非发酵乳酸菌作为辅助培养剂对模型奶酪中挥发性化合物和游离氨基酸含量的影响及其风味调控机制研究

为解决传统奶酪风味单一和成熟周期长的问题，研究人员通过添加5种非发酵乳酸菌（Lactobacillus casei、L. delbrueckii subsp. bulgaricus、Lactiplantibacillus plantarum及两株L. helveticus）作为辅助培养剂，系统研究了其在8°C和16°C下120天成熟过程中对模型奶酪挥发性成分（GC/MS分析）、游离氨基酸（HPLC分析）及感官特性的影响。结果表明，L. helveticus和L. plantarum显著提升甲基酮类和羧酸合成，而L. bulgaricus促进谷氨酸积累，协同优化了奶酪风味和营养品质。该研究为功能性奶酪开发提供了菌种选择和工艺优化依据。

　　

奶酪作为全球广泛消费的发酵乳制品，其独特风味和质地主要依赖于成熟过程中微生物的代谢活动。然而，传统奶酪生产面临两大挑战：一是依赖单一发酵剂导致风味层次不足，二是自然成熟周期长达数月甚至数年，成本高昂。尽管乳酸菌（LAB）作为发酵剂的应用已较为成熟，但非发酵乳酸菌（NSLAB）在风味强化和成熟加速方面的潜力尚未充分挖掘。此外，温度对奶酪成熟过程中生化反应的调控机制仍需系统研究。

为解决这些问题，来自国内某高校食品工程学院的研究团队在《Journal of Future Foods》发表了一项创新研究。他们选取5种具有潜在风味的乳酸菌（Lactobacillus casei ATCC 393、L. delbrueckii subsp. bulgaricus ATCC 11842、Lactiplantibacillus plantarum ATCC 14917及两株L. helveticus ATCC 15009/DPC4571）作为辅助培养剂，在控制盐浓度3%（w/w）条件下制备模型奶酪，分别在8°C和16°C下进行120天成熟实验。通过气相色谱-质谱联用（GC/MS）分析挥发性成分，高效液相色谱（HPLC）定量游离氨基酸（FAA），结合主成分分析（PCA）和热图聚类等统计方法，系统评估了菌株和温度对奶酪品质的影响。

关键技术方法包括：1）响应面法（RSM）优化模型奶酪制备工艺；2）固相微萃取-气相色谱质谱（SPME-GC/MS）检测41种挥发性化合物；3）基于Cd-茚三酮法和柱前衍生化HPLC分别测定总FAA和个体FAA；4）10人感官评价小组进行多维度感官分析；5）采用SPSS和RStudio进行多元统计分析。

化学组成分析
首日奶酪pH值介于4.93-5.51，其中L. helveticus DPC4571发酵样品（HD）pH最低（4.93），而L. bulgaricus（B）和L. helveticus（H）样品pH较高。干物质含量在HD奶酪中显著降低，这与该菌株快速产酸导致凝乳持水性增加有关。

挥发性化合物特征
共鉴定出41种挥发性物质，包括10种醇类、8种醛酮类、9种羧酸和14种酯类。热图分析显示，16°C成熟的B和H奶酪以醇类（如3-甲基-1-丁醇）、酯类和酸类为主，而P奶酪富含酸类、醛类和酮类。L. helveticus显著促进支链醇（如3-甲基-1-丁醇）生成，其浓度在16°C下高达126.6 μg/100g，该物质赋予奶酪果香和刺激气味。值得注意的是，L. plantarum组乙酰乙酮（93.5 μg/100g）和2-庚酮含量突出，这些甲基酮类物质具有"奶油香"特征。

游离氨基酸动态
成熟120天后，总FAA含量以HD奶酪最高（49.62 mg/100g，16°C），较对照组（K）提升38.7%。关键风味前体氨基酸呈现菌株特异性：L. bulgaricus促进谷氨酸（Glu）积累（5.08 mg/100g），而L. helveticus显著增加亮氨酸（Leu）、缬氨酸（Val）和苯丙氨酸（Phe）含量。PCA分析显示，B奶酪的FAA谱与其它组明显分离，表明L. bulgaricus具有独特的蛋白水解模式。

感官评价
16°C成熟的样品在质地评分上普遍优于8°C组。L. casei发酵奶酪在90天时获得最高总体接受度（7.8/9分），而L. plantarum组在"乳酸风味"指标上表现突出。值得注意的是，两组L. helveticus均能抑制不良风味产生，这与该菌株降低2-甲基-1-丙醇等异味物质相关。

该研究证实，非发酵乳酸菌作为辅助培养剂可通过三条途径提升奶酪品质：1）L. helveticus通过高蛋白酶活性加速蛋白质降解，增加鲜味氨基酸（Glu）和支链氨基酸（Leu/Val）；2）L. plantarum通过脂解作用促进甲基酮生成，贡献奶油香；3）温度与菌株协同调控酯化反应，16°C下乙醇与羧酸形成更多果香酯类。这些发现不仅为缩短奶酪成熟周期提供了菌种选择依据（如L. helveticus DPC4571），还揭示了温度-菌株互作影响风味代谢的分子机制。未来研究可进一步解析特定菌株的蛋白酶和酯酶基因表达谱，为精准调控奶酪风味提供理论支撑。

该研究的创新性在于首次系统比较了五种NSLAB在双温度体系下的代谢差异，并明确了L. helveticus DPC4571在风味强化方面的工业应用潜力。通过将传统发酵工艺与现代组学分析结合，为开发功能性奶酪（如高Glu含量的"鲜味奶酪"）提供了关键技术参数。这些成果对提升传统乳制品附加值和推动食品微生物资源开发具有重要意义。