多菌种协同发酵对桑叶茶风味品质及生物活性成分的影响

梁秀华1,2,3,何秀玲4,王咪1,葛松涛5,闻语嫣5,江允熙5,乐尚坤5,董利宁6,林杰1,3*

1(浙江农林大学 茶学与茶文化学院,浙江 杭州,311300)

2(绍兴市经济作物技术推广中心,浙江 绍兴,312000)

3(新昌大佛龙井制作技艺传承创新工作室,浙江 新昌,312500)

4(浙江省农业科学院蚕桑与茶叶研究所,浙江 杭州,310021)

5(浙江工业职业技术学院 黄酒学院,浙江 绍兴,312000)

6(绍兴炬祥农业科技有限公司,浙江 新昌,312500)

摘 要 微生物发酵对桑叶茶的品质形成具有显著影响。为探究多菌种协同发酵对桑叶茶生物活性成分与风味品质的影响,该研究以桑叶绿茶为原料,分别采用直投式乳酸菌混合发酵(FL)与乳酸菌-酿酒酵母顺序发酵(FLS)2种协同发酵模式,以未发酵(NF)与自然发酵(FNL)为对照。采用计算机视觉分析、生物活性成分测定和顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用等技术,系统解析桑叶在发酵过程中的品质与成分变化,并通过正交偏最小二乘判别分析与相对气味活度值(relative odor activity values,ROAV)筛选关键差异挥发性成分。结果表明,多菌种协同发酵(FL、FLS)有效消除了桑叶青草味,茶汤色泽转为嫩黄明亮,并形成酸菜香、泡菜香和菌香等复合香型;发酵处理显著提升了总生物碱、1-脱氧野尻霉素(1-deoxynojirimycin,DNJ)和γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)等功能成分含量,其中FL的DNJ含量最高,FLS的GABA含量最为突出,但总黄酮与总多酚含量有所降低;挥发性成分分析表明,与NF及FNL相比,FL与FLS的挥发性物质种类与总量均显著增加;基于ROAV分析,从所有样品中共鉴定出3-辛烯-2-酮、(E)-2-壬烯醛等9种关键香气物质,并明确其香型贡献。该研究阐明了多菌种协同发酵对桑叶茶风味特征与功能成分的调控效应,可为高品质桑叶茶的开发提供理论依据。

关键词 多菌种协同发酵;桑叶茶;生物活性成分;挥发性物质

桑叶,是我国重要的药食同源原料,富含蛋白质、多酚、黄酮、多糖、生物碱及γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)等多种营养活性成分,具有抗氧化、降血糖、降血压、抗炎、抗病毒及调节免疫等生理功能[1],被国际公认为“人类21世纪十大保健食品之一”[2]。近年来,以桑叶为原料开发的茶饮产品已在多国市场获得认可[3]。然而,采用绿茶工艺加工的桑叶茶产品普遍存在草腥味重的问题,显著降低了消费者的接受度,且其重要活性成分(如黄酮、生物碱)多与细胞壁成分共价结合或以糖苷形态存在,导致生物利用度低下[4],难以充分发挥其保健功效[5]

微生物发酵技术可通过微生物的酶解与代谢协同作用,有效改善食品风味并提高其生物利用度。一方面,香气前体及结合态功能成分的糖苷键产生水解,生成有机酸、酯类等风味物质,从而改善原料风味;另一方面,功能性底物转化为高生物利用度的活性形式,从而提升原料的食用价值。向敏等[6]采用短乳杆菌和肠膜明串珠菌对鲜桑叶进行共发酵,发现1-辛烯-3-醇、顺式-3-己烯醇等草腥味标志物质含量显著降低,而芳樟醇等花果香特征物质含量显著提升。梅玉立等[7]利用植物乳植杆菌对桑叶粉进行发酵,发现生物碱与黄酮含量显著提升。修慧迪等[8]利用鼠李糖乳酪杆菌发酵桑叶,发现其黄酮类成分含量显著增加。多项研究也表明,多菌种协同发酵(如酵母与乳酸菌联合发酵)能丰富发酵食品风味,释放出更多的生物活性成分,进而提升底物利用效率与产品功能特性[9-11]

目前,有关多菌种协同发酵对桑叶生物活性成分转化的系统性研究仍较少,尤其是复合菌群对风味物质的协同调控机制尚不明确。本研究以桑叶绿茶为原料,探究自然发酵(FNL)、直投式乳酸菌混合发酵(植物乳植杆菌与鼠李糖乳酪杆菌)(FL)、乳酸菌-酿酒酵母顺序发酵(乳酸菌混合发酵后接种酿酒酵母)(FLS)3种发酵模式对桑叶生物活性成分和风味品质的影响,以期为高品质桑叶发酵风味产品的开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜桑叶由绍兴市上虞区的桑园基地提供,参照T/SYTIA 002—2023《上虞翠茗茶加工技术规程》的工艺制成桑叶绿茶,干茶含水量≤6.0%。直投式乳酸菌混合发酵剂RP 80(植物乳植杆菌+鼠李糖乳酪杆菌),购自普尔斯(天津)国际贸易有限公司;酿酒酵母菌种由浙江工业职业技术学院微生物实验室提供,经活化后使用;C7~C40正构烷烃混合物(99%),坛墨质检科技股份有限公司;乙醇、癸酸乙酯(99%)、正己烷(分析纯),上海麦克林生化科技股份有限公司;实验所用纯净水为杭州娃哈哈集团有限公司产品;葡萄糖为国药集团化学试剂有限公司分析纯试剂。

1.2 仪器与设备

5 N-HWS-2数显恒温水浴锅,上海尚普仪器设备有限公司;GZX-9240 MBE数显鼓风干燥箱,上海博迅实业有限公司医疗设备厂;Agilent 1260高效液相色谱仪,美国Agilent公司;SAAB-57330U手动SPME进样器、PDMS/DVB(65 μm)聚二甲硅氧烷/二乙烯基苯萃取头,美国Supelco公司;GCMS-TQ 8040三重四极杆气相色谱-质谱联用仪,日本岛津公司;Hotplate-Stirrers热板搅拌器,美国Torrey Pines Scientific公司;PHS-3 E型pH计,上海仪电科学仪器股份有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品制备

FL样品:称取桑叶绿茶,加入1.35倍纯净水,混匀后静置至充分吸水、体积膨胀。随后于100 ℃密封蒸制10 min,摊凉至室温。加入相当于桑叶绿茶质量5%的直投式乳酸菌混合发酵剂及等质量的葡萄糖,充分混匀后真空封装,置于36 ℃水浴中发酵48 h。发酵结束后,于60 ℃将样品烘干至含水量≤6.0%,即得FL样品。

FLS样品:在FL样品乳酸菌发酵阶段完成后,加入已活化20 h的酿酒酵母菌液(接种量按每40 g桑叶绿茶添加1 mL菌液计),于28 ℃下继续发酵24 h。发酵结束后,采用与FL样品相同的条件(60 ℃烘干至含水量≤6.0%)进行干燥,所得样品记为FLS。

对照样品设置:未发酵对照组(NF),即桑叶绿茶;FNL对照组,其工艺流程和参数与FL完全相同,但不接种直投式乳酸菌混合发酵剂,改为添加等量无菌纯净水。

1.3.2 感官评价

参照GB/T 23776—2018《茶叶感官审评方法》执行。评价小组由5名具有5年以上茶叶感官审评经验的专业人员组成。审评流程包括:首先评价干茶外形,随后准确称取3.0 g样品,加入150 mL沸水,冲泡4 min后滤出茶汤,对汤色、香气、滋味及叶底进行审评。

1.3.3 色泽品质的计算机视觉评价与pH值测定

样品的图像采集参照邱晓莹等[12]的方法,每个样品重复取样与图像采集3次。基于HSV颜色空间,分别对样品的外形、汤色及叶底的色泽构成及各HSV分量(色相H、饱和度S、明度V)进行提取分析。pH值测定参照刘巧芳等[13]的方法进行,待茶汤冷却至室温(28~30 ℃)后,立即使用精密pH计进行测定,每个样品独立重复测定3次。

1.3.4 生物活性成分测定

样品中主要活性成分的测定方法如下:总多酚含量参照文献[14],采用福林酚比色法测定;总黄酮含量参照文献[15],采用硝酸铝盐比色法测定;总多糖含量参照文献[16],采用苯酚-硫酸法测定;总生物碱含量参照文献[7],采用雷氏盐比色法测定;GABA含量参照文献[17],采用高效液相色谱法,以外标法定量;1-脱氧野尻霉素(1-deoxynojirimycin, DNJ)含量则按照GB/T 40642—2021《桑叶提取物中1-脱氧野尻霉素的检测 高效液相色谱法》进行测定。每个样品的各指标均独立重复测定3次。

1.3.5 挥发性物质的测定

样品前处理:准确称取2.0 g茶样置于50 mL自制顶空瓶中,加入10 mL沸水与10 μL癸酸乙酯内标溶液(0.2 μg/mL),摇匀后于60 ℃金属浴中平衡10 min。随后采用PDMS/DVB(65 μm)萃取头在60 ℃下顶空吸附40 min,吸附完成后于GC-MS进样口220 ℃解吸3.5 min,进行GC-MS分析。每个样品重复测定3次。

气相色谱-质谱分析条件:色谱柱为SH-Polar Wax(30 m×0.25 mm, 0.25 μm);载气为高纯度氦气(纯度>99.999%),流速1.0 mL/min;进样口温度220 ℃,不分流模式;程序升温的初始温度50 ℃,以3 ℃/min模式升温至220 ℃,保持5 min。离子源为EI,电离能70 eV,离子源温度200 ℃;全扫描模式,扫描范围45~500 m/z

挥发性物质的鉴定与定量:首先,利用岛津公司提供的质谱数据库对化合物进行初步鉴定,设定匹配度阈值大于85%;随后,采用C7~C40正构烷烃系列标准品建立标准曲线,并依此计算各组分的保留指数(retention index, RI)。最后,将计算得到的RI与NIST等质谱数据库进行比对,实现对挥发性物质的最终鉴定。各挥发性组分的含量以癸酸乙酯为内标进行定量计算。

相对气味活性值(relative odor activity value, ROAV)计算:参考王丽等[18]的方法计算。

1.4 数据分析

采用Excel 2019、SPSS Statistics 29.0软件进行数据处理和差异显著性分析。SIMCA 14.1软件进行主成分分析等多元统计分析。使用联川生物云工具绘制柱状图和upset图,通过迈维云平台绘制变量投影重要性(variable importance in projection,VIP)值图。

2 结果与分析

2.1 感官品质评价

如表1所示,不同处理桑叶茶的感官特征差异明显,表明微生物发酵对其风味轮廓有显著影响。NF样品干茶翠绿紧实,汤色橙黄明亮,具植物清香,但伴随明显青味;FNL样品干茶呈黄褐色且夹带绿色,外形稍松,汤色棕黄偏暗,带有不良酸馊气味,整体品质较差。

表1 不同桑叶茶样品的感官品质评价及pH值

Table 1 Sensory evaluation scores and pH values of different mulberry leaf tea samples

样品外形汤色滋味香气叶底pH值NF翠绿、卷曲、紧实橙黄明亮鲜、稍带青味清香、稍有海苔香黄绿稍深、尚软亮6.90FNL黄褐夹绿、卷曲、稍松棕黄、暗稍鲜、略带酸臭味酸、馊气黄棕、花青、尚软7.01FL黄褐、卷曲浅嫩黄、明亮、稍浑浊较酸、稍鲜、稍甜酸菜香棕黄、软亮4.49FLS黄褐稍深、卷曲、稍紧嫩黄、明亮、微浑浊稍酸、稍甜带鲜泡菜香、稍浓、稍有菌香棕黄、软亮4.55

相比之下,人工接种发酵样品(FL、FLS)干茶虽呈黄褐色,但外形更为紧实,发酵均匀,叶底无花青现象,汤色转为嫩黄明亮,并分别呈现酸菜香、泡菜香与菌香的复合香型。

此外,FL与FLS的pH值显著降低,其适度的酸感有效增强了茶汤的协调性与风味饱满度。综上所述,人工接种发酵处理(FL、FLS)不仅有效消除了NF处理的青草气味,也避免了FNL处理中不良风味的产生,整体感官协调性与综合品质显著提升,该结果可能与发酵过程中有益微生物驱动的定向代谢及青味物质降解密切相关。

2.2 色泽变化的计算机视觉分析

不同发酵处理桑叶茶的干茶、汤色及叶底形态如图1所示。基于计算机视觉的量化分析(见电子版增强出版附表1,https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.045325,下同)表明,发酵处理对样品色泽产生了显著影响。在干茶色泽方面,与NF样品相比,所有发酵处理(FNL、FL、FLS)均导致绿色比例显著降低,黑色、橙色与黄色比例显著上升。该变化可能源于发酵过程中有机酸积累引发的叶绿素脱镁降解,而类胡萝卜素等色素的相对保留则使橙黄色调得以凸显。发酵样品的色相(H值)与明度(V值)普遍降低,颜色向橙黄区域偏移。值得注意的是,人工接种发酵样品(FL、FLS)的橙色与黄色占比、饱和度(S值)、V值均显著高于FNL,反映出人工接种体系中乳酸菌与酵母的协同作用有助于色素组成的稳定与优化。在汤色方面,FL与FLS的H值与V值显著较高,S值较低,与感官评价中“嫩黄明亮”的描述一致,这可能与微生物发酵促进黄酮类物质溶出并抑制色素沉淀有关。相反,FNL汤色的H值与V值最低,S值最高,呈现暗沉棕黄色,推测其自然发酵过程中杂菌活动导致色素过度氧化聚合。叶底分析进一步印证了上述差异:NF叶底以黄绿色为主,绿色比例较高;FL与FLS叶底则以黄色为主,绿色显著减少,V值与S值较高,外观明亮鲜艳,体现了人工接种发酵对叶绿素降解与细胞结构修饰的有效调控;而FNL叶底仍保留部分绿色,且明度最低,反映出自然发酵条件下色素转化不完全所形成的“花青”特征。本研究采用的计算机视觉分析技术有效实现了对样品色泽的客观量化,其结果与感官评价较吻合,克服了传统感官描述的主观局限性,为精准评价发酵桑叶茶的品质变化提供了可靠方法。

图1 不同桑叶茶样品的干茶、汤色和叶底图像

Fig.1 Image of dry tea, tea liquor, and spent leaves of different mulberry leaf tea samples

2.3 主要生物活性成分分析

由表2可知,不同发酵处理对桑叶茶中主要生物活性成分的含量具有显著影响。与未发酵样品(NF)相比,所有发酵处理(FNL、FL、FLS)均导致总黄酮和总多酚含量显著降低(P<0.01),其中人工接种发酵样品(FL、FLS)的降幅最大,且显著低于自然发酵样品(FNL)。该变化可能与微生物酶系催化的氧化降解及发酵过程中的热效应有关。相比之下,各样品间总多糖含量无显著变化(P>0.05),该结果与梅玉立等[7]的研究一致。DNJ作为一种多羟基哌啶生物碱,是桑叶中关键的天然α-葡萄糖苷酶抑制剂,对其降血糖活性具有重要贡献。GABA是一种具有降血压、调节神经、改善睡眠等多种生理功能的非蛋白氨基酸[19]。发酵处理显著提升了总生物碱、DNJ及GABA的含量(P<0.01)。其中,FL样品的总生物碱与DNJ含量最高,显著优于FNL,推测与乳酸菌代谢产生的有机酸促进生物碱溶出,以及胞外酶对细胞壁的降解作用有关[20]。JEONG等[21]的研究也表明植物乳植杆菌发酵可使桑叶DNJ含量提高1.2倍。GABA含量在发酵后显著上升,其中FLS的含量显著高于其他样品。

表2 不同桑叶茶样品的主要生物活性成分含量 单位:mg/g

Table 2 Contents of major bioactive components in different mulberry leaf tea samples

样品总黄酮总多酚总多糖总生物碱DNJGABANF47.05±0.30A32.81±0.59A40.83±0.31a6.35±0.05D4.15±0.10D0.58±0.01CdFNL44.39±0.62B30.14±0.42B40.33±0.42a8.35±0.22C5.43±0.10C0.62±0.00BcFL38.80±0.16C26.50±0.36C40.48±0.35a14.14±0.13A9.01±0.12A0.63±0.01ABbFLS38.40±0.42C26.14±0.55C40.19±0.31a12.67±0.33B8.03±0.22B0.65±0.01Aa

注:表中同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05),同列不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。

已有研究表明,厌氧环境引起的细胞质酸化可激活谷氨酸脱羧酶,促进GABA合成[22],这可能是FNL中GABA含量高于NF的原因。此外,乳酸菌与酵母的共发酵被证实是高效合成GABA的有效策略[23-24],ZHUO等[25]报道乳酸菌发酵60 h后桑叶GABA含量提升达951.3%,ZHANG等[24]也发现乳酸菌与酿酒酵母共发酵可进一步提高GABA产量,与本研究结果相符。然而,其具体的分子调控机制仍有待深入解析。

2.4 挥发性物质分析

2.4.1 挥发性物质种类与含量分析

采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术从4种桑叶茶样品中共鉴定出59种挥发性成分,包括醇类、酯类、酮类、醛类、烷烃类、烯烃类、杂环类及其他类别(附表2)。人工接种发酵显著提升了挥发性物质的种类与总量,FL和FLS分别检出53和51种,总含量分别为9 544.52 ng/g和11 395.02 ng/g,均显著高于未发酵样品NF(47种,7 776.50 ng/g)。FLS在总含量及醇类、酮类、醛类等多数类别含量上均为最高(图2-A)。相比之下,自然发酵样品FNL总含量降至6 049.70 ng/g,除杂环类物质显著增加外,其余类别含量普遍低于或接近NF水平。在挥发性物质的组成上,所有样品均以酮类含量最高。其中,NF、FL与FLS的醛类和醇类含量较高;而FNL中杂环类化合物的占比显著增多,成为第二大类。upset图分析(图2-B)显示,样品间共有38种共有成分,其中β-紫罗兰酮含量最高(1 076.73~1 471.91 ng/g),为桑叶茶的基础香气组分。FL与FLS共有成分最多(5种),分别为香叶醇、2-壬酮、2-十三烷酮、β-大马烯酮、茉莉酸甲酯;NF、FL与FLS三者共有4种成分,包括庚醛、2-十一碳烯醛、十四烷、萘;FNL、FL与FLS三者共有2种成分(α-广藿香醇、3-羟基-2-丁酮);NF与FNL共有2种成分(青叶醇、3-辛烯-2-酮);FNL与FLS共有2种成分(2,6-二乙基吡嗪、四甲基吡嗪)。特有成分分析进一步揭示样品间风味差异:FL中检出具柠檬香气的柠檬醛;FNL中检出烘烤香型三甲基吡嗪;NF中检出草腥味物质(E,E)-2,4-壬二烯醛等;FLS未检出特有成分。综上所述,人工接种发酵样品(FL、FLS)香气组成更为丰富、含量更高,风味轮廓更为复杂;而FNL样品虽在杂环类物质上有所增强,但整体香气品质较差。

A-挥发性物质类别及含量;B-upset图

图2 不同桑叶茶样品的挥发性物质统计分析

Fig.2 Statistical analysis of volatile compounds in different mulberry leaf tea samples

进一步分析表明,人工接种发酵呈现明显的代谢梯度变化:乳酸菌发酵(FL)后,酮类物质较NF增加3种,且醇类、酮类与酯类含量均显著提升;而经酿酒酵母进一步发酵(FLS)后,其挥发性成分总量进一步提升,杂环类化合物的种类与含量均显著增加,呈现花果香的醇类物质(如苯乙醇、香叶醇、1-壬醇)、具有奶油香的3-羟基-2-丁酮与柑橘风味的6-甲基-5-庚烯-2-酮等酮类成分,以及四甲基吡嗪为代表的杂环类物质均增幅明显。该代谢梯度变化可能与乳酸菌和酿酒酵母在代谢途径中的功能分工及协同作用有关。在FL阶段,乳酸菌通过分泌糖苷酶促进糖苷前体水解,释放醇类物质,并通过碳水化合物、氨基酸和脂质代谢途径形成有机酸、酮类及酯类前体,进而通过酯化反应与氧化还原过程形成酮、醇、酯等基础香气组分[26]。进入FLS阶段,酿酒酵母可能利用乳酸菌代谢所产生的氨基酸前体,合成苯乙醇等醇类物质[26],醇类与乳酸菌生成的有机酸可进一步发生酯化反应生成酯类物质[27-28]。同时,酵母的参与也可能强化氨基酸与还原糖之间的美拉德反应,促使四甲基吡嗪等杂环类物质生成[29]。上述多代谢途径的协同作用,可能是桑叶茶香气成分多样性增加、总量提升及风味轮廓趋于复杂的关键机制。

2.4.2 挥发性成分的多元统计分析

为探究不同发酵桑叶茶样品挥发性成分的整体差异与组间区分情况,构建了有监督的正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)模型(图3-A)。模型拟合参数为表明模型具有较强的解释能力与良好的预测性能。进一步通过200次置换检验验证模型可靠性(图3-B),结果显示Q2回归线与Y轴截距小于0,R2=0.266,表明模型未出现过拟合,评估结果可靠。在得分图中,NF与FNL分布于Y轴右侧的不同区域,而FL与FLS则分布于Y轴左侧且彼此距离较近,说明人工接种发酵样品与未发酵及自然发酵样品在挥发性成分组成上存在显著差异,且FL与FLS之间香气轮廓较为接近。

A-OPLS-DA得分图;B-置换检验图

图3 不同桑叶茶样品的挥发性成分多元统计分析

Fig.3 Multivariate statistical analysis of volatile compounds in different mulberry leaf tea samples

2.4.3 特征挥发性成分分析

为明确不同桑叶茶样品的关键差异挥发性成分,基于OPLS-DA模型,筛选出26种VIP值>1的特征化合物(图4),其中以酮类(11种)、醛类(6种)为最多,包括3,4-脱氢-β-紫罗兰酮、3-辛烯-2-酮、(E)-2-壬烯醛、柠檬醛、β-环柠檬醛等。热图分析进一步揭示了不同样品在挥发性成分组成上的特征差异:NF样品中富含1-辛烯-3-醇(蘑菇味)、辛醛(柑橘与脂肪香)、β-环柠檬醛(果香、甜香)、3-辛烯-2-酮(青草味、泥土味)以及(E,E)-2,4-壬二烯醛(黄瓜味、甜瓜味)等植物源清新气味成分;而四甲基吡嗪是赋予FNL样品坚果与烘烤风味的关键物质。经乳酸菌发酵(FL)后,柠檬醛(强烈柠檬香)、2-壬酮(芳香、果香)、(E)-2-壬烯醛(脂肪香)、茉莉酸甲酯(清新花香)等花果香类物质含量显著提升;而经酿酒酵母进一步发酵(FLS)后,香叶醇(玫瑰花香)、3-羟基-2-丁酮(奶油香)及2,6-二乙基吡嗪(坚果味)等物质进一步积累,形成更为协调且丰富的香气轮廓。

图4 挥发性代谢物VIP值图(VIP值>1)

Fig.4 VIP plot of volatile metabolites (VIP值>1)

为明确不同发酵处理对桑叶茶整体香气轮廓的贡献差异,对VIP值>1的挥发性成分进一步进行ROAV分析,筛选出9种关键特征香气物质(ROAV≥1),包括3-辛烯-2-酮、(E)-2-壬烯醛、β-环柠檬醛、香叶醇、辛醛等。如表3所示,不同样品的关键香气成分及其贡献程度存在显著差异。NF样品中3-辛烯-2-酮(ROAV=100)和(E)-2-壬烯醛(ROAV=30.50)为最主要贡献成分,辅以(E,E)-2,4-壬二烯醛、β-环柠檬醛和辛醛,共同形成其“清新草本与甜香交织”的香气特征。

表3 不同桑叶茶样品的关键挥发性成分及ROAV分析

Table 3 Key volatile compounds and ROAV analysis of different mulberry leaf tea samples

序号挥发性成分CAS号香气特征阈值/(μg/kg)ROAVNFFNLFLFLS1香叶醇106-24-1甜香、花香、果香、玫瑰1.1——0.9510.3023-辛烯-2-酮1669-44-9青草味、泥土味、蘑菇味0.030[18]100100——36-甲基-3,5-庚二烯-2-酮1604-28-0肉桂、椰子、香料、甜香2.50.320.770.461.144α-紫罗兰酮127-41-3甜香、花香、果香3.78[30]0.441.971.161.125辛醛124-13-0柑橘、脂肪、辛辣味3.41.02—0.58—6(E)-2-壬烯醛18829-56-6脂肪香0.2530.5090.111001007β-环柠檬醛432-25-7果香、甜香54.8212.496.968.668(E,E)-2,4-壬二烯醛5910-87-2黄瓜、甜瓜、脂肪0.0627.98———92-戊基呋喃3777-69-3黄油、花香、果香6[30]0.523.610.391.92

注:阈值参考:https://www.leibniz-lsb.de/datenbanken/leibniz-lsbtum-odorant-database/odorantdb、https://www.vcf-online.nl/VcfHome.cfm和文献[18,30]。香气特征描述参考网站:https://www.femaflavor.org和https://www.thegoodscentscompany.com/search.html;“—”表示无数据。

FNL样品承续NF的青鲜底香,仍以3-辛烯-2-酮(ROAV=100)和(E)-2-壬烯醛(ROAV=90.11)为主要贡献成分,同时α-紫罗兰酮、β-环柠檬醛和2-戊基呋喃等果香类物质亦起重要作用,形成“青鲜底香突出,果香甜香增强”的特征。FL与FLS样品均以(E)-2-壬烯醛(ROAV=100)的贡献度最高,其中FL样品中α-紫罗兰酮、β-环柠檬醛的显著积累,共同构建其“脂肪香、甜果花香”的香气轮廓;FLS样品中香叶醇(ROAV=10.30)、β-环柠檬醛、2-戊基呋喃、6-甲基-3,5-庚二烯-2-酮、α-紫罗兰酮等多类物质共同贡献,呈现出“脂肪香甜香为主导,花果香与坚果香协调衬托”的香气属性。

3 结论

本研究系统探究了不同发酵模式(自然发酵FNL、直投式乳酸菌混合发酵FL及乳酸菌-酿酒酵母顺序发酵FLS)对桑叶品质特性的影响。结果表明,人工接种发酵处理可显著改善桑叶茶的感官品质,调控生物活性成分并重塑其香气轮廓。在感官品质方面,人工接种发酵样品(FL、FLS)有效消除了桑叶绿茶NF中的青草气味,茶汤色泽转为嫩黄明亮,香气呈现酸菜香、泡菜香、菌香等复合特征,整体协调性与接受度优于自然发酵样品(FNL)。在生物活性成分方面,发酵导致总黄酮与总多酚含量下降,但显著提升了总生物碱、DNJ及GABA的含量;FL样品中DNJ含量最高,而FLS样品中GABA积累最为显著。在香气组成方面,NF以酮类、醛类和醇类成分为主;FNL中杂环类化合物比例显著上升;而FL与FLS则显著提升了挥发性成分的种类与总量,香气轮廓更为丰富协调。ROAV分析进一步表明,3-辛烯-2-酮、(E)-2-壬烯醛、香叶醇等关键香气物质是构成不同样品香气差异的核心成分。发酵过程中微生物的代谢活动是驱动上述品质形成与分化的根本原因。

综上,人工接种发酵是提升桑叶茶风味品质与功能特性的有效手段。未来研究可聚焦于发酵过程中微生物群落结构动态变化、代谢互作机制及其与成分转化的关联,以深化对桑叶茶品质形成机理的理解,为高品质桑叶茶产品的定向开发提供理论依据。

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Effects of multi-strain synergistic fermentation on flavor quality and bioactive components of mulberry leaf tea

LIANG Xiuhua1,2,3, HE Xiuling4, WANG Mi1, GE Songtao5, WEN Yuyan5, JIANG Yunxi5, LE Shangkun5, DONG Lining6, LIN Jie1,3*

1(College of Tea Science and Tea Culture, Zhejiang A&F University, Hangzhou 311300, China)

2(Shaoxing Economic Crops Technology Extension Center, Shaoxing 312000, China)

3(Studio for Heritage and Innovation in Dafolongjing Tea Production, Xinchang 312500, China)

4(Sericulture and Tea Research Institute, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310021, China)

5(College of Huangjiu, Zhejiang Industry Polytechnic College, Shaoxing 312000, China)

6(Shaoxing Juxiang Agricultural Technology Co. Ltd., Xinchang 312500, China)

ABSTRACT Microbial fermentation plays a critical role in the quality formation of mulberry leaf tea.To investigate the effects of multi-strain synergistic fermentation on bioactive components and flavor quality, mulberry leaf green tea was used as the raw material.Two multi-strain synergistic strategies were applied:direct mixed fermentation with lactic acid bacteria (FL) and sequential fermentation with lactic acid bacteria followed by Saccharomyces cerevisiae (FLS).Unfermented tea (NF) and naturally fermented tea (FNL) served as controls.Changes in quality attributes and chemical composition of mulberry leaves during fermentation were systematically characterized using computer vision analysis, determination of bioactive compounds, and headspace solid-phase microextraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS).Key differential volatile components were identified using orthogonal partial least squares discriminant analysis (OPLS-DA) and relative odor activity values (ROAV).The results showed that multi-strain synergistic fermentation (FL and FLS) effectively eliminated grassy odors, produced a bright light-yellow infusion, and generated complex aroma profiles characterized by sauerkraut-like, kimchi-like, and microbial notes.Fermentation significantly increased the contents of total alkaloids, 1-deoxynojirimycin (DNJ), and γ-aminobutyric acid (GABA).The highest DNJ content was observed in FL, while FLS exhibited the greatest accumulation of GABA.In contrast, total flavonoid and total polyphenol contents decreased after fermentation.Volatile analysis indicates that, compared with NF and FNL, both the diversity and total concentration of volatile compounds increased markedly in FL and FLS.Based on ROAV analysis, a total of nine key aroma compounds, including 3-octen-2-one and (E)-2-nonenal, were identified from all samples, and their contributions to aroma formation were clarified.This study demonstrates that multi-strain synergistic fermentation effectively modulates flavor characteristics and functional components of mulberry leaf tea, providing a theoretical basis for the development of high-quality fermented mulberry leaf tea products.

Key words multi-strain synergistic fermentation; mulberry leaf tea; bioactive components; volatile compounds

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.045325

引用格式:梁秀华,何秀玲,王咪,等.多菌种协同发酵对桑叶茶风味品质及生物活性成分的影响[J].食品与发酵工业,2026,52(10):222-229.LIANG Xiuhua,HE Xiuling,WANG Mi, et al.Effects of multi-strain synergistic fermentation on flavor quality and bioactive components of mulberry leaf tea[J].Food and Fermentation Industries,2026,52(10):222-229.

第一作者:硕士,高级农艺师(林杰副教授为通信作者,E-mail:linjie@zafu.edu.cn)

基金项目:浙江省蚕桑产业技术项目(浙农科发〔2024〕9号);浙江省科技特派员项目(浙科发才〔2025〕15号);绍兴市科技特派员项目(绍市科〔2024〕6号)

收稿日期:2025-11-28,改回日期:2026-01-04