《Food Bioscience》:Species- and Strain-Specific Effects of Yeast and Acetic Acid Bacteria Pairings on Bioactive Compounds, Aroma Chemistry, and Sensory Attributes of Kombucha
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•酵母-细菌配对组合驱动康普茶的挥发性代谢组•高酯类产量与不良异味相关•最大化挥发性酯类产量并不能保证消费者偏好•Z. bailii 与 K. saccharivorans 配对可优化感官与生物活性•发酵可提升抗氧化能力,尽管其酚类含量较低引言功能饮料日益流行,使康普茶从一种
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酵母-细菌配对组合驱动康普茶的挥发性代谢组
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高酯类产量与不良异味相关
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最大化挥发性酯类产量并不能保证消费者偏好
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Z. bailii 与 K. saccharivorans 配对可优化感官与生物活性
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发酵可提升抗氧化能力,尽管其酚类含量较低
引言
功能饮料日益流行,使康普茶从一种传统小众饮品转变为重要的工业产品。康普茶以其酸甜口感和潜在健康益处而广为人知(Abaci 等, 2022;Chen 等, 2025;Li 等, 2023)。它含有多种生物活性化合物,如有机酸、茶多酚及发酵衍生的抗氧化物质,这些成分可改善肠道健康并减轻氧化应激(Dutta & Paul, 2019;Jayabalan 等, 2014;Zubaidah 等, 2022)。传统上,康普茶采用细菌酵母共生培养物(SCOBY)发酵,SCOBY 是一种含有复杂微生物混合物的纤维素生物膜(Meng 等, 2024;Xiong 等, 2023)。这种自然多样性使得自发酵成为可能,但也给工业化标准化带来困难。因此,各批次之间存在差异,导致乙醇含量和风味不可预测(Abaci 等, 2022;Coton 等, 2017)。
为解决上述问题,目前生产商正在采用合成微生物群落,即定义明确的共培养体系。该方法选择特定的酵母菌和醋杆菌(AAB)菌株,以精确调控最终的代谢产物谱。在此过程中,酵母菌通过将蔗糖转化为乙醇和高级醇来驱动香气形成,这些物质是经由 Ehrlich 途径合成 fruity 酯类香气的关键前体(Liao 等, 2025;Pires 等, 2014)。与此同时,AAB 属,尤其是 Komagataeibacter 属,将乙醇转化为乙酸并生成特征性纤维素层(Kilmanoglu 等, 2024),赋予康普茶标志性的酸度和质地(Bueno-Rojas 等, 2025)。
为定义明确的共培养体系选择合适的菌株仍然是一个挑战。非酿酒酵母菌,包括 Zygosaccharomyces 属和 Debaryomyces 属,具有独特的代谢特性,但关于它们对人类味觉感知影响的证据有限。虽然挥发性化合物的高丰度通常与丰富的香气复杂度相关,但基础风味化学研究表明,过高的挥发性浓度——尤其是主要酯类——可能超过特定气味阈值,从而引入类似溶剂的不良异味(Pires 等, 2014)。然而,味觉感知的复杂性远超挥发性化合物的简单丰度,因为过量会产生异味。尽管 Chen 等(2025)最近的研究成功建立了这些特定菌株配对的基本理化参数、碳水化合物消耗模式和主要有机酸谱,但驱动挥发性谱配置、功能生物活性和感官特征之间潜在关联的机制仍未得到探讨。
本研究旨在弥补以往依赖未定义自然 SCOBY、结果不一致的研究空白,通过完全定义菌株组合并结合感官分析。研究聚焦于 Zygosaccharomyces bailii、Debaryomyces hansenii 以及 Komagataeibacter saccharivorans 与 K. xylinus 配对在高山红茶发酵中的种和菌株特异性生物转化机制(完整菌株编号详见 2.1 节)。在方法上,本研究整合了基于 GC-MS 的挥发性代谢组学和多变量统计分析,以解读化学指纹与感官接受度之间的复杂关联。研究结果将为发酵菌种的设计提供参考,以优化康普茶的生物活性和风味特征。
章节摘要
材料与试剂
高山红茶茶叶(Camellia sinensis)购自台湾瑞源高山茶园。红糖购自台湾糖业公司。微生物菌株包括三种醋杆菌:Komagataeibacter saccharivorans LYC1690(A)、Komagataeibacter xylinus LYC1696(B)和 Komagataeibacter xylinus LYC1707(C),以及三种酵母菌株:Zygosaccharomyces bailii LYC1691(1)、Debaryomyces hansenii LYC1262(2)和 Zygosaccharomyces bailii LYC1699(3)。
抗氧化活性
采用 DPPH 和 ABTS+• 测定法评估定义明确共培养体系发酵的康普茶的抗氧化潜力,这两种方法分别用于测量清除疏水性和亲水性自由基的能力(Zhou 等, 2022)。表 1 显示,两种测定法中发酵呈现出不同的趋势,凸显了微生物配对组合的代谢特异性。主要发酵参数(包括 pH、总可滴定酸度、乙醇、有机酸等)的简要概述如下:
结论
研究结果表明,定义明确的共培养体系提供了一种可行方法,可用于标准化和定制高山红茶康普茶的质量,因为它解决了传统 SCOBY 发酵中的一致性问题。系统性配对特定酵母菌和醋杆菌菌株的研究显示,代谢强度与感官接受度之间存在关键权衡,表明最优康普茶质量需要在全链条的香气合成和风味调节之间取得平衡。
CRediT 作者贡献声明
Ying-Chen Lu: 写作—审阅与编辑、监督、资源获取、概念设计。Meng-Kun Wu: 写作—初稿撰写、调查研究、形式化分析、数据整理。Yu-Tsung Chang: 写作—初稿撰写、方法学、调查研究、形式化分析。Fatma Laili Khoirunnida: 写作—审阅与编辑、可视化、调查研究、数据整理。Ping-Hsiu Huang: 验证、软件、数据整理。
未引用参考文献
van Den Dool 和 Kratz,1963。
人工智能使用说明
在本文撰写过程中,作者使用了 ChatGPT 4.0 来改善语言表述和可读性。使用此工具后,作者对内容进行了审阅和编辑,并对发表文章的内容承担全部责任。
利益冲突声明
? 作者声明不存在任何可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
Meng-Kun Wu | Yu-Tsung Chang | Fatma Laili Khoirunnida | Ping-Hsiu Huang | Ying-Chen Lu