鲊辣椒生香酵母的分离筛选鉴定及其应用研究

姚红1,2,3,尹小庆4,颜宇鸽1,2,3,阚建全1,2,3,武运5,戚晨晨6,王治国6,Sameh AWAD7,Amel IBRAHIM7,杜木英1,2,3*

1(西南大学 食品科学学院,重庆,400715)2(中匈食品科学合作研究中心,重庆,400715)3(川渝共建特色食品重庆重点实验室,重庆,400715)4(西藏自治区农牧科学院农产品开发与食品科学研究所,西藏 拉萨,850030)5(新疆农业大学 食品科学与药学学院,新疆 乌鲁木齐,830052)6(新疆新康农业发展有限公司,新疆 乌鲁木齐,830022)7(亚历山大大学 农学院,埃及 亚历山大,21532)

摘 要 从自然发酵鲊辣椒中以嗅闻法结合总酯含量作为生香酵母的筛选依据分离筛选到1株生香酵母,经鉴定并分类命名为库德里阿兹威氏毕赤酵母菌(Pichia kudriavzevii)Y50,为探究该菌株混菌发酵生产鲊辣椒的品质提升作用,将Y50与植物乳杆菌混合发酵鲊辣椒(C),以自然发酵的鲊辣椒(A)以及接种植物乳杆菌发酵的鲊辣椒(B)为对比研究对象,对3种鲊辣椒的基本理化指标、辣椒碱、有机酸和挥发性成分进行比较分析。结果表明,3种鲊辣椒pH值、总酸、亚硝酸盐、胡萝卜素含量较为接近,但鲊辣椒C中有机酸含量达(25.46±0.32) g/kg,比鲊辣椒A和鲊辣椒B分别高出57.8%和32.2%。鲊辣椒A、B、C中分别检出挥发性风味物质90种、67种和72种,其中鲊辣椒C的挥发性物质含量最高,为(10 101.11±99.04) μg/kg,酯类、醇类、醛类、酸类挥发性物质含量均有提高,相比A、B分别提升了75%、358%、106%、23%和102%、59%、68%、51%,赋予鲊辣椒更浓郁的酯香、花香和果香,说明添加生香酵母Y50能提升鲊辣椒整体的风味品质,通过气味活度值(odor activity value,OAV)的计算,共检出22种OAV>1的香气化合物,这些关键香味物质赋予了鲊辣椒特有的香气特征,其中β-紫罗兰酮、2-甲基丁酸乙酯、己酸己酯、正庚醇、(+)-柠檬烯、庚醛、愈创木酚是构成鲊辣椒C风味的关键物质。试验表明Y50具有进一步应用于鲊辣椒生产的潜力。

关键词 鲊辣椒;生香酵母;分离鉴定;混菌发酵;有机酸;挥发性成分;香气活度值

鲊辣椒通常以鲜红椒和玉米粉为原料,辅以食盐、生姜、大蒜等香辛料自然发酵而成。作为中国南方的一种特色发酵食品,因其酸辣爽口、色泽鲜艳而受到大众的欢迎[1],目前传统鲊辣椒的生产以小作坊为主,鲊辣椒发酵过程有着诸多不确定因素,导致产品风味品质不稳定,限制鲊辣椒工业化生产[2]

复杂的微生物群落对鲊辣椒的风味品质产生有着关键性作用[3]。目前,对鲊辣椒的研究主要集中在菌株的分离鉴定[4]、鲊辣椒细菌多样性[5-6]以及产品的工艺优化等方面,关于纯菌种和菌种复配发酵鲊辣椒的研究鲜有报道。生香酵母作为一类以代谢生成酯类物质为主,同时能促进醇、酮、醛、酚等挥发性风味物质产生的微生物,对于发酵产品的风味品质的提升有着重要作用。李泽洋等[7]从米酒中筛选出一株产香能力突出的酵母丰富了米酒香气,促进了酒体风格的形成。李梦雅等[8]通过嗅觉评定和总酯产量测定,从辣椒酱中获得了一株耐盐且生香能力强的鲁氏酵母(Saccharomyces rouxii),该酵母产生了多种呈蜜香和果香的挥发性风味成分,显著提升了辣椒酱的香气。本实验室前期对不同产地鲊辣椒风味以及鲊辣椒发酵过程中微生物群落结构演替等进行了探究[9-10],但混合菌种对发酵鲊辣椒风味品质提升的研究尚未涉及,因此本试验继续研究生香酵母对鲊辣椒风味品质的影响。

本文拟从自然发酵鲊辣椒中分离筛选出优良产香菌株,对比自然发酵鲊辣椒、纯种发酵及混菌发酵鲊辣椒中基本理化指标、有机酸、辣椒碱及挥发性风味物质,评价生香酵母对鲊辣椒风味品质提升作用,考察生香酵母在鲊辣椒生产的可行性,满足市场对辣椒产品的多样化需求,为传统鲊辣椒生产与现代生产工艺相结合奠定良好基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜红辣椒、生玉米粉、腌制盐,重庆北碚永辉超市。

植物乳杆菌XZ3:实验室前期从自然发酵鲊辣椒中筛选所得,保存于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(China General Microbiological Culture Collection Center, CGMCC),保藏编号为CGMCC No.22959。

自然发酵鲊辣椒:25 g新鲜红辣椒(经过料理机破碎,大小均匀,不超过2 mm×2 mm)、25 g生玉米粉、2 g腌制盐, 30 ℃恒温发酵4 d。

鲊辣椒基料培养基:25 g新鲜红辣椒(经过料理机破碎,大小均匀,不超过2 mm×2 mm)、25 g生玉米粉、2 g腌制盐。

有机酸、辣椒素、二氢辣椒素标准品、色谱级甲醇,上海阿拉丁生化股份有限公司;其他实验所用试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

YXQ-30SII立式压力蒸汽灭菌锅,上海博迅实业有限公司医疗设备厂;BX53荧光正置显微镜,日本OLYMPUS公司;WZT-1M细菌浊度仪,上海劲佳科学仪器有限公司;Thermal Cycler 2720型PCR仪,美国应用生物系统公司;100 μm PDMS固相微萃取装置,美国Supleco公司;GCMS-2010气相色谱质谱联用仪、LC-20高效液相色谱仪,日本岛津公司。

1.3 实验方法

1.3.1 生香酵母的分离与纯化

取1.0 g自然发酵鲊辣椒于30 mL无菌水中,充分振荡混匀后对其进行10倍梯度稀释,各吸取0.1 mL于YPD固体平板培养基,30 ℃恒温培养24 h。通过观察选取疑似酵母菌的菌落镜检,将符合酵母形态描述的菌株接种于WL营养琼脂培养基,30 ℃恒温培养3 d,根据WL培养基变色情况挑取不同的酵母菌落[11],于荧光正置显微镜下观察。挑起少许不同形态单菌落溶于10 mL无菌水中,吸取0.1 mL涂布接种于YPD平板培养基上,在30 ℃下培养48 h用平板划线法转接2~3次,直至得到单菌落并将其编号保藏。

1.3.2 生香酵母的筛选

取2 mL分离纯化的酵母菌菌液(107 CFU/mL)分别接种到100 mL YPD液体培养基中,不接菌作空白对照,置于30 ℃恒温培养箱中,150 r/min振荡培养24 h。采用嗅闻法[12]对发酵液进行感官评定,舍弃产香能力弱及产异味的菌株。将筛选出来的酵母添加到鲊辣椒基料培养基中进行发酵,并采用回流皂化法[13]测定其总酯含量。

1.3.3 生香酵母的鉴定

DNA提取:取适量菌体,加入CTAB提取液800 μL研磨至离心管。65 ℃水浴35 min,加入800 μL V(氯仿)∶V(异戊醇)=24∶1,充分摇匀静置15 min后,12 000 r/min离心10 min。转移至离心管内加入1 mL 95%冰冻乙醇,-20 ℃冷冻0.5 h以上,再次离心,加入1 mL 70%乙醇,静置5 min,再重复上述操作。于超净工作台中干燥,重新溶于50 μL Trist EDTA(TE)缓冲液中。

PCR扩增:使用酵母菌的通用引物(NL1:5′-GCATATCAATAAGCGGAAAAG-3′,NL4:5′-GGTCCGTGTTTCAAGACGG-3′)进行PCR扩增。反应体系:10×Buffer 2 μL,2.5 mmol/L dNTPs 2 μL, 5 mmol/L NL1和NL4各0.8 μL,0.2 μL rTaq聚合酶,0.2 μL牛血清白蛋白,10 ng模板DNA,补ddH2O至20 μL。

反应条件:95 ℃预变性3 min,95 ℃变性30 s,55 ℃退火30 s,72 ℃延伸45 s,35次循环,最后72 ℃延伸10 min,10 ℃保温。

产物在1%琼脂糖凝胶电泳检测,进行扩增条带的分离。测序由天一辉远公司在NCBI上进行BLAST search的分析,采用26S rDNA进行鉴定,并用MEGA软件构建系统发育树。

1.3.4 发酵液的制备

植物乳杆菌XZ3发酵液:无菌条件下移取植物乳杆菌菌液0.5 mL于2 mL MRS肉汤培养基,37 ℃恒温厌氧培养24 h,经过2次活化,于8 000 r/min冷冻离心10 min,并洗涤3次,调节浓度至1.00 MCF(约为3×108CFU/mL)。

生香酵母发酵液的制备:用接种针挑取适量酵母菌种到10 mL YPD肉汤培养基中,在30 ℃、180 r/min恒温振荡培养24 h,冷冻离心10 min,并洗涤3次,通过血球计数板计数将浓度调节为107 CFU/mL。

1.3.5 鲊辣椒的制备

将新鲜红辣椒摘除蒂柄,清水冲洗3次,在自然通风处晾干,用料理机破碎(大小不超过2 mm×2 mm)。加入红辣椒等量的生玉米粉,4%的食盐(以红辣椒和玉米粉的总质量计)、少量的水,以捏可成团松即散开为宜。将其装入罐内不盖严,30 ℃下自然发酵6 d,得鲊辣椒A;将2.5%植物乳杆菌XZ3发酵液均匀接入拌好的基料培养基中,其余步骤均相同,得鲊辣椒B;将植物乳杆菌XZ3和生香酵母菌Y50的菌体发酵液按1∶1的比例混匀,然后按2.5%的接种量将此混合发酵液接入拌好的基料中,其余步骤均相同,得鲊辣椒C。

1.3.6 鲊辣椒理化指标的测定

1.3.6.1 pH值测定

参照GB/T 10468—1989《水果和蔬菜产品pH值的测定方法》测定。

1.3.6.2 总酸含量测定

参照郑莎莎等[14]的方法,称取5.0 g鲊辣椒于100 mL容量瓶中,用蒸馏水定容至刻度,混合均匀后过滤。量取10 mL上清液于烧杯中,加60 mL蒸馏水,将烧杯放置于磁力搅拌器上。用0.05 mol/L NaOH标准溶液滴定至pH 8.2,记录此时消耗碱液体积V1(mL),同时做空白试验得到V0(mL)。按公式(1)计算:

总酸

(1)

式中:m,称取的鲊辣椒质量,g;K,酸的换算系数,以乳酸计为0.090。

1.3.6.3 亚硝酸盐的测定

参照GB 5009.33—2016《食品安全国家标准 食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》第二法进行测定。

1.3.6.4 还原糖的测定

采用3,5-二硝基水杨酸比色法[15]

1.3.6.5 维生素C的测定

维生素C含量采用2,6-二氯靛酚测定[16]

1.3.6.6 类胡萝卜素含量的测定

称取0.5 g鲊辣椒样品,加入一定量的丙酮溶液在研钵中反复研磨至无色,滤纸过滤,将滤液用丙酮溶液定容至50 mL。以丙酮溶液作空白对照,分别在663、646、470 nm波长处测定提取液的吸光度[17],计算类胡萝卜素含量。

1.3.7 鲊辣椒有机酸含量的测定

样品前处理:称取1.0 g样品,加40 mL纯水于水浴中超声波处理30 min后,定容到50 mL,双层滤纸过滤。取20 mL滤液,分别加入30% ZnSO4溶液和10.6% K4Fe(CN)6溶液各1 mL[18],摇匀,静置30 min后再次用双层滤纸过滤,滤液经0.22 μm滤膜过滤后上机分析。

GC条件:使用Thermo C18(4.6 mm×150 mm,5 μm)色谱柱;流动相为V(0.1%磷酸水溶液)∶V(甲醇)=97.5∶2.5;流速0.7 mL/min;进样量20 μL;柱温28 ℃;检测波长210 nm。采用保留时间定性,以峰面积外标法定量。

1.3.8 鲊辣椒辣椒碱含量的测定

参照GB/T 21266—2007《辣椒及辣椒制品中辣椒素类物质测定及辣度表示方法》,将辣椒碱混合标准液经0.45 μm滤膜过滤后上机分析。

GC条件:色谱柱Thermo C18(250 mm×4.6 mm,5 μm);进样量20 μL;流动相为V(甲醇)∶V(水)=80∶20;流速0.8 mL/min;柱温40 ℃;检测波长281 nm。采用外标法对鲊辣椒中的辣椒素及二氢辣椒素进行定量。

1.3.9 鲊辣椒挥发性成分的测定

称5.0 g鲊辣椒加入5 mL的0.1 g/mL NaCl溶液和10 μL的300 mg/L正癸烷作为内标。在55 ℃恒温水浴平衡30 min,萃取头顶空吸附40 min进样。

GC条件:DB-5MS毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);升温程序:柱温箱起始温度40 ℃,保持3 min,10 ℃/min升温到100 ℃,1 ℃/min升温到115 ℃,3 ℃/min升温到160 ℃,最后以10 ℃/min升温到250 ℃,保持5 min;柱流量1 mL/min;进样口温度250 ℃;不分流进样。

MS条件:电子轰击(electron impact,EI)离子源,电子能量70 eV;接口温度250 ℃;离子源温度250 ℃;溶剂延迟3 min;质量扫描范围40~400 m/z。采用NIST17-1谱库检索,相似度>80%,结合保留指数进行定性,内标法定量。

1.3.10 特征香气成分分析

鲊辣椒香气由多种挥发性成分构成,只有该成分的浓度大于其阈值才能被人感知。香气活度值(odor activity value,OAV)是表征挥发性物质含量及其阈值的概念[19],当挥发性物质的OAV>1时,认为该组分为鲊辣椒的特征香气成分,OAV越大对鲊辣椒总体风味贡献就越大[20]。OAV按公式(2)计算:

(2)

式中:Ci,挥发性成分的含量,μg/kg;Ti,挥发性成分的阈值,μg/kg。

1.4 数据分析与处理

每个实验重复3次,结果表示为平均值±标准差。使用Origin 2018作图,SPSS 25.0进行统计和方差分析。

2 结果与分析

2.1 菌株的筛选与鉴定

2.1.1 菌株形态特征

经过平板分离和荧光正置显微镜检查,结合WL筛选培养基颜色变化从鲊辣椒中共筛得9株酵母,编号分别为Y3、Y11、Y19、Y20、Y21、Y26、Y28、Y32、Y50。其中Y3菌落乳白色,大而厚不透明,表面有精致的纹状条纹,中部隆起。Y11、Y19、Y21、Y26、Y32菌落乳白色,大而厚不透明,表面光滑有反光至暗淡,菌落圆形隆起,外围平坦成帽缘状。Y20、Y50菌落乳白色,表面光滑,菌落圆形隆起至菌落中央隆起,外围平坦。

如图1所示,Y3细胞呈卵圆形,一端出芽生殖。Y11、Y50细胞呈腊肠形,出芽后的子细胞与母细胞之间形成了有分枝的短链。Y19酵母细胞近球形,两端出芽生殖。Y20、Y21、Y26细胞呈宽椭圆形,一端出芽生殖。Y28细胞近梭状或呈卵圆形,一端出芽生殖。Y32细胞呈椭球或近球形,一端出芽生殖。

图1 酵母细胞形态(×100)
Fig.1 Yeast cell morphology(×100)

2.1.2 生香酵母的筛选

从鲊辣椒中初步分离纯化得到了9株酵母菌株,其香气评价和总酯含量见表1。总酯含量最高的为菌株Y50,达37.7 mg/g,香气强烈,呈现花香、果香和醇香的香气特征,故后续对Y50进行菌株鉴定及混菌发酵鲊辣椒试验。

表1 筛选菌株产酯情况和香气评价
Table 1 Screening strain ester production and aroma evaluation

菌株感官评价香气特征香气强度总酯/(mg/g)对照组花香、果香++26.8±0.4Y3有严重异味--Y11醇香、果香++37.4±0.5Y19醇香、花香、果香+++30.2±3.4Y20不产香--Y21醇香、花香++29.6±0.4Y26果香+29.7±1.3Y28花香++23.0±0.5Y32不产香、稍有异味--Y50醇香、果香、蜜香++++37.7±0.4

注:“-”表示含量极低或未检出。

2.1.3 26S rDNA测序及系统发育分析

如图2所示,Y50和Pichia kudriavzevii的亲缘关系最近,且在NCBI上获得了基因库登录号(MH443764.1),由此确定Y50为库德里阿兹威氏毕赤酵母。该菌株寄送至CGMCC保藏,保藏编号为CGMCC No.21173。

a-26S rDNA凝胶电泳图;b-系统发育树图
图2 Y50酵母26S rDNA凝胶电泳图和系统发育树
Fig.2 26S rDNA gel electrophoresis diagram and phylogenetic tree of Y50

2.2 鲊辣椒基本理化指标分析

鲊辣椒的基本理化指标反映其营养安全等品质特征。如表2所示,鲊辣椒B和鲊辣椒C的pH值和总酸含量无显著性差异(P>0.05),但pH值显著低于鲊辣椒A,而总酸含量显著高于鲊辣椒A(P<0.05)。过量的亚硝酸盐与食物中的生物胺相互作用,进而转化为亚硝胺对人体造成危害[21-22]。3种鲊辣椒亚硝酸盐的含量无显著差异(P<0.05),均低于4 mg/kg,符合辣椒制品的国家标准。3种鲊辣椒还原糖含量差异性显著(P<0.05),鲊辣椒C中还原糖的含量最低,可能是由于微生物对糖类的利用率不同导致。鲊辣椒C中类胡萝卜素含量显著高于鲊辣椒A和鲊辣椒B,但含量仅仅高出0.03 mg/g,而维生素C的含量则与鲊辣椒A无显著性差异,但显著低于鲊辣椒B。

表2 三种鲊辣椒的基本理化指标
Table 2 Basic physical and chemical indexes of three kinds of Zha-chili

理化指标鲊辣椒种类鲊辣椒A鲊辣椒B鲊辣椒CpH4.47±0.03a4.16±0.02b4.10±0.03b总酸/(g/100 g)0.75±0.04b1.04±0.04a1.11±0.05a亚硝酸盐/(mg/kg)3.47±0.21a3.45±0.21a3.68±0.52a还原糖/%2.74±0.06a1.90±0.07b0.55±0.09c类胡萝卜素/(mg/g)0.10±0.04b0.10±0.04b0.13±0.04a维生素C/(g/100 g)10.16±0.60b16.60±2.84a10.04±0.72b

注:同行小写字母不同表明差异显著(P<0.05)(下同)。

2.3 鲊辣椒中辣椒碱含量分析

辣椒素类物质决定了鲊辣椒的辣味,且具有多种生理功能,除了能够起到降血压、降胆固醇、预防心脏病和良好的抗癌能力外[23],最新研究还表明辣椒素具有潜在的皮肤病学应用前景,可作为治疗色素沉着过度的安全药物[24]。由表3可知,鲊辣椒C中辣椒碱的总含量最高,为(0.43±0.02) mg/g,与鲊辣椒A中辣椒碱总含量差异并不显著(P>0.05),但显著高于鲊辣椒B中辣椒碱的总含量(P<0.05)。

表3 三种鲊辣椒中辣椒碱的含量 单位:mg/g
Table 3 Capsaicin content in three kinds of Zha-chili

物质名称鲊辣椒种类鲊辣椒A鲊辣椒B鲊辣椒C辣椒素0.22±0.01a0.20±0.00b0.23±0.01a二氢辣椒素0.19±0.01a0.16±0.01b0.20±0.02a合计0.41±0.02a0.36±0.01b0.43±0.03a

2.4 鲊辣椒有机酸的含量分析

有机酸不仅能赋予鲊辣椒丰富的酸味,促进食物中Cu、Ga和Zn的溶解代谢,提高人体吸收K的能力,还能增强人的食欲和免疫力。如表4所示,鲊辣椒C和鲊辣椒B中有机酸含量显著高于自然发酵的鲊辣椒A(P<0.05),这与王晓飞[25]研究中接种发酵泡菜的有机酸含量比自然发酵的泡菜更高相一致。鲊辣椒C有机酸含量达(25.46±0.32) g/kg,比鲊辣椒A和鲊辣椒B分别高出57.8%和32.2%。其酒石酸、甲酸、乙酸、柠檬酸和琥珀酸的含量均高于鲊辣椒A和鲊辣椒B。柠檬酸具有清凉感的酸味,能降低胃肠道内容物的pH,促进食物中营养成分的分解,有助于肠道对矿物质的吸收。乙酸的酸味有刺激性,但能被苹果酸、柠檬酸、琥珀酸中和,酸味变得更加柔和、醇厚[26]。琥珀酸有豆酱类的风味,其含量在鲊辣椒C中最高。可见添加生香酵母的鲊辣椒C显著提高了有机酸的含量,酸味特征明显,滋味更加丰富,潜在的营养功效最大。

表4 三种鲊辣椒中有机酸含量 单位:g/kg
Table 4 Organic acid content in three kinds of Zha-chili

物质名称鲊辣椒种类鲊辣椒A鲊辣椒B鲊辣椒C酒石酸1.64±0.02c2.00±0.06b2.17±0.08a甲酸2.36±0.04b2.38±0.03b4.71±0.22a苹果酸1.92±0.02a1.97±0.01a1.70±0.03b乳酸2.78±0.07c5.67±0.12a4.20±0.18b乙酸2.22±0.09a1.66±0.03b2.27±0.02a柠檬酸2.90±0.04a2.00±0.01b3.04±0.02a琥珀酸2.31±0.02c3.57±0.05b7.36±0.13a合计16.13±0.14c19.25±0.18b25.46±0.32a

2.5 鲊辣椒挥发性风味成分分析

由图3-a可知,3种鲊辣椒共检出131种香气成分,其中酯类有57种、醇类26种、烯类、醛类、酸、酮类、酚类各为12、10、12、8、4种,但共有的挥发性成分只有36种,可见3种鲊辣椒的风味物质有较大的差异。

a-挥发性物质数量;b-挥发性物质含量
图3 三种鲊辣椒挥发性成分种类数量及含量
Fig.3 Volatile components species, quantity and content in three kinds of Zha-chili

在这3种鲊辣椒中,所检出的酯类物质种类最多,这可能是由于乳酸菌的厌氧发酵产生的酸类与醇类物质发生酯化反应生成[27],鲊辣椒A和C中酯类物质种类分别为39和32种,有15种酯类物质被同时检出,包括乙酸己酯、水杨酸甲酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯等,赋予了鲊辣椒果香、花香、蜜香等香气特征[28]。主要来源于氨基酸代谢[29]的支链酸酯3-甲基丁酸-4-甲基戊酯是3种鲊辣椒中含量最高的酯类物质。鲊辣椒C中酯类物质的含量是鲊辣椒B中的2.02倍,说明添加生香酵母提升了只接种植物乳杆菌鲊辣椒的香气,影响着鲊辣椒的香气特征和香气的丰富度。

醇类物质的产生主要依赖于微生物活动以及氨基酸降解作用[30],3种鲊辣椒中的共有醇类物质有8种,其中苯乙醇含量最高,赋予鲊辣椒玫瑰香味。鲊辣椒C中含量最高且特有的异戊醇赋予鲊辣椒辛辣的味道。由图3-b可知,萜烯类物质是含量仅次于酯类的香气物质,对鲊辣椒的香味贡献较大,其含量分别占了其总挥发性物质的29%、34%和7%。β-石竹烯、(+)-柠檬烯和(-)-β-花柏烯为3种鲊辣椒共有的烯类香气物质。醛类具有浓烈的花香、果香[9,31],在3种鲊辣椒中种类相差不大,含量均较少,但是鲊辣椒C中醛类物质的含量分别是鲊辣椒A和鲊辣椒B的2.06倍和1.68倍。β-紫罗兰酮为3种鲊辣椒中共有的酮类物质,且其香气阈值仅0.007 μg/kg,对鲊辣椒样品整体香气贡献极大。酚类共检出4种,其中愈创木酚带有水果香、花香、焦酱香、甜香和青草香,4-乙基苯酚仅在鲊辣椒A中检出。

鲊辣椒A共检出90种挥发性风味物质,其总量为(7 575.51±46.71) μg/kg,鲊辣椒B共检出67种挥发性风味物质,其总量为(8 703.92±118.44) μg/kg,而鲊辣椒C共检出72种挥发性风味物质,其总量为(10 101.11±99.04) μg/kg。虽然鲊辣椒A的挥发性物质的种类最多,但鲊辣椒C挥发性物质的含量比鲊辣椒A和鲊辣椒B分别高33%和16%,其中酯类、醇类、醛类、酸类挥发性物质均有提高,相比鲊辣椒A分别提升了75%、358%、106%和23%,相比于鲊辣椒B分别提升了102%、59%、68%和51%,说明添加生香酵母Y50能提升鲊辣椒的整体的风味。

2.6 香气活度值分析

通过对鲊辣椒挥发性物质的含量和感官阈值OAV表征可以对其各香气成分的贡献进行综合评价,并且认为OAV>1的香气成分对其影响显著。根据公式计算,3种鲊辣椒中共检出22种OAV>1的香气化合物,如表5所示,其中酯类、醇类、烯类、醛类、酮类以及酚类化合物分别为8、6、2、3、1、2种。

表5 三种鲊辣椒中主要成分的OAV
Table 5 The OAVs of major compounds in three kinds of Zha-chili

物质名称阈值/(μg/kg)OAV鲊辣椒A鲊辣椒B鲊辣椒C2-甲基丁酸乙酯0.386.93±5.93ND169.63±6.93乙酸戊酯43ND3.46±0.08ND乙酸己酯22.3±0.2214.28±2.4233.08±1.78水杨酸甲酯401.5±0.032.88±0.333.5±0.15己酸己酯15079.41±2.1266.4±8.51135.31±14.85癸酸乙酯510.44±0.385.34±0.153.6±0.11十一酸乙酯0.315.63±0.93NDND月桂酸乙酯101.19±0.012.02±0.170.65±0.06正己醇2700.52±0.011.03±0.10.89±0.01正庚醇314.77±2.1642.68±4.7638.81±4.321-辛烯-3-醇105.5±0.35.49±3.495.23±0.38苯乙醇564.250.8±0.013.74±0.235.19±0.321-壬醇50ND1.86±0.052.87±0.11芳樟醇6ND32.40±2.24ND(+)-柠檬烯10160.34±6.27239.76±11.9831±2.82β-石竹烯643.47±0.160.8±0.034.99±0.12庚醛315.53±0.9614.83±7.8715.23±0.48壬醛1.18.96±0.8421.65±0.85ND苯乙醛45.09±0.58ND15.57±0.39β-紫罗兰酮0.0074 290±191.4314 197.14±508.578 960±641.43愈创木酚0.84687.73±18.57157.4±4.5425.74±2.674-乙基苯酚89.2721.07±0.8NDND

β-紫罗兰酮为3种鲊辣椒中共有的酮类化合物,由于其阈值较低,对鲊辣椒样品整体香气贡献很大。2-甲基丁酸乙酯、己酸己酯、正庚醇、(+)-柠檬烯、庚醛、愈创木酚的OAV均大于10,可以推测这些化合物对鲊辣椒C的香气的产生具有很大贡献。

3 结论

从自然发酵鲊辣椒中分离筛选到1株生香酵母Y50,经鉴定为库德里阿兹威氏毕赤酵母菌(Pichia kudriavzevii)。对比了自然发酵鲊辣椒,利用植物乳杆菌XZ3纯种发酵鲊辣椒和Y50与XZ3混菌发酵3种鲊辣椒基本理化指标、辣椒碱、有机酸、挥发性成分,并评价了Y50发酵鲊辣椒风味品质特征。结果表明,筛选得到的生香酵母Y50与植物乳杆菌混合发酵的鲊辣椒对比其他2种鲊辣椒拥有更高的辣椒素含量,更加丰富的有机酸以及更高的挥发性成分含量,其中酯类、醇类、醛类、酸类挥发性物质均有提高。香气活度值的计算结果表明,β-紫罗兰酮、2-甲基丁酸乙酯、己酸己酯、正庚醇、(+)-柠檬烯、庚醛、愈创木酚是构成鲊辣椒C风味的关键物质,形成了鲊辣椒C的特征风味。试验表明,Y50对鲊辣椒风味品质有良好的提升作用,具有进一步应用于实践生产的潜力。

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Application of an aroma-producing yeast isolated from natural fermented Zha-chili

YAO Hong1,2,3, YIN Xiaoqing4, YAN Yuge1,2,3, KAN Jianquan1,2,3, WU Yun5, QI Chenchen6, WANG Zhiguo6, Sameh AWAD7,Amel IBRAHIM7, DU Muying1,2,3*

1(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)2(Chinese-Hungarian Cooperative Research Centre for Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)3(Chongqing Key Laboratory of Speciality Food Co-Built by Sichuan and Chongqing, Chongqing 400715, China)4(Institute of Agricultural Products Development and Food Science, Tibet Academy of Agriculture and Animal Husbandry Sciences, Lhasa 850030, China)5(College of Food Science and Pharmacy, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China)6(Xinjiang Xinkang Agricultural Development Co.LTD., Urumqi 830022, China)7(Faculty of Agriculture, Alexandria University, Alexandria 21532, Egypt)

ABSTRACT An aroma-producing yeast is isolated and screened from natural fermented Zha-chili by the olfactory method combined with the content of total ester, which is identified and classified as Pichia kudriavzevii Y50. To explore quality improvement of Zha-chili produced by mixed fermentation, Y50 and Lactobacillus plantarum fermentation Zha-chili (C), natural fermentation Zha-chili (A), and L. plantarum fermented Zha-chili (B) for research object, the basic physical and chemical indexes of three kinds of Zha-chili, capsaicin, organic acids and volatile components were comparatively analyzed. The results showed that the pH values, total acid, nitrite and carotene contents of three kinds of Zha-chili were similar, but the organic acid content of Zha-chili C was (25.46±0.32) g/kg, which was 57.8% and 32.2% higher than that of Zha-chili A and B, respectively. 90, 67 and 72 volatile flavor substances were detected from Zha-chili A, B and C, among which the volatile substance content of Zha-chili C was the highest of (10 101.11±99.04) μg/kg, and the volatile substance content of esters, alcohols, aldehydes, and acids had improved, compared to A and B, respectively by 75%, 358%, 106%, 23% and 102%, 59%, 68%, 51%, making the Zha-chili stronger ester, floral and fruit scent, which indicated that aroma-producing yeast Y50 could improve the overall flavor quality of Zha-chili. Through the calculation of odor activity value (OAV), 22 aroma compounds with OAV>1 were detected. These key aroma compounds gave Zha-chili unique aroma characteristics, among which β-ionone, 2-methylbutyrate, caproate, n-heptanol, (+) -limonene, heptanal and guaiacol were the key ingredients of Zha-chili C flavor. The results showed that Y50 had application potential in Zha-chili production.

Key words Zha-chili(fermented pepper); aroma-producing yeast; separation and identification; mixed fermentation; organic acids; volatile components; odor activity value

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.034239

引用格式:姚红,尹小庆,颜宇鸽,等.鲊辣椒生香酵母的分离筛选鉴定及其应用研究[J].食品与发酵工业,2023,49(17):145-152.YAO Hong, YIN Xiaoqing, YAN Yuge, et al.Application of an aroma-producing yeast isolated from natural fermented Zha-chili[J].Food and Fermentation Industries,2023,49(17):145-152.

第一作者:硕士研究生(杜木英副教授为通信作者,E-mail:muyingdu@swu.edu,cn)

基金项目:中-埃传统发酵食品中功能菌株挖掘及其创新应用(2022YFE0120800);重庆市现代山地效益农业调味品产业技术体系创新团队项目[2022]6号;新疆维吾尔族自治区高层次人才引进工程项目

收稿日期:2022-11-08,改回日期:2022-12-16