非酿酒酵母协同发酵提升柑橘酒风味与发酵性能的代谢机制研究

为解决非酿酒酵母(NSY)在酿酒工业中代谢效率低、应用受限的问题，研究人员通过多组学分析技术，系统研究了Candida ethanolica、Hanseniaspora guilliermondii和Hanseniaspora thailandica的混合发酵机制。研究发现双菌株共发酵可使乙醇产量提升33.3%，挥发性芳香物质增加28.2%，并通过调控脂肪酸代谢和糖酵解途径显著改善发酵性能。该研究为水果酒风味创新和非传统酵母的工业化应用提供了重要理论依据。

　　

在传统酿酒工业中，酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae, Sc)长期占据主导地位，但其单一发酵导致的同质化风味问题日益凸显。非酿酒酵母(Non-Saccharomyces yeast, NSY)虽能丰富酒体风味，却因代谢效率低下而难以工业化应用。这一矛盾促使科学家们不断探索NSY的协同发酵机制，以期在保留风味多样性的同时提升发酵效率。

江西省亚热带植物资源与保护重点实验室的研究团队独辟蹊径，首次采用纯NSY体系完成柑橘酒全程发酵。他们从自然发酵的南丰蜜橘酒中分离出三株特色酵母：产乙醇假丝酵母(Candida ethanolica, Ce)、季也蒙毕赤酵母(Hanseniaspora guilliermondii, Hg)和泰国毕赤酵母(Hanseniaspora thailandica, Ht)，通过多组学联用技术揭示了混合发酵的增效机制。这项创新性研究发表在食品科学领域权威期刊《LWT》上，为水果酒产业升级提供了新思路。

研究采用代谢组学分析发酵动力学和香气特征，结合转录组学解析基因表达调控网络。通过高效液相色谱(HPLC)测定有机酸和酚类物质，运用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)分析挥发性成分，并采用电子鼻进行香气指纹图谱鉴定。

生长动力学分析
混合发酵显著缩短了NSY的延滞期，Hg:Ht-1:1组合的发酵速率接近Sc单菌发酵。转录组显示，双菌共培养上调了脂肪酸β-氧化和糖酵解途径关键酶基因，包括丙酮酸脱羧酶(EC:4.1.1.1)和乙醇脱氢酶(EC:1.1.1.1)，使乙醇产量提升至10.74% (v/v)。

非挥发性成分优化
双菌共发酵使总多酚含量达142.49 mg/L，较Sc单菌提高4.4%。其中橙皮素和川陈皮素等活性黄酮含量显著增加，分别达到4.10 mg/L和1.01 mg/L。Hg:Ht组合更将维生素C(Vc)含量提升至149.36 mg/L，同时将苹果酸控制在162.71 mg/L，有效平衡了酒体酸度。

挥发性风味物质富集
Hg:Ht-1:1混合发酵产生528.42 mg/L挥发性物质，创柑橘酒报道新高。关键风味物质D-柠檬烯(13.21 mg/L)和苯乙基乙酸酯(83.33 mg/L)分别赋予酒体突出的柑橘和玫瑰香气。气味活性值(OAV)分析显示，乙酸异戊酯(1844.10)和乙酸苯乙酯(333.32)是主要呈香物质。

代谢通路调控机制
转录组揭示双菌协同通过三条通路增效：1）上调糖酵解途径的甘油醛-3-磷酸脱氢酶(EC:1.2.1.3)，加速丙酮酸生成；2）下调乙酰辅酶A羧化酶(EC:6.4.1.2)，解除对脂肪酸β-氧化的抑制；3）调控甘氨酸和卟啉代谢，促进S-腺苷甲硫氨酸(SAM)依赖的萜烯甲基化，使总萜烯含量提升28.2%。

这项研究首次证实NSY纯种混合发酵可突破单菌性能限制，通过代谢网络重构实现"风味-效率"双提升。研究不仅为水果酒风味设计提供了新策略，更建立了非传统酵母性能改良的普适性方法。特别值得注意的是，Hg:Ht组合创造的149.36 mg/L Vc含量，为发酵食品功能性强化开辟了新途径。这些发现对推动酿酒工业微生物资源开发和产品升级具有重要指导意义。