發酵香腸因其獨特的香氣和口感而受到歡迎，其中乳香是高品質的標志。然而，在工業生產中很難始終如一地再現這種香氣。不同批次之間的口感和香氣變化，尤其是乳香的穩定性問題，繼續對產品質量和消費者滿意度構成挑戰（Flores & Piornos, 2021）。香氣和口感受多種因素影響。微生物群落的動態變化，特別是凝固酶陰性葡萄球菌（CNS）和乳酸菌（LAB）的生態演替，決定了香氣的形成和穩定性（Hu et al., 2022; Leroy et al., 2010）。原材料組成以及細菌在肉基質中的空間分布對結構發展有重要影響（Bardischewski et al., 2022）。蛋白質在脫水過程中的結構變化直接決定了口感（Hao et al., 2024），而溫度和濕度進一步調節了這些特性（Iacumin et al., 2006）。先前的研究表明，在受控環境條件下，發酵劑可以改善加工一致性，但它們很少能復制傳統慢發酵產品中的特征性乳香（Yang et al., 2025; Zheng et al., 2024）。
在香腸加工過程中，切割、腌制和發酵會觸發肌肉蛋白質從溶液狀態向凝膠狀態的轉變，形成密集的蛋白質-脂肪網絡，最終形成類似大理石的結構（Katsaras & Budras, 1992）。這種緊湊的復合結構中，脂肪顆粒均勻地融合到蛋白質基質中，賦予了香腸天然大理石般的口感，這是高品質香腸的標志。該網絡的孔隙率和連通性對口感和香氣的形成至關重要（Datta et al., 2022; Zhang, Lu, & Chen, 2023）。以往的理論認為，關鍵的乳香化合物（如3-羥基-2-丁酮、2,3-丁二醇和2,3-丁二酮）通常由LAB通過碳水化合物-丙酮酸途徑合成（Chen et al., 2025; Ferrocino et al., 2018）。然而，這一途徑在發酵初期傾向于產生較高濃度的3-羥基-2-丁酮，導致乳香化合物比例失衡，從而產生過重的酸味和不足的乳香。研究表明，CNS（包括Staphylococcus equorum和Staphylococcus xylosusStaphylococcus equorum需要適應低酸環境，并依賴Debaryomyces hansenii提供必需的營養物質（Rong et al., 2024）。
乳香的形成不僅僅由單一代謝途徑決定，而是微生物群落、蛋白質-脂肪網絡結構演變和環境因素動態相互作用的結果。盡管關于微生物香氣合成的研究很多，但孔結構變化在塑造代謝環境和調節香氣形成中的作用仍需進一步探索（Michielsen et al., 2024）。適當的孔隙率和網絡結構為產生香氣的微生物的生長和代謝提供了有利的Water活性（aw）和微需氧條件（Borer et al., 2018; Flores & Piornos, 2021）。孔結構為微生物代謝創造了有利條件，其連通性和大小影響揮發性化合物的擴散和積累（de Anna et al., 2021; Zhang et al., 2018）。在發酵香腸的脫水過程中，由于水分擴散，會逐漸形成pH值和水分梯度（Costa-Corredor et al., 2010）。這種梯度不僅影響蛋白質-脂肪網絡的致密化和孔結構的演變，還影響微生物的空間分布和代謝活動（Tremonte et al., 2017），從而導致乳香化合物的差異積累。然而，大多數研究僅關注單個因素，忽略了各元素之間的協同作用。雖然微生物代謝（Chen et al., 2025; Ferrocino et al., 2018）和物理結構發展（Katsaras & Budras, 1992; Santos-Garcés et al., 2013）已分別得到研究，但它們未能捕捉到微生物群落與物理基質之間的動態相互作用。香氣的形成受到微生物代謝和物理化學微環境的共同影響。特別是在慢發酵過程中，pH值和水分遷移對蛋白質-脂肪網絡結構演變和香氣積累的協同效應尚未得到充分探索。
本研究假設，在香腸發酵過程中，水分擴散會形成pH值和水分梯度，驅動蛋白質-脂肪網絡孔隙的發展。這些微觀結構變化影響局部Water活性（aw），創造出異質環境，進而影響微生物的分布和代謝，最終增強乳香的形成。通過闡明這一過程，本研究旨在揭示水分驅動的微觀結構變化如何調節香氣產生，并提供優化菌種組合的策略，以改善高質量發酵香腸的口感和乳香。
