植物乳杆菌与酿酒酵母共发酵提升多基质饮料功能与风味特性的协同机制研究

为解决单一乳酸菌(LAB)发酵饮料风味单薄和营养不足的问题，中国农业科学院团队创新性地采用植物乳杆菌(L. plantarum)HY1与5种酿酒酵母(P. kluyveri PK7、K. marxianus KM20等)共发酵樱桃番茄-苹果-枸杞-西兰花复合基质。研究发现PK7组合显著提升发酵速率(6.34倍胆酸钠吸附)和鲜甜氨基酸，KM20则使维生素C和酚类物质提升并产生新型酯类(乙基辛酸酯等)，为开发新一代功能性果蔬发酵饮料提供关键技术支撑。

　　

随着消费者对功能性饮品需求增长，传统单一基质发酵饮料面临营养单一、风味不足的瓶颈。樱桃番茄富含番茄红素，苹果含酚酸，枸杞具抗氧化活性，西兰花含硫代葡萄糖苷——这些植物基质理论上能互补营养，但单一乳酸菌发酵难以充分释放其价值。更棘手的是，乳酸菌(LAB)代谢能力有限，单独发酵常导致产品酸味过重、香气寡淡。中国农业科学院的研究团队独辟蹊径，将植物乳杆菌(L. plantarum)HY1与5种特色酿酒酵母"联姻"，开展了一场微生物协同作用的深度探索。

研究采用樱桃番茄、富士苹果、枸杞和西兰花四合一基质，通过测定发酵动力学参数、LAB活菌数、有机酸谱等评估基础发酵性能；采用HPLC检测维生素C、酚类物质；通过GC-MS解析挥发性物质；结合体外消化模型评估胆酸盐吸附能力。特别关注不同酵母菌株与LAB的"黄金组合"效应。

Probiotic LAB population and physicochemical parameters
数据表明，P. kluyveri PK7与LAB共培养时展现出最强协同效应：60小时时LAB活菌数达8.54 log CFU/mL，比单菌发酵提高8.45%。该组合还产生最高乳酸产量(12.34 g/L)，同时显著降低苦味氨基酸比例。

Bioactive compounds and antioxidant activities
K. marxianus KM20组合表现亮眼：维生素C保留率提升2.1倍，总酚含量增加37.6%，DPPH自由基清除率提高42.3%。这种抗氧化增强可能源于酵母分泌的胞外酶促进植物细胞壁多糖降解。

Flavor profile analysis
GC-MS揭示KM20组合产生4种新型酯类，其中乙基辛酸酯(ethyl octanoate)和乙基己酸酯(ethyl hexanoate)含量分别达246.7 μg/L和187.5 μg/L，这些物质赋予饮料浓郁果香。PK7组则显著提升鲜味氨基酸(谷氨酸+天冬氨酸)占比至总氨基酸的29.7%。

In vitro digestion stability
模拟消化后，PK7组的胆酸钠吸附能力飙升至单菌发酵的6.34倍，暗示其潜在降血脂功能。所有共发酵组的总抗氧化活性保留率均超过80%，远高于单菌发酵组(52.3%)。

这项发表于《Food Bioscience》的研究揭示：P. kluyveri PK7通过提供小肽促进LAB生长，同时调控氨基酸代谢通路；K. marxianus KM20则激活苯丙烷类代谢途径增加酚类物质。两种酵母与LAB形成"代谢分工"，PK7主攻发酵效率与滋味改良，KM20专注抗氧化与香气构建。该发现为精准设计发酵菌种组合提供分子基础，尤其对开发兼具益生功能与丰富口感的新型植物基饮料具有里程碑意义。