学术动态

2025年9月，中南林业科技大学孙术国教授团队联合广东省农业科学院王旭研究员在国际食品Top期刊《Food Chemistry: X》(Q1，IF 8.2 )发表题为“Integrated microbial and proteomic analysis elucidates quality degradation mechanisms of fresh milk through the industrial processing stage”的研究性论文。孙术国教授和王旭研究员为通讯作者，中南林业科技大学食品科学与工程学院24级博士研究生何旭东为第一作者。

生鲜牛乳营养丰富，是所有哺乳动物新生儿的生命基础，是自然界设计的唯一完整食物。从这个意义上讲，牛乳是人类饮食中蛋白质和微量营养素的主要来源之一，可为婴幼儿提供生长发育所需的营养以及免疫保护。生鲜牛乳营养丰富的同时，也成为了微生物最适合的培养基。生鲜牛乳的加工过程主要包括现挤鲜乳阶段(FM)、预冷阶段(PL)、冷藏罐阶段(RC)、运奶车运输阶段(MT)、均质化后阶段(AH)、巴氏杀菌后阶段(AP)、灌装成品阶段(FP)。然而，环境中的微生物可以在多个加工阶段进入乳品供应链，并伴随着各种微生物的生长繁殖和酶促反应过程，导致生鲜牛乳的营养品质和安全性变差。因此，为了弥合关于工业加工过程中腐败微生物群和蛋白质降解动力学之间机制相互作用的这一关键知识差距，通过采用综合微生物组学和蛋白质组学方法，阐明了动态降解机制。本研究旨在确定在不同加工阶段导致蛋白质降解的关键微生物驱动因素及其相关蛋白水解酶。此外，本文量化了微生物酶活性和热处理对牛奶蛋白质质量整体降解的相对贡献。建立了时间依赖性降解模型，以阐明整个生鲜乳加工链中质量恶化的协同机制。本研究的结果为优化鲜奶加工中的质量控制方案提供了理论依据。

研究亮点

综合多组学分析揭示了微生物-蛋白质相互作用导致鲜奶质量下降。

在加工阶段动态监测新鲜牛奶中微生物和蛋白质的变化。

假单胞菌和不动杆菌在关键阶段占主导地位，并分泌蛋白酶。

微生物酶作用和热效应协同驱动76%的总蛋白质水解。

时间依赖模型量化了微生物和热对目标干预措施降解的贡献。

研究结论

本研究通过整合微生物组学与蛋白质组学技术，系统解析了生鲜牛乳加工过程中微生物群落动态与蛋白质降解的动态互作机制。微生物群落分析显示丰富度呈波动性变化，预处理（PL）阶段增加2.3倍，冷藏运输（RC）阶段增加1.8倍。关键阶段以假单胞菌属（12.4%→31.7%）和不动杆菌属（8.1%→19.3%）为主导，蛋白质组学数据表明营养损失显著（IgM：-69.8%；IgG：-54.15%）。通过整合微生物宏基因组与蛋白水解通路分析，发现源自假单胞菌属和不动杆菌属的蛋白酶是蛋白质降解的关键驱动因子（贡献68%活性）。巴氏杀菌使微生物载量降低82%，但高温使蛋白质变性作用加剧了营养损失。此外，微生物通过碳水化合物代谢和氨基酸代谢等过程调控蛋白质的表达，进一步影响牛乳品质。本研究明确AprX蛋白酶在乳蛋白降解中的核心作用，并量化微生物-工艺协同效应的影响权重。未来需结合酶活实时监测与动态代谢组学，深入解析耐热酶的热稳定性机制及靶向抑制策略，为生鲜乳产业链的品质控制提供精准干预依据。