《Food Bioscience》：Moderate fermentation contributes to favorable flavor and quality: Insights from full-length 16S rRNA sequencing analysis of different brands of
Chouguiyu
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本研究通过全长16S rRNA测序分析三种安徽臭鳜鱼品牌（S1, S2, S3）的微生物群落，发现Leuconostoc citreum（S1）、Lactiplantibacillus plantarum和Levilactobacillus brevis（S2）、Hafnia alvei（S3）主导菌群，分别与17种挥发性有机物、8种游离氨基酸及差异脂质相关，其中Leuconostoc citreum显著提升产品品质，过量发酵则导致风味和品质下降。
刘浩|闫旭|岳颖|尹淑峰|赵宁|季超凡|陈英熙|张素芳|戴一伟|林新平
中国辽宁省大连市大连理工大学食品科学与技术学院，国家海洋食品加工与安全控制工程技术研究中心，省部共建深海加工协同创新中心，海洋食品深加工协同创新中心，邮编116034
摘要
发酵鱼制品在中国菜中越来越受欢迎，其中“臭桂鱼”因其独特的风味和经济价值而备受瞩目。尽管其受欢迎程度日益提高，但微生物对鱼制品品质和风味的贡献在物种层面仍缺乏研究。本研究分析了三种不同品牌的“臭桂鱼”样品（S1、S2、S3），通过物种层面的微生物分析来探讨它们与挥发性有机化合物（VOCs）、游离氨基酸及其他品质指标之间的关系。研究发现，柠檬明串珠菌（S1）、植物乳杆菌（S2）和短乳杆菌（S3）是主要菌株，它们分别与17种主要风味化合物、8种核心游离氨基酸及差异性脂质显著相关。值得注意的是，柠檬明串珠菌与谷氨酸、丙氨酸以及多种醇类和醛类的生成有关，从而提升了产品品质。同时，过度发酵会降低产品的风味和品质。这些发现为优化发酵工艺、提升“臭桂鱼”的品质提供了宝贵见解。
引言
发酵食品是全球食品文化的重要组成部分，能够延长保质期并改善风味、香气和质地等感官特性（Steinkraus, 1997）。其中，发酵鱼制品因其独特的感官特性和经济价值而备受重视（Narzary et al., 2021）。“臭桂鱼”是一种具有超过两百年历史的中国特色自发发酵美食。作为惠州菜的代表菜肴，传统的“臭桂鱼”制作方法是将新鲜鳜鱼去内脏后与盐水及辣椒、四川花椒等香料一起放入木桶中（Wang et al., 2021），然后用重物压住并在12±4°C下发酵约7-12天。发酵后的鳜鱼气味浓郁，但味道比新鲜鱼更美味，且肉质细腻多汁。这些特性主要归因于自然发酵和添加香料的协同作用（Yang et al., 2017）。在此过程中，微生物活动和内源性酶共同促进了鲜鱼向发酵产品的转变。先前的研究表明，“臭桂鱼”的典型风味主要来源于吲哚、三甲胺、1-辛烯-3-醇和非醛等化合物，其生成与微生物代谢密切相关（Shen et al., 2021）。
已有研究利用高通量测序技术探讨了“臭桂鱼”的微生物多样性和群落组成。研究表明，乳酸菌（LAB）参与了萜类、酸类和含硫化合物的生成，这些物质直接赋予了“臭桂鱼”鲜明的酸味和独特风味（An et al., 2022）。Yang et al.发现Vagococcus和Lactococcus在关键香气化合物（如1-辛烯-3-醇、非醛）的生成中起重要作用，并抑制了总挥发性碱性氮（TVBN）的积累（Yang et al., 2021）。Wang et al.还指出，Shewanella等菌属的存在与癸醛等醛类化合物的生成相关（Shen et al., 2021）。然而，这些研究主要集中在属水平上，对物种层面微生物贡献及其在风味代谢中作用的探索仍有限。
Illumina平台被广泛用于16S rRNA基因可变区域的高通量测序，以分析微生物群落组成。但由于读取长度较短，难以区分亲缘关系密切的物种（Buetas et al., 2024）。在食品微生物学中，同属物种对食品品质、风味或安全性的影响往往不同，因此需要物种层面的分辨率。第三代测序技术（如PacBio SMRT）通过实现高保真度的全长16S rRNA基因测序克服了这一限制。全长扩增子测序不仅能够有效区分可变区域高度相似的物种（El Leithy et al., 2025），还能减少扩增偏差并提高丰度准确性，从而提供更精确的物种层面微生物组成信息（Wagner et al., 2016）。
在食品领域，全长16S rRNA基因测序已被用于分析多种样品的微生物组成，包括青贮饲料（Bao et al., 2016）、清酒酵母（Hui et al., 2017）、奶酪（Li et al., 2017）以及发酵果蔬汁（Ma et al., 2018）。这种先进方法有助于更深入地了解微生物多样性及其对发酵食品的代谢贡献，为“臭桂鱼”中的微生物生态系统提供了全面视图。因此，全长16S rRNA基因测序成为解析“臭桂鱼”等发酵鱼制品微生物和代谢复杂性的强大工具。
本研究选取了三个年销售额超过400万美元的安徽品牌“臭桂鱼”样品（S1、S2、S3）进行分析。通过全面的理化和感官评估以及风味组学和脂质组学分析，评估了这些品牌“臭桂鱼”的品质特征。通过将物种层面的微生物组成与游离氨基酸、风味化合物和脂质相关联，本研究阐明了各品牌品质差异的潜在因素。这些发现可为改进“臭桂鱼”的风味开发和品质提升提供参考。
材料与试剂
本研究中的三个品牌样品（S1、S2、S3）均购自淘宝（中国），来自安徽省。每个样品的净重（含辅料）为0.45-0.5公斤，主要原料为新鲜鳜鱼、盐、四川花椒和茴香。收到样品后，立即分装并储存于-20°C。所有分析在一个月内完成。
平板计数琼脂（PCA）由海波生物科技有限公司提供。
pH值、盐度和菌落分析
三种发酵鳜鱼的pH值介于6.4至7.1之间（表1），属于新鲜鳜鱼典型的pH范围（6.81-7.27，Bao et al., 2018）。尽管经历了发酵过程，pH值仍保持相对稳定，这可能归因于该发酵系统以蛋白质为主（Bao et al., 2018; Gu et al., 2024; Xiong et al., 2024）。在发酵过程中，蛋白质和其他有机化合物被微生物降解。结论
研究发现，不同品牌的“臭桂鱼”在挥发性VOCs、微生物分布和品质方面存在显著差异。根据OAV和VIP值，三甲胺、吲哚、己醛、非醛和1-辛烯-3-醇被确定为“臭桂鱼”的核心VOCs。柠檬明串珠菌（S1）、植物乳杆菌（S2）和短乳杆菌（S3）以及肺泡哈夫尼菌（S3）分别是三个样品组中的优势菌株，它们的存在对风味形成至关重要。
作者贡献声明
闫旭：撰写、审稿与编辑、方法学设计。岳颖：数据整理。尹淑峰：数据整理。戴一伟：监督、概念构思。林新平：监督、项目管理、概念构思。刘浩：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、实验设计、数据分析。赵宁：实验设计。陈英熙：撰写、审稿与编辑。季超凡：撰写、审稿与编辑。张素芳：数据分析
未引用参考文献
Casado et al., 2025; Ding et al., 2024; Phewpan et al., 2019; Ro?ca et al., 2023; Shen et al., 2021; Zhang et al., 2025.伦理声明
尽管大连理工大学无需伦理批准，但本研究严格遵循公认的伦理标准，以保护所有参与者的权利和福利。参与者完全自愿参与，并在研究前获得了关于程序、目的和潜在风险的详细信息，并签署了书面知情同意书。他们明确知晓有权随时退出研究。利益冲突声明
作者声明没有可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了国家重点研发计划（2022YFD2100902）和国家自然科学基金（32372363）的支持。
