发酵卵形鲳鲹是亚洲国家，包括日本、韩国、泰国和中国的传统发酵食品。发酵卵形鲳鲹在自发发酵过程中涉及一系列复杂的生化反应，形成独特的风味和提高营养价值。发酵卵形鲳鲹中的微生物可以发挥 "微生物工厂 "的作用，诱发一系列生化反应，包括通过氨基酸的Strecker降解，氨基酸/胺和还原糖之间的Maillard反应，以及脂质降解/醇和酸之间的氧化酯化。与其他发酵鱼产品类似，发酵卵形鲳鲹的风味特征是由发酵系统中微生物的代谢活动决定的。微生物群落与发酵基质密切相关，呈现出微生物之间复杂的关系，包括偏害共生、寄生、共生关系、互利共生和竞争。因此，微生物之间的相互作用对发酵鱼产品的风味特征形成至关重要。本研究基于单分子实时（SMRT）测序和分子网络分析，研究了发酵卵形鲳鲹的挥发性风味物质和微生物菌群的动态变化。此外，该研究旨在阐明风味形成机制以及所涉及的微生物菌属和挥发性风味物之间的相关性，从而实现改善发酵鱼的自发发酵过程和提高产品质量。

微生物群落结构

在发酵卵形鲳鲹样品共鉴定初11个门和129个属。在门水平上， Firmicutes, Proteobacteria, Bacteroidetes和 Actinobacteria是发酵卵形鲳鲹的优势微生物。随着发酵时间的延长，Firmicutes的相对丰度显著增加，而其他菌门则呈现下降趋势。在属水平上，Enhydrobacter, Acinetobacter和 Clostridium在发酵初期占主导地位。发酵6天时，Shewanella和Streptococcus的丰度显著增加。Staphylococcus的相对丰度在12天时达到峰值。在发酵后期，Clostridium成为发酵卵形鲳鲹的优势菌属。

图1 （a）发酵过程中不同水平的微生物结构变化；不同发酵时间点的发酵金鲳鱼的细菌群落组成（b）门水平上（c）属水平上

特征微生物菌属

LefSe分析显示，0天样品中，在门水平的差异微生物是Proteobacteria和 Bacteroidetes；在属水平上的差异微生物菌属则是Acinetobacter, Enhydrobacter和Wolbachia。Shewanellaceae科中的Shewanella属是6天样品中的特征微生物菌属，而在12天样品中，Bacilli菌属的相对丰度与其他组具有显著差异。Clostridiaceae和 Vibrionaceae成为发酵后期（24天）的特征微生物菌属。

图2 (a)LefSe分析和(b)线性判别分析（LDA）得分分布直方图

风味成分鉴定及筛选特征风味成分

从不同发酵时间点的卵形鲳鲹中共鉴定出49种挥发性有机物，其中醇类和酯类分别占3.85%和8.27%。丁酸甲酯、2-甲基丁酸丙酯、2-丁醇只在0天样品中。发酵12天时，1-辛烯-3-醇的含量最高，可以赋予发酵卵形鲳鲹蘑菇香气。此外，在发酵卵形鲳鲹中检测到丰富的乙基酯，可以增添果香味和甜味，并有助于掩盖脂肪的味道。以ROAV>1，筛选出13种对发酵卵形鲳鲹风味有重要贡献的特征风味成分。这些化合物包含醇类、醛类、酸类、酯类、含硫化合物和含氮化合物。

图3 （a）不同类型的挥发性风味物质和（b）发酵卵形鲳鲹样品中挥发性风味物质的热图

构建微生物与特征风味的网络模型

对关键微生物和特征风味成分进行相关性分析，发现Acinetobacter对发酵卵形鲳鲹中的1-辛烯-3-醇、3甲基丁醛和丁酸乙酯等风味物质的形成具有重要贡献。Staphylococcus可以抑制三甲胺和吲哚的生成，减少发酵过程中不良气味的产生和提高发酵卵形鲳鲹的质量。

图4 （a）优势微生物菌属和特征风味物质间的相关性分析；（b）微生物属和特征风味物质的相关性网络

发酵卵形鲳鲹风味形成机制分析

从KEGG分类的1、2、3级分类水平上，对不同发酵卵形鲳鲹样品中的微生物群落的功能基因在代谢途径上的差异和变化进行分析。氨基酸和氨基糖的生物合成、核苷酸代谢和糖酵解/葡萄糖生成途径等代谢途径对其风味形成具有重要作用。Chryseobacterium和Staphylococcus功能基因也主要富集在氨基酸代谢、碳水化合物代谢和脂质代谢等途径中。相关性分析结果也显示，Staphylococcus和Chryseobacterium与碳水化合物代谢以及氨基酸代谢等代谢途径呈现正相关；Clostridium与糖酵解/葡萄糖生成途径和丙酮酸代谢等途径呈现正相关。因此，发酵的金鲳鱼中挥发性化合物的形成主要与Staphylococcus、Clostridium和Chryseobacterium通过糖酵解/葡萄糖生成途径、丙酮酸代谢、氨基酸生物合成和代谢有关。最后，基于特征风味成分和KEGG途径对发酵卵形鲳鲹的风味形成途径进行归纳总结。氨基酸通过以α-酮酸作为中间体，降解产生不同的醛类物质。多不饱和脂肪酸在脂肪氧合酶的作用下生成醇类。Staphylococcus通过碳水化合物代谢途径产生乙酸等物质，对发酵卵形鲳鲹的风味形成有重要作用。

图5 样品中微生物KEGG通路富集：（a）第1水平，（b）第2水平，（c）第3水平；（d）优势微生物属的功能基因预测；（e）优势微生物菌属和KEGG途径间相关性热图

王悦齐，博士，副研究员，1990年8月生。主要从事海洋食品加工与产物资源利用、食品风味化学、食品功能因子稳态化研究。入选广州科协青年人才托举工程，现主持省部级以上科研项目6 项，包括国家自然科学基金1项、广东省自然科学基金2 项（面上、粤穗联合）、广西自然科学基金面上项目1项；作为核心成员参与“十三五”国家重点研发计划项目、国家自然科学基金面上项目等。以第一作者/通信作者发表SCI学术论文26篇，其中1区论文20篇，入选ESI高被引论文1 篇；主编出版学术专著1 部；以第一发明人申请国家发明专利6件，已获授权4 件。相关研究成果先后获广东省科技进步奖、中国产学研合作创新与促进奖和广东省农业技术推广奖。现担任Frontiers in Nutrition专刊客座副主编；担任Food Chemistry、Food Research International等国际学术期刊审稿专家。

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