发酵山羊奶、马奶和骆驼奶饮品的物理化学特性、风味及代谢特性

《International Dairy Journal》：Physicochemical, Flavor, and Metabolic Characteristics of Fermented Goat, Mare, and Camel Milk Beverages

　　

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  比较了发酵山羊奶、马奶和骆驼奶的香气特征
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  应用了多组学整合技术（GC-MS/GC-IMS、OAV、AA、DIABLO、代谢分析）
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  发酵骆驼奶具有最高的复杂香气和抗氧化活性
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  Tyr和Asp是连接氮代谢与香气活性化合物的关键节点
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  挥发性化合物和代谢标志物有助于工艺优化和质量控制

引言

酒精发酵乳饮料在某些地区被称为“牛奶酒”，是一类传统且新兴的功能性饮料，在中亚、蒙古以及非洲和中东的干旱地区广泛消费。典型的例子包括库米酒（Kumis）、发酵骆驼奶和发酵山羊奶，它们是通过乳酸菌、酵母或其混合菌群发酵制成的。这些饮料的特点是酒精含量较低至中等，酸度适中，且具有独特的风味。它们还因含有生物活性肽、有机酸和抗氧化化合物等营养成分而受到越来越多的关注（Cheng等人，2010年；Loubet Filho等人，2022年）。与水果或谷物基酒精饮料相比，酒精发酵乳饮料受到乳汁成分的显著影响，尤其是蛋白质和脂质的组成。在发酵过程中，广泛的蛋白水解会释放游离氨基酸和肽类，这些化合物直接贡献了风味属性，如鲜味、甜味和苦味。游离氨基酸还可以通过微生物代谢途径（包括Ehrlich途径）生成香气化合物（Hazelwood等人，2008年；Verstrepen等人，2003年）。同时，脂质水解、脂质氧化和柠檬酸相关的代谢反应会产生短链脂肪酸和C4化合物，如二乙酰和乙酰酮，这些化合物赋予了发酵乳饮料 buttery、奶油状和奶酪般的风味（Hugenholtz，1993年；García-Quintáns等人，2008年）。这些复杂的代谢过程导致了高度多样化的挥发性成分，这些成分强烈依赖于乳源和乳汁组成。

从市场和文化的角度来看，库米酒因其悠久的历史和稳定的消费者基础，仍是国际上最广为认可和商业上最受欢迎的特种发酵乳饮料之一。相比之下，骆驼奶和山羊奶作为发酵乳饮料的原料最近受到了越来越多的关注。它们独特的蛋白质和脂质组成、营养特性以及地域可获得性，为开发发酵产品提供了潜力。因此，关于马奶、骆驼奶和山羊奶发酵饮料的风味质量的研究有所扩展，重点关注挥发性成分分析、香气活性化合物以及风味相关特性（Bilal等人，2024年；Jia等人，2021年；Teichert等人，2020年）。然而，在统一处理条件下对这些三种特种发酵乳饮料的直接比较仍然有限。因此，乳源不同的基质差异如何影响理化特性、氮代谢、抗氧化潜力和香气形成仍不清楚。此外，风味组学和化学计量学的最新进展为解决这些问题提供了强有力的工具。气相色谱-质谱（GC-MS）和气相色谱-离子迁移率谱（GC-IMS）技术能够全面表征挥发性成分。气味活性值（OAV）分析可以进一步识别对香气感知有潜在贡献的化合物（Song等人，2022年）。新兴的多组学整合策略允许联合解释理化性质、氨基酸代谢和挥发性成分，以阐明风味形成机制（Wang等人，2023年）。尽管如此，不同乳源的特种发酵乳饮料之间的综合性比较仍然有限。

因此，本研究在统一的酵母发酵条件下比较了发酵山羊奶（FGM）、库米酒（Kumis）和发酵骆驼奶（FCM）。目的是确定乳源差异对理化特性、抗氧化活性、游离氨基酸成分、挥发性组成和风味相关代谢特性的影响。测定了pH值、可滴定酸度、酒精含量和颜色等理化指标，以及抗氧化活性。使用氨基酸分析仪量化了游离氨基酸。通过GC-MS和GC-IMS表征了挥发性成分，并通过OAV分析识别了关键香气活性化合物。多变量和相关性/网络分析用于探讨理化特性、氨基酸池和挥发性特征之间的关系。这些分析用于识别潜在的风味相关标志物和不同数据块之间的关联。此外，还对FCM和库米酒进行了针对性非靶向代谢组学分析，以表征整体代谢差异并筛选可能与风味形成相关的候选代谢物。这项研究提供了对特种发酵乳饮料的理化、风味相关和代谢多样性的全面理解，为发酵乳饮料的开发提供了科学基础。

章节片段

实验材料

本研究中使用的Saccharomyces cerevisiae BV818菌株来自中国湖北省宜昌的Angel Yeast有限公司。作为发酵基质的商业马奶粉、骆驼奶粉和山羊奶粉购自中国乌鲁木齐的Aijia超市。在发酵前，根据实验设计用无菌水重新配制了这些奶粉。根据产品标签，三种商业奶粉的营养成分如下

酸度和酒精含量

图1A显示了FGM、库米酒和FCM的可滴定酸度（以每升样品中的乳酸当量克数表示）、pH值和酒精含量。三种发酵乳样品之间的可滴定酸度和pH值存在显著差异（P < 0.05），而酒精含量没有显著差异（P > 0.05）。FGM的可滴定酸度最高，为6.16 g L^-1，其次是库米酒，为5.86 g L^-1，FCM为5.50 g L^-1

结论

本研究表明，在统一的酵母发酵条件下，发酵山羊奶、库米酒和发酵骆驼奶之间存在明显的乳源差异。发酵山羊奶的可滴定酸度最高，pH值最低，而发酵骆驼奶的抗氧化活性最强，总游离氨基酸和挥发性成分含量最高。OAV分析显示了不同的香气特征，库米酒以富含酯类的果香为主，而发酵山羊奶则具有

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CRediT作者贡献声明

Junnan Hu：研究工作、数据整理。Hui Li：研究工作、数据整理。Rulan Xiao：数据整理。Zixin Dai：研究工作。Lianchao Zhang：研究工作、概念构思。Songyi Lin：研究工作、概念构思。Zhiqiang Lu：数据可视化、项目监督、资金筹集、概念构思。Jiayang Li：验证、方法学研究、数据整理。Xingxing Deng：初稿撰写、验证、研究工作、数据整理、概念构思

未引用参考文献

利益冲突声明

数据可用性

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致谢

本研究得到了新疆维吾尔自治区基础研究基金和新疆维吾尔自治区教育部门的Tianchi青年学者的支持。

Jiayang Li|Xingxing Deng|Junnan Hu|Hui Li|Rulan Xiao|Zixin Dai|Lianchao Zhang|Songyi Lin|Zhiqiang Lu