近日，石河子大学单春会教授团队杜莹琳付熙哲等人在国际食品 Top 期刊《 Food Chemistry 》（中国科学院一区 Top 期刊， IF=9.8 ）发表题为“ 结合无靶向代谢组学和化学计量学，揭示不同发酵阶段的枣山楂发酵饮料的代谢特征 ”（ Combining untargeted metabolomics and chemometrics to reveal the metabolic profiles of jujube-hawthorn fermented beverages at different fermentation stages ）的研究性论文。 石河子大学食品学院果蔬加工技术研究中心单春会教授和杜莹琳副教授为共同通讯， 2023 级硕士研究生邢智彬为第一作者。 摘要 红枣与山楂是我国产量最大的“药食同源”果品之一，新疆骏枣年产量超 200 万吨，占全国总产一半以上；山楂全国年产亦逾 600 万吨。然而， 两果均 因高糖高酸、易褐变、涩味重、浊度大、储运损耗高而长期依赖干制或蜜饯等初级加工，附加值低，急需绿色高效的深加工技术提升产业价值。发酵被证实能同步改善果蔬风味与功能，但现有研究多聚焦 于 单一乳酸菌或酵母菌株 发酵 ，对混合 菌 协同代谢机制认识不足，尤其缺乏针对枣 - 山楂复合基质的系统代谢图谱。 非靶向代谢组 学已被证明可全景追踪发酵过程中小分子变化，为研究菌株、原料和发酵时间之间的相互作用提供了有效手段。基于此，石河子大学团队以新疆主产骏枣和山楂为原料，构建“乳酸菌先酸化、酵母后增香”的两段式混合发酵模型，首次结合 LC-MS/MS 与 GC-MS 绘制 红枣 - 山楂复合发酵饮料（ JHFB ） 动态代谢图谱，旨在阐明风味 - 功能耦合机制，为高值化利用两大特色林 果提供 理论依据与工艺路线。 研究结果简介 我们将新疆骏枣与山楂干片以一定比例混合后加水打浆，在 73 ℃下灭菌后先接种 复合乳酸菌（植物乳杆菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌） 于 33 ℃水封发酵 36 h ，分别于 18 h 、 36 h 取样离心， 得到 LAB-18h 、 LAB-36h ；之后 在 LAB-36h 浆中接入活化后的 BV818 酵母， 28 ℃ 下 好氧发酵 12 h ，分别于 6 h 、 12 h 取样离心，得 LS-6h 、 LS-12h 。 Figure S1 Sample Preparation Flow Chart 非靶向代谢组学共 鉴定到 1 407 种非挥发代谢物和 56 种挥发代谢物。 PCA 与 OPLS-DA 结果显示，未发酵、乳酸菌发酵和酵母发酵样品沿主成分 轴明显 分离，说明不同发酵阶段显著改变了小分子组成。筛选出的 253 个差异代谢物在乳酸菌阶段数量持续增加，进入酵母阶段后减少，体现出两种微生物先后主导、功能互补的节奏。 Figure 1 JHFB substance level classification ring for non-volatile compounds (a). Results of principal component analysis (b) and OPLS-DA results (c) during fermentation of JHFB 乳酸菌通过糖酵解和磷酸戊糖途径快速利用葡萄糖和果糖，乳酸、乙酸等有机酸含量上升， pH 下降抑制杂菌生长。胞外蛋白酶将枣和山楂中的蛋白质水解为游离氨基酸和小肽，释放多种前体物质。磷脂酶作用使溶血磷脂酰胆碱等脂质显著增加，单宁与胞外多糖结合降低涩味，为后续酵母代谢提供 碳源和氮源 基础。 酿酒酵母利用乳酸菌阶段释放的前体，通过苯丙氨酸代谢途径合成苯乙醛、丁香 酚 等 12 种 ROAV 大于 1 的关键香气成分，显著增强花香和果香。同时生成具有抗氧化、抗炎和降血糖活性的萜烯类物质以及活性肽，核苷酸衍生物如胞苷二磷酸和鸟苷也显著增加。 Figure 2 Heat map of differential metabolites during JHFB fermentation Figure 3 Stacked plot of the content of total volatile compounds (a), Kmeans clustering analysis of the expression patterns of volatile differential compounds (b) (ROAV > 1 is marked with a red *) KEGG 通路富集分析显示，乳酸菌阶段以糖酵解、苯丙氨酸代谢和二萜合成为主，酵母阶段进一步激活半乳糖、酪氨酸、异黄酮和抗坏血酸代谢，赋予饮品更多功能特性。研究提出乳酸菌与酵母接种比例为 8 比 1 、总发酵时间 48 小时的调控策略，并指出灭菌后再发酵会导致半乳糖和酪氨酸代谢通路缺失，可能影响功能成分合成。 Figure 4 KEGG metabolic pathway enrichment analysis of differential metabolites in two fermentation stages of JHFB (A-Untreated vs. LAB-36h, B-Untreated vs. LS-12h) Figure 5 Potential metabolic network of the three stages of JHFB fermentation 第一作者 / 通讯作者以及介绍 付熙哲 （通讯作者） ，博士，副教授，硕士生导师，自治区 “ 天池英才 ” 青年博士，中国农学会农产品物流分会常务委员。主要从事 农产品加工副产物高值化开发、新疆特色易腐果 蔬 加工及物流保鲜技术、功能因子及生物大分子自组装行为机制与应用 等方面的研究。近五年来在 Ultrasonics Sonochemistry ， Food Chemistry ， LWT - Food Science and Technology 等中国科学院一区 TOP 期刊发表高水平论文 20 余篇，其中以第一作者和通讯作者发表中国科学院一区 TOP 期刊论文 9 篇， ESI 高被 引论文 4 篇，授权国家发明专利 1 件，获得广西自然科学二等奖等省部级奖 3 项；参与国家自然科学基金面上项目 2 项，国家重点研发计划项目 1 项； 主持省部级项目 2 项，校级项目 1 项；参 编普通 高等学校食品类专业课程教材《食品安全监管理论与实践概论》 1 部。兼职为 “Food Chemistry” ， “Industrial Crops And Products” ， “Food Bioscience”“Food and Bioprocess Technology” ， “Plant Foods for Human Nutrition”,“Frontiers in Nutrition”,“Frontiers in Artificial Intelligence”,“ 现代食品科技 ” 等国内外专业期刊审稿。 杜莹琳 （通讯作者） ，女，山西闻喜人，汉族，博士，副教授，硕士生导师，自治区 “ 天池英才 ” 青年博士。主要从事新疆特色果 蔬资源 开发及综合利用、果蔬采后生理与分子生物学和植物源食品营养素的合成调控领域研究。主持省部级项目 2 项，厅 局级项目 1 项，以第一作者和通讯作者身份在《 Comprehensive reviews in food science and food safety 》、《 Food Chemistry 》等期刊发表论文 7 篇，其中 SCI 论文收录 6 篇；申请国家发明专利 4 项，授权 2 项。 撰稿人 邢智彬（第一作者），山东东营人，石河子大学食品学院 2023 级在读全日制硕士研究生，生物与医药专业，主要研究方向为 新疆特色果 蔬资源 精深加工、果蔬采后生理 等。目前发表论文 3 篇，其中以第一作者在中国科学院一区 Top 期刊发表论文 2 篇。
原文链接: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.146530
