不同乳酸菌与葡萄汁有孢汉逊酵母共发酵对低醇柑橘汁特性影响的机制研究

《Food Chemistry: X》：Unrevealing the characteristics of low-alcohol citrus juice cofermented with different lactic acid bacteria and Hanseniaspora uvarum

本研究针对柑橘深加工需求，通过乳酸菌(LAB)与非酿酒酵母Hanseniaspora uvarum Yr3共发酵技术，系统解析其对柑橘汁理化特性、生物活性及风味组分的调控作用。结果表明共发酵可显著提升黄酮释放量(达对照2.52倍)、降低酒精度(最低1.18%)并增加挥发性风味物质多样性，为开发高附加值低醇柑橘饮品提供新策略。

　　

柑橘作为全球最重要的经济作物之一，中国拥有超过4000年的栽培历史。新鲜柑橘富含维生素C、类胡萝卜素、黄酮类化合物和膳食纤维等多种功能成分，但长期贮藏易导致霉变、果皮着色不均等问题。传统加工方式难以兼顾营养保留与风味提升，而消费者对低酒精、高营养果蔬饮品的需求日益增长。目前研究多集中于乳酸菌或非酿酒酵母的单菌发酵，对二者协同发酵的增效机制尚不明确。

为此，四川农业大学食品学院的研究团队在《Food Chemistry: X》发表论文，系统探究了植物乳杆菌M3、短乳杆菌M11、副干酪乳杆菌J8三种乳酸菌与葡萄汁有孢汉逊酵母Yr3单独及共发酵对柑橘汁品质的调控作用。研究通过多组学技术联用，揭示了共发酵过程中微生物互作对功能性成分转化和风味形成的协同效应。

研究主要采用微生物培养计数法监测发酵过程中活菌数动态变化，通过高效液相色谱(HPLC)定量有机酸和黄酮类物质，借助电子鼻与顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用(HS-SPME-GC-MS)分析挥发性风味组分，结合靶向代谢组学技术解析黄酮代谢通路，并采用感官评价体系综合评定产品品质。

3.1. pH和总酸含量变化

副干酪乳杆菌J8表现出最强产酸能力，发酵6天时总酸达15.32 g/L。共发酵组YM3（植物乳杆菌M3+Yr3）和YJ8（副干酪乳杆菌J8+Yr3）在发酵初期酸产量高于单菌发酵，后期因Yr3的酸调节作用使总酸含量下降，证实酵母与乳酸菌存在代谢互作。

3.2. LAB和H. uvarum生长情况

所有乳酸菌在24小时内均达到8.0 lg(CFU/mL)以上，其中J8活菌数持续保持高位。共发酵组乳酸菌活菌数略高于单菌发酵，可能与酵母产生的维生素、可溶性氮化合物促进生长有关。Yr3在共发酵体系中活菌数受乳酸菌代谢酸抑制，说明微生物间存在竞争关系。

3.3. 总酚含量变化

发酵初期各组总酚含量均急剧下降，但共发酵组YM3、YM11和YJ8在第4天出现回升（最高498.99 mg/L），而对照组持续下降。表明特定菌株组合可通过微生物转化缓解多酚氧化降解。

3.4. 总黄酮含量变化

YM3共发酵组表现尤为突出，第2天即稳定在322.31 mg/L，较对照组提升2.52倍。靶向代谢组学检测到35种黄酮化合物，发现Yr3可能通过转肉桂酸4-单加氧酶促进下游酚酸合成，而共发酵协同促进未知黄酮释放。

3.5. SOD酶活性变化

对照组SOD活性在第2天完全失活，而YJ8共发酵组在第4天达到峰值29.64 U/mL。证明接种发酵能有效维持超氧化物歧化酶活性，可能与微生物自身SOD分泌及酸性环境稳定作用相关。

3.6. 抗氧化能力变化

YM3组DPPH自由基清除能力在第1天达538.10 μmol/L，YJ8组ABTS自由基清除能力在第5天达2685.41 μmol/L。共发酵组抗氧化活性提升与高黄酮含量、SOD活性增强密切相关。

3.7. 发酵柑橘汁特性表征

酒精含量方面，Yr3单菌发酵达1.40%，而YM3共发酵降至1.18%，符合低醇饮料标准。有机酸分析显示植物乳杆菌M3对柠檬酸代谢率高达97.75%，共发酵组乙酸含量升高与酵母生长抑制相关。挥发性组分检测到58种风味物质，YJ8组酯类总量最高(241.47 μg/L)，其中乙酸乙酯、苯乙醇等贡献玫瑰香和果香。感官评价显示共发酵组得分(87.00)显著高于对照组(68.75)，YM3在风味协调性方面表现最佳。

本研究首次系统阐明乳酸菌与非酿酒酵母共发酵对柑橘汁品质的多维度提升机制。通过微生物协同作用有效平衡了酸度调节、功能成分释放和风味物质生成的矛盾，为开发兼具高生物活性与优良感官特性的低醇柑橘饮品提供了理论依据和应用范式。特别是YM3（植物乳杆菌M3+Yr3）组合在黄酮增溶、抗氧化增强和风味调控方面的卓越表现，展现出工业化应用的巨大潜力。该研究不仅拓展了柑橘深加工技术路径，也为其他果蔬发酵饮品开发提供了可借鉴的微生物共发酵策略。