近期，中华全国供销合作总社济南果品研究所加工技术研究中心果蔬发酵团队在国际食品TOP期刊Food Chemistry (Q1, IF = 9.8) 发表题目为“Dynamic variations in the volatile aromatic compound profile of jujube pulp during fermentation by mixed microbial cultures”的研究性论文。本文第一作者为中华全国供销合作总社济南果品研究所果蔬发酵团队负责人刘光鹏副研究员，博士后导师吴茂玉研究员和团队首席科学家赵岩研究员为共同通讯作者。文章系统揭示了复合益生菌发酵枣浆过程中挥发性香气化合物的动态演变规律，精准鉴定了发酵体系中的关键特征香气成分及其动态变化特征。研究深入解析了微生物代谢与香气物质形成的关联机制，阐明了不同发酵阶段特征性香气物质的转化规律，为发酵枣浆香气品质的定向调控和工艺优化提供了重要理论依据。该研究成果不仅丰富了果蔬发酵的理论体系，也为开发高品质特色发酵枣制品奠定了坚实的科学基础。

研究背景

红枣因其口感佳、营养丰富及显著的生物活性备受中国消费者青睐。全球枣树种植面积约13.3万公顷，年产量达625万吨。目前红枣多以干制品形式销售，加工产品局限于枣片、枣汁等传统形式，工艺简单、品类单一且附加值低，制约了产业发展。因此，深化红枣加工对产业健康升级至关重要。

近年来，微生物发酵技术（如乳酸菌、冠突散囊菌等）因其能显著改善风味、提升营养及功能特性受到广泛关注。研究表明，植物乳杆菌与嗜热链球菌发酵可优化红枣风味特征并提高必需氨基酸含量。现有研究多聚焦发酵对枣汁品质的影响，例如：嗜热链球菌发酵通过改变酚类组成提升枣泥抗氧化活性；嗜酸乳杆菌发酵显著增加枣汁中黄酮、三萜酸等活性成分。

香气作为食品感官品质的核心指标，直接影响消费决策与经济价值。发酵过程中，微生物通过分泌胞外酶及代谢底物养分，驱动挥发性有机化合物（VOCs）的转化与合成。冠突散囊菌与乳酸菌的协同作用可显著增加枣汁VOCs多样性，但关于枣浆发酵中关键香气物质动态变化的研究仍属空白。

本研究首次采用复合益生菌（植物乳杆菌+冠突散囊菌）发酵枣浆，结合电子鼻、GC-IMS与GC-MS联用技术，解析发酵过程中VOCs的演变规律，并通过多元统计挖掘关键风味物质及其形成途径，为提升发酵枣浆香气品质提供理论支撑。

结论与展望

本研究采用电子鼻（E-Nose）、气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）和气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术系统解析混合菌种发酵枣浆过程中挥发性风味物质的动态变化规律。电子鼻分析显示发酵过程中枣浆香气整体风味轮廓发生明显改变。通过GC-IMS和GC-MS技术鉴定发现，酸类、醇类、醛类、酮类及杂环化合物是发酵过程中的关键挥发性物质，其中杂环化合物含量随发酵进程显著增加，赋予枣浆独特香气特征。GC-MS分析表明，发酵过程中酸类物质呈现先升后降趋势，醇类物质整体增加，醛类显著减少，而酯类则先增后减，这些变化共同促成了发酵后期枣浆呈现的怡人花果香与甜美风味。多元统计分析证实，不同发酵阶段的枣浆具有显著差异的风味特征，通过GC-IMS和GC-MS分别鉴定出17种和16种潜在关键风味物质，结合气味活性值（OAV）分析最终确定可作为区分发酵阶段特征性标志物的16种核心香气化合物。本研究为优化发酵枣浆风味品质提供了重要理论依据，对开发高品质枣制品具有重要指导价值，未来可在工艺优化、产品开发和质量控制等方面进一步拓展应用。

图文赏析

图1. 雷达图及电子鼻响应数据的主成分分析（PCA）结果（A：雷达图；B：PCA）。样品分别标记为NFJP、LEFJP1d、LEFJP3d、LEFJP5d和LEFJP7d，其中"NFJP"代表未发酵枣浆，"LEFJP"表示经植物乳杆菌与冠突散囊菌混合菌种发酵的枣浆，数字及"d"代表对应的发酵天数。

图2. 基于GC-IMS技术的挥发性有机化合物分析结果图：（A）VOCs类别数量分布饼图；（B）各类VOCs峰面积定量结果；（C）全样本VOCs特征指纹图谱。样品分别标记为NFJP、LEFJP1d、LEFJP3d、LEFJP5d和LEFJP7d，其中"NFJP"代表未发酵枣浆，"LEFJP"表示经植物乳杆菌与冠突散囊菌混合菌种发酵的枣浆，数字及"d"代表对应的发酵天数。

图3. 采用顶空固相微萃取-气相色谱/质谱联用技术（HS-SPME-GC/MS）鉴定的挥发性有机化合物热图分析结果：（A）VOCs类别数量分布热图；（B）HS-SPME-GC/MS定量分析的各类VOCs含量热图；（C）全样本HS-SPME-GC-MS鉴定VOCs的特征热图。样品分别标记为NFJP、LEFJP1d、LEFJP3d、LEFJP5d和LEFJP7d，其中"NFJP"代表未发酵枣浆，"LEFJP"表示经植物乳杆菌与冠突散囊菌混合菌种发酵的枣浆，数字及"d"代表对应的发酵天数。

图4. 多元因子分析（MFA）结果可视化图：（A）变量投影坐标图；（B）检测方法变量组间RV系数矩阵；（C）变量投影贡献图；（D）各变量对样本区分的贡献度分布图。基于GC-IMS技术的偏最小二乘判别分析（PLS-DA）结果：（E）全样本PLS-DA得分图；（F）VIP值>1的GC-IMS鉴定VOCs特征变量图。基于HS-SPME-GC/MS技术的分析结果：（G）全样本PLS-DA得分图；（H）VIP值>1的HS-SPME-GC/MS鉴定VOCs特征变量图。样品分别标记为NFJP、LEFJP1d、LEFJP3d、LEFJP5d和LEFJP7d，其中"NFJP"代表未发酵枣浆，"LEFJP"表示经植物乳杆菌与冠突散囊菌混合菌种发酵的枣浆，数字及"d"代表对应的发酵天数。

图5. 发酵过程中关键香气物质的代谢途径解析

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.145743