紫红曲霉提高酱油风味品质的分子基础和作用机制研究

Flavor characteristic is an important indicator of the quality of food, and the flavor of traditional fermented food is the key factor for the consumer choice. Soy sauce is an important fermented seasoning, and preliminary study of this topic indicates that Monascus purpureus improves the flavor and enhance the concentration of key aroma compounds in soy sauce significantly. However, the formation mechanism and influencing factors are not clear. Due to the complexity of the food matrix, the flavor formation and regulation of fermented food is a challenging research topic. Recently, metabolomics techniques make the systematic analysis of complex fermentation processes possible, and it becomes a hot issue. In this study, we aim to explore the evolution of metabolome during the whole fermentation stage and its relationship with the flavor changes by using Metabolomics (UPLC-MS/MS and GC-MS) and Sensomics (GC-O, recombination model, omission test). The soy sauce metabolic network will be built by analysis of metabolic pathways, in order to find the key precursor compounds and control point. Finally, these results will recover the key flavor compounds and formation mechanism for the beneficial impact of Monascus purpureus on the soy sauce flavor after test with metabolic regulation model. These works would enrich the flavor chemistry science of fermented food and has important theoretical and practical significance to enhance the quality of soy sauce and its international competitiveness.

风味特征是决定食品品质的重要指标，传统发酵食品风味更是消费者嗜好性选择的关键性因素。酱油是重要的大宗发酵调味品，其风味调控一直是研究热点，前期研究结果显示，紫红曲霉可以显著改善酱油风味品质，提高酱油关键香气活性化合物，但其形成机理尚不明确。由于发酵体系的复杂性，发酵食品的风味形成和定向调控一直是研究难点。近年来代谢组学技术使得发酵复杂过程的系统分析成为可能，逐渐成为研究热点。本项目拟采用代谢组学技术（UPLC-MS/MS、GC-MS）和感官组学技术(GC-O、重组、缺失实验)，研究酱油发酵全过程的物质代谢规律及其与酱油风味改善之间的内在联系；通过生源关系分析建立酱油代谢网络，探寻香气形成关键前体物质及控制点；最后通过代谢调控模型验证，明确紫红曲霉对酱油品质有利影响的关键分子基础和作用机制。本项目的研究对提升酱油品质、增强发酵食品风味调控和丰富风味化学理论具有重要的理论价值和现实意义。

风味特征是决定食品品质的重要指标，传统发酵食品风味更是消费者嗜好性选择的关键性因素。酱油是重要的大宗发酵调味品，由于体系的复杂性，其风味调控一直是研究热点和难点。前期研究发现紫红曲霉可以改善酱油风味，提高关键香气物质，但其形成机理尚不明晰。.因此，本项目研究了混合制曲产品的风味优势，发现混合制曲可以显著提升酱油的焦糖香、烟熏香、烤土豆香、花香、果香和醇香，而略微降低酸香。通过对比成曲酶系及代谢物质，发现混合制曲的酸性蛋白酶、氨肽酶、糖化酶、木聚糖酶和纤维素酶的酶活力显著高于米曲霉成曲，且混合成曲中糖、糖醇、有机酸、脂肪酸和其他类物质的含量显著提高（p<0.05）。.建立酱油发酵单因素变量体系，通过可控的发酵动力与物质组成进行复配，以成曲代谢物质和酶系为变量设计9组发酵模型，通过主成分分析探究了紫红曲霉改善酱油香气的作用机理。发现相比于在酱醪阶段的作用，酶系在制曲阶段的作用（即成曲的代谢物质积累）对酱油香气的影响更大；混合制曲样品中酸类物质比例较低，其他类均高于对照样品，这与感官结果较为相符。通过对比和条件优化，建立了GC-MS衍生化法测定代谢产物，定量曲线R2和相对标准偏差分别在0.990-0.999和2%-15%。.基于以上方法，发现氨基酸、糖类、糖醇和脂肪酸的总量先上升后下降，氨基酸和还原糖在12-24h达到最高，糖醇类在24-36h达到最高，而有机酸和其他类物质的总含量呈上升趋势，36-44h为最高。三种大曲中参与糖酵解和三羧酸循环的物质变化趋势较为相似，紫红曲霉大曲中氨基酸代谢途径中各物质最高值出现最晚，混合制曲有利于葡萄糖代谢，且混合成曲中参与糖酵解、Strecker降解的香气前体物质含量更高。通过对不同葡萄糖添加发酵进行验证，证明了糖代谢在混合制曲酱油风味品质形成中的调控作用，且以葡萄糖3%添加量提升最为显著，表明糖代谢将是发酵调控的有效途径，具有较强的实际应用价值。本项目的研究对提升酱油品质和增强传统发酵食品风味调控技术具有重要的理论价值和现实意义。