解析酵母接种低盐发酵香肠的口味增强机制:蛋白质水解、风味化合物的形成以及潜在咸味/增咸肽与受体的结合

时间:2026年5月26日
来源:Food Microbiology

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黄德伟|冯高欣|伊夫提卡尔·侯赛因·巴达尔|巴伊耶尔塔·巴因巴特|范俊涵|徐宝才|杨林伟|于倩倩|胡颖颖|张朗安徽合肥工业大学食品与生物工程学院,中国合肥230009摘要本研究探讨了Candida zeylanoides AKS6和Debaryomyces hansenii AK

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黄德伟|冯高欣|伊夫提卡尔·侯赛因·巴达尔|巴伊耶尔塔·巴因巴特|范俊涵|徐宝才|杨林伟|于倩倩|胡颖颖|张朗
安徽合肥工业大学食品与生物工程学院,中国合肥230009

摘要

本研究探讨了Candida zeylanoides AKS6和Debaryomyces hansenii AKS44对低盐发酵香肠风味的影响。接种C. zeylanoides AKS6和D. hansenii AKS44,尤其是D. hansenii AKS44,能够增加低盐香肠中的鲜味相关5′-核苷酸和乳酸的积累。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分析表明,接种C. zeylanoides AKS6和D. hansenii AKS44增强了蛋白水解活性,从而促进了三氯乙酸(TCA)可溶性肽和游离氨基酸(FAAs)的积累,这些成分共同提升了低盐香肠的鲜味和咸味。感官评估证实,尤其是接种D. hansenii AKS44的香肠在整体风味、咸度和鲜味强度方面有显著改善。在接种D. hansenii AKS44的香肠中鉴定出六种新的潜在咸味增强肽,包括DDHFLFDKP、DPTPSDGKL、FPPDVGGN、ISEQFTAMFR、PETPPP和VDNPGHPFI。分子对接实验显示,这些肽通过氢键与跨膜通道样蛋白4(TMC4)受体具有强结合亲和力,其中Glu83、Asp86和His88是关键相互作用位点。本研究为酵母接种降低盐分发酵肉制品中咸味增强的机制提供了新的见解,为开发有效的减盐策略提供了科学依据。

引言

发酵香肠是一种典型的传统肉制品,以其独特的风味、特征性的质地和吸引人的颜色而广受认可。它们通常是通过将猪肉和脂肪与盐、亚硝酸盐、糖和调味料混合后进行发酵和成熟制成的(Shao等人,2024年)。在这些成分中,盐起着关键作用,它赋予了理想的风味特性,并抑制了腐败和致病微生物的生长,从而确保了产品的安全性和感官质量(Gullón等人,2021年)。然而,过量摄入食盐与高血压、心血管疾病和其他健康问题的发病率增加密切相关(Wen等人,2019年)。因此,为了应对当前的公共卫生和营养需求,减少发酵香肠中的盐含量已成为肉类行业的紧迫目标(Li等人,2025年)。
已经探索了多种方法来降低发酵肉制品中的NaCl含量,包括直接减盐、部分替代盐分以及添加风味增强剂(Lorenzo等人,2015年)。其中,直接减盐方法更有利于生产“清洁标签”的发酵肉制品。然而,虽然这种方法有效降低了钠的摄入量,但往往会影响发酵肉制品的颜色、风味和香气等关键品质属性(Gullón等人,2021年;Li等人,2022年)。例如,Corral等人(2013年)报告称,低盐慢发酵香肠的咸味较弱,颜色较淡;而Liu等人(2025年)观察到含NaCl低于1.75%的发酵香肠的颜色强度、咀嚼性和风味评分较低。因此,需要提出替代策略来弥补低盐发酵香肠中NaCl含量减少导致的感官缺陷。
最近,使用发酵剂培养物已成为提高低盐发酵肉制品质量的有效策略(Sahu等人,2023年)。酵母普遍存在于这些培养物中,并天然存在于发酵香肠、干腌牛肉和干熏火腿等食品中,在发酵过程中起着关键作用(Mani-López等人,2024年;Ozturk等人,2021年;Peromingo等人,2018年;Yoo等人,2023年)。它们的代谢活动,包括碳水化合物分解、蛋白水解和脂质分解,驱动了复杂的生化反应,这些反应赋予了发酵肉制品特有的风味和质地(Franciosa等人,2018年;Sidari和Tofalo,2024年;Wen等人,2021年)。例如,据报道Debaryomyces hansenii通过其蛋白水解和脂质分解作用释放游离氨基酸(FAAs),从而增强了发酵香肠的整体风味。同样,Lv等人(2023年)报告称Saccharomyces cerevisiae LXPSC1增加了FAAs的水平,提升了酸肉的风味;而Wen等人(2023年)发现D. hansenii SH4促进了芳香化合物的积累,改善了发酵香肠的气味特性。此外,Li等人(2025年)指出Pichia kudriavzeviiD. hansenii通过增加总酯类、醛类和酮类物质,增强了NaCl替代香肠的风味。然而,大多数现有研究主要集中在挥发性香气成分的改善上,而忽视了非挥发性风味活性大分子(特别是风味肽)的关键作用。值得注意的是,酵母的强蛋白水解活性可以促进低分子量风味活性肽的释放(Gao等人,2024年;Niu等人,2024年)。然而,这些肽介导的风味调节是否以及如何有助于改善低盐发酵香肠的咸味仍需进一步研究。
探索咸味肽和咸味增强肽对于开发低盐食品至关重要。咸味肽是一类能够在口腔中引发咸味感觉的肽。当咸味肽与NaCl结合时,可以增强咸味感知,尽管它们本身并不具有咸味(Yuan等人,2025年)。目前,这些肽的直接预测和筛选研究还相对较少。为了解决这个问题,当前的研究利用了不同味觉模式之间的交叉作用。值得注意的是,鲜味化合物增强咸味感知的效果已有广泛记录(Sun等人,2022年;Xie等人,2023年)。鉴于鲜味化合物的咸味增强效果以及相对成熟的鲜味肽预测模型和数据库(如BIOPEP-UWM、Umami-YYDS、Umami-MRNN和TastePeptides),筛选鲜味肽可能是识别新型咸味增强肽的实用方法(Niu等人,2024年)。虚拟筛选被认为是一种能够在较短时间内提供可靠、无偏见和精确结果的方法(Hu等人,2024年)。因此,本研究采用了最初为鲜味肽开发的预测模型和数据库来识别潜在的咸味肽和咸味增强肽。
分子对接技术被用于阐明味觉感知机制,并进一步筛选肽候选物。咸味感知主要通过上皮钠通道、瞬时受体电位香草酸通道和跨膜通道样蛋白4(TMC4)介导(Kasahara等人,2022年;Yang等人,2024年)。其中,TMC4作为TMC家族中的第一个阴离子/氯离子通道,最近成为虚拟筛选咸味肽和咸味增强肽的有希望的分子靶点(Nomura等人,2020年;Sood等人,2025年)。然而,这些预测肽在低盐条件下如何与发酵香肠中的味觉受体相互作用仍不清楚。
在本研究中,从传统发酵香肠中分离出了两种对酸性、盐分和亚硝酸钠条件具有强耐受性的酵母菌株Candida zeylanoides AKS6和D. hansenii AKS44,并选为潜在的发酵剂。通过分析有机酸、5′-核苷酸、十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)谱图、三氯乙酸(TCA)可溶性肽、游离氨基酸(FAAs)和感官属性,以及潜在的咸味增强肽,研究了它们对低盐发酵香肠风味的影响。此外,还利用分子对接技术探讨了这些候选肽与味觉受体之间的结合相互作用,阐明了酵母接种的味觉增强机制。总体而言,本研究旨在揭示酵母接种通过何种分子机制增强低盐发酵肉制品的咸味,识别能够改善风味的菌株,并为设计有效的减盐策略提供科学基础。

章节片段

发酵剂制备

根据生长、耐酸、耐盐和耐亚硝酸盐的初步评估,选择了两种发酵性能优异的酵母菌株C. zeylanoides AKS6和D. hansenii AKS44进行进一步实验。这些菌株是从传统安康中国发酵香肠中分离出来的,并通过使用引物NL1-F(5′-GCATATCAATAAGCGGAGGAAAAG-3′)和NL4-R(5′-GGTCCGTGTTTCAAGACGG-3′)对18S rDNA D1/D2区域进行测序来鉴定(Wen等人,2022年)。所得序列为

5′-核苷酸、ATP相关化合物和有机酸的分析

表1列出了四种发酵香肠组中5′-核苷酸和ATP相关化合物的含量。测定了肌苷5′-单磷酸(IMP)、鸟苷5′-单磷酸(GMP)、腺苷5′-单磷酸(AMP)、胞苷5′-单磷酸(CMP)、尿苷5′-单磷酸(UMP)、腺苷三磷酸(ATP)、腺苷二磷酸(ADP)、次黄嘌呤核苷(HxR)和次黄嘌呤(Hx)的含量。在1.50% NaCl、1.50% NaCl-CZ和1.50% NaCl-DH

结论

接种C. zeylanoides AKS6和D. hansenii AKS44显著增强了低盐发酵香肠的风味,通过促进蛋白水解并增加风味活性化合物的水平。特别是D. hansenii AKS44的接种显著促进了蛋白水解,导致TCA可溶性肽、FAAs和鲜味相关核苷酸的水平升高。感官评估证实,接种酵母的香肠,尤其是接种

CRediT作者贡献声明

黄德伟:数据整理、可视化、初稿撰写。冯高欣:正式分析。伊夫提卡尔·侯赛因·巴达尔:数据整理。巴伊耶尔塔·巴因巴特:数据整理。范俊涵:方法学研究。徐宝才:数据整理、可视化。杨林伟:数据整理。于倩倩:数据整理、正式分析。胡颖颖:概念构思、资金获取、撰写及审稿编辑。张朗:概念构思、方法学研究。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金(项目编号:32402130)、中国博士后科学基金(项目编号:2024M761218)、中央高校基本科研业务费(项目编号:JZ2024HGQA0126)以及合肥工业大学大学生创新创业训练计划(项目编号:X202510359343)的支持。本文的分析工作部分在合肥工业大学的仪器分析中心完成

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