风 味 的优 劣 是 人 们 选 择 发 酵 乳 制 品 的 基 本 条 件 之 一 , 因 此 发 酵 乳 制 品 风 味 的 研 究 对 于 产 品 风 味 的 控 制 和 开 发 新 产 品 具 有 重 要 的理 论 和 实 践 意 义 1风 味 形 成 的 机 制 食 物 所 产 生 的 气 味 . 一 般 都 由许 多 种 挥 发 性 物 质 所 组 成 这 些 物 质 形 成 途 径 十 分 复 杂 . 许 多 反 应 的 机 制 至 今 仍 不 清 楚 _ 引 。 食 品 中 风 味 的 形 成 途 径 大 致 可 以 分 成 生 物 合 成 、 酶 促 作 用 、 氧 化 分 解 和 高 温 分 解 作 用 4 种 机 制 ( 见 表 1 ) 。 2发 酵 乳 品 风 味 产 生 的 机 制 发 酵 乳 制 品 的 香 气 成 分 包 括 包 括 从 原 料 乳 中 移 入 的 物 质 、 加 工 中 各 种 反 应 生 成 的 物 质 以 及 由 微 生 物 收稿 日期 : 2011— 12— 26 作者简介 : 李 良(1981一 ) , 男 , 讲师 , 研究方向为食 品科学 。 通讯作者 : 马莺 表 1食品香味形成机制的类型H 制 造 出来 的 物 质 [3 1 有 乳 酸 菌 、 霉 菌 、 酵 母 菌 等 。乳 酸 菌 主 要 包 括 乳 酸 乳 球 菌 ( 乳 酸 乳 球 菌 乳 亚 种 、 乳 酸 乳 球 菌 乳 脂 亚 种 、 乳 酸 乳 球 菌 双 乙 酰 亚 种 ) 、 嗜 热 链 球 菌 、 乳 杆 菌 ( 德 氏 乳 杆 菌 保 加 利 亚 亚 种 、 植 物 乳 杆 菌 、 瑞 士 乳 杆 菌 等 ) 和 明 串 珠 菌 属 f如 肠 膜 明 串 珠 菌 乳 脂 亚 种 ) 等 。这 些 乳 酸 菌 对 发 酵 乳 制 品 风 味 有 决 定 性 的 影 响 . 近 年 来 . 科 研 工 作 人 员 对 酸 奶 、 发 酵 奶 油 、 干 酪 等 乳 制 品 的 风 味 进 行 了 分 析( 见 表 2 ) 。 所 检 测 出 的 有 机 化 合 物 包 括 有 有 机 酸 、 酮 、 醛 、 酯 、 芳 香 族 化 合 物 、 含 硫 化 合 物 等 , 这 些 物 质 是 由乳 中乳 糖 、 乳 脂 肪 和 乳 蛋 白 通 过 微 生 物 的 发 酵 或 酶 促 反 应 产 生 的IS ]。 应 用 于 发 酵 乳 生 产 的 微 生 物 主 要 42 卷第- 爵 Monographs 专题论述 2. 1 乳 脂 肪 源 风 味 物 质 的 产 生 乳 脂 肪 是 重 要 的 风 味 物 质 前 体 ㈣. 但 是 有 时 也 能 形 成 异 [1 4 1 乳 脂 肪 水 解 产 生 游 离 脂 肪 酸 . 特 别 是 短 链 、 中 链 脂 肪 酸 , 是 干 酪 的 主 要 风 味 物 质 。游 离 脂 肪 酸 还 可 以 代 谢 产 生 其 他 的 风 味 物 质 . 如 甲 基 酮 、 内 酯 、 酯 和 仲 醇 ㈣。 乳 脂 肪 的 代 谢 途 径 见 图 1。 甘油三詹 眷鼻詹肪蕾 ‘化 j 蕾 B .氯 化厂 4 瑷5殛基詹盼童 f I 币 毫 和 J 乳 : 越过! 滑 图1乳脂肪代谢途径 甲 基 酮 是 一 种 重 要 的 风 味 物 质 . 特 别 是 干 酪 基 酮 是 由 一氧 化 途 径 形 成 的 : 脂 肪 酸 经 过 一氧 化 形 成 甲 一酮 脂 酰 , 经 过 磷 酯 酶 的 作 用 形 成 一酮 酸 , 然 后 脱 羧 形 成 甲 基 酮 [1 7— 18 ]. 其 中 起 着 分 解 作 用 的 磷 酯 酶 也 叫 脱 酰 酶 , acV1一C oA 水 解 酶 , acv1一 C oA 磷 酯 水 解 酶 和 acyl— c oA 磷 脂 酶 ㈣。 磷 酯 酶 存 在 于 过 氧 化 物 酶 体 、 线 粒 体 和 细 胞 质 . 通 过 调 控 脂 肪 酸 和 acV l—c oA s的 浓 度 来 调 整 脂 肪 代 谢 f2 0]。 霉 菌 的 口一氧 化 体 系 研 究 较 多 , 如 黑 曲 霉 『 21 】 、 娄 地 青 霉 菌 、 锁 掷 孢 酵 母 [ 、 解 脂 耶 氏 酵 母 细 菌 的研 究 较 少 . 如 S taphylococcus ~aYHO SUS[1 7 ] 、 新 月 柄 杆 菌 ㈣等 , 但 是 乳 酸 菌 中 的口一氧 化 体 系 机 制 还 不 是 很 清 楚 . 这 将 是 以后 研 究 的 重 要 内 容 。 在 干 酪 的 风 味 物 质 中 . 除 了 甲 基 酮 外 . 还 检 测 到 很 多 内 酯 . 内 酯 类 化 合 物 的 前 体 是 羟 基 脂 肪 酸 和 酮 酸 等 . G OUda干 酪 成 熟 过 程 中 内 酯 的 形 成 并 不 是 由 于 酶 的 作 用 . 而 是 一 种 化 学 反 应 . 是 酯 化 的 羟 基 脂 肪 酸 经 过 自身 转 酯 基 ( 羟 基 攻 击 酯 键 ) 作 用 释 放 出 内酯 酯 类 风 味 物 质 的 产 生 主 要 通 过 酯 化 、 醇 解 、 酸 解 和 酯 交 换 四 种 途 径 [271: (a) 酯 化。 (R , 一C O O H + lk 2一。一 H — R , 一C o o —R 2+ H o ) :(b)R 3一o H—} R 1- - C O O — R +醇 角 孚 R 一o H ) ; (C) 酸 解(R 1一C o o —R + (R 1一 C O O - R 2+ R 3一C o o H —}R 3一c o o — R 2+ R 1- C O O H ) ; (d) 酰 基 转 移( 酯 交 换 ) (1K, - C O O — R 2+ R , 一 c o o — R 一 R 一c o o — R + R 一c o o —R 2) 。 乳 酸 菌 通 过 酯 酶 催 化 的 酯 化 和 醇 解 两 种 酯 的 合 成 机 制 已 经 在 被 证 实 . 不 过 酸 解 和 转 酰 基 还 未 见 报 道 山 羊 和 母 羊 及 其 干 酪 中 分 离 的 发 酵 乳 杆 菌 . 保 加 利 亚 杆 菌 , 鼠 李 糖 乳 杆 菌 . 干 酪 乳 杆 菌 ,植 物 乳 杆 菌 有 能 力 合 成 短 链 脂 肪 酸 酯 . 产 物 主 要 是 丁 酸 乙 酯 和 己 酸 乙 酯 . 合 成 的 机 制 是 酯 化 [281 。 在 乙 醇 存 在 的 水 性 环 境 里 。 Streptococc“ s ther- 口 s能 够 形 成 乙 酸 乙 酯 等 短 链 酯 ,机 制 是 醇 解 , 乳 酸 菌 酯 酶 是 一 种 具 有 转 移 酶 活 力 的 酶 . 可 以 选 择 水 ( 水 解 ) 或 乙 醇 ( 醇 解 ) 作 为 酰 基 接 收 器 甘 油 一 酸 酯 和 甘 油 二 酸 酯 进 行 酯 的合 成 在 适 宜 的 条 件 下 .尽 管 可 能 存 在 其 他 的 酯 合 成 途 径 . 不 过 酯 酶 起 主 要 作 用 。乳 酸 菌 酯 酶 存 在 着 菌 种 及 个 体 菌 株 的 差 异 。因 此 选 择 合 适 的发 酵 剂 对 于 发 酵 乳 制 品 风 味 的 重 要 性 【 31 】 . 并 优 先 选 择 乳 酸 乳 球 菌 2. 2乳 糖 和 柠 檬 酸 源 风 味 物 质 的 形 成 乳 酸 菌 发 酵 糖 产 生 乳 酸 、 乙 醇 或 者 乙 酸 和 二 氧 化 碳 等 物 质 .乳 酸 菌 代 谢 乳 糖 和 柠 檬 酸 的 一 般 途 径 见 图 2 1 军糖 丙 .酮 破 双l 乙 酰 草 酰乙 睦 一\\乙酸 图2乳酸菌代谢糖和柠檬酸代谢途径 明 串 株 菌 属 代 谢 葡 萄 糖 路 径 首 先 裂 解 产 生 一 分 子 C O , 和 5P- 核 酮 糖 . 5P - 4 '~ 酮 糖 转 化 为 5P 一木 酮 糖 之 后 。 由磷 酸 转 酮 酶 裂 解 为 3一P一 甘 油 醛 和 乙 酰 磷 酸 . 这 种 路 径 在 异 型 发 酵 乳 杆 菌 也 有 L actobacillus helveticus 能 够 同 时 代 谢 柠 檬 酸 和 乳 糖 . 柠 檬 酸 能 够 刺 激 乳 糖 的 消 耗 和 乳 酸 的 产 生 . 代 谢 方 式 由 同 型 发 酵 转 变 为 混 合 酸 模 式 . 主 要 风 味 物 质 是 乙 酸 , 其 次 是 琥 珀 酸 . 未 检 测 到 乙 偶 姻 、 双 乙 酰 和 丁 二 酮 ㈣。 L euC O host0c 0 0s在 柠 檬 酸 和 葡 萄 糖 同 时 存 在 时 . 柠 檬 酸 刺 激 了 葡 萄 糖 的 代 谢 . 细 胞 内6 一 P—glucose减 少 了 10倍 . 同 时 N A DP 浓 度 和A T P的 合 成 量 增 加 tobasillus casei 和 L actobacillus plantarum不 能 把 柠 檬 酸 作 为 能 量 来 源 . 代 谢 主 要 产 物 是 乙 酸 和 乙 偶 姻 . 有 时 也 能 生 成 丙 酮 酸 , 当 柠 檬 酸 耗 尽 后 , 转 变 为 乙 偶 姻 【 。 。 c. 4 . j} 专题论述 Monographs L . 1 actis subsp. 1 actis biD ar diacetylact~ 可 以在 柠 檬 酸 是 唯 一 碳 源 的 培 养 条 件 下 生 长 . 代 谢 产 物 为 丙 酮 酸 、 乙 酸 、 乙 偶 姻 和 丁 二 酮 对 于 糖 的 代 谢 研 究 . 一 般 常 用 13c N M P 和 3 1P N M R 核 磁 共 振 光 谱 的 方 法 , H ugenholtz(2O00)对 L . 1 actic 糖 的 代 谢 和 胞 外 多 糖 的 产 生 进 行 了 研 究 .结 果 表 明 3 1PN M R f]~,够 察 觉 到 在 葡 萄 糖 代 谢 期 间 L . 1 actic瞬 间 的 生 理 变 化 R am osRCL UC O nO StO C oe1 . 1 os柠 檬 酸 和 糖 代 谢 进 行 了 研 究 . 13CN M P ~以 清 晰 检 测 到 最 终 产 品 的 代 谢 转 变 .通 过 研 究 发 现 13CN M P和 31PN M R ; ~ x 磁 共 振 光 谱 是 研 究 乳 酸 菌 糖 类 代 谢 有 效 的 办 法 p卅 23氨 基 酸 源 风 味 物 质 的 产 生 乳 酸 乳 球 菌 代 谢 氨 基 酸 是 通 过 转 氨 作 用 产 生 一 酮 酸 . 这 一 步 是 由 转 氨 酶 催 化 的 . 主 要 有 芳 香 族 转 氨 酶 、 支 链 转 氨 酶 和 天 冬 氨 酸 转 氨 酶 【 : 一酮 酸 进 一 步 由 酮 酸 脱 羧 酶 转 化 为 乙 醛 . 或 是 由 酮 酸 脱 氢 酶 转 化 成 羧 酸 , 乳 酸 代 谢 氨 基 酸 的一 般 途 径 见 图3 。 答氨酸瞳氧酶 NA D(P)H, 'NAD(P}+ 羧酸 i i 氨基酸一 i I ! n: 酮酸 I l ‘C O z l 羟基烃酸 三 ===! 醛 醇 图3转氨酶催化的氨基酸代谢 L . L actis代 谢 亮 氨 酸 和 缬 氨 酸 的 产 物 主 要 是 谷 氨 酸 . 说 明 一酮 戊 二 酸 是 氨 基 的 主 要 接 收 物 质 [39 1. 但 也 有 少 数 乳 球 菌 把 丙 酮 酸 或 草 酰 乙 酸 作 为 氨 基 的 接 收 物 质 一酮 戊 二 酸 是 乳 酸 菌 代 谢 氨 基 酸 的 限 制 性 因 素 , 形 成 主 要 有 3种 途 径 : 一 是 可 以 由 谷 氨 酸 在 谷 氨 酸 脱 氢 酶 作 用 下 脱 氢 生 成 :第 二 途 径 是 柠 檬 酸 一草 酰 乙 酸 途 径 . 由 柠 檬 酸 和 谷 氨 酸 产 生 。 需 要 柠 檬 酸 盐 渗 透 酵 素 (C itP) . 柠 檬 酸 裂 解 酶 (C itL ) 和 天 冬 氨 酸 转 氨 酶 (A sp— A T ) ; 第 三 途 径 是 柠 檬 酸 一 异 柠 檬 酸 途 径 , 利 用 三 羧 酸 循 环 的 氧 化 之 路 . 由丙 酮 酸 或 柠 檬 酸 氧 化 产 生 . 需 要 异 柠 檬 盐 脱 氢 酶 和 顺 乌 头 酸 酶 1 actis subsp. D iacetylactis获 得 了柠 檬 酸 盐 渗 透 酵 素 . 柠 檬 酸 裂 解 酶 和 天 冬 氨 酸 转 氨 酶 . 而 没 有 获 得 异 柠 檬 盐 脱 氢 酶 和 顺 乌 头 酸 酶 . 证 明 一酮 戊 二 酸 第 二 种 形 成 途 径 是 存 在 的 ⋯ w iuj ams对 切 达 干 酪 中 152 株 乳 酸 菌 在 酮 戊 二 酸 盐 存 在 的 条 件 下 分 解 蛋 白 质 和 氨 基 酸 的 能 力 进 行 了 研 究 。L iuX~ 7 1株 乳 酸 菌 代 谢 氨 基 酸 产 生 的 风 味 物 质 进 行 了 研 究 .