乳酸菌发酵对全果温州蜜柑汁挥发性风味物质谱的种属特异性调控机制研究

推荐：本研究针对柑橘加工副产物高值化利用和发酵果汁风味调控的科学问题，系统评估了5属19株乳酸菌(LAB)对全果温州蜜柑汁(WMJ)挥发性有机物(VOCs)的种属特异性影响。通过HS-SPME-GC-MS和OAV分析，发现Lp. plantarum ZFM715通过高效合成丁香酚、芳樟醇等物质显著提升花果香，而Ll. fermentum则削弱特征性柑橘香气。该研究为开发风味优化的发酵柑橘饮料提供了科学依据。

　　

柑橘作为全球重要的经济作物，其加工过程中产生的果皮副产物占比高达60%，这些富含萜烯类风味物质和膳食纤维的组分往往被废弃。传统柑橘汁仅使用果肉导致风味单一，而全果加工虽能保留更多营养成分，却面临热处理产生的二甲基硫醚(DMS)等异味物质的困扰。与此同时，消费者对植物基发酵饮料的需求激增，但关于乳酸菌(LAB)如何调控全果柑橘汁复杂风味体系的研究仍属空白。

针对这一科学问题，浙江工商大学食品与生物工程学院的刘书汛团队在《Journal of Future Foods》发表研究，系统比较了5个属19株LAB（包括植物乳杆菌Lp. plantarum、发酵粘液乳杆菌Ll. fermentum等）对温州蜜柑(Citrus reticulata Blanco cv. Unshiu)全果汁(WMJ)和纯果肉汁(PMJ)风味的影响。研究采用HS-SPME-GC-MS联用技术分析挥发性有机物(VOCs)，结合气味活性值(OAV)评估，首次揭示了LAB种属与柑橘特征风味成分间的精确调控关系。

关键技术方法包括：从浙江台州采集温州蜜柑制备WMJ和PMJ；使用DVB/CAR/PDMS纤维进行顶空固相微萃取；通过DB-WAX色谱柱(60 m×0.25 mm)实现VOCs分离，采用NIST 20数据库鉴定化合物；基于阈值计算OAV评估风味贡献；利用SPSS 26.0进行ANOVA差异分析。

3.1 发酵动力学特征

监测pH、OD₆₀₀和可溶性固形物(TSS)发现，Lp. plantarum MD3M001在48-72小时使pH降低1.38个单位，展现强产酸能力。TSS呈现先升后降趋势，推测与β-葡萄糖苷酶介导的糖苷水解及后续代谢有关。Ls. rhamnosus ZFM231在36小时出现生长抑制，可能与早期酸应激相关。

3.2 挥发性有机物特征

GC-MS鉴定出146种VOCs，WMJ总含量是PMJ的43.5倍，主要差异来自果皮贡献的萜烯(42.2%)和萜烯醇(38.7%)。发酵后出现62种新VOCs，醇类(28.2%-73.9%)和酸类(0.8%-21.1%)显著增加。

3.2.1 萜烯代谢

D-柠檬烯(69,303.3 μg/L)在WMJ中占主导，发酵后下降93.3%-98.4%，转化为α-松油醇等物质。值得注意的是，Lp. plantarum ZFM550使α-松油烯浓度从116.2 μg/L激增至11,728.8 μg/L，赋予强烈柠檬香。

3.2.2 关键风味调控

OAV分析显示，Lp. plantarum ZFM715通过提升丁香酚(17,077.7 μg/L)和芳樟醇含量，使花香OAV增加689.78；而Ll. fermentum ZFM720使特征性柑橘香气成分减少36.18%。Lc. mesenteroides促使(E)-2-己烯醇占比达75%，带来清新青草香。

3.3 风味轮廓重塑

雷达图分析表明，除Ll. fermentum外，其他LAB均能增强花香和木香 notes。特别值得注意的是，所有发酵处理均有效抑制了热处理异味物质DMS（阈值仅0.12 μg/L），其中Lp. plantarum ZFM715使化学异味强度降低86%。

该研究首次系统解析了LAB种属与全果柑橘汁风味的构效关系：Lp. plantarum和Lc. mesenteroides能通过靶向调控萜烯代谢通路，协同提升花香-果香风味簇；而Ll. fermentum则表现出较差的基质适配性。这些发现不仅为柑橘加工副产物的高值化利用提供了菌种选育依据，更建立了"微生物种属-特征风味成分"的对应数据库。未来通过定向组合发酵策略，有望开发出兼具营养与风味优势的新一代发酵柑橘饮品，推动植物基饮料产业的升级发展。