《食品科學》：四川農業大學劉書亮教授等：金山醋酸乳桿菌引起的產氣變質食醋及其熱處理后的品質變化分析

食醋是我國飲食文化中重要的調味品之一，因其酸而醇香的特點，廣受消費者喜愛。在GB 2719—2018《食醋》中明確了食醋由微生物發酵釀造而成。食醋的生產離不開微生物，但是在發酵過程中微生物失調、包裝環節殺菌不全或二次污染，往往會導致成品醋出現變質現象。產氣變質是食醋中常見的一種變質現象，常由芽孢桿菌、乳酸桿菌等微生物在生長繁殖過程中產生的CO2所導致。

金山醋酸乳桿菌（

Acetilactobacillus jinshanensis

四川農業大學食品學院的趙奎、谷欣悅和劉書亮*等針對金山醋酸乳桿菌對成品食醋品質的影響開展系統研究，旨在為食醋生產企業的產品安全風險防控和品質管理提供參考。

1 產氣菌分離鑒定及耐熱性

對導致GZ4產氣變質的微生物進行分離，結果僅改良的MRS在厭氧條件下分離獲得單菌落（圖1），其菌落形態為邊緣整齊，呈圓形、黃褐色，表面濕潤，不易挑取，革蘭氏染色呈陽性，菌體呈長桿菌，無芽孢，編號為GZ4-1。將GZ4-1接種于Y4中，在第15天便出現產氣變質現象。16S rDNA測序結果表明GZ4-1與金山醋酸乳桿菌相似度最高（圖2），這與本課題組前期研究結果一致。對金山醋酸乳桿菌在食醋中耐熱性進行探究，結果表明在60 ℃處理10 min后，金山醋酸乳桿菌便能失去活性，無法產氣。金山醋酸乳桿菌對酸脅迫有較強的抵御能力，但它是一株不耐熱的微生物，60 ℃加熱10 min便可將其滅活。

2 產氣變質食醋的感官評價

色澤和狀態是影響消費者購買食醋的直接原因，香味影響消費者是否復購食醋。如表1所示，正常食醋（Y4）為紅棕色，有少量沉淀，具有濃郁的食醋香味。但當食醋發生產氣變質（Z4、GZ4）后除了發生明顯的產氣，其色澤變深，瓶底沉淀物明顯增加，醋香變淡甚至出現酸敗味。加熱處理（M4、GM4）后雖然沉淀物并未有所減少，但是食醋香味得到了一定程度的改善。

3 產氣變質食醋的基礎理化指標

食醋發生產氣變質前后及加熱滅菌后食醋理化指標測定結果見表2?？偹崾窃u價食醋滋味的重要指標，其高低決定了食醋的酸度。當食醋發生產氣變質（Z4、GZ4）后總酸含量顯著高于正常食醋（Y4），這是因為金山醋酸乳桿菌代謝活動能產生有機酸，從而使得總酸含量升高。還原糖可以緩解食醋中刺激味。金山醋酸乳桿菌利用食醋中的還原糖生長繁殖，產生大量菌體，這使得Z4、GZ4中還原糖含量顯著低于Y4，而沉淀和固形物顯著高于Y4，這無疑加速了食醋返混。食醋中的氨基酸主要來源于蛋白質的分解與微生物自溶，在食醋酸性環境中菌體蛋白被水解為氨基酸，從而Z4、GZ4中氨基酸態氮含量顯著高于Y4。Z4與GZ4相比，各理化指標均無顯著差異，驗證了GZ4發生產氣變質是由金山醋酸乳桿菌導致。對Z4、GZ4采用60 ℃熱處理10 min，結果表明M4、GM4與Z4、GZ4相比，各項理化指標均無顯著變化。食醋中的酸類物質主要為揮發酸和非揮發酸，熱處理后總酸含量并未有顯著變化，推測可能是由于該食醋中非揮發酸占比較高，使得總酸變化并不顯著。李敏等測定了產氣腐敗食醋的理化指標，結果表明產氣腐敗醋中總酸、可溶性固形物增加，還原糖含量降低，與本研究結果一致。孫文麗等對脹氣食醋進行研究，結果表明脹氣食醋中總酸增加了47.4%、可溶性固形物增加了64%、氨基酸態氮增加了2.3 倍。上述研究均表明導致食醋產氣變質的微生物大多可利用食醋中的還原糖產酸，使得總酸含量增加，出現酸敗味，甚至導致食醋出現沉淀物增加等現象。

4 產氣變質食醋的有機酸種類及含量變化

食醋中的有機酸是其風味的重要來源，采用HPLC對產氣變質食醋中7 種有機酸進行檢測，結果如表3所示。乳酸具有酸感柔和的特點，是該食醋中含量最高的有機酸。乙酸具有刺激性強、回味短的特點，在該食醋中乳酸和乙酸占比高達95%以上，兩者協調使得口感柔和。在食醋發生產氣變質后（Z4、GZ4），其乳酸含量顯著增加（P＜0.05），而乙酸含量并未有顯著變化（P＞0.05）。孫佳對金山醋酸乳桿菌代謝產物進行研究，結果表明金山醋酸乳桿菌產酸主要為乳酸，基本不產生乙酸。此外牟娟等對脹氣食醋研究表明，發生產氣變質后食醋中乙酸和乳酸含量均有所升高。這種差異可能是由于金山醋酸乳桿菌在不同pH值條件下代謝產物不同有關。琥珀酸具有鮮酸爽口的滋味，其含量僅次于乳酸和乙酸，各樣品中琥珀酸含量并未有顯著差異（P＞0.05）。檸檬酸和蘋果酸都具有爽快可口的特點，檸檬酸在一定條件下可合成蘋果酸。與Y4相比，GZ4中檸檬酸含量顯著降低（P＜0.05），而蘋果酸含量顯著增加（P＜0.05），說明金山醋酸乳桿菌在一定程度能利用檸檬酸合成蘋果酸。酒石酸口感酸澀，可調節食醋中的酸度，其質量濃度較低，僅有6.05～8.37 mg/100 mL，在Z4中顯著低于Y4。過量食入草酸會導致結石的形成，對人體健康造成很大的危害，在Y4中草酸質量濃度為3.97 mg/100 mL，而在Z4、GZ4中草酸含量增加了10.0%～29.2%。周力等研究表明四川麩醋中Ca2+質量濃度可達60 mg/L，是四川麩醋中的主要金屬離子。張祥龍對山西老陳醋沉淀物進行研究，結果表明沉淀中的晶體物質主要是草酸鈣晶體。金山醋酸乳桿菌導致Z4和GZ4中草酸含量的升高，可能會導致草酸鈣的形成，從而加速食醋沉淀的生成。

除蘋果酸、檸檬酸外，M4、GM4中有機酸含量與Z4、GZ4相比無顯著變化（P＞0.05），這可能是由于本實驗采用的食醋中非揮發酸（乳酸、琥珀酸等）占比高于53%，是主要的有機酸，加熱并不會導致這些有機酸揮發。此外，本研究采用低溫密封加熱且加熱時間短，所以揮發酸乙酸含量并未有顯著變化。

5 產氣變質食醋的揮發性風味物質變化

采用HS-SPME-GC-MS對上述食醋樣品中的揮發性風味物質進行檢測，共檢測出48 種揮發性風味物質，其中醇類7 種、酸類4 種、酯類17 種、醛類7 種、酮類1 種、其他12 種?？倱]發性風味物質含量如圖3所示，揮發性風味物質以醇類、酸類、酯類和醛類為主。

Z4、GZ4與Y4相比，其總揮發性風味物質質量濃度明顯下降約50%，其中酯類物質從4 267 μg/L下降至2 400～3 500 μg/L，醛類物質從4 937.17 μg/L下降至90～1 460 μg/L，其余風味物質有不同程度的下降。酯類和醛類由于閾值較低，在食醋中發揮呈香的作用。食醋發生產氣變質后風味變差，這可能與酯類和醛類含量下降有關。GM4與GZ4相比揮發性風味物質總量無明顯變化，但M4與Z4相比，其揮發性風味物質總量升高，這種變化可能是因為Z4在發生產氣變質后便采取冷凍保藏，而其變質程度低于儲存在大罐中的GZ4，使得加熱處理在一定程度上對食醋風味有所改善。

對產氣食醋中揮發性風味物質進行氣味活性值（OAV）分析，OAV＞1的物質被認為是特征香氣物質（圖4），其中包含醇類3 種、酸類3 種、酯類3 種、醛類2 種、酮類1 種、其他3 種，共計15 種。

醇類物質主要是由酵母菌在發酵過程中代謝產生。(2R,3R)-(-)-2,3-丁二醇是2,3-丁二醇的一種旋光異構體，2,3-丁二醇是由微生物分解氨基酸、脂肪酸產生，其能賦予食醋水果味、奶油味，增加食醋風味。苯乙醇能賦予食醋花香，其在食醋中被廣泛檢出。食醋中的糠醇是由微生物代謝糠醛產生，能賦予食醋谷物的甜香味，但當糠醇濃度過高時表現為異味?？反荚赯4、GZ4中含量均遠大于Y4，使得食醋出現異味，同時糠醛在這過程中被消耗，使得食醋香味減弱，這可能是導致產氣變質食醋風味變差的原因之一。酸類物質是食醋主要揮發性風味物質之一，其中特征風味物質主要有2-甲基丁酸（羊乳干酪氣味）、正戊酸（果香味）、異戊酸（酸敗味）。酯類物質賦予食醋水果甜香或花香味。乙酸乙酯是食醋中主要的酯類物質，其閾值較低能賦予食醋花果香。乙酸苯乙酯具有甜蜜香味，在四大名醋中均有所檢出，是食醋中特征香味物質之一。α-戊基-γ-丁內酯又名γ-壬內酯、椰子醛等，具有椰子香。醛、酮類物質在食醋中含量較低，苯乙醛的形成與氨基酸代謝密切相關，具有花香味。苯甲醛具有杏仁味，劉若辰等認為苯甲醛可以作為區分香醋、米醋、陳醋的依據。3-羥基-2-丁酮又名乙偶姻是食醋中重要的風味物質之一，能為食醋提供濃郁的奶油香，同時也是四甲基吡嗪的前體物質。4-乙基-2-甲氧基苯酚又名4-乙基愈創木酚，其呈現獨特的草藥味，可能來自于發酵原料或木質素的降解。吡嗪類化合物具有揮發性、閾值低、香氣持續時間久等特點，通常具有堅果、咖啡等香味。2,3,5,6-四甲基吡嗪又名川芎嗪，味苦而辣，是評定食醋的重要指標。這些風味物質均在一定程度上對食醋風味有所貢獻。然而當金山醋酸乳桿菌導致食醋發生產氣變質后（Z4、GZ4），除糠醇、異戊酸、2-甲基吡嗪等增加外，其余風味物質含量均降低，這導致了食醋風味變差。同時糠醇、異戊酸含量的增加進一步導致食醋出現異味。采用熱處理后，僅M4的風味有所改善，這可能得益于加熱處理后M4中乙酸苯乙酯、3-羥基-2-丁酮、苯乙醇等特征風味物質含量的增加，使食醋的香味變濃郁。此外異戊酸含量的減少使得食醋中的酸敗味減弱。雖然糠醇含量的增加使得食醋出現異味，但是其余風味物質的增加在一定程度上掩蓋了這種異味。綜上，對產氣變質食醋進行60 ℃熱處理可以改善食醋風味。

為反映不同組別揮發性風味物質的差異，采用PLSDA對不同組別中OAV＞1的風味物質進行分析，結果如圖5所示。PLS-DA模型經過200 次置換檢測，R2和Q2值均高于原始值（斜率為正），表明該模式具有一定的適用性和可靠性（圖5A）。由圖5B可知，Y4組與M4、Z4、GM4、GZ4組的特征揮發性風味物質能進行有效區分，其中Y4組位于第4象限，M4組主要位于1、2象限，Z4、GZ4、GM4主要位于第3象限，這說明了由金山醋酸乳桿菌引起的食醋產氣變質，導致揮發性風味物質發生改變。為確定不同組中特征差異風味物質，篩選出變量投影重要性（variable importance in projection，VIP）＞1且t檢驗（P＜0.05）的差異揮發性風味物質總計7 種。如圖5C所示，其中按重要度的大小排序依次為：2,3,5,6-四甲基吡嗪（VIP＝1.22）、苯甲醛（VIP＝1.11）、正戊酸（VIP＝1.09）、糠醇（VIP＝1.05）、4-乙基-2-甲氧基苯酚（VIP＝1.04）、2-甲基丁酸（VIP＝1.03）、(2R,3R)-(-)-2,3-丁二醇（VIP＝1.00）。結合圖5D進一步進行分析可知，Y4組特征差異風味物質主要是4-乙基-2-甲氧基苯酚、2-甲基丁酸和(2R,3R)-(-)-2,3-丁二醇，M4組特征差異風味物質主要是苯甲醛，Z4、GZ4、GM4組特征差異風味物質主要是2,3,5,6-四甲基吡嗪、糠醇和正戊酸。M4與其余發生產氣變質食醋的揮發性風味物質存在較大差異，一方面是由于Z4與GZ4相比發生產氣變質的時間更短，金山醋酸乳桿菌對其不良影響表現的不突出，另一方面可能是M4加熱后，一些風味物質得以改善，熱處理在一定程度上有利于產氣變質食醋風味的改善。

6 結論

從產氣變質食醋GZ4中分離鑒定獲得金山醋酸乳桿菌，該菌是導致食醋變質的主要微生物。耐熱實驗表明，該菌在60 ℃條件下處理10 min便失去活力。對產氣變質食醋（Z4、GZ4）進行研究結果表明金山醋酸乳桿菌導致食醋中還原糖含量顯著降低，而總酸、氨基酸態氮、固形物、沉淀物顯著增加；食醋發生產氣變質后對有機酸含量進行分析結果表明，乳酸、草酸、蘋果酸含量顯著增加，檸檬酸和酒石酸含量顯著減少，乙酸和琥珀酸含量無顯著變化；GC-MS檢測表明產氣變質食醋中總的揮發性風味質含量降低，其中3-羥基-2-丁酮、2,3,5,6-四甲基吡嗪、苯乙醇、乙酸乙酯、乙酸苯乙酯等特征風味物質含量降低，異戊酸、糠醇等增加，使得食醋出現異味，風味變差，這與感官評價結果吻合。

對產氣變質食醋（M4）進行熱處理后，理化指標及有機酸含量變化不顯著，但對乙酸苯乙酯、3-羥基-2-丁酮、苯乙醇等特征風味物質含量增加，異戊酸含量減少，食醋風味得到一定程度的改善。本研究結果為食醋生產企業的產品安全風險防控和品質管理提供了參考依據。

本文《金山醋酸乳桿菌引起的產氣變質食醋及其熱處理后的品質變化分析》來源于《食品科學》2025年46卷第8期124-130頁，作者：趙奎，谷欣悅，韋友，杜子豪，李建龍，胡凱弟，李琴，趙寧，劉書亮。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241107-054。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關信息。

實習編輯：安宏琳；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網