《Food Bioscience》：Development of low-alcohol malt beer added genipap fruit: impact of single and co-inoculated yeast starter cultures on fermentation and beverage quality
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摘要专业翻译
非酒精和低醇啤酒（NABLABs）因消费者行为变化而受到越来越多的关注，尤其是人们追求与更健康生活方式相关、同时保持感官多样性和社交消费体验的产品。低醇啤酒（LABs）在不同国家之间的法规限量存在差异：在巴西，该类啤酒的酒精含量介于0.5%至2.
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非酒精和低醇啤酒（NABLABs）因消费者行为变化而受到越来越多的关注，尤其是人们追求与更健康生活方式相关、同时保持感官多样性和社交消费体验的产品。低醇啤酒（LABs）在不同国家之间的法规限量存在差异：在巴西，该类啤酒的酒精含量介于0.5%至2.0%（v/v）之间；在美国，“低醇”一词适用于酒精含量低于2.5%（v/v）的麦芽饮料；在西班牙，低醇啤酒的酒精含量最高可达3.0%（v/v）。这一差异凸显了国际上缺乏统一的LABs定义。在此背景下，非传统酵母的选择提供了一种有前景的替代方案，因为某些菌株依赖性地表现出对麦芽糖（麦芽汁中其他主要碳水化合物）有限的代谢能力，同时还能产生多种风味化合物，如酯类和有机酸，从而增强啤酒的感官特征。因此，它们的应用不仅有助于降低酒精含量，还有助于实现NABLABs感官和化学特征的多样化。在具有此潜力的酵母中，毕赤酵母（Pichia kluyveri）因其对麦芽汁糖类（尤其是麦芽糖）的有限利用能力以及产生果香型芳香化合物（尤其是乙酸酯类）的能力而备受关注。相比之下，酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）通常表现出更强的发酵能力和对酿造条件的适应性，尽管这些特性具有显著的菌株依赖性。将这些酵母用于共接种可能结合它们互补的代谢特性，从而潜在地平衡乙醇产量、糖消耗、香气形成和发酵性能。除了使用不同酵母外，采用非传统水果辅料配制的啤酒已成为使NABLAB市场多样化的有前景的替代方案，因为它们可以提供独特的感官属性、天然色素化合物、生物活性分子以及更大的产品差异化。然而，水果成分也可能与酵母代谢相互作用，从而影响发酵动力学、挥发性化合物的形成以及生物活性化合物的稳定性和生物可及性。京尼平果（Genipa americana L.）是一种原产于亚马逊和巴西塞拉多的水果，因其原产地、化学成分以及赋予啤酒视觉（蓝色啤酒）和功能性吸引力的潜力，代表了一个特别有趣的选择。绿色京尼平果含有京尼平苷（genipin），这是一种环烯醚萜类化合物，可与氨基基团反应形成蓝色色素，同时还含有酚类化合物和其他与抗氧化活性相关的生物活性成分。然而，关于京尼平果化合物在啤酒发酵过程中的行为及其对低醇饮料挥发性、感官和生物活性特征贡献的信息仍然有限。研究假设是，酿酒酵母CCMA 2122和毕赤酵母CCMA 0615的不同代谢能力将产生具有不同理化、挥发性、感官和生物活性特征的啤酒，而共接种可以整合或增强各自单菌株发酵的选定特征。因此，本研究评估了酿酒酵母CCMA 2122和毕赤酵母CCMA 0615单独使用和共接种生产添加京尼平果（Genipa americana L.）的低醇啤酒的潜力，考虑了它们对饮料理化、化学、挥发性、生物活性和感官特征的影响，包括酚类化合物的生物可及性和抗氧化活性。
论文解读
一、研究背景与目的
近年来，非酒精和低醇啤酒（NABLABs）市场因消费者对健康生活方式的追求而持续扩大。然而，各国对低醇啤酒（LABs）的法规标准并不统一，巴西规定酒精含量在0.5%至2.0%（v/v）之间，美国规定低于2.5%（v/v），西班牙则允许最高3.0%（v/v），国际上缺乏统一的定义标准。传统低醇啤酒生产常面临风味单一、感官品质不足等问题，因此需要探索新的技术路径。
在此背景下，非传统酵母的选择成为重要研究方向。毕赤酵母（Pichia kluyveri）因对麦芽汁中主要糖类（尤其是麦芽糖）的有限利用能力以及产生果香型乙酸酯类化合物的特性而受到关注；酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）则表现出较强的发酵能力和酿造适应性。将两者共接种可能整合互补的代谢特性，在降低酒精含量的同时丰富风味。此外，采用非传统水果辅料也成为产品差异化的重要策略。京尼平果（Genipa americana L.）原产于亚马逊和巴西塞拉多地区，其绿色果实含有京尼平苷（genipin），可与氨基基团反应形成蓝色色素，同时富含酚类化合物等生物活性成分，具有赋予啤酒独特视觉（蓝色）和功能特性的潜力。
然而，关于京尼平果化合物在啤酒发酵过程中的行为及其对低醇饮料挥发性、感官和生物活性特征贡献的研究仍然有限。本研究旨在评估酿酒酵母CCMA 2122和毕赤酵母CCMA 0615单独使用及共接种条件下生产添加京尼平果的低醇啤酒的可行性，系统考察其对饮料理化、化学、挥发性、生物活性和感官特征的影响，包括酚类化合物的生物可及性和抗氧化活性。
二、主要技术方法
研究人员采用三种发酵策略：以酿酒酵母CCMA 2122单独接种、以毕赤酵母CCMA 0615单独接种、以及两者共接种，初始接种量均为2×10? cells/mL。酵母菌株来源于巴西拉夫拉斯联邦大学农业微生物保藏中心（CCMA），其中毕赤酵母CCMA 0615分离自可可果实，酿酒酵母CCMA 2122分离自基于发酵木薯的tarubá饮料。未成熟京尼平果采集自巴西南马托格罗索州大坎普市。麦汁采用Pale Ale麦芽制备，京尼平果提取物以20%（v/v）比例在煮沸开始时添加。发酵在18°C下进行7天，4°C成熟10天，装瓶后添加蔗糖（5 g/L）进行碳酸化。研究采用实时荧光定量PCR（qPCR）监测酵母种群动态；高效液相色谱（HPLC）分析有机酸、碳水化合物和乙醇；固相微萃取-气相色谱-质谱联用（SPME-GC-MS）分析挥发性化合物；Folin-Ciocalteu法测定总酚含量；ABTS和FRAP法评估抗氧化活性；模拟胃肠道消化评估生物可及性；感官分析由101名未经训练的消费者完成。
三、研究结果
3.1 酵母种群动态监测
qPCR监测结果显示，酿酒酵母CCMA 2122在单独发酵和共接种发酵中种群从初始时期增至第7天，达到约8.3–8.8 Log cells/mL，在成熟期和瓶装啤酒阶段下降至约7.2–7.3 Log cells/mL。毕赤酵母CCMA 0615种群在整个生产期间变化有限，维持在约6.0–6.9 Log cells/mL。
3.2 理化参数
所有发酵的可溶性固形物含量从初始6.9°Brix显著下降，瓶装啤酒中CCMA 2122为2.9°Brix、CCMA 0615为3.1°Brix、共接种为3.0°Brix，组间无显著差异。pH值从初始4.95降至瓶装啤酒的4.12–4.27，各发酵间无显著差异。颜色分析显示，发酵后所有处理的L值显著降低（2.15–3.52），共接种啤酒在3个月储存后颜色变化ΔE值为0.36，属于不可感知范围，表明共接种处理颜色稳定性最佳。
3.3 碳水化合物、有机酸、乙醇及衰减度
共接种发酵促进了最快的糖消耗，果糖、葡萄糖和麦芽糖在发酵结束时均已检测不到。瓶装啤酒中，CCMA 0615处理仍残留麦芽糖（1.19 g/L）。有机酸谱在发酵和装瓶后发生变化：柠檬酸在CCMA 0615发酵结束时最高（2.11 g/L），但瓶装后CCMA 2122最高（1.45 g/L）；共接种处理柠檬酸降至0.03 g/L。异戊酸仅在CCMA 0615（0.52 g/L）和共接种（0.53 g/L）的瓶装啤酒中检出。乙醇含量方面，发酵结束时CCMA 2122最高（2.25% v/v），CCMA 0615最低（1.90% v/v）；瓶装啤酒中CCMA 2122仍最高（3.05% v/v），CCMA 0615为2.39% v/v，共接种为2.57% v/v，三者间均有显著差异。实际衰减度方面各处理无显著差异（53.19%–61.50%）。
3.4 挥发性化合物
共检出40种挥发性化合物，其中23种从发酵开始持续至瓶装啤酒阶段，包括9种酯类、9种醇类、3种有机酸和2种倍半萜烯。主成分分析（PCA）解释了89.57%的总方差。CCMA 2122与碳氢化合物和醇类相关，苯乙醇（9,618,670）和1-戊醇（5,778,465）面积最高；CCMA 0615与酸类和酯类相关，辛酸面积最高（1,744,816），芳樟醇面积最高（810,121）；共接种处理靠近酯类和酸类向量，香叶醇乙酸酯仅在CCMA 0615和共接种中检出。
3.5 酚类化合物、抗氧化活性及生物可及性
总酚含量从初始260.85 mg GAE/L在发酵后增加，CCMA 0615最高（435.10 mg GAE/L），瓶装后进一步增加至445.05–545.09 mg GAE/L。FRAP抗氧化活性在发酵后增加，CCMA 0615（3,419 μmol Trolox/L）和CCMA 2122（3,404 μmol Trolox/L）显著高于共接种（1,671 μmol Trolox/L）。ABTS活性在发酵后均增加，共接种最高（774.73 μmol Trolox/L），瓶装后CCMA 2122最高（891.39 μmol Trolox/L）。模拟消化后，所有处理的总酚和抗氧化活性均显著下降，但共接种啤酒在总酚（55.70%）、FRAP（56.09%）和ABTS（50.18%）三项指标上均表现出最高的生物可及性，显著优于其他处理。
3.6 感官分析
感官接受度测试显示，各啤酒在外观、颜色、香气、口味、苦味和总体印象方面均无显著差异。外观、颜色和香气得分接近6（“略微喜欢”），口味得分介于5.34–5.78（“既不喜欢也不讨厌”），总体印象得分5.65–6.02，购买意愿得分接近3（2.77–3.08）。
四、讨论与结论
本研究证实了研究假设：酿酒酵母CCMA 2122和毕赤酵母CCMA 0615的代谢差异确实产生了具有不同理化、挥发性、感官和生物活性特征的低醇啤酒。毕赤酵母CCMA 0615单独发酵降低了乙醇含量并增加了酯类化合物面积，有利于风味多样性；酿酒酵母CCMA 2122表现出最高的乙醇产量和衰减度。共接种策略虽然未在乙醇含量上表现出协同降低效应，但在酚类化合物生物可及性和颜色稳定性方面表现出显著优势，这可能与两种酵母代谢互补性有关。京尼平果提取物的添加成功赋予了啤酒蓝色外观和生物活性潜力，所有处理均符合低醇啤酒的酒精含量标准。感官分析表明三种啤酒均获得消费者可接受的评价。研究结论认为，共接种酿酒酵母CCMA 2122和毕赤酵母CCMA 0615结合京尼平果提取物，是开发具有功能特性和良好感官接受度的低醇蓝色啤酒的有效策略，为NABLABs市场的产品创新提供了新的技术途径。
