《LWT》：Fermentation Vessels Shape the Koumiss Lipidome and Flavor via Microbial Regulation
编辑推荐：
为阐明不同传统发酵方法对马奶酒品质的影响机理，研究人员开展了多组学研究。通过整合代谢组学、脂质组学和宏基因组学，比较了陶罐发酵与皮囊发酵。研究发现两种方法塑造了不同的微生物群落和脂质谱，进而导致了与甜香或鲜酸风味相关的代谢物差异，揭示了“容器-微生物-脂质-风味”轴的关键关联，为精准发酵策略提供了理论依据。
马奶酒，作为历史悠久、营养丰富的传统发酵乳制品，其独特的风味和健康益处深受喜爱。然而，这种美味并非一成不变，其品质的“密码”可能就隐藏在酿造容器之中。在传统工艺中，陶罐和皮囊是两种主要的发酵器具。一个密封、氧气交换有限，发酵时间长达48小时；另一个由多孔的动物皮制成，透气性好，发酵周期仅需24小时。这两种看似简单的选择，会如何“驯化”奶中的微生物“居民”，进而塑造最终的脂质构成和风味呢？这背后的机制一直是个黑箱。尽管发酵对食品风味和营养的调控作用已在可可、咖啡、葡萄酒等领域得到印证，但对于马奶酒，不同发酵方法如何通过影响微生物群落来“谱写”脂质组与风味代谢物的“交响曲”，尚缺乏系统性的深入研究。
为了破解这个谜题，研究人员采用了多组学联用的策略。研究以来自内蒙古的马奶为原料，在同一环境中同步进行了陶罐（方法一）和皮囊（方法二）的成对发酵实验。分析的核心技术方法包括：非靶向代谢组学用于全面鉴定和比较代谢物差异；脂质组学借助超高效液相色谱-串联质谱技术深度解析脂质分子组成和变化；宏基因组学则对发酵液中的微生物DNA进行测序，以揭示群落结构和功能基因潜力。所有样品数据均经过严格的质控和统计学分析。
3.1. 不同发酵方法下的代谢物分析
通过对未发酵原料奶和两种方法发酵后的马奶酒进行代谢组学分析，研究发现两种发酵产物均与原料奶存在显著代谢差异。更重要的是，陶罐发酵与皮囊发酵的马奶酒本身也存在明显的代谢物分离。对比之下，陶罐发酵产物中含量较高的潜在风味物质包括一些二肽、三肽（如Val-Ala-Val-Ile, Pro-Lys）以及鞘磷脂等；而皮囊发酵产物中则富含如Glu-Asp、短链脂肪酸等物质。这些差异代谢物主要富集在甘油磷脂代谢等通路上。
3.2. 不同发酵方法的脂质组分析
脂质组学分析清晰地区分开了两种发酵方法的脂质谱。与皮囊发酵相比，陶罐发酵马奶酒中有14种脂质上调，7种下调，这些差异脂质同样在甘油磷脂代谢通路中高度富集。具体而言，陶罐发酵样品以更高水平的磷脂酰甘油（PG）、磷脂酰丝氨酸（PS）和磷脂酰胆碱（PC）为特征，而皮囊发酵样品则与更高的磷脂酰乙醇胺（PE）和短链脂肪酸丰度相关。
3.3. 不同发酵方法的宏基因组分析
微生物分析揭示了两种方法塑造了截然不同的菌群结构。陶罐发酵（方法一）显著改变了原料奶的微生物群落，其中乳酸杆菌（Lactobacillus）的相对丰度大幅增加至约80%，其次是醋杆菌（Acetobacter）。而皮囊发酵（方法二）的菌群组成与原料奶更为相似，双歧杆菌（Bifidobacterium）在其中丰度较高。功能分析表明，两种方法下微生物群落编码的基因富集于不同的KEGG通路。
关键发现在于，差异脂质所富集的甘油磷脂代谢通路中，关键酶（如CHO1, PGS1, PISD, plc）的基因被发现与特定的优势菌属相关联。例如，与PG合成相关的PGS1基因与乳酸杆菌相关联，而与PS合成相关的CHO1基因则更多地与醋杆菌相关联。这提示了不同发酵容器通过塑造特定的核心微生物（如陶罐富集乳酸杆菌，皮囊富集双歧杆菌），进而影响了这些微生物所携带的脂质代谢关键酶基因的丰度与分布，最终驱动了脂质谱的差异。
研究结论明确指出，发酵方法是塑造马奶酒微生物生态和代谢景观的关键因素。陶罐与皮囊这两种传统发酵容器，通过提供不同的物理化学环境（如氧气渗透性、发酵时长），定向选择了不同的优势微生物群落。陶罐环境更利于乳酸杆菌和醋杆菌的生长，其功能基因谱推动了PG、PS、PC等脂质的合成，这些脂质及其相关的代谢物（如特定肽段）可能与甜味和奶油般的感官属性相关。相反，皮囊环境则有利于双歧杆菌等菌属的增殖，其代谢特征与更高水平的PE、短链脂肪酸以及和酸味、鲜味特征相关的代谢物相联系。这构成了一个清晰的“发酵容器-微生物群落-脂质代谢-风味特征”调控轴。
这项发表于《LWT》的研究意义重大。它首次系统地从“微生物-脂质-风味”关联的角度，揭示了传统马奶酒发酵工艺背后的科学原理。研究不仅加深了我们对发酵食品复杂生态系统的理解，也为通过精准调控发酵条件（如选择或设计特定容器、调控发酵参数）来定向改良马奶酒乃至其他发酵乳制品的风味品质和营养价值，提供了坚实的理论依据和全新的思路。未来，结合感官评价和更深入的功能验证，将能进一步将组学数据与实际产品体验联系起来，推动传统食品制造的现代化与智能化。
