《Food Chemistry: X》：Improvement of organoleptic properties of
Polygonatum sibiricum-rice wine by Co-fermentation of
Saccharomyces cerevisiae, Lacticaseibacillus casei and Limosilactobacillus fermentum
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本研究针对传统黄精米酒功能成分释放不足、风味品质不稳定的问题，创新性地采用酿酒酵母（S. cerevisiae）与干酪乳酸杆菌（L. casei）顺序共发酵策略，结合原料酶法预处理技术，显著提升了黄精米酒的酚酸含量（提升1.69倍）、游离氨基酸总量（增加16.5%）及酯类香气物质（如γ-壬内酯和乳酸乙酯），同时优化了酸度与醇类组成的平衡。该研究为开发兼具优良感官特性与增强健康功效的功能性发酵米酒提供了科学依据。
在传统药食同源食材与现代健康饮食需求交汇的今天，黄精（Polygonatum sibiricum）作为一种具有滋阴补气、降血糖血脂等功效的草本植物，近年来被广泛应用于功能性食品开发。其中，以黄精和糯米为原料发酵制成的黄精米酒，不仅延续了米酒的醇厚口感，更赋予了产品潜在的保健价值。然而，传统黄精米酒多采用自然发酵或曲剂发酵，存在活性成分释放不充分、风味品质不稳定、酸度控制难等问题，制约了其产业化发展与品质提升。
面对这些挑战，江苏大学的研究团队在《Food Chemistry: X》上发表论文，提出了一种创新的液态发酵策略：通过酶法预处理黄精原料，并系统比较酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、干酪乳酸杆菌（Lacticaseibacillus casei）及发酵粘液乳酸杆菌（Limosilactobacillus fermentum）的不同接种方式（包括单菌、同步接种、顺序接种），旨在开发一款感官与营养俱佳的高品质黄精米酒。
研究团队运用了多种关键技术方法：首先对黄精粉末进行酶法预处理以释放活性成分；随后在可控的液态发酵体系中，分别采用十种不同的微生物接种策略进行发酵；进而通过理化指标分析（pH、总酸、氨基酸氮、总酚、还原糖、乙醇含量）、体外抗氧化能力评价（DPPH、ABTS、羟自由基清除率）、高效液相色谱（HPLC）测定酚酸组成、氨基酸自动分析仪测定游离氨基酸谱、电子鼻（E-nose）和气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析挥发性香气成分，并结合多元统计分析和感官评价，全面评估了不同发酵策略对黄精米酒品质的影响。
3.1. 不同接种和发酵方法对黄精米酒理化特性的影响
研究发现，顺序接种酿酒酵母后接干酪乳酸杆菌（S-C组）的黄精米酒，其总酸度显著高于仅接种酿酒酵母的S组，而还原糖含量和pH值则显著降低，乙醇含量与S组无显著差异。这表明S-C策略在维持酒精度的同时，有效调节了酸糖平衡。而先接种乳酸杆菌的组别（如F-S、CF-S）则表现出较高的总酚、还原糖和氨基酸氮含量，但乙醇含量显著降低，揭示了微生物接种顺序对代谢路径的深刻影响。
3.2. 不同接种和发酵方法对黄精米酒体外抗氧化能力的影响
抗氧化能力评估显示，不同接种策略塑造了独特的抗氧化谱。同时接种三菌的SCF组在DPPH自由基清除方面表现最佳（79.48%），而S组在ABTS自由基清除方面领先（70.70%）。先接种发酵粘液乳酸杆菌的F-S组则显示出最高的羟自由基清除能力（28.56%）。S-C组呈现出均衡且良好的综合抗氧化能力，这与该组较高的酚酸含量密切相关，说明顺序共发酵有效促进了抗氧化物质的释放与转化。
3.3. 不同接种和发酵方法对黄精米酒中酚酸含量的影响
乳酸杆菌的参与显著提升了黄精米酒中的酚酸总量。与S组相比，所有接种乳酸杆菌的组别总酚酸含量均显著增加，其中S-C和S-F组分别比S组提高了1.69和1.82倍。没食子酸、新绿原酸和阿魏酸是主要的酚酸成分。特别值得注意的是，绿原酸仅在添加了乳酸杆菌的组别中被检测到。这表明乳酸杆菌通过其酶系（如阿魏酸酯酶）有效水解了细胞壁中结合的酚酸，从而提高了其生物可利用度。
3.4. 不同接种和发酵方法对黄精米酒中游离氨基酸含量的影响
乳酸杆菌的补充显著增加了黄精米酒中游离氨基酸的总量，尤其是鲜味氨基酸。与S组相比，F-S和CF-S组的总氨基酸含量分别提高了85.42%和81.63%。S-C组的总氨基酸含量也提高了16.51%。味觉活性值分析表明，鲜味和苦味氨基酸是主要的呈味贡献者，乳酸杆菌接种显著增强了鲜味TAV。这得益于乳酸杆菌的蛋白水解活性，释放了更多的风味前体物质。
3.5. 黄精米酒电子鼻分析
电子鼻结合主成分分析和线性判别分析能够有效区分不同接种方法生产的黄精米酒。S-C、S-F和SC组的香气特征与S组较为接近，但传感器响应值（如W1W-萜烯、W1S-甲基化合物、W2S-醇类）有所增强，表明顺序接种或同步接种在保留基础香气的同时，丰富了香气层次。
3.6. 黄精米酒SPME-GC/MS分析
GC-MS共鉴定出84种挥发性化合物。S组以高含量的高级醇（3-甲基-1-丁醇、苯乙醇）为特征。而S-C组在保留适量高级醇的同时，合成了S组中未检出的特征酯类，如具有椰子香气的γ-壬内酯和具有奶油香气的乳酸乙酯，总酯含量增加，香气轮廓更趋和谐。相反，先接种发酵粘液乳酸杆菌的F-S和CF-S组，其挥发性 profile 被极高浓度的乙酸所主导，导致总醇和总酯含量急剧下降，这可能解释了其感官评分较低的原因。
3.7. 黄精米酒综合品质评价
基于18个关键品质指标的主成分分析显示，S-C发酵策略的综合品质得分最高（70.70），紧随其后的是S组（70.66）。感官评价结果与模型评价高度一致，S-C组获得了最高分（87.42 ± 3.08），表现为甜酸适中、香气协调、后味愉悦。这表明S-C（酿酒酵母→干酪乳酸杆菌顺序接种）是生产高品质黄精米酒的最佳策略。
3.8. 与传统方法生产的黄精米酒比较
与传统工艺相比，本研究开发的S-C策略在保留黄精多糖的同时，显著丰富了酯类和酚酸的组成，形成了更协调的风味平衡，感官评分（87.42）高于传统产品（约82.5分），实现了感官品质与营养功能的同步提升。
总结与讨论
本研究证实，酿酒酵母与干酪乳酸杆菌的顺序共发酵（S-C策略）是优化黄精米酒品质的有效途径。该策略充分发挥了两种微生物的协同作用：酿酒酵母先行发酵，奠定酒精和高级醇的基础；随后接入的干酪乳酸杆菌则通过其酶系作用，释放出更多的酚酸和氨基酸等功能成分，并代谢产生乳酸等有机酸，用于合成乳酸乙酯等风味酯类，同时平衡了体系的酸度。这种微生物接力不仅显著提升了黄精米酒的抗氧化能力和风味复杂性，还改善了其营养特性。该研究为功能性发酵饮料的定向开发提供了可复制的科学框架，通过精准控制微生物发酵过程，能够实现传统食品感官属性与现代健康需求的有机结合，具有重要的理论价值和广阔的应用前景。未来研究可结合宏基因组学等先进技术，更深入地解析微生物互作机制，进一步指导产品开发。
