傳統(tǒng)發(fā)酵食品中微生物多樣性與風味形成之間關(guān)系及機制的研究進展

陳 倩，李永杰，扈瑩瑩，溫榮欣，孔保華

(東北農(nóng)業(yè)大學食品學院，黑龍江哈爾濱 150030)

傳統(tǒng)發(fā)酵食品歷史悠久且種類多樣，例如泡菜、食醋、白酒、魚露、香腸和火腿，大多是在自然或人工控制條件下，借助內(nèi)源酶以及微生物的作用產(chǎn)生的具有典型發(fā)酵風味且具有較長保存期的一類食品[1-2]。由于傳統(tǒng)發(fā)酵食品常采用自然發(fā)酵方式，多依賴自然狀態(tài)下的優(yōu)勢菌株來實現(xiàn)產(chǎn)品的發(fā)酵，因而其中的微生物的種類繁多，菌落結(jié)構(gòu)演替復雜，代謝通路多樣。因此，明確發(fā)酵食品中相關(guān)微生物作用及其與特征風味的關(guān)系對其品質(zhì)提升具有重要意義。

隨著分子生物學和生物信息學等學科的發(fā)展，基因數(shù)據(jù)庫的完善和精準數(shù)據(jù)分析工具的應用[3-4]，食品風味和微生物表征技術(shù)不斷更新，一些新型風味分析技術(shù)(如氣相離子遷移色譜技術(shù)(gas chromatography ion mobility spectrometry，GC-IMS)和全二維氣相色譜串聯(lián)飛行時間質(zhì)譜技術(shù)(two-dimensional gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry，GC×GC-TOFMS))可實現(xiàn)對復雜基質(zhì)中風味組分的有效分離和鑒定[5-6]；新一代測序技術(shù)可更準確地對食品微生物多樣性進行分析；宏基因組學、代謝組學和風味組學等組學技術(shù)在研究微生物的代謝通路、探究特征風味物質(zhì)形成機理、明確微生物對風味形成的貢獻等方面發(fā)揮著重要的作用。多元統(tǒng)計分析，如主成分分析(principal components analysis，PCA)、冗 余 分 析(redundancy analysis，RDA)和正交偏最小二乘法回歸分析(bidirectional orthogonal partial least squares analysis，O2PLS)等[7-9]以及Spearman相關(guān)性分析[10-11]為闡明菌群與風味間的相關(guān)性奠定了基礎(chǔ)。

基于此，近年來許多國內(nèi)外學者在發(fā)酵酒[12]、發(fā)酵蔬菜[13]、發(fā)酵調(diào)味品[7,14]和發(fā)酵畜產(chǎn)品[15-16]等傳統(tǒng)發(fā)酵食品領(lǐng)域開展了微生物多樣性與風味形成的關(guān)聯(lián)性分析，這些研究對發(fā)酵食品的風味調(diào)控，風味形成機理探究以及風味功能菌群挖掘具有重要意義。但目前相關(guān)綜述鮮有報道，因此本文選取了四種典型的傳統(tǒng)發(fā)酵食品為對象，概述了其微生物多樣性與風味物質(zhì)的相關(guān)性，并簡要論述了重要微生物的風味代謝途徑及機制。

1 發(fā)酵食品中微生物對風味形成的影響

食品的風味包括滋味和氣味，其中滋味物質(zhì)，如氨基酸、核苷酸、短鏈肽和生物堿，是非揮發(fā)性化合物，可經(jīng)味蕾產(chǎn)生咸、甜、酸、鮮和苦味五種基本味；氣味物質(zhì)，如酯類、酮類、醛類、吡嗪類和內(nèi)酯，易揮發(fā)可刺激鼻腔神經(jīng)而引起感知[17-18]。發(fā)酵食品的這些風味物質(zhì)的形成受內(nèi)源酶、微生物、加工條件、添加劑和香辛料等因素的綜合影響，其中微生物的發(fā)酵作用對發(fā)酵特征風味的形成尤為重要[19]。

一般而言，與風味形成相關(guān)的重要微生物是與關(guān)鍵特征風味物質(zhì)或較多風味物質(zhì)具有較強的相關(guān)性的優(yōu)勢菌。如表1，該類微生物在傳統(tǒng)發(fā)酵食品中大致可分為三大類：細菌、酵母菌和霉菌。其中，細菌類主要包括醋酸菌、乳酸菌、葡萄球菌、芽孢桿菌和糖多孢菌等，幾乎存在于所有發(fā)酵食品，能夠進行乳酸發(fā)酵、醋酸發(fā)酵和丁酸發(fā)酵等。酵母菌類主要包括釀酒酵母、德巴利酵母、假絲酵母、畢赤酵母和威克漢姆酵母等。這些微生物在發(fā)酵畜產(chǎn)品、酸面團、發(fā)酵酒和發(fā)酵醋等食品中尤為重要，是酒精發(fā)酵和甘油發(fā)酵的主要微生物。相比上述兩大類微生物，霉菌中的根霉、毛霉和曲霉等在醬油、醋、豆醬和豆豉等食品中應用的較為廣泛。霉菌酶系發(fā)達且分解活性強，如糖化酶、單寧酶和蛋白酶，能夠參與代謝產(chǎn)生醇類、酯類、酮類、吡嗪類和氨基酸等風味物質(zhì)或風味物質(zhì)前體[20-21]。

表1 傳統(tǒng)發(fā)酵食品中與風味形成相關(guān)的重要微生物Table 1 Important microorganisms related to in traditional fermented foods

微生物可通過從頭合成和生物轉(zhuǎn)化對發(fā)酵風味的形成產(chǎn)生重要影響(如圖1所示)，在微生物和內(nèi)源酶協(xié)同作用下碳水化合物、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)及其他大分子營養(yǎng)物質(zhì)水解產(chǎn)生單糖(如葡萄糖和半乳糖)、游離脂肪酸和游離氨基酸等初級代謝產(chǎn)物(圈內(nèi)物質(zhì))，并進一步代謝產(chǎn)生多種次級代謝風味化合物(圈外物質(zhì))：微生物通過糖酵解途徑將單糖轉(zhuǎn)化為丙酮酸，丙酮酸可轉(zhuǎn)化為一些短鏈有機酸、醇類和羰基化合物等風味物質(zhì)，如雙乙酰、乙醛、乙酸和乙醇[27-28]。游離脂肪酸可在酯酶催化下與醇類反應得到酯類，此外，不飽和脂肪酸易發(fā)生自動氧化，其二級氧化產(chǎn)物主要為酮類、醛類和烷烴類等，醛類又可經(jīng)還原和氧化作用生成醇類和酸類，然后兩者再經(jīng)酯化作用生成酯類，其中由于酯類、醛類和酮類等的閾值較低而具有較大風味貢獻。此外，微生物可經(jīng)不完全β-氧化將飽和脂肪酸代謝生成發(fā)酵食品中重要風味物質(zhì)甲基酮和內(nèi)酯，同時還可有效抑制脂肪酸過度氧化，避免不良風味的生成[29]。多肽可經(jīng)微生物氨肽酶分解為游離氨基酸，低分子肽和游離氨基酸具有一定的滋味，同時也是重要風味的前體物質(zhì)[30]。另外，不同種類游離氨基酸可在多種微生物酶(如轉(zhuǎn)氨酶、脫羧酶、脫氫酶和裂解酶)的協(xié)同作用下進行一系列的轉(zhuǎn)氨、脫氨以及脫羧反應而得到相應的風味化合物，如支鏈氨基酸(異亮氨酸、亮氨酸和纈氨酸)能代謝產(chǎn)生3-甲基丁醛(果香味)和2-甲基丁醛(麥芽味)等特征風味物質(zhì)；天冬氨酸能分解產(chǎn)生雙乙酰(黃油味)，該代謝途徑是奶酪、發(fā)酵酒和發(fā)酵香腸的重要風味來源[31]。

圖1 基于微生物作用的風味物質(zhì)主要形成途徑Fig.1 The main formation pathways on flavor compounds produced by microorganism

2 傳統(tǒng)發(fā)酵食品中微生物多樣性與風味物質(zhì)形成的相關(guān)性

2.1 白酒

白酒是起源于我國的發(fā)酵酒精飲料，根據(jù)其香型分為12種，其中醬香型、清香型和濃香型是主流香型[32]，其中微生物的代謝活動對白酒的風味和口感有重要的作用。近年來，不斷有學者探究我國不同香型白酒的相關(guān)風味功能菌群。王鵬等[33]通過GCMS和第二代測序技術(shù)分別對濃香型白酒發(fā)酵中的風味物質(zhì)和菌群結(jié)構(gòu)演替進行了解析，并根據(jù)菌屬的風味貢獻程度從優(yōu)勢菌屬中確定了10種核心菌屬(假絲酵母屬、釀酒酵母屬、畢赤酵母屬、Saccharomycopsis、根霉屬、雙足囊菌屬、Thermoascus、芽孢桿菌屬、乳桿菌屬和乳球菌屬)。這些菌屬均為風味形成的主要貢獻菌屬，尤其是乳桿菌屬、釀酒酵母屬和假絲酵母屬對風味貢獻作用最為突出：乳桿菌屬和釀酒酵母屬主要促進酯類、酸類、醇類和芳香族化合物的形成，假絲酵母屬主要促進醇類和酯類的形成。Jin等[34]以醬香型大曲為研究對象，通過第二代測序技術(shù)得出細菌群落以芽孢桿菌目、腸桿菌目和乳桿菌目為主，真菌群落以假絲酵母屬、曲霉屬、木霉屬、嗜熱真菌屬和毛孢子菌屬為主，并采用RDA分析了主要菌屬與風味化合物間的關(guān)系：假絲酵母屬和乳桿菌屬分別是酒精發(fā)酵和乳酸發(fā)酵的主要微生物；假絲酵母屬、曲霉屬、根霉屬和乳桿菌目(腸球菌屬、片球菌屬和乳桿菌屬)通過酯酶在糖代謝末端產(chǎn)生酯類(主要風味物質(zhì))；假絲酵母屬和紅曲霉屬通過Ehrlich途徑將苯丙氨酸代謝為苯乙醇，曲霉和芽孢桿菌目(芽孢桿菌屬和高溫放線菌屬)與吡嗪(關(guān)鍵活性化合物)的形成密切相關(guān)。

此外，在清香型白酒青稞酒的主要風味相關(guān)菌屬研究中，不同研究人員所得結(jié)果不盡相同，這或許與酒的生產(chǎn)方式以及環(huán)境相關(guān)。Guo等[35]在傳統(tǒng)手工青稞酒中基于O2PLS分析得出醋桿菌屬、根霉屬、明串珠菌屬和芽孢桿菌屬與主要風味化合物呈顯著相關(guān)性，并認為這可能與其產(chǎn)生的酶相關(guān)：醋桿菌屬通過脫氫酶和加氧酶等酶作用促進有機酸和酯類的產(chǎn)生；根霉屬通過液化酶和糖化酶產(chǎn)生有機酸和乙酸乙酯；芽孢菌屬通過淀粉酶和蛋白酶，明串珠菌屬通過糖苷酶產(chǎn)生相應的風味物質(zhì)。劉沖沖等[12]基于Spearman相關(guān)性分析得出工廠化青稞酒中畢赤酵母屬、釀酒酵母屬、曲霉屬、Komagataella、魏斯氏菌屬和乳桿菌屬為主要風味功能菌屬。其中，釀酒酵母屬主要與醇類的形成呈正相關(guān)；Komagataella主要與酯類的形成呈正相關(guān)；畢赤酵母屬主要與醇類和醛酮類的形成呈正相關(guān)；乳桿菌屬主要與酸類和脂類的形成呈正相關(guān)。此外，作者還通過重構(gòu)發(fā)酵體系驗證了這些菌屬的風味代謝特征。

由上可知對白酒風味形成起主要貢獻作用的微生物有酵母菌、細菌、霉菌以及放線菌。酵母菌分為釀酒酵母屬和非釀酒酵母屬，其中釀酒酵母是酒精發(fā)酵主要微生物，可經(jīng)生物合成或轉(zhuǎn)化得到大量乙醇、微量高級酯類和萜類，非釀酒酵母屬包括假絲酵母屬、Saccharomycopsis和畢赤酵母屬等，可降解糖苷鍵產(chǎn)生芳香化合物，也可直接參與生化反應或調(diào)節(jié)風味物質(zhì)的形成，賦予酒體獨特的香氣[36-37]。細菌主要包括芽孢桿菌、乳酸菌、醋酸菌和葡萄球菌等，細菌的主要作用在于產(chǎn)酸，增強酒的醇厚感，如乳酸菌可以產(chǎn)生乳酸，葡糖桿菌和醋酸菌可以產(chǎn)生乙酸，這些有機酸酰基化后與醇類反應生成酒體主要酯類，影響酒的口感和后味[19,21]。此外，芽孢桿菌能夠通過淀粉酶和酸性蛋白酶產(chǎn)生大量的濃香型白酒的關(guān)鍵風味物質(zhì)(吡嗪類)[34,38]。霉菌主要包括曲霉、紅曲霉、木霉和根霉等，其主要作用是將淀粉等大分子轉(zhuǎn)化為葡萄糖。另外，一些霉菌還可通過酒化酶、蛋白酶、單寧酶和纖維素酶等代謝產(chǎn)生風味前體或促進醇類、吡嗪類、酯類和芳香族化合物等風味組分形成[34,39]。放線菌能夠調(diào)控芽孢桿菌的產(chǎn)香代謝，還可直接產(chǎn)生酯類和糠醛等影響濃香型白酒特征風味[34,40]。

2.2 發(fā)酵醋

傳統(tǒng)發(fā)酵醋是一種傳統(tǒng)的調(diào)味佐料，根據(jù)發(fā)酵方式可分為固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵，發(fā)酵菌群經(jīng)過長期的馴化而變得相對穩(wěn)定，菌落結(jié)構(gòu)的差異可能是導致各類發(fā)酵醋風味不同的原因[41-42]。紅曲醋是以紅曲為發(fā)酵劑的傳統(tǒng)液態(tài)發(fā)酵醋。Jiang等[43]表征了紅曲醋發(fā)酵中的揮發(fā)性風味物質(zhì)、氨基酸、有機酸以及菌群變化，并經(jīng)Spearman相關(guān)分析得出10種與風味物質(zhì)顯著相關(guān)的菌株，其中Komagataeibacter medellinensis與一些酸類、醛類、酯類、酚類以及氨基酸呈正相關(guān)；釀酒酵母與一些醛類、酮類、吡嗪類和氨基酸呈正相關(guān)；Bacillus velezensis和耶氏解脂酵母(Yarrowia lipolytica)與酯類和醇類呈正相關(guān)，其中吡嗪類、酯類和醇類物質(zhì)為醋中重要的風味化合物，因此這些微生物是紅曲醋中重要風味貢獻菌種。涼州熏醋主要流行于我國西北地區(qū)，熏醅是其獨道風味的精髓。韓慶輝[44]在涼州熏醋中發(fā)現(xiàn)，霉菌與醇類、酯類呈正相關(guān)；酵母菌與醇類呈正相關(guān)；乳酸菌、醋酸菌和芽孢桿菌能夠促進酯類的形成，結(jié)合菌群和風味物質(zhì)在發(fā)酵中的變化，發(fā)酵初期，霉菌和酵母菌能夠合成大量低級醇，發(fā)酵中后期，在細菌作用下低級醇參與熏醋的主要香氣成分(酯類)的合成。鎮(zhèn)江香醋采取獨特的自然多菌種固態(tài)分層發(fā)酵技術(shù)，成品酸中微甜風味香醇。王宗敏[7]運用多元統(tǒng)計學得出細菌是影響鎮(zhèn)江香醋風味的關(guān)鍵微生物，其中葡糖醋桿菌屬、醋桿菌屬、水棲菌屬、葡萄球菌屬、乳桿菌屬、乳球菌屬和芽孢桿菌屬為風味形成核心菌屬，這些菌屬與超過80%的風味物質(zhì)呈高度相關(guān)。同時，群落功能預測分析表明它們還是醋醅中的主要代謝功能菌屬。山西老陳醋采用開放式的多菌種固態(tài)發(fā)酵工藝，在發(fā)酵中醋酸發(fā)酵階段尤為重要。Zhu等[45]探討了老陳醋發(fā)酵中風味物質(zhì)與細菌群落演替間的關(guān)系，在發(fā)酵初期，Pantoea、片球菌屬、乳球菌屬和根瘤菌屬為重要菌屬；發(fā)酵中期，乳桿菌屬為主要菌屬；發(fā)酵后期，醋桿菌屬、Komagataeibacter和Kroppenstedtia為關(guān)鍵菌屬。通過Spearman相關(guān)分析得出這些菌屬與風味代謝物(有機酸、酯類、醇類、酮類和醛類)之間存在顯著的相關(guān)性。Nie等[46]基于微生物群落演替與代謝物變化建立了兩者間的關(guān)系模型：霉菌、酵母菌和細菌在淀粉糖化階段分泌淀粉酶代謝小分子糖；兼性厭氧菌為酒精發(fā)酵階段優(yōu)勢菌，其中，酵母菌代謝產(chǎn)生乙醇抑制其他微生物，乳酸菌分泌乳酸；好氧微生物，尤其是醋桿菌屬和Komagataeibacter在醋酸發(fā)酵階段大量繁殖，其中醋桿菌屬氧化乙醇生成乙酸，大多數(shù)細菌和真菌受到抑制。

由上可知，發(fā)酵醋中的風味功能菌主要包括霉菌、乳酸菌、酵母菌、醋酸菌、芽孢桿菌和葡萄球菌等。醋的發(fā)酵階段主要包括三個部分：淀粉糖化為固態(tài)發(fā)酵獨有工藝，在此階段，霉菌、酵母菌和某些細菌(如葡萄球菌和芽孢桿菌)都參與這一過程，但曲霉是主要作用微生物，其他菌屬協(xié)同曲霉代謝淀粉降解為小分子糖，為后續(xù)的反應提供底物[21,46]。在酒精發(fā)酵階段，酵母菌和乳酸菌為主要菌群，其中酵母菌不僅能生成乙醇，還能促進有機酸、吡嗪類和酯類等風味物質(zhì)的生成[43]；乳酸菌能夠產(chǎn)生乳酸、氨基酸和其他風味化合物而緩和醋中刺激性酸味[47]。在醋酸發(fā)酵階段，乳酸菌和醋酸菌為主要為微生物，其中醋酸菌包括醋桿菌屬、Komagataeibacter和葡糖醋桿菌屬，其除了能夠通過呼吸鏈將乙醇和糖醇等醇類底物氧化成乙酸和乳酸等有機酸外，還能促進一些酮類和醛類風味物質(zhì)的生成[43,45,48]。另外，芽孢桿菌在此階段也大量存在，一方面其通過三羧酸循環(huán)途徑產(chǎn)生有機酸改善醋酸引起的刺激性酸味，使口感變得柔和；另一方面也可以通過分泌蛋白酶分解蛋白生成氨基酸改善醋的風味[42,49]，同時，在該階段早期，一些細菌(如根瘤菌屬和Pantoea)還參與酯化反應，與酯類呈正相關(guān)[45]。

2.3 發(fā)酵蔬菜

發(fā)酵蔬菜主要包括泡菜、腌菜、醬菜和酸菜等，其中含有的維生素、有機酸、氨基酸和揮發(fā)性風味物質(zhì)共同決定著成品的風味、口感以及營養(yǎng)等特性[13,15]。乳酸菌是發(fā)酵蔬菜的優(yōu)勢微生物，也是風味形成的主要關(guān)鍵微生物。在四川泡菜發(fā)酵中，首先開始以明串珠菌屬為主的異型乳酸發(fā)酵，隨后進入以乳桿菌屬為主的同型乳酸發(fā)酵。乳桿菌屬、明串珠菌屬、片球菌屬和無色桿菌屬與風味形成密切相關(guān)，其中乳桿菌屬和明串珠菌屬最為重要：乳桿菌屬與乳酸呈高度正相關(guān)，明串珠菌屬與乙酸、丁酸和一些氨基酸呈高度正相關(guān)[13]。在江西腌菜、四川泡菜和東北酸菜中耐酸乳桿菌和清酒乳桿菌是其發(fā)酵過程中的核心功能菌種。這些微生物對碳水化合物、氨基酸和核苷酸的代謝是決定發(fā)酵蔬菜特征的主要因素[50]。

此外，一些研究表明非乳酸菌微生物在發(fā)酵蔬菜風味形成中也發(fā)揮著重要作用。He等[51]以酸菜為研究對象，研究不同發(fā)酵溫度(10、15、20和25℃)對其微生物群落及風味的影響?；谄钚《朔ɑ貧w分析得出，Psychrobacter、Pseudoalteromonas、乳球菌屬、片球菌屬、乳桿菌屬、不動桿菌屬、腸桿菌屬和Brochothrix是風味形成相關(guān)的重要菌屬，其中乳桿菌的豐度最高，與13種風味物質(zhì)呈正相關(guān)。此外，在腌制蘿卜中乳桿菌屬同樣也是豐度最高的菌屬，其次為腸桿菌科。其中，乳桿菌屬與13種(10種為氨基酸)風味物質(zhì)呈負相關(guān)；腸桿菌科與18種(14種為氨基酸)風味物質(zhì)呈正相關(guān)，由此也可見這些主要菌屬對氨基酸的形成有重要作用[52]。另外，在用不同原料(辣椒、豇豆和蘿卜)加工的四川腌菜中特征菌屬和風味物質(zhì)各具特點，但這些腌菜的風味物質(zhì)，特別是揮發(fā)性物質(zhì)不僅與乳桿菌屬和片球菌等優(yōu)勢微生物相關(guān)，還與低豐度細菌屬(相對豐度<1%)相關(guān)(如Exiguobacterium和Sporosarcina)[53]。不同于上述研究，Xu等[54]發(fā)現(xiàn)葡萄球菌屬是發(fā)酵紅辣椒中的優(yōu)勢細菌屬，發(fā)酵結(jié)束時(32 d)占95%，另外證實了從中分離的曲霉、芽孢桿菌、Brachybacterium、Microbacterium和葡萄球菌與正丁醇、乙酸鹽和苯酚等關(guān)鍵氣味活性物質(zhì)的形成高度相關(guān)，其中曲霉和芽孢桿菌與這些風味物質(zhì)呈正相關(guān)，而Brachybacterium、Microbacterium和葡萄球菌則呈負相關(guān)。

由上可知，發(fā)酵蔬菜的主要風味形成相關(guān)微生物為細菌屬，乳桿菌屬、明串珠菌屬、乳球菌屬和片球菌屬等乳酸菌為主要的風味核心菌。在蔬菜發(fā)酵過程中乳酸菌能夠進行同型和異型乳酸發(fā)酵，代謝糖類產(chǎn)生有機酸，如乳酸和乙酸，同時，還能分泌肽酶分解蛋白質(zhì)生成多種氨基酸，而氨基酸及有機酸是發(fā)酵蔬菜的主要風味來源之一；此外，乳酸菌還可間接影響蔬菜的風味，一方面可通過抑制一些酶和微生物而減少具有不良滋味的含硫化合物的形成；另一方面，在發(fā)酵中后期能促進酯類、醇類、酮類、醛類和雜環(huán)化合物等風味組分的形成[13,15,50,55]。

2.4 發(fā)酵畜產(chǎn)品

發(fā)酵畜產(chǎn)品主要分為發(fā)酵乳制品和發(fā)酵肉制品。奶酪作為重要的發(fā)酵乳制品之一，關(guān)于其微生物多樣性與風味相關(guān)性的研究相對較多，在其發(fā)酵成熟階段，風味物質(zhì)主要源自乳酸菌、酵母菌和霉菌等多種微生物對蛋白質(zhì)的分解以及氨基酸的轉(zhuǎn)化[56-57]。Zheng等[15]研究表明，新疆哈薩克族手工奶酪中有6種核心風味產(chǎn)生菌屬(無氧芽胞桿菌屬、雙足囊菌屬、克魯維酵母菌屬和孢圓酵母屬)與3-甲基丁酸、庚酸、2-癸烯醛、2,3-丁二醇、苯乙醇和一些氨基酸的形成相關(guān)；乳桿菌屬與乙醇、丁酸、乙酸和丙氨酸相關(guān)；鏈球菌主要為乙偶姻、乳酸乙酯和2-甲基丁酸乙酯的貢獻菌屬；雙足囊菌屬為主要氨基酸產(chǎn)生菌屬。Carpino等[9]研究了PDO Ragusano奶酪表皮微生物群落對風味形成的影響，發(fā)現(xiàn)源于奶酪表皮的乳酸菌可能對揮發(fā)性風味物質(zhì)的形成起關(guān)鍵作用，PCA分析表明乳酸菌與揮發(fā)性風味物質(zhì)呈正相關(guān)，如海氏腸球菌(Enterococcus hirae)與醇類，乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)、植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)、干酪乳桿菌(Lactobacillus casei)和德氏乳桿菌(Lactobacillus delbrueckii)與醛類等。同樣地，在Torta del Casar奶酪中，乳酸菌也是風味形成的關(guān)鍵微生物，其主要與乙酸和一些醇類具有較高相關(guān)性，另外，其他微生物，如腸桿菌科和酵母菌在賦予奶酪特有風味和減少異味中也發(fā)揮著重要作用[58]。

此外，關(guān)于發(fā)酵牦牛奶和馬奶酒也有相關(guān)的報道。在我國阿壩藏族自治區(qū)傳統(tǒng)的發(fā)酵牦牛奶中，乳桿菌屬、鏈球菌屬和乳球菌屬為主要菌屬，其中乳桿菌屬與揮發(fā)性化合物(除丙酮和丁二酮外)呈正相關(guān)，鏈球菌屬與2,3-戊二酮、乙酸乙酯和2,3-丁二酮呈正相關(guān)；乳球菌屬僅與乙酸呈顯著正相關(guān)[59]。在馬奶酒發(fā)酵過程中鏈球菌屬、乳桿菌屬和醋桿菌屬為優(yōu)勢菌屬，其中乳桿菌屬與酪氨酸呈正相關(guān)，與甘氨酸和半乳糖呈負相關(guān)；鏈球菌屬與一些糖類、氨基酸、有機酸和飽和脂肪酸呈正相關(guān)；醋桿菌屬與一些糖類、酸類、氨基酸和脂肪酸呈正相關(guān)。另外，乳糖的降解與11種細菌屬有關(guān)，特別是明串珠菌屬、片球菌屬和醋桿菌屬[60]。發(fā)酵乳制品中的細菌對風味形成起著重要的作用，特別是乳酸菌，其可代謝半乳糖、葡萄糖和檸檬酸產(chǎn)生中間產(chǎn)物丙酮酸，丙酮酸在同型乳酸發(fā)酵下全部轉(zhuǎn)化為乳酸，而在異型乳酸發(fā)酵中除了生成乳酸外，還生成雙乙酰、乙偶姻、乙醛和乙酸等風味物質(zhì)。同時，乳酸菌具有一定的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)分解活性，通過代謝蛋白質(zhì)和脂質(zhì)也能產(chǎn)生風味物質(zhì)[61-62]。另外，酵母菌在發(fā)酵乳中不僅能夠參與分解代謝蛋白質(zhì)、脂類和乳糖，還可代謝檸檬酸和乳酸對風味的形成產(chǎn)生重要的影響[63]。

傳統(tǒng)發(fā)酵肉制品主要包括火腿、香腸、酸肉和臘肉等，在發(fā)酵和成熟過程中主要影響風味形成菌屬為乳酸菌、葡萄球菌、酵母菌和霉菌等。盤縣火腿中曲霉菌屬、涅斯捷連科氏菌屬、鹽單胞菌屬、葡萄球菌屬和短桿菌屬可能是潛在風味功能菌屬，這些菌屬與2-壬酮、己醛、辛醛和3-甲基丁醛等特征風味物質(zhì)間存在相關(guān)性[16]。在酸肉中主要優(yōu)勢菌屬為魏斯氏菌屬、乳桿菌屬和乳球菌屬，其中魏斯氏菌屬、乳桿菌屬可能會影響酸肉中醇類、酸類和酯類風味成分的形成，進而影響酸肉的風味特征[64]。此外，本課題組近年來一直致力于哈爾濱風干腸微生物多樣性及與風味形成之間關(guān)系的研究，前期工作中得出Weissella hellenica、清酒乳桿菌、乳酸乳球菌、Lactobacillus alimentarius、植物乳桿菌是促進風干腸中主要風味物質(zhì)(酯類，醛類、酮類、醇類和酸類)形成的核心細菌[24]；另外，大多數(shù)酵母菌與醇類及酯類物質(zhì)間呈正相關(guān)，尤其是漢遜德巴利酵母菌(Debaryomyces hansenii)和戴爾有孢圓酵母(Torulaspora delbrueckii)促進了高級醇、乙酸酯和脂肪酸酯的生成。

發(fā)酵肉制品中，乳酸菌能代謝碳水化合物主要產(chǎn)生乳酸，以及少量乙偶姻、乙酸、二乙酰。另外，還可產(chǎn)生肽酶和氨肽酶以及通過降低pH提高組織蛋白酶的活性，從而直接或間接參與蛋白質(zhì)降解[65]。葡萄球菌不僅能代謝過氧化氫酶防止脂質(zhì)酸敗，還參與蛋白質(zhì)脂質(zhì)降解和酯化反應產(chǎn)生氨基酸、脂肪酸、醇類、酯類、酮類和醛類等風味組分[66]。與葡萄球菌類似，酵母菌也具有抗氧化作用，并且具有較強蛋白質(zhì)和脂質(zhì)降解能力，此外還能分解糖類產(chǎn)生醇類，并促進酯類的形成[65,67]。

3 結(jié)語

我國傳統(tǒng)發(fā)酵食品類別繁多且具有明顯的區(qū)域特征，以及很高的開發(fā)價值。但目前關(guān)于傳統(tǒng)發(fā)酵食品的研究主要集中在對產(chǎn)品品質(zhì)特性研究，以及微生物群落多樣性與風味組分分析，而關(guān)于微生物多樣性與風味成分間相關(guān)性的研究相對較少，主要集中在發(fā)酵酒、發(fā)酵食醋和發(fā)酵蔬菜。基于研究現(xiàn)狀，今后可圍繞以下三方面展開深入研究：發(fā)酵食品風味受多種因素的綜合影響，探究微生物產(chǎn)生風味機理時，應考慮微生物間的相互作用和加工工藝的影響，以便運用于發(fā)酵食品生產(chǎn)過程定向控制，提高發(fā)酵食品的風味特性、品質(zhì)和縮短生產(chǎn)周期；微生物群落結(jié)構(gòu)以及風味組分的準確表征是探究微生物風味形成機理的基礎(chǔ)，應使用更先進的測序及分析技術(shù)對其進行研究，如第三代測序技術(shù)和GC×GC-TOFMS技術(shù)等；初步得出的風味貢獻菌株要進行進一步的驗證，同時借助組學技術(shù)，如轉(zhuǎn)錄組學、蛋白組學和代謝組學探究其風味代謝通路。