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《Food Chemistry: X》——本土假丝酵母与酿酒酵母分步发酵提升杏酒化学轮廓与风味特征研究
发布时间：
2026-11-08
来源：
许强 功能食品与酒饮创研团队
杏（Prunus armeniaca L.）是我国新疆、山西等干旱半干旱地区的特色优势鲜果，酸甜适口、香气浓郁，但采收期集中、果实软化衰老迅速，鲜果保值期极短，产业增值高度依赖深加工转化。杏酒是以杏果为原料经酵母发酵酿制的果酒，然而目前生产普遍依赖单一商业酿酒酵母，发酵产物风味同质化、特征果香与花香不足，批次间香气轮廓波动明显。筛选适配杏果底物的本土酵母、定向释放键合态香气，成为提升杏酒品质与产品竞争力的重要研究方向。
2026年8月，江苏省农业科学院农产品加工研究所Bing Han为第一作者、Yanhong Ma为通讯作者，联合山西农业大学食品科学与工程学院、北京工商大学食品与健康学院等单位，在《Food Chemistry: X》上发表题为“Exploring the potential of sequential fermentation with indigenous Candida sp. and Saccharomyces cerevisiae to enhance chemical profile and flavor characteristics of apricot wine”的研究论文。该研究从新疆哈拉峻冷凉水果产业园巴仁杏的自然发酵体系中分离鉴定出62株酵母，筛选出三株兼具高β-葡萄糖苷酶、高酯酶活性与优良发酵耐受性的本土菌株——酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae S2-7、Candida humilis DBXD1和Candida glabrata X6，系统比较了商业酿酒酵母DV10单菌、S2-7单菌以及DBXD1/X6与S2-7分步接种共五种工艺，揭示了假丝酵母先发酵释酶、酿酒酵母后接种完成酒精发酵这一策略对杏酒香气轮廓的调控机制。结果表明，分步发酵不仅显著提升了杏酒中酯类、醇类与萜烯类香气物质的含量，还增强了浆果、核果与花香等愉悦风味特征，为改善杏酒风味同质化、实现风味定向调控提供了理论依据。
主要研究结果如下：
1、高产β-葡萄糖苷酶/酯酶酵母的筛选与耐受性评价
研究从新疆巴仁杏表面及自然发酵不同阶段共分离62株酵母，经形态观察与ITS测序归为6个种。图1A聚类树显示同种菌株聚在一起、同属菌株距离更近，其中S. cerevisiae占比最大，Candida sp.是非酿酒酵母中贡献最大的属。初筛酶活（图1B）中，C. humilis的β-葡萄糖苷酶活性最高（26.09 U/L），C. glabrata次之（19.05 U/L），而C. zemplinina和H. uvarum该酶极低、酯酶反而较高；综合两种酶活共筛出8株候选菌。比酶活复筛（图1C）中，C. glabrata X6的β-葡萄糖苷酶比酶活最高（3.27 U/mg prot），其次为X7和DBXD1，均显著高于商业酵母DV10；酯酶比酶活以S2-7最高（1.03 U/mg prot）。耐受性实验（图1D–H）显示，S2-7在高糖、低pH下与DV10生长相当，两株假丝酵母高SO₂耐受性优于酿酒酵母，最终选定S2-7、DBXD1、X6进入酿造实验。
图1杏源高产酶酵母的筛选与发酵耐受性评价。(A)杏果表面及自然发酵不同阶段分离酵母菌株的聚类树状图；(B)不同种属菌株的β-葡萄糖苷酶与酯酶活性；(C)选定菌株的β-葡萄糖苷酶与酯酶比酶活；(D)pH、(E)温度、(F)葡萄糖、(G)乙醇、(H)SO₂对选定菌株生长活性（OD₆₀₀）的影响。
2、分步发酵过程的动态规律与基础理化指标
研究以杏浆为发酵基质（初始23 °Brix），设置DV10单菌、S2-7单菌、DBXD1+S2-7、X6+S2-7、DBXD1+X6+S2-7共五组接种方案，连续监测16天发酵过程中的菌体生长、糖耗、乙醇生成及酶活动态，结果如图2所示。
图2不同接种方案杏酒发酵过程的动态变化。(A)活菌数；(B)糖度°Brix；(C)葡萄糖；(D)果糖；(E)甘油；(F)乙醇；(G)总酚含量；(H)总黄酮含量；(I)β-葡萄糖苷酶活性；(J)酯酶活性。
连续监测16天发酵过程显示，单菌组DV10与S2-7前2天快速生长并维持稳定活力；分步发酵组中DBXD1、X6前期先增殖，达峰后逐渐下降，S2-7接种后生物量再次抬升。糖耗方面（图2B–F），S2-7单菌组发酵最快，分步发酵组降糖略慢，但最终各组乙醇均达11.07%–11.26%（v/v），残糖和甘油无显著差异。总酚、总黄酮（图2G–H）在发酵前2天快速上升后趋于平稳；β-葡萄糖苷酶与酯酶活性（图2I–J）在分步发酵组中显著高于单菌组，作者认为这与假丝酵母前期产酶直接相关，而总酚总量未相应升高，可能是β-葡萄糖苷酶改变了酚类组成而非总量。
3、杏酒理化组成、风味轮廓与感官评价
发酵结束后，研究测定了五组杏酒的有机酸、氨基酸及挥发性香气组分，并结合电子鼻、电子舌与感官评价解析其风味差异，共鉴定到72种挥发性化合物，以酯类数量最多（29种），结果如图3所示。
图3不同发酵工艺杏酒的风味轮廓与感官分析。(A)各类挥发性化合物的相对丰度；(B)挥发性化合物聚类热图；(C)挥发性化合物PCA得分图；(D)电子鼻雷达图；(E)电子舌雷达图；(F)基于电子鼻、电子舌数据的PCA图；(G)感官香气雷达图；(H)香气强度与挥发性化合物的PLSR分析。
五组杏酒共鉴定到72种挥发性化合物，以酯类数量最多（29种）。聚类热图（图3B）将样品分为三类：两个单菌组聚为一簇，DBXD1+S2-7与DBXD1+X6+S2-7聚为第二簇，X6+S2-7组介于两者之间；PCA（图3C）中PC1+PC2累计解释90.4%，单菌组与分步组明显分开。电子鼻（图3D–F）显示分步发酵组在氮氧化物、芳香族传感器上响应更高，电子舌（图3E）显示其鲜味和丰富度更高、酸苦涩更低。感官评价（图3G）中，分步发酵组在浆果、核果、热带水果、花香和香草香气上显著高于单菌组，药草香最低，其中三菌分步组（DBXD1+X6+S2-7）整体香气最为均衡愉悦。
4、关键风味物质与酶活的关联及代谢通路解析
为定位驱动风味差异的关键物质，研究对OAV>1的挥发性化合物和游离氨基酸做PLS-DA、KEGG富集及Mantel关联分析，结果如图4所示。
图4关键风味物质与酶活的关联及代谢通路。(A)差异挥发性化合物PLS-DA双标图；(B)差异挥发性化合物VIP得分图；(C)差异游离氨基酸PLS-DA双标图；(D)差异游离氨基酸VIP得分图。
图4（续）。(E)差异代谢物KEGG富集气泡图；(F)β-葡萄糖苷酶、酯酶与关键代谢物之间的Mantel检验关联网络；(G)关键特征风味物质的潜在生物合成代谢通路。
PLS-DA分析（图4A–D，200次置换检验模型可靠）筛选出9-癸烯酸乙酯、辛醇、己酸乙酯、苯乙醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯、异戊醇等关键差异香气物（VIP>1.0），以及脯氨酸、丙氨酸、苏氨酸三种关键差异氨基酸。KEGG富集（图4E）主要涉及甘氨酸和丝氨酸代谢、葡萄糖-丙氨酸循环和丙氨酸代谢。Mantel检验（图4F）显示β-葡萄糖苷酶与异戊醇、己酸乙酯、辛醇显著相关，酯酶与异戊醇、辛酸乙酯、9-癸烯酸乙酯、丙氨酸显著相关。代谢通路（图4G）显示这些物质分别来自蛋白降解（Ehrlich途径生成苯乙醇、异戊醇）、糖代谢和脂肪酸降解（生成辛醇及乙酯类）三条途径，以乙酰-CoA和丙酮酸为中间节点。作者同时指出，上述关联为相关性结果，酯酶与酯合成的因果关系尚需后续验证。
总结
本文从新疆巴仁杏自然发酵体系中筛选出S. cerevisiae S2-7、C. humilis DBXD1和C. glabrata X6三株本土菌株，构建了假丝酵母先发酵、酿酒酵母后接种的分步发酵体系。与单菌发酵相比，三菌分步发酵在不显著改变乙醇和残糖的前提下，显著提升了9-癸烯酸乙酯、乙酸乙酯、苯乙醇、里那醇等关键香气物质含量，浆果香、核果香和花香评分最高，药草香最低，整体风味更为均衡愉悦。
该研究回应了杏酒生产中单一商业酵母导致的风味同质化问题，证明本土高产酶假丝酵母可通过分步接种定向提升果香和花香，为杏酒专用发酵剂的开发提供了候选菌株。需要指出的是，C. glabrata的工程化应用须配套严格的安全性评估，文中基于相关性分析得到的代谢机制也仍需后续验证。该策略为其他果酒的风味定向提升提供了参考。
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