J. Future Foods | 酵母对干腌火腿加工过程中氨基酸代谢、挥发性化合物演变及感官形成的影响探究

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Introduction

金华火腿是我国干腌肉制品的代表，因其高营养价值和独特风味而闻名遐迩。优质的金华火腿备受消费者青睐，广受欢迎。干式熟成是形成金华火腿风味品质的主要环节之一。氨基酸是干腌肉制品中多种挥发性化合物的主要前体，它们主要通过微生物酶（如脱羧酶、氨基转移酶、脱氨酶和裂解酶）以多种不同方式进行转化。在加工过程中，对于接种了黏红酵母（Rhodotorula mucilaginosa）和近平滑假丝酵母（Candida parapsilosis）的干腌火腿，其风味物质形成与演变所涉及的实际挥发性化合物，尚未得到很好的鉴定和讨论。

为探究黏红酵母和近平滑假丝酵母对干腌火腿挥发性化合物演变和风味改善的作用机制，本研究对添加了黏红酵母AUMC 9298和近平滑假丝酵母d70a的金华火腿，就其真菌群落、游离氨基酸、挥发性化合物演变和感官特性进行了调查。此外，通过偏最小二乘判别分析（PLS-DA）和相关性分析，评估了挥发性化合物与感官特性之间的关系，并利用京都基因与基因组百科全书（KEGG）分析，进一步探究了源于氨基酸代谢的关键挥发性物质的潜在代谢途径。本研究结果将为利用发酵剂（黏红酵母和近平滑假丝酵母）发酵来提升干腌火腿风味品质提供理论基础。

Results

真菌总数

接种酵母（黏红酵母AUMC 9298、近平滑假丝酵母d70a和库氏毕赤酵母（Pichia kudriavzevii） XS-5）的金华火腿在干腌熟成过程中的真菌活菌计数如图1A所示。在金华火腿的干腌熟成过程中，CK、PK、RM 和CP组的真菌计数存在显著差异。4 个组别的真菌群落总数在0～40 d内呈上升趋势，然后在40～80 d内呈下降趋势（P < 0.05）。干腌熟成结束时，CK、PK、RM和CP组的真菌计数分别为6.65、6.33、7.35、7.55（lg（CFU/g)）。与PK和CK组相比，RM和CP组的总真菌计数更高，这表明接种黏红酵母AUMC 9298和近平滑假丝酵母d70a导致了真菌菌落总数的快速增加。

图1 4 组干腌火腿样品中真菌菌落总数的变化（A）及门（B）、属（C）和种（D）水平上真菌的相对丰度

真菌群落的构成

如图1B所示，在4 个组中共鉴定出2 个真菌门，即子囊菌门和担子菌门。其中，子囊菌门是CK、PK和CP组的优势菌门，其在这些组中的相对丰度超过98%；而担子菌门在干腌熟成期间于RM组中表现出最高的相对丰度。如图1C所示，在属水平上，德巴利酵母属、曲霉属、假丝酵母属、红酵母属和毕赤酵母属是这些金华火腿样品的代表性菌属。4 个组在菌属群落和相对丰度方面存在显著差异。结果表明，接种黏红酵母和近平滑假丝酵母加速了酵母菌的优势地位，并有助于金华火腿干腌成熟过程中真菌总数的增加。

蛋白质概况

如图2A所示，与CK组相比，RM、CP和PK组的肌原纤维蛋白发生了较强水解。

图2 4 组干腌火腿样品SDS-Page图谱（A）和PI（B）的变化

蛋白水解指数（PI）

如图2B所示，肌原纤维蛋白的PI从CK组的25.87%显著增加到PK组的29.38%、RM组的32.18%和CP组的30.58%。PK、RM和CP组的PI均高于CK组，其中RM组的PI最高，表明接种黏红酵母AUMC 9298对肌原纤维蛋白表现出最强的水解能力。

游离氨基酸的变化

图3显示了4 个组之间游离氨基酸含量的变化。结果可知，与CK组相比，PK、RM和CP组游离氨基酸的总含量显著增加。结果表明，Ala、Lys、Glu、Ile、Val、Leu、Arg和Phe对黏红酵母AUMC 9298接种反应强烈。

图3 4 组干腌火腿样品中游离氨基酸的变化

酶活性

如图4所示，与CK组相比，RM、CP、PK组的酮酸脱羧酶（KDC）、芳香族氨基酸转氨酶（AroAT）、支链氨基酸转氨酶（BCAT）和支链酮酸脱氢酶（BCAAD）活性更高。结果表明，接种黏红酵母AUMC 9298在调节支链氨基酸代谢方面可能显示出巨大潜力。

图4 4 组干腌火腿样品中酶活性的变化

基因表达

为进一步确认述酶活性变化，采用实时荧光定量PCR分析了4 组干腌火腿中目标基因（BAT2、pdc、CD36和bcd）的相对表达水平。如图5所示，与CK、PK和CP组相比4 个基因的表达水平均显著升高。

图54 组样品中酶基因的相对表达水平变化

挥发性物质的组成及变化

如图6所示，在这些火腿样品中检测到41 种挥发性化合物，包括8 种醛、6 种醇、8 种酯、3 种酸、4 种吡嗪、7 种烷烃和 5 种其他物质。接种黏红酵母AUMC 9298对醛类和吡嗪类的累积产生了更强烈的反应。

图6 4 组间挥发性化合物的热图可视化

感官评价

由图7可知，4 个组的脂肪香气没有显著差异，而PK、RM和CP组的果香、肉香、花香、坚果香和总体接受度均高于CK组；与PK组相比，RM组和CP组在果香、坚果香、肉香和总体接受度方面表现出更高的强度。结果表明，接种黏红酵母AUMC 9298显著改善了金华火腿的愉悦风味特征，包括果香、坚果香和肉香。

图7 各组干腌火腿感官评价结果的变化

挥发性风味物质的相关性分析与形成途径

如图8A所示，香气属性与关键挥发性物质之间存在109 种正相关关系。关键挥发性物质（醛类和吡嗪类）与肉香、坚果香和总体接受度等属性呈现出最强的正相关性。

图8 关键挥发性化合物与香气属性的相关性分析（A)及挥发性物质演变的代谢途径（B）

图8B展示了接种黏红酵母AUMC 9298和近平滑假丝酵母d70a对干腌火腿干燥熟成过程中关键挥发性化合物演变途径的影响。

Conclusion

与接种了近平滑假丝酵母d70a和库德毕赤酵母XS-5的金华火腿相比，接种黏红酵母AUMC 9298的火腿在肉香、坚果香和总体接受度方面得分最高。在黏红酵母AUMC 9298处理组中，肌动蛋白和肌球蛋白重链（MHC）更剧烈的降解反应，导致了芳香族和支链氨基酸的增加。KDC、AroAT、BCAT和BCAAD的较高活性促进了芳香族和支链氨基酸的代谢，从而加速了接种黏红酵母AUMC 9298的火腿中芳香族醛、支链醛和吡嗪的生成。PLSDA和相关性分析表明，苯甲醛、3-甲基丁醛、2-甲基-3-乙基吡嗪和2-乙基-3,5-二甲基吡嗪是接种黏红酵母AUMC 9298后金华火腿风味特性和总体接受度得以改善的主要原因。本研究为在干腌火腿加工过程中，通过接种酵母来调控其风味品质提供了理论参考。

Insights into yeast on amino acid metabolism, volatile compound evolutions, and sensory development during the processing of dry-cured ham

Danni Lia, Tianmeng Zhanga, Ying Wangb, Jing Zhuc, Chao Chend, Tao Jiangd, Qiang Xiaa, Yangying Suna, Daodong Pana, Jinxuan Caob*, Changyu Zhoua*

aZhejiang Key Laboratory of Intelligent Food Logistic and Processing, Zhejiang-Malaysia Joint Research Laboratory for Agricultural Product Processing and Nutrition, College of Food Science and Engineering, Ningbo University, Ningbo 315211, China

bChina Food Flavour and Nutrition Health Innovation Center, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China

cJinhua Ham Quality Inspection Center of Zhejiang Province, Jinhua 321000, China

dJinzi Ham Co., Ltd., Jinhua 321000, China

*Corresponding authors.

Abstract

To investigate the mechanism of yeast inoculation on aroma improvement of Jinhua ham, microbial succession, myofibrillar protein hydrolysis, enzyme activities, amino acid metabolism, volatile compound evolutions, sensory attributes, and the relationship between key volatiles and sensory attributes were investigated during the processing of Jinhua ham with the inoculation of Rhodotorula mucilaginosa AUMC 9298 (RM), Candida parapsilosis d70a (CP) or Pichia kudriavzevii XS-5 (PK), respectively, while ham samples without any inoculation were defined as the control group (CK). The inoculation of RM, C P, and PK significantly increased the counts of fungal communities, and the fungal counts of the final products after dry-ripening for 40 days reached 6.65, 6.33, 7.35, and 7.55 (lg (CFU/g) ) in CK, PK, RM, and CP groups, respectively; the treatment of RM showed the highest sensory scores in meaty aroma, nutty aroma, and overall acceptance among these groups. The treatment of Rm showed the highest capability to degrade myosin and actin. The total contents of free amino acids increased significantly from 2 565.89 mg/100 g of PK to 3 141.46 mg/100 g of RM and 2 714.76 mg/100 g of CP in the final products (P < 0.05), and the most release of free amino acids was observed in Rm among these groups. The activities of keto acid decarboxylase, aromatic and branched chain aminotransferase, and branched chain amino acid dehydrogenase in Rm were significantly higher than those of CP and PK, which contributed to the metabolism of aromatic and branched chain amino acids. Gas chromatography-mass spectrometry and multivariate statistics demonstrated that benzaldehyde, 3-methylbutanal, 2, 5-dimethylpyrazine, and 2, 6-dimethylpyrazine were responsible for the improvement of overall acceptance of Jinhua ham with RM inoculation.

Reference:

LI D N, ZHANG T M, WANG Y, et al. Insights into yeast on amino acid metabolism, volatile compound evolutions, and sensory development during the processing of dry-cured hamr[J]. Journal of Future Foods, 2026, 6(4): 577-588. DOI:10.1016/j.jfutfo.2025.02.004.

翻译：管勤昊（实习）

编辑：龚艺；责任编辑：梁安琪

封面图片来源：摄图网

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