《食品科学》：上海理工大学刘欣欣副研究员等：基于多组学解析酸乳后酸化分子调控机制的研究进展

酸乳属于发酵乳的一种，它是以生牛（羊）乳或乳粉为原料，经杀菌、接种乳酸菌（如嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌等）发酵将乳糖生成乳酸使乳体系的pH值降至4.6以下后形成的一种风味独特、营养丰富的乳制品。酸乳的发酵过程可使原料乳中约20%的糖类与蛋白质发生水解，其中糖类转化为半乳糖和乳酸，蛋白质分解为小分子肽及氨基酸等，显著提升了酸乳的消化吸收效率，进而提高了各类营养素的生物利用率。同时，酸乳所含的益生菌能够调节肠道菌群结构，促进肠道内有益菌定植，抑制腐败菌繁殖，并减少其在肠道内的毒素生成量。

随着发酵技术进步与消费者对天然健康食品的需求增长，低温酸乳在贮藏过程中的后酸化控制成为行业痛点。后酸化是酸乳在冷链流通（储存、运输及销售）环节中典型的质量劣变现象，其本质是乳酸菌等微生物在生长基本停滞后，其细胞内酶系仍保持残余代谢活性。在此残余代谢活性的驱动下，乳糖被缓慢而持续地转化生成乳酸，导致体系pH值进一步降低。后酸化不仅诱发乳蛋白凝胶网络结构收缩、乳清析出率升高，还会因酸感过强造成口感劣变，破坏体系稳定性，间接缩短产品货架期；同时酸度过高也会导致活性乳酸菌的失活速率加快等问题。

近年来，多组学分析技术在食品微生物研究中的应用日益深入，为揭示发酵食品在贮藏过程中品质变化的分子机制提供了系统性的研究手段。在酸乳后酸化研究中，转录组学通过全面解析发酵剂微生物在贮藏阶段的基因表达动态，能够识别与碳水化合物代谢、酸胁迫响应及菌存活密切相关的关键基因；蛋白质组学则聚焦于微生物在贮藏期间蛋白质的表达水平、翻译后修饰及功能活性变化；代谢组学通过定量分析酸乳贮藏过程中内源性小分子代谢物（如有机酸、游离氨基酸、风味物质等）的时序变化，从终端代谢层面系统阐释后酸化过程的化学本质与酸乳品质演变规律。通过整合转录组、蛋白质组与代谢组数据，能够从基因调控、蛋白功能至代谢表型多个维度系统构建酸乳后酸化的系统调控网络，为精准抑制过度酸化、提升产品贮藏稳定性提供坚实的理论支撑。因此，上海理工大学健康科学与工程学院的杨紫琪、艾连中和刘欣欣*等人围绕上述多组学技术及其整合策略在酸乳后酸化研究中的最新进展进行综述，以期为酸乳品质调控与货架期延长提供新思路与方法参考。

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酸乳后酸化的表型特征与形成过程

1.1 后酸化的表型特征及其组学映射

在酸乳后酸化研究中，后酸化程度通常通过一系列理化与微生物学指标进行表征，包括pH值变化、可滴定酸含量、乳酸及其他有机酸水平、乳糖消耗速率、活菌数、乳清析出率、凝胶强度及风味物质变化等。这些表型指标从多个维度反映了发酵剂在冷藏过程中的持续代谢活性及其对酸乳结构稳定性和品质的影响。

从组学层面出发，上述表型变化可与转录组学、蛋白质组学及代谢组学所揭示的分子事件建立关联。例如，pH值下降与可滴定酸升高通常与糖酵解相关基因（如pfkA、tpiA、ldh）表达上调及有机酸积累密切相关；乳糖消耗速率可对应乳糖转运系统及β-半乳糖苷酶（LacZ）的表达水平；乳清析出与凝胶结构变化则与胞外酸化速率、蛋白水解活性及离子稳态调控有关；而胞内pH维持与应激响应能力可通过腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）合酶、膜脂代谢及氧化还原相关代谢物的动态变化得以反映。因此，将传统理化指标与组学数据整合分析，有助于构建“表型-代谢物-蛋白-基因”多层级调控网络，从而更系统地揭示后酸化的分子基础。

1.2 酸乳后酸化的形成过程

酸乳后酸化的形成过程包括乳糖的跨膜转运机制、乳酸的生物合成通路、胞外微环境的酸化进程以及胞内pH值稳态的适应性调控4 个部分。

1.2.1 乳糖的跨膜转运机制

乳糖是牛乳体系中占主导地位的碳水化合物组分，是乳酸菌在乳品发酵及后续贮藏过程中进行能量代谢与产酸的核心底物。乳酸菌对环境中乳糖的摄取主要是由乳糖渗透酶（LacS）系统和磷酸烯醇丙酮酸（PEP）依赖的磷酸转移酶系统两类不同的转运系统介导。该过程在表型层面主要体现为乳糖消耗速率及残糖含量变化，在组学层面可观察到乳糖转运与水解相关基因和蛋白的差异表达。

LacS系统的核心是LacS，其结构包含12 个跨膜螺旋，形成乳糖与质子的共转运通道。该系统属于次级主动转运，依赖胞内外的质子电化学梯度，将乳糖分子与H+同向转运进入胞内。转运后乳糖保持分子态，需由LacZ进一步水解为葡萄糖和半乳糖，再进入糖代谢途径。

PEP依赖的磷酸转移酶系统由酶I（EI）、热稳定蛋白含组氨酸磷酸载体蛋白（HPr）、酶II复合物（EII-Lac）组成。该系统属于基团转移反应，通过PEP的高能磷酸键实现乳糖的磷酸化及胞内转运。PEP将磷酸基团依次传递给EI→HPr→EIIA→EIIB，最终由EIIC将磷酸基团转移给乳糖，同时将乳糖转运进入胞内，生成乳糖-6-磷酸。该产物可直接进入糖代谢，无需额外磷酸化步骤，代谢效率更高。

1.2.2 乳酸的生物合成通路

根据糖发酵的代谢途径和终产物组成的不同，乳酸菌的糖代谢可分为同型发酵和异型发酵。酸乳主流发酵菌株为德氏乳杆菌保加利亚亚种（Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus）与唾液链球菌嗜热亚种（Streptococcus thermophilus），二者均为专性同型发酵菌，并且研究发现，两种核心菌株的基因组中，均缺失异型发酵关键酶（磷酸酮醇酶、乙酸激酶）的编码基因，无法启动磷酸酮解酶（PK）途径。乳酸菌同型发酵以糖酵解（EMP）途径为唯一碳代谢流，仅产乳酸无其他副产物，依赖特异性酶与基因调控实现丙酮酸定向转化。葡萄糖代谢始于己糖激酶催化生成葡萄糖-6-磷酸（G6P），G6P经磷酸葡萄糖异构酶转化为果糖-6-磷酸（F6P）后，核心限速酶磷酸果糖激酶催化其生成果糖-1,6-二磷酸（F1,6-BP），其编码基因pfkA在糖酵解过程中受到全局碳代谢调控网络的影响。在葡萄糖充足的条件下，糖酵解通量增加，pfkA表达水平较高；当葡萄糖受限时，胞内环磷酸腺苷（cAMP）水平升高，环磷酸腺苷-环磷酸腺苷受体蛋白复合体被激活，进一步启动非葡萄糖碳源的代谢基因。F1,6-BP经醛缩酶裂解为甘油醛-3-磷酸（G3P），再经甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）、磷酸甘油酸激酶等催化生成丙酮酸。最终，丙酮酸经乳酸脱氢酶（LDH）转化为乳酸。该代谢过程直接决定pH值下降速率与乳酸积累水平，其分子基础可通过糖酵解关键酶编码基因及LDH表达变化进行解释。

1.2.3 胞外微环境的酸化进程

乳酸菌在发酵过程中通过糖酵解途径将乳糖转化为乳酸，导致酸乳中的pH值逐渐下降。这一酸化进程不仅对乳酸菌的代谢活动产生直接影响，还显著改变了细胞外微环境的条件。

随着乳酸的积累，胞外环境的酸度逐步升高，进而影响到乳酸菌的生长速度、代谢模式及其对其他代谢产物的生成。乳酸菌在酸化环境下通过不断调整代谢途径来维持细胞内的能量平衡，并促进更多乳酸的合成。这种酸化进程在酸乳的储存过程中依然持续，特别是在存放温度和环境条件变化时，乳酸菌的代谢活动仍然活跃，继续生成乳酸或其他酸性物质，导致乳酸过度积累，进而引发酸度过高，乳清脱水和收缩等不良反应。胞外酸化过程不仅影响有机酸含量，还与乳清析出率及凝胶结构变化密切相关，相关调控可在蛋白水解系统及酸耐受蛋白中体现。

1.2.4 胞内pH值稳态的适应性调控

乳酸菌在酸性环境中可以通过复杂的分子机制维持胞内pH值的稳态。具体调控措施包括：1）ATP合成酶（F0F1-ATPase）：该酶利用水解ATP产生的能量，将胞内的H+逆浓度梯度泵出细胞，直接对抗由乳酸积累造成的质子内流，维持胞内ΔpH。在酸性条件下，菌体会显著上调ATP操纵子的基因表达和酶活性，利用ATP水解的能量直接将H+泵出细胞外，减少酸性积累，以应对不断加剧的酸胁迫。2）细胞膜组成的适应性重塑：细胞膜是H+被动内流的主要屏障，其流动性和完整性对质子通透性至关重要。通过提高长链脂肪酸和饱和脂肪酸的比例，并减少不饱和脂肪酸，降低膜流动性。同时将不饱和脂肪酸双键转化为更稳定的环丙烷环，可以显著增强膜在酸性条件下的稳定性。3）氨基酸脱羧系统：谷氨酸脱羧酶，通过催化谷氨酸发生脱羧反应生成γ-氨基丁酸（GABA）消耗H+，发挥耐酸作用。精氨酸脱亚氨酶通路中精氨酸可以分解成瓜氨酸和NH3，产生的NH3立即与H+结合形成NH4+，直接消耗质子。该途径还能通过底物水平磷酸化净生成1分子ATP，为维持F0F1-ATPase提供能量。4）pH值感知与基因调控：乳酸菌在低pH值环境下通过感知pH值变化激活特定的转录因子，从而调节相关基因的表达，启动适应性应答。碳分解代谢物控制蛋白A是碳源调节蛋白，负责调控乳酸菌在低pH值条件下的碳源代谢。它通过调整糖酵解通路的活性，优化代谢产物的生成，减少酸的积累。5）分子伴侣的作用：在低pH值环境下，乳酸菌会增加热休克蛋白（Hsp）的合成，尤其是Hsp70和Hsp90。这些分子伴侣通过帮助蛋白质折叠和修复，在酸性应激条件下保护细胞内蛋白质的功能，维持细胞内pH值稳态。胞内pH值稳态维持能力可通过ATP合酶活性、膜脂组成及氧化还原代谢物变化进行表征，是解释后酸化持续发生的重要内在机制。

后酸化常用表征指标与组学信号的对应关系汇总及酸乳后酸化的形成机理示意图分别如表1和图1所示。

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多组学在酸乳后酸化研究中的应用

2.1 基于转录组学在酸乳后酸化研究中的发现

转录组学是一门系统研究细胞在特定生理或病理状态下所有RNA转录本的科学，旨在全面解析基因表达的动态调控网络。它通过对mRNA、非编码RNA等所有RNA分子进行定性与定量分析，揭示生物过程的分子基础。

在研究酸乳后酸化机制方面，转录组学已成为定位关键基因的强大工具。Yue Yingxue等通过筛选后酸化能力差异显著的菌株，结合基因组与转录组数据，筛选出11 个潜在关键基因，建立了基因型与表型的关联，但该研究止步于相关性分析，未对筛选出的关键基因进行功能验证。进一步地，Zhang Shuai等通过模拟酸冷胁迫条件，锁定了一个特定基因LDB_RS05285（编码铜转运ATP酶），并通过功能实验证实，过表达该基因可显著降低菌株的酸耐受性与酸乳储存期的产酸量，同时不影响其正常生长，达到抑制酸乳后酸化的目的。

此外，转录组学还可通过比较干预措施（如抗菌剂、物理处理）下基因表达的动态变化，从而直接评估其措施抑制后酸化的效果与机制。Zhou Hongxin等利用转录组学技术研究天然抗菌剂苯乳酸（PLA）抑制L. bulgaricus的生长和产酸的分子机制，发现PLA能广泛影响706 个差异表达基因，这些基因富集于生长、产酸等核心通路，揭示了PLA多靶点协同抑制的特性可以作为有效抑制由L. bulgaricus所引起酸乳后酸化的一种天然、高效抑制剂。同样，Zhang Xiaohui等通过比较生理学和转录组学分析，阐明了其超声处理的生化控制机理。研究显示热超声处理通过下调糖酵解、丙酮酸代谢等通路的关键基因，导致碳水化合物吸收利用减弱，丙酮酸向乳酸转化（LDH催化）受阻，脂肪酸合成受限，从源头上减少了乳酸合成，最终导致乳酸等有机酸的生成减少，从而抑制后酸化。

然而，转录组学作为发现性工具，其在定量精度与结果验证方面存在局限，常需与逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）、实时荧光定量聚合酶链式反应（qPCR）等精准定量技术联用，形成互补。例如，李晨等基于前人得出的研究结果，选定若干个参与到酸耐受反应过程中的差异基因，通过检测不同生长阶段的基因表达差异程度，定位后酸化显著关键基因。通过qPCR验证发现，L. bulgaricus的糖酵解途径、乳酸合成及pH值稳态相关基因在后酸化阶段表达显著上调，其中tpiA基因被确定为关键因子。Wang Yu等以L. bulgaricus ATCC 11842为研究对象，通过RT-qPCR分析Cop操纵子相关基因的表达，研究发现，Cu2+通过调控Cop操纵子相关基因表达，既能有效抑制酸乳后酸化（减少乳酸生成），且不影响活菌数和产品基本品质。

综上，差异表达基因可能涉及能量生产与乳酸生成、细胞稳态维持与环境适应、基础物质代谢与合成修复等关键过程。通过了解这些差异表达基因的功能，可将抑制酸乳后酸化这一宏观目标，转化为对特定功能模块及其中关键基因的精确调控问题，为控制酸乳后酸化的研究提供思路和方法。但绝大多数转录组学发现的大部分候选基因缺乏直接的遗传学功能验证，并且mRNA水平变化未经蛋白质组与代谢组的进一步验证。因此，未来转录组学的研究结果需进一步实验验证，同时结合其他组学技术和生物信息分析方法，以全面深入地揭示酸乳后酸化的具体机制。关键差异基因详细信息见表2。

2.2 基于代谢组学在酸乳后酸化研究中的发现

代谢组学是一门通过高通量技术全面分析生物体系中小分子代谢物（通常分子质量＜1 500 Da）的组成、含量及动态变化的学科。其核心优势在于直接反映生物体系的终端表型，能够放大基因、转录和蛋白质层面的细微变化，且检测方法普适性强，适用于不同生物样本。根据研究目标和技术手段，代谢组学可分为非靶向代谢组学（无偏向性全谱分析，如液相色谱-质谱联用（LC-MS）、气相色谱-质谱联用（GC-MS））和靶向代谢组学（针对特定代谢物的高灵敏度定量，如高效液相色谱法）。酸乳的后酸化过程通常伴随其代谢谱的系统性改变，而代谢组学技术能够精准揭示这些关键代谢变化，为开发靶向性控酸策略提供依据。

通过追踪从发酵到储藏全过程的代谢物谱，研究构建了后酸化不同阶段的代谢网络图谱。米智慧利用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用（UPLC-Q-TOF-MS）技术分析了瑞士乳杆菌H9在发酵乳中不同发酵阶段的代谢组学特性。研究发现，天冬氨酸与肉碱代谢是调控发酵速度与后酸化进程的关键分支。除了研究酸乳不同发酵阶段的代谢物变化，还可以直接利用代谢组学检测酸乳储存过程的差异代谢物变化，找到与后酸化相关的直接靶点。Sharma等采用GC-MS非靶向代谢组学分析了山羊乳酸乳在28 d冷藏期间的代谢动态变化。结果显示，储藏过程中共鉴定出129 种代谢物，其中39 种差异代谢物在不同阶段呈显著调控差异。代谢通路富集分析表明，储藏前期（0～14 d）显著变化的通路主要集中在氨基酸代谢、氨酰tRNA合成以及苯丙氨酸代谢等氮代谢相关网络；而储藏后期（14～28 d）则以脂肪酸生物合成、丙酸代谢及TCA循环相关通路为主要改变方向。该结果提示，酸乳后酸化过程并非单一代谢路径持续增强，而可能表现为代谢网络重心的阶段性转移：储藏初期以蛋白质与氨基酸周转相关代谢活动为主，随后逐渐向脂质及羧酸类代谢增强转变。这种代谢通路的时序差异，可能反映了发酵菌在低温储藏条件下对能量来源及代谢策略的适应性调整。

近年来，越来越多的学者开始研究弱后酸化菌株，利用代谢组学技术对弱后酸化菌株进行系统性分析，旨在揭示与后酸化过程相关的潜在关键代谢途径及可能的代谢功能障碍，为靶向干预提供了潜在靶点。Li Lei等发现一株自然突变的副干酪乳酪杆菌能显著抑制发酵乳的后酸化，通过代谢组学分析，揭示该菌株主要通过引起甘油磷脂代谢的显著重塑，改变细胞膜组成，从而发挥抑酸作用。Zhang Min等以弱后酸化益生菌植物乳植杆菌K25为研究对象，通过GC-MS代谢组学分析发现，菌株K25通过调控氨基酸代谢、TCA循环及戊糖磷酸途径等，促进GABA、甘油酸、苹果酸等功能代谢物积累，同时避免pH值异常下降。Bai Jinping等采用LC-MS非靶向代谢组学系统分析了副干酪乳酪杆菌DEAD-box ATP依赖性RNA解旋酶（CshA）缺失株发酵乳在低温储存期间的代谢物动态变化。研究发现，其通过扰乱中心碳代谢（如cAMP、G6P水平异常），影响菌株的低温适应性及产酸行为。这些研究从代谢动态角度阐明了弱后酸化菌株行为的分子机制，为开发弱后酸化发酵乳制品提供了新策略。

基于上述代谢机制，除菌株内部调控外，还可利用代谢组学评价外部干预策略（添加多糖、益生元或物理处理）效果。研究表明，有效的干预能引导代谢流向有利方向。Hu Gege等以添加乳酸片球菌BCB1H胞外多糖（EPS）（BCB1H-EPS）的酸乳为研究对象，采用UPLC-Q-TOF-MS非靶向代谢组学技术进行分析，共筛选出72 个差异代谢物。研究发现，BCB1H-EPS通过增强TCA循环和氨基酸合成从而改善品质并抑制后酸化。Xue Rui等采用UPLC-Q-TOF-MS/MS非靶向代谢组学技术解析了乳果糖对酸乳代谢谱的影响。研究表明，乳果糖通过调控氨基酸、维生素及核苷酸代谢等多条途径，重塑了酸乳在发酵与贮藏期的代谢特征。而热超声与菠萝皮提取物的联合处理，则能将碳流从乳酸合成转向琥珀酸、柠檬酸等弱酸途径，实现产酸的“分流”与“减害”。

综上，弱后酸化菌株及外源干预策略所引发的代谢变化，并非单一代谢物含量的简单升降，而是代谢网络通量结构的系统性调整。从机制层面分析，现有研究结果可归纳为3 类主要代谢调控模式。

1）中心碳代谢通量的再分配机制。在部分弱后酸化菌株或联合干预条件下，丙酮酸不再主要定向转化为乳酸，而是部分进入TCA循环或转向琥珀酸、柠檬酸等弱有机酸合成途径。这种代谢分流降低了乳酸终产量，从而减缓pH值持续下降速率。2）能量代谢与辅助通路强化效应。部分干预措施可增强TCA循环或氨基酸代谢通路活性，促进GABA、苹果酸等代谢物积累。尽管这些变化并非直接抑制乳酸生成，但通过优化能量供给与氧化还原平衡，可能影响糖酵解通量及菌体在低温条件下的持续代谢能力，从而间接调节后酸化程度。3）膜结构与脂质代谢的适应性重塑机制。甘油磷脂代谢改变可影响细胞膜流动性与质子通透性，进而调节胞内pH值稳态维持能力。当膜结构稳定性降低或质子外排能力受限时，菌体在酸性环境下的持续代谢活性下降，乳酸生成能力随之减弱。

因此，代谢组学研究表明，后酸化强弱的差异本质上来源于中心碳代谢通量、能量分配模式与细胞稳态维持能力之间的耦合关系，而并非单一代谢通路的线性变化。其中涉及到具体差异代谢物见表3。

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基于多组学构建酸乳后酸化调控网络

3.1 多组学整合策略与网络构建原则

本研究采用知识驱动型整合策略，对已发表的转录组、蛋白质组和代谢组研究结果进行交叉比对与功能映射，而非基于新的原始数据进行统计建模分析。具体整合流程如下：1）差异节点筛选：优先筛选在后酸化相关研究中被报道为显著差异变化（如差异倍数显著且P值达到统计学标准）的基因、蛋白及代谢物，并要求其在原文中被明确讨论与后酸化表型存在关联。2）跨组学映射：基因与蛋白之间的连线基于已知编码关系；蛋白与代谢物之间的连线基于酶促反应关系；代谢物与代谢通路之间的连线基于京都基因与基因组百科全书通路注释。3）网络性质说明，用于呈现多层级调控框架，而非定量因果模型。

3.2 基于多组学构建后酸化示意网络

尽管单一组学技术已广泛用于解析酸乳后酸化机制，但其分析维度单一，难以系统揭示微生物代谢调控网络的复杂性。近年来，整合转录组学、蛋白质组学与代谢组学等的多组学联用策略，通过多层次、系统性分析，已成为阐明贮藏期间微生物代谢动态、酸度积累机制及品质演变规律的关键手段，为精准调控酸乳贮藏稳定性提供了全面依据。

转录组学与代谢组学的整合分析能够从基因表达调控与代谢物动态转化两个层面，系统性揭示微生物的生理状态变化，二者形成有效互补：前者可识别关键的调控靶点与代谢途径活性，后者则直观呈现下游代谢产物的实际积累状况。该多组学联用策略适用于解析乳酸菌在发酵及贮藏阶段的复杂代谢网络，能够精准捕捉与后酸化进程密切相关的关键调控节点。Cheng Shasha等采用转录组学与代谢组学整合分析策略，阐明嗜热链球菌JM66在发酵后期通过协同上调糖酵解基因（如pfkA、pfkB）与LDH基因ldh，驱动碳流持续转向乳酸合成，同时通过budC基因上调促进风味物质转化。同样，Wang Ye等整合转录组学与代谢组学，揭示了S. thermophilus Snew在牛乳发酵及后酸化过程中的协同调控机制。研究发现，在发酵与贮藏阶段，菌体通过激活糖酵解与半乳糖代谢关键基因（如malQ、galT、pfkB）实现碳源高效利用与乳酸快速积累；同时，肽酶基因（pepC、pepA）及氨基酸代谢通路的上调促进了酮类、酯类等特征风味物质的合成。

基因组学通过全基因组功能注释锁定关键基因簇及其调控元件后，可结合转录组数据进行精准验证。赵云据此策略系统验证了保加利亚乳杆菌中tpiA基因通过调控丙糖磷酸异构酶活性影响糖酵解通路，进而参与菌体产酸能力及后酸化进程的调控，是潜在的关键作用靶点。Pei Xinyue等采用多组学整合策略，通过转录组测序、比较基因组学与挥发性代谢组分析，系统揭示了烟酸通过特异性下调LDB_RS00370基因表达，重塑丙酮酸代谢流，破坏NADPH/NADP+氧化还原稳态以抑制后酸化的全新机制。徐仪倩联合基因组、转录组和代谢组多组学分析进一步证明，保加利亚乳杆菌H1与嗜热链球菌H2的共培养体系通过激活群体感应系统（luxS、pfs、vicK、vicR等关键基因），促进自溶相关基因表达，抑制乳酸过度合成，同时协调脂肪酸代谢与抗菌肽合成通路，形成了延缓后酸化的协同网络。

虽然蛋白组学通常因为成本高昂、耗时较长，且需要复杂的样品前处理等不足在酸乳后酸化研究中应用较少，但是它可以直接揭示功能效应分子的丰度与翻译后修饰动态，是构建基因型-表型关联的核心枢纽。Koponen等通过整合蛋白质组学与转录组学方法，系统阐明了鼠李糖乳杆菌GG在酸胁迫下的分子应答网络。菌体通过激活F0F1-ATP酶维持pH值稳态、抑制核苷酸与蛋白质生物合成以优化能量分配，并重编程丙酮酸代谢途径以适应酸性环境。磷酸化蛋白质组学分析进一步证实，翻译后修饰通过精准调控糖酵解、应激反应及蛋白质合成等核心细胞过程的酶活性，在酸胁迫适应中发挥关键作用。Yang Jianjun等采用代谢组学与肽组学技术，系统解析了蛋白质-谷氨酰胺酶（PG）源小肽调控酸乳后酸化的分子机制。研究表明，PG衍生小肽通过激活精氨酸与脂肪酸代谢通路，优化细胞膜结构与稳态，从而有效延缓酸乳后酸化进程。马立清整合转录组、蛋白质组与代谢组学技术，系统阐明了嗜热链球菌S4在牛乳发酵后酸化阶段的代谢特性。多组学数据联合分析显示，该菌株通过显著上调糖酵解/半乳糖代谢途径及氨基酸转运代谢相关基因与蛋白的表达，激活核苷酸合成、氨基酸代谢和碳水化合物分解等生理过程，共同构成一个促进乳酸积累与酸耐受性提升的协同调控网络，为精准调控酸乳后酸化进程提供了多组学层面的理论依据。

综上，基于多组学整合研究，构建出酸乳后酸化过程的基因-蛋白-代谢物-通路互作网络图系统调控网络（图2）。该网络图直观呈现了从基因表达、蛋白质功能到代谢物流动的多层次互作关系，其中糖酵解途径（pfkA、pfkB、tpiA、ldhA等基因节点）、氨基酸代谢（pepC、pepA等）、膜脂重塑与氧化还原稳态（F0F1-ATP酶、脂肪酸代谢等）以及群体感应信号通路（luxS等）共同构成后酸化的核心调控模块。图中各通路节点间的连接关系，对应了不同研究中观察到的多靶点协同调控现象。该网络图谱不仅整合了上述多组学数据所识别的关键基因与代谢物，更系统揭示了后酸化并非单一通路异常，而是多个功能模块在基因表达、蛋白质活性与代谢通量层面动态失衡的结果，从而为针对网络节点设计多靶点协同干预酸乳后酸化策略提供了可视化依据与调控蓝图。

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结语

近年来，酸乳后酸化机制的研究逐步由单一指标分析转向多组学整合解析阶段。基于转录组、蛋白质组与代谢组的协同证据，可以将后酸化的分子基础概括为3 条相互耦联的核心调控路径：一是糖酵解-乳酸持续合成路径，决定乳酸在贮藏阶段的持续积累，是后酸化发生的直接驱动力；二是酸耐受与胞内pH值稳态维持路径，通过F0F1-ATP酶活化、膜脂重塑及氧化还原平衡调节等机制增强菌体在低pH值环境下的代谢持续能力，是后酸化延续的重要生理基础；三是碳流分配与代谢网络重编程路径，通过调控丙酮酸分流、氨基酸与脂质代谢通路，影响乳酸生成强度，是调节后酸化程度的潜在关键环节。

从系统层面看，酸乳后酸化并非某一关键基因的单点异常，而是中心碳代谢持续活化与稳态调控增强共同驱动的网络型代谢响应。当前多组学研究虽已识别多个候选调控节点，但现阶段多组学数据主要来源于单一菌株或特定干预条件下的分析，尚缺乏在一个实验体系中对不同后酸化能力菌株进行系统性、多维度比较的研究，并且不同组学层面的动态对应关系仍需通过时序采样与功能验证进一步明确。未来研究可围绕关键酶活性调控、代谢分流调节及筛选低后酸化特性菌株等方向开展系统验证，并结合人工菌群构建与定向育种策略，实现对后酸化过程的精准控制与品质主动维护，从而推动酸乳产业向代谢可控、风味稳定与货架期可预测的方向发展。

引文格式：

杨紫琪, 艾连中, 王光强, 等. 基于多组学解析酸乳后酸化分子调控机制的研究进展[J]. 食品科学, 2026, 47(12): 384-392. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20260107-062.

YANG Ziqi, AI Lianzhong, WANG Guangqiang, et al. Research progress on the molecular regulatory mechanism of postacidification in yogurt based on multi-omics analysis[J]. Food Science, 2026, 47(12): 384-392. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20260107-062.

实习编辑：李帆；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

为进一步促进动物源食品科学理论的完善与创新，加速科研成果向实际生产力的转化，助力产业实现高质量、可持续发展，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、中国食品杂志社与海南大学、海南热带海洋学院、江西农业大学共同举办的“2026年动物源食品科学与人类健康研讨会”，将于2026年11月14-15日（11月13日报到）在中国 海南 海口召开。

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