红酸汤是贵州苗族、侗族等少数民族以番茄为主要原料发酵而成的调味品,美味可口,历史悠久,深受消费者喜爱。但传统发酵酸汤工艺微生物来源复杂、易污染、发酵周期长、品质不稳定,不适合产业化发展需求。本研究利用从传统红酸汤中分离出的优势乳酸菌(干酪乳杆菌H1)接种于番茄进行生产工艺优化,并对红酸汤的理化及营养指标进行动态监测;同时通过UHPLC-QTOF-MS代谢组学方法研究干酪乳杆菌H1发酵红酸汤特征代谢物和相关代谢通路,明确利用干酪乳杆菌H1发酵红酸汤对其品质提升和功能影响效果,主要研究结果和结论如下:(1)选用干酪乳杆菌H1按一定比例接种发酵,在单因素试验基础上,采用响应面分析方法,考察发酵温度、发酵时间、接种量、加盐量4因素对红酸汤品质的影响,由Design Expert 8.0.6软件进行优化,以总酸和感官评分为双响应值,确定红酸汤最佳生产工艺为:发酵温度25℃,发酵时间5d,接种量2%,加盐量1.45%,在此条件下进行3次平行验证实验,得到总酸平均值为1.23±0.05%,感官评分8.48±0.58。与理论值差异均不显著(P>0.05),说明响应面的实验值和回归方程预测值基本吻合,响应面法建立的模型所确定的红酸汤发酵条件稳定可靠。(2)对优化生产工艺发酵的红酸汤理化及营养指标进行动态监测,结果表明:H1组红酸汤的产酸速率比自然发酵组快,在第5d(1.2±0.013%)时就可达到自然发酵组15d(1.0±0.013%)的酸度;H1组游离氨基酸的总含量较自然发酵组的低,但H1组中必须氨基酸的含量相比自然发酵组显著提高0.0036%(P<0.05);H1发酵红酸汤中亚硝酸盐含量(0.010±0.001mg/kg)较自然发酵组(0.017±0.001mg/kg)显著降低(P<0.05),增强了酸汤的安全性。风味成分物质分析得知,H1组和自然发酵组的红酸汤中主要的挥发性风味物质为醇类、酯类、烯烃类;其中,H1组中酯类物质含量是自然发酵组的3倍。(3)应用UHPLC-QTOF-MS的代谢组学分析乳酸菌H1发酵红酸汤的品质,筛选差异特征代谢物,结果表明,接种干酪乳杆菌H1发酵的红酸汤中,天然抗菌物质(DL-3-苯乳酸和羟基异己酸),人体必需多不饱和脂肪酸(亚油酸和所有顺式-(6,9,12)-亚麻酸)和鲜味氨基酸(精氨酸)的含量均高于自然发酵组,这些物质有助于最终发酵产品的营养和感官品质;同时,红酸汤发酵过程中苦味氨基酸(苯丙氨酸,亮氨酸)的含量降低。通过整合与红酸汤特征代谢物有关的代谢途径,得到主要代谢途径为苯丙氨酸代谢,亮氨酸和异亮氨酸代谢,TCA循环,脂肪酸代谢,精氨酸代谢,核苷酸代谢,果糖和甘露糖代谢,磷酸戊糖途径,生物素代谢,泛酸和Co A的生物合成。结论:本研究所采用的干酪乳杆菌H1能够很好的适应番茄发酵环境并快速产酸,缩短红酸汤的发酵周期,且改善了红酸汤的风味;同时本研究得到干酪乳杆菌H1发酵红酸汤特征代谢物为:DL-3-苯乳酸,羟基异己酸,亚油酸,所有顺式-(6,9,12)-亚麻酸和精氨酸,这些代谢物作为红酸汤中的健康功能性成分,提高了其营养保健价值以及安全性。