研究简介
成熟椰子水（MCW）作为椰子深加工过程中的丰富副产品，虽蕴含糖类、氨基酸及多种微量元素，却常因在果实成熟过程中水分流失与粗脂肪含量上升，导致口感出现令人不悦的酸涩味，极大地限制了其直接饮用与商业价值。为了攻克这一风味缺陷并实现MCW的高值化利用，本研究创新性地提出了植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarumA33）与本土筛选的酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae1-7-1）共发酵策略。研究人员通过系统的感官品评与电子鼻、电子舌智能感官技术发现，相较于单一的植物乳杆菌发酵，A33与1-7-1的协同发酵不仅获得了更优的感官接受度，还显著重塑了椰子水的嗅味觉特征，赋予了饮品丰富的口感层次。
进一步借助顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC-MS）技术分析挥发性组分揭示，共发酵体系将特征风味物质的总含量从单菌发酵的 81,487 μg/L 惊人地提升至 996,944 μg/L。其中，辛酸乙酯、癸酸乙酯、异戊醇及乙酸异戊酯等具有典型果香和花香的香气活性化合物成为了风味主体。此外，基于液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）的非靶向代谢组学分析表明，共发酵过程中扰动最为显著的微代谢通路为氨基酸代谢，这为理解双菌互作改善风味的机制提供了关键线索。本研究成果不仅为改善成熟椰子水“酸涩”的不良风味提供了一种天然、高效的生物转化手段，也为椰子加工产业开发具有丰富风味基底的新型益生菌发酵饮品奠定了坚实的科学依据与实践指导。
Bioscreen 全自动生长曲线分析仪的应用
Bioscreen 全自动生长曲线分析仪用于酵母菌株的生长曲线检测，以评估不同酵母菌株的生长性能，为筛选适合成熟椰子水（MCW）共发酵的菌株提供数据支持。具体操作中，研究人员先将6株本土分离酿酒酵母（151、1-7-1、71-2、74-1、21-2、Y33）及4株商业酵母（BV818、D254、DV10、EC1118）接种于含5 mL YPD液体培养基的试管中，在180 rpm、30°C条件下培养12小时；随后调整酵母细胞浓度，转移至含新鲜YPD培养基的100孔板中，于30°C环境下利用Bioscreen系统每0.5小时测定一次600 nm处的光密度值（OD₆₀₀），持续监测12小时。通过该设备的高通量、自动化动态监测，研究直观比较了各酵母菌株的生长速率差异（发现1-7-1菌株生长速率最高而商业酵母DV10生长最慢），结合发酵后的理化指标（乙醇产量、残糖量）与感官评价结果，最终筛选出与植物乳杆菌A33协同发酵效果最优的本土酿酒酵母1-7-1，为后续共发酵体系的构建及风味优化研究奠定了基础。
实验结果
研究证实，从10株候选酵母中筛选出的本土酿酒酵母1-7-1与植物乳杆菌A33构建的共发酵体系，可显著改善成熟椰子水的风味缺陷：共发酵样品感官评分最高，电子鼻与电子舌分析显示其风味轮廓与单一发酵显著差异，在保留适宜酸度的同时增强了滋味丰富度与特征果香。挥发性组分分析表明，共发酵使总挥发性物质含量从单菌发酵的81,487 μg/L提升至996,944 μg/L，新增或富集了辛酸乙酯、癸酸乙酯、异戊醇、乙酸异戊酯等具果香、花香的特征香气活性物质（rOAV>1）；非靶向代谢组学进一步揭示，氨基酸代谢（苯丙氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等）是驱动风味转化的核心通路，双菌互作通过调控支链氨基酸代谢流促进了酯类与高级醇的合成。该研究首次将乳酸菌-酵母共发酵策略应用于成熟椰子水改性，明确了菌株协同增效的机制，为开发风味优良、营养丰富的椰子基发酵饮品提供了理论支撑与技术指导。
图 1、酵母菌株的生长曲线。
图2、每个样本的感官评分。LS1 至 LS10 分别代表由植物乳杆菌 A33 及酵母菌 151、1–7-1、71–2、74–1、21–1、Y33、BV818、D254、DV10 和 EC1118 发酵而成的 MCW 。
图3、对发酵后的 MCW 样品进行电子感官分析。电子鼻分析的热图（A）。电子鼻分析的 PLS-DA 双坐标图（B）。电子舌分析的热图（C）。电子舌分析的 PLS-DA 双坐标图（D）。MCW：新鲜成熟的椰子水；MCW-T：在发酵起始点采集并经过灭菌、糖和酸调节处理的成熟椰子水；LP：由 L. plantarum A33 发酵的 MCW；SC：由 S. cerevisiae 1–7-1 发酵的 MCW；LS：由 L. plantarum A33 和 S. cerevisiae 1–7-1 共同发酵的 MCW。
图4、发酵后的 MCW 样品中挥发性化合物的分析。各组挥发性化合物的浓度（A）。挥发性化合物的类型（B）。MCW（C）、MCW-T（D）、LP（E）、SC（F）和 LS（G）各组挥发性化合物的比例。挥发性化合物的 PLS-DA 分析（H）。挥发性化合物的 VIP 谱图（I）。rOAV 值大于 0.1 的挥发性化合物的 Venn 图（J）。同一颜色列中不同上标字母标注的数值具有显著差异（p < 0.05）。
图5、对发酵后的 MCW 样本的非挥发性代谢物进行分析。所有代谢物在 ESI+ 模式下的 PCA 分数图（A）和 ESI- 模式下的 PCA 分数图（B）。差异代谢物的分类（C）。MCW：新鲜成熟的椰子水；MCW-T：在发酵起始点采集并经过灭菌、糖和酸调节处理的成熟椰子水；LP：由 L. plantarum A33 发酵的 MCW；SC：由 S. cerevisiae 1–7-1 发酵的 MCW；LS：由 L. plantarum A33 和 S. cerevisiae 1–7-1 共同发酵的 MCW。
总结
成熟的椰子水（MCW）富含多种营养成分，但其酸涩的口感使其不适于直接饮用。在本研究中开发了一种采用酵母（Saccharomyces cerevisiae）和乳酸菌（Lactiplantibacillus plantarum）的共发酵系统，以改善 MCW 的风味。在此过程中，通过筛选出一种本地的 S. cerevisiae 1–7-1 基因株，使其在与 L. plantarum A33 共发酵时能展现出最佳的感官特性。共发酵通过引入种类繁多的有机化合物以及高含量的风味特性，改变了麦芽浓缩液（MCW）的气味和味道特征。与使用植物乳杆菌 A33 进行发酵相比，联合发酵使总挥发性物质含量从 81，487 微克/升增加到 996，944 微克/升，其中鉴定出具有香气活性的化合物包括乙基肉桂酸酯（91，032 微克/升）、乙基肉桂酸（35，160 微克/升）、异戊醇（136，376 微克/升）、辛酸（267，673 微克/升）和异戊酸乙酯（25，336 微克/升）。
在联合发酵过程中，氨基酸代谢途径是受到最显著干扰的途径。本研究为开发基于麦芽浓缩液的增值饮料提供了一种创新策略。Bioscreen是目前全球唯一彻底解决“蒸发”与“早熟”难题的仪器，凭借独特的密封温控系统，确保长达数周的连续监测中毫无水分流失，数据真实可靠。它也是全球唯一能够不间断连续测量1600小时的设备，足以覆盖从快速增殖到极端休眠的全生命周期。Bioscreen 全自动生长曲线分析仪在本研究中被用于酵母菌株的生长曲线检测，以评估不同酵母菌株的生长性能。
通过该设备的高通量、自动化动态监测，研究直观比较了各酵母菌株的生长速率差异（如发现1-7-1菌株生长速率最高，而商业酵母DV10生长最慢），结合发酵后的理化指标（如乙醇产量、残糖量）与感官评价结果，最终筛选出与植物乳杆菌A33协同发酵效果最优的本土酿酒酵母1-7-1，为后续共发酵体系的构建及风味优化研究奠定了基础。