基于LC-MS、HS-GC-IMS和ET技术解析鲁氏接合酵母发酵对枣饮料代谢物及风味物质的影响机制

本研究针对枣饮料发酵过程中风味与代谢物变化机制不明的问题，通过分离自然发酵枣汁中的鲁氏接合酵母（Zygosaccharomyces rouxii），结合LC-MS（非靶向代谢组学）、HS-GC-IMS（挥发性成分分析）和电子舌（ET）技术，鉴定出29类关键差异代谢物及58种挥发性成分，发现发酵显著提升酯类物质含量并改善口感，为功能性发酵饮料开发提供理论依据。

　　

枣（Ziziphus jujuba Mill.）作为中国特有的药食同源作物，富含氨基酸、维生素及微量元素，具有抗氧化、免疫调节等健康功效。然而传统枣加工产品如干枣、枣粉等存在风味单一、生物活性成分利用率低等问题。发酵技术虽能改善食品风味和营养，但针对高糖枣汁的特异性发酵菌种筛选及作用机制研究仍属空白。河北农业大学枣研究团队从自然发酵枣汁中分离得到一株耐高糖、耐酸的优势菌株——鲁氏接合酵母（Zygosaccharomyces rouxii），通过多组学联用技术首次系统揭示了该菌株对枣饮料风味与代谢物的调控机制。

研究采用液相色谱-质谱联用（LC-MS）分析非挥发性代谢物，顶空-气相色谱-离子迁移谱（HS-GC-IMS）检测挥发性有机物，结合电子舌（ET）味觉评价体系。以"金丝小枣"为原料制备浓缩枣汁，通过梯度稀释法从自然发酵液中分离纯化菌株，经形态学和分子生物学鉴定为Z. rouxii。

菌株分离与鉴定
从10^-1-10^-2稀释度的发酵液中分离获得纯培养菌株，显微镜观察显示典型的酵母出芽生殖特征，该菌株在高糖（50%浓度）和pH 3.0条件下仍保持活性，证实其极端环境适应性。

代谢组学分析
LC-MS检测到662种代谢物，筛选出138种差异代谢物，其中7大类29种关键物质（如5'-甲基硫代腺苷）显著变化。发酵后鲜味氨基酸增加37.2%，甜味氨基酸提升28.5%，有机酸积累导致酸味增强，与ET检测的酸度提升结果一致。

风味物质解析
GC-IMS鉴定出58种挥发性成分，发酵新增34种香气物质，酯类占比达61.8%（如乙酸乙酯、苯甲酸甲酯），赋予饮料典型花果香。醛类物质减少42.3%，有效降低青草味。

讨论与意义
该研究证实Z. rouxii能耐受枣汁的高渗透压环境，通过代谢途径重塑显著改善饮料风味：①酯合成酶系催化产生大量芳香酯；②蛋白酶系统分解蛋白质释放风味前体；③三羧酸循环增强促进有机酸积累。研究成果为开发高附加值功能性发酵枣饮料提供了菌种资源和理论支撑，发表于《Food Chemistry》的这项工作标志着我国在特色农产品发酵领域取得重要突破。