陳 劍，王婉婉，李 歡，王飛飛，傅玲琳，董 科，賈臨宇，王彥波,*

（1.浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，浙江 杭州 310018；2.浙江工商大學(xué)東亞研究院 日本研究中心，浙江 杭州 310018）

發(fā)酵水產(chǎn)食品是指以魚類、蝦類、蟹類和貝類等水產(chǎn)品為原料，在微生物和酶的作用下，通過傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)或現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)制得的具有特殊風(fēng)味的食物，目前研究較多的有蝦醬、魚露、蟹醬等。發(fā)酵水產(chǎn)食品風(fēng)味物質(zhì)（滋味和揮發(fā)性風(fēng)味化合物）是水產(chǎn)品品質(zhì)和消費(fèi)者購買導(dǎo)向的重要指標(biāo)。但發(fā)酵過程中微生物代謝途徑多樣、風(fēng)味形成機(jī)制復(fù)雜、風(fēng)味化合物成分組成多樣，傳統(tǒng)研究手段難以對發(fā)酵水產(chǎn)食品風(fēng)味進(jìn)行準(zhǔn)確解析與表征。近些年，以不同組學(xué)技術(shù)為代表的系統(tǒng)生物學(xué)可從整體水平，通過不同結(jié)構(gòu)和功能的各種分子及其相互作用，研究食品發(fā)酵過程中微生物群落代謝和功能對發(fā)酵產(chǎn)品的影響，并表征香氣成分和相關(guān)風(fēng)味因子。例如，基于代謝組學(xué)的色譜、質(zhì)譜技術(shù)以其高靈敏度、高分辨率等特點已經(jīng)用于分離檢測發(fā)酵水產(chǎn)品中的風(fēng)味物質(zhì)；基于新一代高通量技術(shù)的宏基因組學(xué)已成為揭示復(fù)雜微生物群落的強(qiáng)大技術(shù)，可對水產(chǎn)品發(fā)酵過程中微生物進(jìn)行準(zhǔn)確、快速分析，推動對水產(chǎn)品發(fā)酵機(jī)理的研究。因此，基于多組學(xué)技術(shù)檢測得到的大量數(shù)據(jù)可闡明食品中微生物組成對發(fā)酵風(fēng)味品質(zhì)的形成機(jī)理，解析其中優(yōu)勢微生物菌相變化與特征風(fēng)味的響應(yīng)機(jī)制。

1 發(fā)酵水產(chǎn)食品主要風(fēng)味成分及形成途徑

1.1 發(fā)酵水產(chǎn)食品中主要風(fēng)味成分

傳統(tǒng)發(fā)酵水產(chǎn)食品一般是將新鮮魚、蝦、蟹等水產(chǎn)品和較高含量的食鹽混合，其中的微生物會自發(fā)發(fā)酵產(chǎn)生各種酶分解蛋白質(zhì)和脂肪，從而產(chǎn)生復(fù)雜的代謝產(chǎn)物，具有獨(dú)特的風(fēng)味。發(fā)酵水產(chǎn)品的風(fēng)味成分由滋味化合物（游離氨基酸、呈味核苷酸）和揮發(fā)性化合物（醛類、醇類、酸類等）組成。不同種類水產(chǎn)品經(jīng)發(fā)酵后主要風(fēng)味特征及風(fēng)味化合物含量有很大差異。就微生物作用而言，風(fēng)味形成過程中具有重要作用的微生物對關(guān)鍵特征風(fēng)味及大多數(shù)風(fēng)味物質(zhì)形成起主導(dǎo)作用，具有較強(qiáng)的相關(guān)性。發(fā)酵水產(chǎn)食品中的菌群結(jié)構(gòu)隨著發(fā)酵進(jìn)行不斷變化，魚露、蝦醬、蟹醬3 種水產(chǎn)發(fā)酵制品中的優(yōu)勢微生物及主要風(fēng)味成分如表1所示。3 種產(chǎn)品中優(yōu)勢門水平微生物均有變形菌門及厚壁菌門；主要風(fēng)味特征主要由各種具有香氣特征的小分子物質(zhì)交互融合形成，造成產(chǎn)品風(fēng)味特征有較大差異。

表1 發(fā)酵水產(chǎn)品優(yōu)勢微生物及主要風(fēng)味成分Table 1 Dominant microorganisms and main flavor components of fermented aquatic products

1.2 風(fēng)味主要形成途徑

水產(chǎn)品原料中的大分子物質(zhì)在微生物及原料中內(nèi)源酶作用下分解氧化，產(chǎn)生糖類、氨基酸、脂肪酸等初級代謝產(chǎn)物。這些初級代謝產(chǎn)物為微生物的生長和新陳代謝提供原料，進(jìn)一步產(chǎn)生具有揮發(fā)性的次級代謝產(chǎn)物。如圖1所示，次級代謝產(chǎn)物的代謝途徑可以分為3 條。第1條途徑是氨基酸代謝轉(zhuǎn)化為各種醇類、醛類、酸類、酯類和含硫化合物，是產(chǎn)生特征風(fēng)味的重要途徑，由轉(zhuǎn)氨基作用形成的-酮酸是氨基酸次級代謝途徑的重要產(chǎn)物。-酮酸可以轉(zhuǎn)化為醛或甲硫醇，醛類化合物在各種氨基酸脫羧酶的作用下進(jìn)一步還原為相應(yīng)的醇類化合物，而在脫氫酶的作用下，醛類又可生成酸類化合物；由甲硫氨酸轉(zhuǎn)氨作用生成的甲硫醇則被分解為各種含硫化合物。第2條途徑是脂肪酶催化脂肪酸水解生成醛、醇、飽和及不飽和脂肪酸。不飽和脂肪酸氧化生成氫過氧化物需要過氧化自由基的催化，飽和脂肪酸經(jīng)過β-氧化生成乙酰輔酶A，-酮酸脫羧生成甲基酮。 第3條途徑是糖類（葡萄糖和半乳糖）通過美拉德反應(yīng)生成呋喃、酮類和酸類等揮發(fā)性風(fēng)味成分。

圖1 水產(chǎn)品發(fā)酵過程中風(fēng)味形成的主要途徑Fig. 1 Main pathways of flavor formation during fermentation of aquatic products

2 發(fā)酵水產(chǎn)食品風(fēng)味形成主要影響因素

2.1 發(fā)酵微生物

水產(chǎn)品發(fā)酵過程中，微生物的繁殖代謝及密切相互作用是促進(jìn)發(fā)酵水產(chǎn)食品風(fēng)味物質(zhì)形成的重要影響因素，可以說，微生物是發(fā)酵水產(chǎn)食品的核心。原料中的微生物能自發(fā)富集，以不同的原料進(jìn)行物質(zhì)代謝，促進(jìn)食品特殊風(fēng)味及品質(zhì)的形成。葡萄球菌可將支鏈氨基酸分解形成具有風(fēng)味的醛和羧酸，酵母菌厭氧發(fā)酵可以產(chǎn)生醇類，也可促進(jìn)水產(chǎn)品中碳水化合物代謝產(chǎn)生的醇類和酸類反應(yīng)形成酯類等風(fēng)味物質(zhì)，同時代謝所產(chǎn)生小分子物質(zhì)可以促進(jìn)乳酸菌的活動；另外，在肽聚糖水解酶作用下細(xì)胞裂解促進(jìn)發(fā)酵水產(chǎn)品中細(xì)胞質(zhì)酶的釋放，進(jìn)一步水解蛋白質(zhì)、寡肽、脂質(zhì)和脂肪酸等風(fēng)味前體物質(zhì)，也可通過氨基酸的降解及一系列反應(yīng)生成3-甲基丁酸及果酸酯等特征風(fēng)味物質(zhì)；而乳酸菌所產(chǎn)生的乳酸和4-羥基-苯乳酸對酵母菌的生長有一定的抑制作用。這些微生物在水產(chǎn)品中會形成共棲發(fā)酵，因此，通過對微生物多樣性、基因和代謝水平差異的多組學(xué)分析，鑒定出與特征風(fēng)味成分形成相關(guān)的微生物及其基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，可調(diào)控發(fā)酵風(fēng)味代謝過程中的關(guān)鍵“生物標(biāo)志物”。

2.2 酶活性

水產(chǎn)品發(fā)酵是一個復(fù)雜的動態(tài)過程，微生物酶與內(nèi)源性酶在促進(jìn)風(fēng)味前體物質(zhì)蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和碳水化合物的分解中通常發(fā)揮不同作用，分工明確，協(xié)調(diào)發(fā)揮作用。因此，相關(guān)內(nèi)源酶活性與風(fēng)味形成密切相關(guān)。蛋白質(zhì)首先在蛋白酶作用下水解成寡肽，寡肽經(jīng)微生物產(chǎn)生的酶分解生成對關(guān)鍵特征風(fēng)味具有重要貢獻(xiàn)作用的小肽和游離氨基酸。脂質(zhì)在脂肪氧合酶的作用下被氧化，而水解則是通過脂肪水解酶催化的。同樣，在磷酸果糖激酶、己糖激酶和丙酮酸激酶作用下，碳水化合物分解代謝產(chǎn)生重要的中間風(fēng)味物質(zhì)丙酮酸。

為改善水產(chǎn)發(fā)酵制品風(fēng)味，可以選擇分泌高活性脂肪酶和蛋白酶的微生物作為發(fā)酵劑或直接添加合適的酶增強(qiáng)發(fā)酵機(jī)制。但是，外源添加酶制劑促進(jìn)蛋白質(zhì)水解成本較高，目前已有學(xué)者通過接種能產(chǎn)生蛋白酶的菌株達(dá)到間接添加外源酶的目的，并應(yīng)用于水產(chǎn)品發(fā)酵。Liu Xueqin等從蝦醬中分離能夠產(chǎn)生蛋白酶的耐鹽菌株鹵化硝化弧菌ST-1，分離得到的蛋白酶活性較為穩(wěn)定，可以水解各種天然蛋白質(zhì)底物，并優(yōu)先水解產(chǎn)生谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸和亮氨酸等風(fēng)味氨基酸以及具有抗氧化活性的肽，提高蝦醬品質(zhì)風(fēng)味。由此表明可以通過外源調(diào)整相關(guān)微生物的數(shù)量和種類對酶活性進(jìn)行調(diào)控。

2.3 發(fā)酵工藝

目前，傳統(tǒng)的高鹽發(fā)酵工藝和接種發(fā)酵劑或酒曲低鹽低溫快速發(fā)酵工藝是發(fā)酵制備水產(chǎn)品的主要工藝，發(fā)酵過程的不同條件決定了發(fā)酵系統(tǒng)中的微生物菌群和微生態(tài)體系的變化方式不同，最終影響發(fā)酵水產(chǎn)品的口感和產(chǎn)品質(zhì)量。在常規(guī)傳統(tǒng)發(fā)酵過程中，加入較高含量的食鹽會抑制水解酶活性，減弱微生物的生長繁殖活動，使完成發(fā)酵所需時間較長，同時攝入較高含量的食鹽有害人體健康，不符合當(dāng)前低鹽飲食的趨勢。在降低鹽含量的情況下，由于滲透壓的降低和微生物生長速率的增加，發(fā)酵時間將縮短，但低鹽環(huán)境通常會導(dǎo)致腐敗微生物的快速生長繁殖，導(dǎo)致產(chǎn)品風(fēng)味大打折扣。 王炳華等采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）分別測定由傳統(tǒng)發(fā)酵法和2 種不同的快速發(fā)酵法制備鳀魚魚露的揮發(fā)性成分，綜合感官評價結(jié)果表明，傳統(tǒng)發(fā)酵法制備的魚露風(fēng)味成分豐富，綜合指標(biāo)優(yōu)于其他2 種發(fā)酵魚露。因此，在現(xiàn)代發(fā)酵設(shè)備及智能技術(shù)手段支持下，尋找最佳發(fā)酵工藝條件提升水產(chǎn)品發(fā)酵風(fēng)味是當(dāng)前的研究熱點。

采用低鹽條件下通過外部添加有益微生物來加快水產(chǎn)品的發(fā)酵技術(shù)已成為提升水產(chǎn)品發(fā)酵風(fēng)味的有效手段。王悅齊等以腌干帶魚為研究對象，對比接種3 種不同抗氧化乳酸菌和不接種任何發(fā)酵劑進(jìn)行發(fā)酵，測定產(chǎn)品的抗氧化指標(biāo)及不同發(fā)酵時間帶魚中游離脂肪酸含量和揮發(fā)性物質(zhì)正己醛含量，主成分分析結(jié)果表明，抗氧化乳酸菌可抑制不飽和脂肪酸的氧化，減少正己醛的產(chǎn)生，避免正己醛含量過高產(chǎn)生哈喇味，影響產(chǎn)品風(fēng)味。Li Chunsheng等從傳統(tǒng)魚露中分離出1 株耐鹽菌株鼠疫四聯(lián)球菌YL9-5（YL9-5）并接種于低鹽魚露中發(fā)酵，與未添加發(fā)酵劑相比，接種YL9-5發(fā)酵的低鹽魚露中揮發(fā)性風(fēng)味化合物含量更高，中后期占據(jù)優(yōu)勢地位的四聯(lián)球菌屬微生物代謝導(dǎo)致腐敗微生物的相對豐度較低，同時促進(jìn)了低鹽魚露揮發(fā)性風(fēng)味化合物含量的升高。表明添加有效發(fā)酵劑對低鹽條件下發(fā)酵水產(chǎn)品風(fēng)味改善具有重要促進(jìn)作用。

3 解析發(fā)酵水產(chǎn)食品風(fēng)味形成的組學(xué)技術(shù)

近幾年，基于高通量基因測序擴(kuò)增子分析，組學(xué)技術(shù)在探索傳統(tǒng)發(fā)酵食品中微生物群落動力學(xué)和功能表征中發(fā)揮了重要作用，多組學(xué)技術(shù)聯(lián)用已成為更深入研究發(fā)酵食品潛在分子機(jī)制的重要手段（圖2）。

圖2 多組學(xué)技術(shù)在解析發(fā)酵水產(chǎn)食品風(fēng)味中的作用Fig. 2 Role of multi-omics in analyzing the flavor of fermented aquatic foods

3.1 宏基因組學(xué)

目前對發(fā)酵食品微生物群落研究已經(jīng)逐漸由實驗室條件下傳統(tǒng)方法的分離培養(yǎng)等手段轉(zhuǎn)為廣泛采用宏基因組測序技術(shù)，通過對微生物基因組和功能基因信息重建可以對微生物在物種水平上實現(xiàn)準(zhǔn)確分類，從而更加全面地研究微生物群落結(jié)構(gòu)和功能基因多樣性。

Zang Jinhong等利用宏基因組測序?qū)λ狒~發(fā)酵過程中特征風(fēng)味化合物的形成途徑及與風(fēng)味形成相關(guān)的關(guān)鍵微生物進(jìn)行研究，結(jié)果表明，糖酵解是產(chǎn)生丙酮酸的主要途徑，催化相關(guān)酶的微生物各不相同；乙酰輔酶A有4 條主要產(chǎn)生途徑，主要相關(guān)微生物包括腸球菌、乳酸桿菌及片球菌等；乳酸菌、葡萄球菌等促進(jìn)乳酸形成，而假單胞菌和酵母菌則會消耗乳酸；有9 種與乙酸形成相關(guān)的催化酶，酸魚發(fā)酵過程中具有完整的β-氧化和脂氧合酶途徑；苯乙醇、苯甲醛和3-甲基-1-丁醇是特征風(fēng)味中含量較高的醇、醛類物質(zhì)；酯類主要由羧基酯酶、醇脫氫酶和醇?；D(zhuǎn)移酶催化合成，與風(fēng)味形成相關(guān)的酶豐度較高的微生物主要是細(xì)菌屬，表明細(xì)菌在發(fā)酵酸魚風(fēng)味形成中具有重要作用，基于宏基因組數(shù)據(jù)表明，特征風(fēng)味的產(chǎn)生是各種微生物協(xié)同作用的結(jié)果。

3.2 宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)

宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)可以揭示特定時間和空間下的活躍菌群和篩選高表達(dá)活性功能基因，關(guān)聯(lián)代謝組學(xué)可以表明發(fā)酵食品中的風(fēng)味有關(guān)形成因子。Duan Shan等利用宏轉(zhuǎn)錄組測序揭示發(fā)酵蝦醬中各種細(xì)菌的基因表達(dá)水平，在目、科、屬和種水平上，代謝最活躍的分類群為乳酸桿菌目、腸球菌科、四聯(lián)球菌屬和嗜鹽菌，宏轉(zhuǎn)錄組測序確定的主要KEGG代謝途徑，除了全局代謝途徑外，磷酸戊糖途徑最為活躍，其次是嘌呤和嘧啶代謝途徑，另外，甘油酯代謝、在細(xì)菌各種代謝中起關(guān)鍵作用的丙酮酸代謝和與氨基酸向葡萄糖的主動轉(zhuǎn)化有關(guān)的糖異生途徑也非?；钴S，這表明嗜鹽菌可能主要通過有氧代謝參與蝦醬的發(fā)酵。然而，由于細(xì)胞活性調(diào)節(jié)通常發(fā)生在蛋白質(zhì)水平，因此，宏轉(zhuǎn)錄組通常和蛋白質(zhì)組結(jié)合，用于研究微生物群落的功能及活動。

3.3 蛋白質(zhì)組學(xué)

現(xiàn)代蛋白質(zhì)組學(xué)用于在發(fā)酵水產(chǎn)食品的整體水平上收集蛋白質(zhì)組成信息，結(jié)合基因組信息從氨基酸序列中識別編碼相關(guān)蛋白質(zhì)的基因，并預(yù)測蛋白質(zhì)的功能，可研究微生物代謝機(jī)制和生化反應(yīng)途徑，調(diào)節(jié)生物體生命活動規(guī)律。因此，蛋白質(zhì)組學(xué)可以全面分析水產(chǎn)食品不同加工條件過程中品質(zhì)的變化。Ji Chaofan等采用基于高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜的蛋白質(zhì)組學(xué)方法將魚露發(fā)酵過程中生理和代謝特征與系統(tǒng)發(fā)育多樣性聯(lián)系起來，共鑒定出2 175 種蛋白質(zhì)，主要由變形菌門、厚壁菌門和放線菌門產(chǎn)生，其中有600多種蛋白質(zhì)與基礎(chǔ)代謝有關(guān)；在鏈球菌、芽孢桿菌、埃希氏菌和假交替單胞菌中鑒定出63 個與氨基酸降解相關(guān)的蛋白，這表明這些菌株在發(fā)酵過程中促進(jìn)特殊風(fēng)味的形成；鑒定出轉(zhuǎn)氨酶主要來自鏈球菌屬和酸性硫桿菌屬，醇脫氫酶主要來自葡萄球菌，醛脫氫酶主要來自芽孢桿菌屬。蛋白質(zhì)組的信息促進(jìn)了微生物代謝模式的表征。

3.4 代謝組學(xué)

水產(chǎn)品中的揮發(fā)性成分具有成分組成多樣、各組分含量低、相互間易發(fā)生生化反應(yīng)等特點，對水產(chǎn)品質(zhì)量和整體風(fēng)味有重要影響。自20世紀(jì)末提出以來，代謝組學(xué)以捕捉不同因子導(dǎo)致的生物過程中細(xì)微變化的能力而被廣泛應(yīng)用，近年來已經(jīng)快速發(fā)展的有營養(yǎng)代謝組學(xué)、微生物代謝組學(xué)、環(huán)境代謝組學(xué)等。代謝組學(xué)可研究發(fā)酵過程中揮發(fā)性成分的變化規(guī)律、動態(tài)檢測發(fā)酵過程中產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)，可以反映相關(guān)微生物的新陳代謝及發(fā)酵工藝條件對食品感官、風(fēng)味的影響。同時也可對生物胺、亞硝酸鹽等有害物質(zhì)及其他有益物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控和分析，為水產(chǎn)品發(fā)酵產(chǎn)物的質(zhì)量和安全性提供參考依據(jù)。

代謝組學(xué)可以動態(tài)檢測發(fā)酵過程中產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)。李春生等采用GC-MS技術(shù)對傳統(tǒng)發(fā)酵0、1、3、6、12 個月的魚露揮發(fā)性成分進(jìn)行研究，共檢測到54 種揮發(fā)性化合物，除了酮類化合物含量呈下降趨勢，其他類化合物含量總體呈現(xiàn)逐漸上升趨勢，而含氮化合物的總含量隨著發(fā)酵時間延長無明顯變化。Zhu Wenhui等對發(fā)酵1、2、3 年的蝦醬中氣味物質(zhì)變化進(jìn)行分析，共檢測出89 種揮發(fā)性化合物，發(fā)酵時間對氮、無機(jī)硫化物以及醇的芳香族成分有顯著影響，但對氫化物、烷烴和有機(jī)硫化物影響不大，不同發(fā)酵時間的蝦醬樣品整體香氣不同。Kleekayai等對不同發(fā)酵時間下2 種泰國傳統(tǒng)蝦醬Kapi Ta Dam和Kapi Ta Deang發(fā)酵過程中的揮發(fā)性成分進(jìn)行研究，在Kapi Ta Dam和Kapi Ta Deang中分別檢測到56、54 種揮發(fā)性化合物，在所鑒定的揮發(fā)性物質(zhì)中，含氮化合物、芳香族化合物和醇類是發(fā)酵蝦醬中的主要揮發(fā)性物質(zhì)，其中含氮化合物中吡嗪含量最為豐富，對于香氣和氣味的形成非常重要。同樣，代謝組學(xué)可揭示不同發(fā)酵劑引起的風(fēng)味物質(zhì)變化。Zhou Yueqi等將從傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品中分離得到的清酒乳桿菌LS1（LS1）、植物乳桿菌LP1（LP1）和食竇魏斯氏菌WC1（WC1）3 種菌株用于鯖魚低鹽發(fā)酵生產(chǎn)魚露，通過固相微萃取-GC-MS（solid phase microextraction-GC-MS，SPME-GC-MS）技術(shù)結(jié)合相對氣味活度值檢測分析發(fā)酵過程中的關(guān)鍵風(fēng)味化合物，發(fā)現(xiàn)多不飽和脂肪酸氧化降解產(chǎn)物醇類和脂質(zhì)氧化產(chǎn)物醛類是乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)魚露中的主要揮發(fā)性化合物。Wang Yueqi等使用基于超高效液相色譜四極桿飛行時間質(zhì)譜法的比較性代謝組學(xué)方法結(jié)合等效定量和味覺活性值評估傳統(tǒng)發(fā)酵魚露的味道及風(fēng)味品質(zhì)，表征發(fā)酵過程中代謝物特征，46 種代謝物被確定為魚露營養(yǎng)和感官品質(zhì)的關(guān)鍵因素，該研究表明代謝組學(xué)方法對魚露風(fēng)味品質(zhì)的表征是可靠的，有助于從新的視角擴(kuò)大對魚露品質(zhì)的研究。Chen Daian等利用核磁共振技術(shù)代謝組學(xué)結(jié)合多元數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)分析蟹醬發(fā)酵過程中代謝物隨時間的變化，三甲胺產(chǎn)量可以作為蟹醬的新鮮度指標(biāo)，也表明基于核磁共振的代謝組學(xué)方法與多元數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，可以為蟹醬發(fā)酵提供有效的重要參考信息。

3.5 感官組學(xué)

簡單的定性及定量分析難以準(zhǔn)確描述各種具有感官屬性的香氣物質(zhì)對水產(chǎn)品特征香氣的貢獻(xiàn)。分子感官科學(xué)又稱為感官組學(xué)，可以在分子水平上利用多學(xué)科交叉技術(shù)對食品中滋味物質(zhì)進(jìn)行精確定性及定量分析，對水產(chǎn)品風(fēng)味品質(zhì)及感官特點給予客觀評價，有效從復(fù)雜的混合物中選擇和評價關(guān)鍵氣味活性物質(zhì)，并通過模型體系和描述性分析驗證對整體滋味進(jìn)行重現(xiàn)。Wang Yueqi等利用GC-MS技術(shù)分析表明，發(fā)酵過程中羰基化合物和醇類是魚露中主要的揮發(fā)性化合物，并利用分子感官組學(xué)氣味活度值篩選出12 種關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)；同時對發(fā)酵過程中微生物進(jìn)行宏基因組分類，門水平上，變形菌門和厚壁菌門在發(fā)酵過程中起主導(dǎo)作用，鹽球菌屬、鹽厭氧菌屬、鹽單胞菌屬和黃曲霉屬是屬水平上的優(yōu)勢菌，微生物與風(fēng)味物質(zhì)間的相關(guān)性分析表明，鹽球菌屬、鹽厭氧菌屬、鹽單胞菌屬和黃曲霉屬也是與風(fēng)味形成相關(guān)的核心微生物；結(jié)合多組學(xué)數(shù)據(jù)建立揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)代謝通路圖，各種轉(zhuǎn)氨酶參與魚露發(fā)酵過程中微生物代謝，產(chǎn)生醇類和其他揮發(fā)性化合物，魚露中的酯類化合物主要來自有機(jī)酸和醇類在羧酸酯酶和三?；视椭久缸饔孟驴s合而成，增加了魚露的果香味和甜味。

3.6 多組學(xué)技術(shù)聯(lián)用

僅應(yīng)用基因組學(xué)或轉(zhuǎn)錄組學(xué)不能完整描述生命活動規(guī)律，因為即使來自DNA的信息被轉(zhuǎn)錄成mRNA，蛋白質(zhì)也可能不具有生物活性。另一方面，產(chǎn)生的代謝物或蛋白質(zhì)可以來自微生物或食品成分，性質(zhì)高度不穩(wěn)定，需要特定的收集、處理或保存方法來保持其完整性。因此，至少需要2 種組學(xué)技術(shù)才能更全面反映生物系統(tǒng) 信息。多組學(xué)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究單基因遺傳病、腫瘤藥物敏感性預(yù)測及抑郁癥等疾病，可以深入探索生命過程和疾病形成機(jī)制，并識別與疾病發(fā)展相關(guān)的分子標(biāo)志物。在食品領(lǐng)域中，多組學(xué)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于白酒釀造發(fā)酵中微生物基因表達(dá)、調(diào)控、代謝物間的關(guān)系研究、解析醬香型大曲風(fēng)味物質(zhì)的形成等，對于發(fā)酵水產(chǎn)類食品，多組學(xué)技術(shù)聯(lián)用追蹤并表征風(fēng)味成分，探究風(fēng)味形成機(jī)制，對促進(jìn)產(chǎn)品品質(zhì)定向調(diào)控研究起到了重要作用。

3.6.1 研究優(yōu)勢微生物關(guān)聯(lián)特征風(fēng)味變化

多組學(xué)數(shù)據(jù)得到的結(jié)果維度差異較大，整合和計算高通量數(shù)據(jù)是多組學(xué)技術(shù)分析的關(guān)鍵，整合分析模型主要可分為線性模型、樹模型和網(wǎng)絡(luò)模型。多組學(xué)數(shù)據(jù)整合分析主要有基于統(tǒng)計方法的數(shù)據(jù)整合分析，包括雙向正交偏最小二乘（two-way orthogonal partial least squares，O2PLS）、偏最小二乘（partial least squares，PLS） 法等。在數(shù)量一致、樣本一一對應(yīng)的情況下，與發(fā)酵水產(chǎn)品風(fēng)味相關(guān)的組學(xué)數(shù)據(jù)矩陣通常利用O2PLS進(jìn)行建模分析，通過對有潛在關(guān)聯(lián)的微生物和代謝物數(shù)據(jù)集合進(jìn)行預(yù)測，可探究微生物群落與風(fēng)味物質(zhì)的相互關(guān)系。Lü Xinran等使用高通量測序檢測錦州蝦醬發(fā)酵過程中細(xì)菌群落變化，SPME-GC-MS用于檢測揮發(fā)性化合物的變化，并建立關(guān)于蝦醬發(fā)酵過程中細(xì)菌屬與揮發(fā)性化合物之間的O2PLS關(guān)系模型，結(jié)果表明，假交替單胞菌屬、葡萄球菌屬和海洋桿菌屬是蝦醬發(fā)酵過程中風(fēng)味化合物形成的3 個重要屬，不同發(fā)酵階段的整體風(fēng)味特征也不同；假交替單胞菌屬與酮類、醇類和酯類等揮發(fā)性化合物呈正相關(guān)；葡萄球菌屬與醛類和酸類呈正相關(guān)；海洋桿菌屬與醛類和吡嗪類呈正相關(guān)。假交替單胞菌屬主要通過產(chǎn)生脂肪氧合酶促進(jìn)不飽和脂肪酸氧化，最終產(chǎn)生短鏈的醛、酮、酸等小分子化合物。葡萄球菌屬，如木糖葡萄球菌也可以促進(jìn)魚肉蛋白質(zhì)降解，產(chǎn)生大量小分子肽和氨基酸，并促進(jìn)脂肪氧化產(chǎn)生酸類。Yao Yunping等基于宏基因組學(xué)對由不同部位發(fā)酵的北塘蝦醬（Beitang shrimp paste，BSP）的微生物多樣性進(jìn)行研究，結(jié)果表明，BSP的微生物群落在屬水平上以四聯(lián)球菌為主，蝦肉發(fā)酵而成的BSP微生物多樣性最低；采用電子鼻對BSP進(jìn)行香氣判別，結(jié)果表明，長鏈烷烴和氮氧化物是重要的香氣成分；通過GC-MS代謝組學(xué)共檢測到65 種揮發(fā)性化合物，吡嗪、苯甲醛和苯乙醛是主要風(fēng)味物質(zhì)；由全蝦發(fā)酵的BSP風(fēng)味物質(zhì)最豐富，主要是由于鹽厭氧菌屬、鏈球菌屬、短波單胞菌屬和乳酸菌屬與2,5-二甲基吡嗪和2,3,5-三甲基吡嗪的特征香氣呈正相關(guān)，對香氣形成具有促進(jìn)作用；四聯(lián)球菌屬與蝦肉發(fā)酵中的乙酸、癸酸、棕櫚酸等酸性成分呈正相關(guān)，并構(gòu)成獨(dú)特的風(fēng)味成分；短單胞菌屬和利諾桿菌屬與蝦肉發(fā)酵的BSP香氣成分呈負(fù)相關(guān)，導(dǎo)致香氣較弱。

3.6.2 定向調(diào)控風(fēng)味物質(zhì)及產(chǎn)品品質(zhì)

多組學(xué)技術(shù)可對風(fēng)味形成相關(guān)因子進(jìn)行追蹤和表征，通過對數(shù)據(jù)的整合分析可以有目的地調(diào)整相關(guān)微生物及酶的含量，或添加增強(qiáng)風(fēng)味的物質(zhì)，實現(xiàn)定向提升發(fā)酵水產(chǎn)品品質(zhì)。Tepkasikul等從傳統(tǒng)魚露中篩選出1 株具有較強(qiáng)生物胺降解能力的芽孢桿菌（FBU1786），經(jīng)鑒定屬于嗜鹽乳酸菌屬，基因組測序表明，存在Cu結(jié)合氧化酶編碼基因，將該菌株接種于模擬魚露中發(fā)酵，結(jié)果表明，添加Cu可以提高FBU1786對組胺的分解能力。Zhou Xuxia等將大蒜、生姜、肉桂和八角4 種香料的乙醇提取物接種到鯖魚中發(fā)酵制備魚露，研究4 種香料對魚露發(fā)酵生物胺積累的影響，大蒜和八角乙醇提取物顯著降低了魚露中生物胺含量，并對產(chǎn)胺菌活性具有較強(qiáng)抑制能力。Gao Ruichang等從傳統(tǒng)蝦醬中分離出1 株具有高蛋白酶活性的菌株，并鑒定命名為海洋扁平球菌XJ2（XJ2），XJ2在低溫條件下具有較高的酶活性，接種XJ2提高了發(fā)酵魚露的氨基態(tài)氮含量，減少了魚腥味，促進(jìn)了魚露風(fēng)味的形成。

4 結(jié) 語

發(fā)酵水產(chǎn)食品的風(fēng)味形成主要來自于體系內(nèi)多種微生物及酶的作用。在水產(chǎn)品發(fā)酵體系中，表型信息從核酸轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)和代謝物。從定量角度來看，蛋白質(zhì)和代謝物豐度是基因豐度和轉(zhuǎn)錄活性共同作用的結(jié)果。然而，使用單一的組學(xué)技術(shù)并不能保證準(zhǔn)確概述水產(chǎn)品發(fā)酵過程。多組學(xué)技術(shù)可研究發(fā)酵水產(chǎn)食品的風(fēng)味代謝過程中起到關(guān)鍵作用的功能微生物，涉及從基因組學(xué)到轉(zhuǎn)錄組學(xué)到蛋白質(zhì)組學(xué)到代謝組學(xué)的發(fā)酵機(jī)制，以此研究發(fā)酵水產(chǎn)食品風(fēng)味化合物的形成及代謝途徑；另外，通過代謝組學(xué)、多肽組學(xué)等分析發(fā)酵水產(chǎn)品的營養(yǎng)、感官、功能及安全特性；最終通過數(shù)據(jù)整合建立這2 個部分之間的聯(lián)系，以反映生物體和環(huán)境在特定階段的相互作用結(jié)果。目前的研究主要集中在魚露、蝦醬等產(chǎn)品的傳統(tǒng)發(fā)酵工藝和現(xiàn)代發(fā)酵工藝對比上，產(chǎn)品種類較少；多組學(xué)得到的數(shù)據(jù)具有高維度、數(shù)據(jù)稀疏、異質(zhì)性的特點，會影響算法模型的精確度。未來需要采用有效、高效的整合方法或算法模型對組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一整合，挖掘多組學(xué)數(shù)據(jù)中隱含的知識和規(guī)律；同時在對水產(chǎn)發(fā)酵食品風(fēng)味研究中可結(jié)合人工智能及機(jī)器學(xué)習(xí)算法提高風(fēng)味檢測靈敏度及準(zhǔn)確性。多組學(xué)技術(shù)聯(lián)用和新興學(xué)科的發(fā)展將是發(fā)酵水產(chǎn)食品研究的趨勢。