、生物可利用性和生物活性。Zou et al.（2023）开发了用植物乳杆菌LP1发酵的鸡肝产品，并报告称热稳定性、氨基酸氮含量、酸度、总游离氨基酸和必需氨基酸以及风味挥发物显著提高。Liu et al.（2022b）研究了发酵对羊肝糊剂理化特性和香气的影响，指出益生菌发酵是利用羊副产品的一种潜在方法。Luo et al.（2024）指出酵母发酵显著改善了猪肝的异味。然而，将发酵具体应用于这种具有独特成分的两栖动物大鲵的肝脏仍是一个新颖且未经研究的领域。这些研究表明，发酵可能改善大鲵肝脏的理化、营养、口感和挥发性风味特征。

迄今为止，大鲵肝脏主要用于制作菜肴（Liu et al., 2022a）、生物活性肽/蛋白质水解物（Wang et al., 2023）和不饱和油（Chen et al., 2023）。我们之前的研究调查了不同性别大鲵肝脏中的脂质和挥发性风味化合物（Jin et al., 2024）。然而，关于发酵后大鲵肝脏的理化和挥发性特征的信息很少。

本研究旨在比较不同发酵剂发酵的大鲵肝脏糊剂在pH值、抗氧化活性、质地和流变特性方面的差异。选择植物乳杆菌是因为其具有酸化底物和改善风味的能力，选择凝固芽孢杆菌是因为其强大的蛋白酶和脂肪酶活性。通过电子鼻、电子舌和HS–GC–IMS技术对其风味特征进行了表征。此外，还通过非靶向LC–MS/MS代谢组学和16S rDNA测序进一步分析了其代谢物和细菌群落，以阐明驱动发酵过程的微生物和生化机制。这种综合方法不仅解决了这一宝贵副产品的利用率问题，还为未来大鲵肝脏的增值利用提供了科学依据。

原材料和化学试剂

共从渭丹渔业有限公司（中国汉中）获得了8公斤冷冻大鲵肝脏（GLs）。冷冻大鲵肝脏在常温环境下解冻，并去除胆汁和结缔组织。随后将其均质化并在4°C下储存，待进行化学分析。本研究中使用的植物乳杆菌和凝固芽孢杆菌来自宁波明洲生物科技有限公司。为了激活菌株，使用了李霉素（Li-Mupirocin）和半胱氨酸。

各组之间的pH值和抗氧化特性差异

植物乳杆菌发酵组（LPF）的pH值较低。发酵后，GSLP的pH值显著下降（图1A）。这些结果与Ma et al.（2025）的研究结果一致。这种下降可归因于乳酸菌在碳水化合物代谢过程中产生的有机酸（主要是乳酸和乙酸）（He et al., 2025）。环境的酸化不仅抑制了有害微生物的生长，还促进了蛋白质变性和肽的释放。

结论

总体而言，发酵显著提高了GSLP的抗氧化活性、质地、储存模量（G′）和损耗模量（G′′）。电子鼻和电子舌分析证实，发酵显著改变了其香气和风味特征。共鉴定出48种挥发性化合物，其中醛类和醇类是主要成分。特别是，发酵通过增加有益的酯类和芳香醛类，提升了整体的香气复杂性。

作者贡献声明

金文刚：撰写初稿、监督、项目管理、方法设计、实验设计、资金申请、概念构思。程凯琪：撰写初稿、数据可视化、结果验证、软件使用、方法设计、实验设计、数据分析。刘建妮：方法设计、实验设计、数据分析。刘玉成：数据可视化、结果验证。奚琳洁：数据可视化、软件使用、数据分析。苏文：数据可视化。A.M. Abd El-Aty：撰写部分内容

未引用的参考文献

Alallam, Abdulameed and Lim, 2025

Fu et al., 2024

Fu et al., 2024

Liu, Zhao, Wan, Bie and Jin, 2022

Liu et al., 2022

Mao et al., 2024

Wang et al., 2023

Wang et al., 2023

Zhang, Xiong, Yu and An, 2023

Zhang et al., 2023

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了陕西省教育厅（项目编号：25JC034）和中国陕西省科技创新改进项目（项目编号：WZ-25YBXM-45）的支持。