通过酿酒酵母接种量平衡半自然猕猴桃发酵中的发酵控制与香气复杂度

《Food Research International》：Balancing fermentation control and aroma complexity in semi-spontaneous kiwifruit fermentation through Saccharomyces cerevisiae inoculum level

　　

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  分级 酿酒酵母 接种 (0–1 × 10⁷ CFU/mL) 平衡了发酵控制和香气复杂性。
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  高接种量 (1 × 10⁷ CFU/mL) 减少乙酸，丰富关键香气活性酯类和萜类，并达到最高的感官可接受性。
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  半自发发酵保留了功能性本土微生物群，增强了果香/花香。
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  半自发发酵为优质果酒提供了一种实用的策略。

引言

猕猴桃 (猕猴桃属) 因其高营养价值和独特风味而广受欢迎。作为高度加工的产品，猕猴桃酒不仅扩大了水果的利用范围，还因其潜在的健康益处和愉悦的风味在市场上受到欢迎 (Ferguson & Stanley, 2003; Khiralla & Ali, 2020)。果酒的感官品质，尤其是其复杂的香气和协调的口感，是决定消费者接受度的关键因素，这些特性受发酵过程的显著影响 (Vilela, 2019)。发酵是果酒酿造的核心过程，发酵方案直接决定了所涉及微生物群落的结构和代谢活性 (Zhang et al., 2024)。目前，主要采用几种典型的发酵方法。

自发发酵依赖于原料表面存在的本土微生物群落，并 consistently 产生具有复杂风味和独特特征的产品 (Boban et al., 2024)。猕猴桃表面蕴藏着广泛多样的微生物群落 (Sui et al., 2021)，包括具有发酵潜力的酵母菌株。在自发发酵过程中，非酿酒酵母 和其他本土微生物通过自然的微生物演替有助于香气前体物的形成和风味多样性 (Li et al., 2022; Sun et al., 2025)。然而，自发发酵本质上难以控制，并可能伴随着腐败微生物的过度生长，特别是醋酸菌 (AAB)，导致挥发酸升高和不良的感官属性 (Bullé Rêgo et al., 2022)。相比之下，接种选定的 酿酒酵母 菌株进行发酵提供了显著优势，包括发酵启动快、工艺可控和产品一致稳定。然而，单一酵母菌株的代谢有时可能导致相对固定的风味特征，缺乏自发发酵提供的复杂性和独特性 (Sumby et al., 2010; Walker & Stewart, 2016)。

为了结合自发发酵和接种发酵 (IF) 的优势，受控自发发酵或混合发酵策略已被广泛探索 (Ca?as et al., 2015; Fu et al., 2022)。以前的研究表明，混合发酵剂可以提高酯类和萜类的产量，与纯 S. cerevisiae 发酵相比，产生更浓郁的花香和果香以及更高的感官可接受性 (Li et al., 2024; Sun et al., 2024a)。此外，本土非酿酒酵母已被证明可以通过突出地域风土特征来提高葡萄酒质量 (Li et al., 2024)。然而，混合发酵的成功应用关键在于 酿酒酵母 的初始接种水平，因为这一参数决定了添加菌株与本土微生物群落之间的竞争平衡。较高的接种量可能更有效地抑制腐败细菌，但也可能过度主导并减少本土产香酵母的贡献。相反，较低的接种量可能保留更多的本土多样性，但有风险不足以抑制醋酸菌，导致挥发酸升高和异味 (Han et al., 2024)。大多数以前的研究集中在比较自发发酵和接种发酵 (IF) 之间的终点差异，或者定性描述混合培养的好处，而没有系统地研究接种量大小作为连续变量的梯度效应 (Liang et al., 2023)。特别是，不同 酿酒酵母 接种水平对本土微生物群与腐败生物之间平衡的调节作用，以及随后对果酒整体代谢和感官质量的影响，仍然了解不足。因此，需要一项系统的基于梯度的研究来优化受控自发发酵的接种策略。

为了解决这一知识空白，本研究提出了一种“半自发发酵”方法：接种特定比例的 酿酒酵母，同时保留本土微生物。这种方法不仅仅是自发发酵和接种发酵 (IF) 之间的折衷，而是一种基于竞争微生物相互作用原理的科学驱动的生态策略。通过将选定的酿造酵母引入未经巴氏杀菌的果汁中，我们旨在创建一个受控的竞争环境，使发酵剂和本土微生物群能够共存。酿酒酵母 的接种量作为一个可调参数，主动构建竞争平衡并塑造微生物演替的轨迹。我们的核心假设是，通过系统地改变初始接种水平，我们可以精确调节微生物群落结构和代谢输出，从而确定一个既能实现发酵可控性又能保持香气复杂性的最佳范围 (Zhang et al., 2024)。因此，本研究以猕猴桃酒为模型系统，设计了一个梯度实验，包括自发发酵 (SF)、接种发酵 (IF) 以及不同接种水平的半自发发酵 (SF + 20%, SF + 50%, SF + 100%)。全面评估了发酵性能、微生物群落、有机酸、挥发性化合物、香气活性成分和感官特性。本研究的目的是阐明不同 酿酒酵母 接种水平如何影响微生物群落组成、风味形成和整体酒质，从而为优化果酒的受控半自发发酵提供实用依据。

章节摘要

菌株与样品

本实验使用了 酿酒酵母 WSL 21，该菌株保存在西北农林科技大学 (中国杨凌) 健康食品生产与安全实验室。徐香猕猴桃收获自中国陕西省周至县的一个果园。收获后，仅选择处于商业成熟期且无虫害、微生物感染和机械损伤的水果作为原料。发酵罐在使用前进行了清洁和灭菌。为了

基本理化性质及发酵动态分析

为了探讨不同发酵方法对猕猴桃酒发酵过程的影响，系统地监测了发酵过程中 (0–13 天) 总酸、总酚、总酯和残糖的动态变化，并基于这些数据分析了各组的发酵动力学。

如图 1A 所示，SF (自发发酵) 表现出最慢的糖消耗和过程结束时最多的残糖。复杂的

结论

本研究系统比较了自发发酵 (SF)、接种发酵 (IF) 和不同 酿酒酵母 接种水平的半自发发酵 (SF + 20%, SF + 50%, SF + 100%) 对猕猴桃酒质量的影响，揭示了接种量梯度调节微生物生态系统并驱动风味形成的核心机制。在未接种的 SF 组中，野生酵母的低活性与其他

CRediT 作者贡献声明

Wanju Yan: 写作 – 审查与编辑，写作 – 原稿撰写。Yuanjing Li: 软件，调查。Zitong Zhang: 可视化，形式分析。Rou Cai: 监督，资源。Sinuo Feng: 可视化，软件。Jia Han: 调查。Wangsheng Sun: 数据管理。Rui Cai: 可视化，形式分析。Zhouli Wang: 项目管理，概念化。Jing Guo: 资源，项目管理，方法论，概念化。

伦理批准

感官小组研究的许可已获得西北农林科技大学学术伦理委员会的批准，感官研究的参与者已同意参与感官评估并使用他们的信息。

利益冲突声明

作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能会影响本论文中报告的工作。

致谢

本研究得到了 陕西省重点研发计划 (批准号：资助编号 2024NC-GJHX-24) 的支持。作者感谢西北农林科技大学的周元在 GC–MS 分析方面提供的技术协助，以及西北农林科技大学的王华在 HPLC 分析方面提供的宝贵支持。

Wanju Yan|Yuanjing Li|Zitong Zhang|Rou Cai|Sinuo Feng|Jia Han|Wangsheng Sun|Rui Cai|Zhouli Wang|Jing Guo