保加利亚乳杆菌ND02是从青海传统酸牦牛乳中分离得到的一株具有优良发酵特性的菌株,研究证实具有提高发酵乳制品营养价值的潜在特性。为了深入了解保加利亚乳杆菌在不同发酵系统中的代谢特性,本研究选用保加利亚乳杆菌ND02分别对牛乳、褐色牛乳和乳清三种基料进行发酵,应用液质联用技术非靶向代谢组学方法研究发酵乳、褐色发酵乳和发酵乳清三种发酵乳制品发酵前后代谢组的变化,通过单变量统计分析结合多变量统计分析对差异代谢物进行筛选。主要研究结果如下:1)牛乳经保加利亚乳杆菌ND02发酵后其代谢组发生了显著变化。本研究共鉴定到23个差异代谢物,包括氨基酸、多肽、脂肪酸、有机酸、核苷酸和维生素。保加利亚乳杆菌ND02发酵乳中Pro-Trp、L-缬氨酸、L-异亮酰胺、苯甲酸和维生素A的相对含量显著高于牛乳。其中在发酵乳和褐色发酵乳中维生素A的相对含量分别增加349.22倍和231.06倍。因此,本研究推测保加利亚乳杆菌ND02在发酵过程中可能产生维生素A。2)牛乳经美拉德褐变后其代谢组发生了显著变化,主要包括氨基酸,肽,有机酸,核苷,醛酮,二噻吩,吡嗪,吡喃啉和酰胺化合物等20种代谢物的变化,其中大多数为风味化合物。褐色牛乳经保加利亚乳杆菌ND02发酵后其代谢组同样发生了显著的变化,主要集中于氨基酸、肽、醛酮酯类化合物、核苷和维生素等21个代谢物的变化。这些代谢物的变化共同决定了褐色发酵乳独特的色泽风味与营养品质。此外,美拉德褐变导致褐色牛乳中赖氨酸的相对含量大量减少,但随着保加利亚乳杆菌ND02发酵的进行,降解了乳中的蛋白质,使褐色发酵乳中赖氨酸相对含量显著回升,有效地解决了牛乳在加工过程中发生美拉德反应,导致大量赖氨酸被破坏而引起的乳制品营养价值降低这一问题。3)乳清经保加利亚乳杆菌ND02发酵后其代谢组发生了显著变化,主要包括异亮氨酸、Ala-Leu-Pro-Met、甲基-D-吡喃半乳糖苷、油酸、琥珀酸、黄嘌呤和胞嘧啶腺苷酸等37个代谢物的变化。其中,保加利亚乳杆菌ND02发酵乳清中半胱氨酸、Tyr-Trp、胞嘧啶核苷酸以及苯乳酸等23个代谢物的相对含量显著增加,涉及氨基酸代谢、糖代谢和脂肪酸代谢等多条复杂代谢途径。本研究基于代谢组学,系统地分析了保加利亚乳杆菌ND02在发酵牛乳,褐色牛乳和乳清时代谢组的变化。结果表明:保加利亚乳杆菌ND02在不同基料中,可以利用自身特有的代谢系统生成特定的氨基酸、风味物质、活性肽类和维生素,赋予发酵乳制品特殊的生理功效和营养价值。本研究对于开发和改进保加利亚乳杆菌发酵乳制品具有一定指导意义。