npj science of food | 益生菌发酵乳发酵过程中代谢物演变规律

益生菌发酵乳对消费者有多种健康益处，如降低血清胆固醇、增强免疫反应、改善肠道健康、预防各种癌症和减轻认知障碍。这些作用可归因于益生菌发酵乳中的多种功能性成分，如多肽、脂肪酸、有机酸、维生素和γ-氨基丁酸(GABA)等。嗜热链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种是最常用的基础发酵菌，常与益生菌复配用于生产益生菌发酵乳。然而，这些传统的发酵菌与益生菌在发酵中联合使用，使得益生菌的特异性生化效应和代谢变化难以与传统的发酵菌区分开来。因此，本研究以益生菌副干酪乳酪杆菌PC-01 (Lacticaseibacillus paracasei PC-01)和青春双歧杆菌B8589 (Bifidobacterium adolescentis B8589)作为牛奶发酵菌，利用流式细胞仪监测益生菌活菌数，基于非靶向代谢组学对两种益生菌发酵过程中乳代谢组的变化进行了跟踪分析。

益生菌发酵乳的活细胞数在发酵36h达到峰值（1.57×10¹⁰CFU/mL），在发酵60h出现轻微波动后于发酵72h（发酵结束）又回升至峰值。进一步对四个发酵时间点（0h，36h，60h，72h）的样品进行代谢组学分析发现，益生菌发酵乳代谢物结构和丰度变化主要发生在发酵早期（0~36h），在发酵中期（36~60h）和发酵成熟期（60~72 h）趋于稳定。鉴定到9种与发酵时间有关的特异性差异标志物，它们属于有机酸、氨基酸和脂肪酸，参与了TCA循环、谷氨酸代谢和脂肪酸代谢。这些代谢物及其参与的代谢途径不仅促进了乳环境中益生菌的生长和繁殖，对益生菌发酵乳的感官品质和益生特性也具有积极贡献。

图2 9种差异代谢物及其代谢图谱

这项贯穿完整发酵过程的代谢组学研究分析了牛奶中益生菌发酵变化，为乳基质中益生菌代谢提供了详细信息。

该研究于2023年5月24日发表在NPJ Science of Food（JCR1区，IF= 7.0），第一作者：博士研究生孙雅如、郭帅；通讯作者：王记成老师。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41538-023-00197-z.