Co-fermentation of Lactiplantibacillus plantarum and Saccharomyces cerevisiae enhances the flavor characteristic of mature coconut water: Insights from volatile and non-volatile profiles
植物乳杆菌与酿酒酵母共发酵提升成熟椰子水风味特征：基于挥发性与非挥发性轮廓的解析
来源：Food Chemistry: X 29 (2025) 102832
1.摘要
成熟椰子水营养丰富但酸涩味重、口感差，难以直接饮用。本研究构建植物乳杆菌A33+酿酒酵母1–7-1共发酵体系，显著改善成熟椰子水的风味与感官品质。与单菌发酵相比，共发酵大幅提升挥发性风味物质总量，形成以异戊醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯、辛酸、乙酸异戊酯为主的花果香特征风味；电子鼻与电子舌证实香气层次更丰富、滋味更醇厚。非靶向代谢组表明，共发酵显著扰动氨基酸代谢通路，尤其是苯丙氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢，是风味提升的核心原因。本研究为成熟椰子水高值化利用提供了新型共发酵策略。
2.关键词（中文）
共发酵、成熟椰子水、植物乳杆菌、酿酒酵母、风味特征、挥发性物质、非挥发性代谢物、感官品质
3.研究目的
解决成熟椰子水酸涩、风味差、无法直接饮用的问题。
筛选适配椰子水的本土酿酒酵母，并与植物乳杆菌构建高效共发酵体系。
明确共发酵对椰子水香气、滋味、理化与抗氧化特性的提升作用。
从挥发性与非挥发性代谢层面揭示共发酵增强风味的分子机制。
开发口感好、香气浓、高附加值的发酵椰子水功能饮品。
4.研究思路
从自然发酵椰子水中分离多株酿酒酵母；利用Bioscreen测定生长曲线筛选长势最优菌株；将植物乳杆菌A33与各酵母分别共发酵，经感官评分筛选最佳组合1–7-1+A33；比较新鲜组、单发酵组、共发酵组的理化、电子鼻、电子舌、挥发性物质（GC-MS）、非挥发性代谢物（LC-MS/MS）、抗氧化活性；通过代谢组与相关性分析解析风味形成机制。
5.研究亮点
首次将植物乳杆菌+酿酒酵母共发酵用于成熟椰子水风味改良，效果显著优于单发酵。
筛选获得本土适配菌株S. cerevisiae 1–7-1，协同产香能力强，感官评分最高。
共发酵使风味物质总量从81487 μg/L提升至996944 μg/L，增幅超10倍。
鉴定出辛酸乙酯、癸酸乙酯、异戊醇、苯乙醛、壬醛等核心特征香气物质。
从代谢组层面证实氨基酸代谢（埃利希通路）是产高级醇与酯类的关键通路。
6.可延伸的方向
优化共发酵接种比例、顺序、温度、时间，进一步平衡酸甜与香气。
探究共发酵对生物胺、亚硝酸盐、抗营养因子的降解作用。
开发低醇/无醇发酵椰子水产品，拓展消费场景。
研究共发酵对椰子水功能活性（抗氧化、降血糖、益生元）的提升。
结合宏基因组解析两菌共生、互作、代谢交叉的分子机制。
拓展至椰肉、椰乳、椰纤果等副产物的共发酵高值化利用。
7.测量的数据及其研究意义
10株酵母的生长动力学曲线数据，来自图1。意义：筛选出生长速率最快、适配性最强的酿酒酵母1–7-1。
不同组合发酵椰子水的感官评分数据，来自图2。意义：确定LS2（A33+1–7-1）为最优组合，总分最高。
电子鼻传感器响应热图与PLS-DA数据，来自图3A、3B。意义：共发酵组香气轮廓与单发酵显著区分，有机硫化物与萜烯类特征突出。
电子舌味觉电位热图与PLS-DA数据，来自图3C、3D。意义：共发酵提升鲜味、醇厚感，降低咸味与涩感，滋味更协调。
78种挥发性物质含量与分类统计数据，来自图4A–4G。意义：共发酵显著增加醇、酯、酸类物质，构成浓郁花果香。
挥发性物质PLS-DA与VIP值数据，来自图4H、4I。意义：锁定18种差异贡献物质，为特征香气标记物。
相对气味活性值rOAV数据，来自表1。意义：鉴定出辛酸乙酯、癸酸乙酯、异戊醇、苯乙醛、壬醛等关键香气贡献物。
非挥发性代谢物PCA与分类数据，来自图5A–5C。意义：共发酵组代谢谱更接近酵母单发酵，氨基酸与有机酸变化最显著。
差异代谢物KEGG通路富集数据，来自图6A–6F。意义：苯丙氨酸代谢、丙氨酸/天冬氨酸/谷氨酸代谢为核心通路。
氨基酸代谢通路热图，来自图6G。意义：埃利希通路活化，支链氨基酸转化为高级醇与酯类。
挥发性/非挥发性物质与电子感官相关性数据，来自图7A、7B。意义：明确关键风味物质与香气、味觉的量化关联。
8.结论
植物乳杆菌A33与酿酒酵母1–7-1共发酵可显著改善成熟椰子水风味缺陷，降低酸涩、提升花果香与醇厚感。
共发酵大幅提高挥发性风味物质种类与含量，核心香气物质为异戊醇、辛酸乙酯、癸酸乙酯、辛酸、乙酸异戊酯。
共发酵通过激活氨基酸代谢（埃利希通路），促进高级醇与酯类合成，是风味提升的核心机制。
非挥发性代谢中有机酸、糖类、脂类的重构协同优化滋味，使产品酸甜平衡、口感醇厚。
该共发酵体系是成熟椰子水高值化、饮品化的高效创新策略。
9.芬兰Bioscreen仪器测量的微生物生长曲线数据的研究意义
本研究使用芬兰Bioscreen C全自动生长分析仪，30℃培养，每0.5小时测定OD₆₀₀，连续监测12小时，获得6株本土酵母+4株商业酵母共10株酿酒酵母的生长曲线，数据来自图1。
研究意义：
高通量筛选最优发酵酵母：同步比较10株酵母的延滞期、对数生长速率、最大OD值，快速选出生长最快、活力最强的1–7-1，为后续共发酵提供高活性菌株。
标准化菌株接种条件：通过生长曲线确定对数期时间点，保证植物乳杆菌与酵母接种时生理状态一致、菌龄匹配，避免因生长差异导致发酵失衡。
判断菌株对椰子水的适应性：生长曲线直接反映酵母在椰子水基质中的耐受与利用能力，排除生长弱、适应性差的菌株。
为发酵工艺提供基础参数：获得μmax、达稳时间等动力学参数，用于确定最佳接种时间、发酵周期，提升工业化可控性。
排除生长缺陷干扰：确认1–7-1生长健壮无异常，保证后续风味提升源于代谢互作与产香能力，而非生长差异。