2.3.4 纯培养和共培养体系中芽孢菌挥发性香气成分的差异

风味物质的种类及含量不仅决定山西老陈醋独特的口感及滋味，而且与产品质量密切相关。芽孢菌是多种风味物质的生产菌株，目前已有从酒醅中筛选的地衣芽孢杆菌与拜耳接合酵母菌的相互作用研究，丰富了体系风味研究。由图9可知，解淀粉芽孢杆菌1539:枯草芽孢杆菌803共培养1:10（V/V）时，山西老陈醋挥发性香气成分含量和种类最丰富，其特征风味物质乙酸乙酯、乙酸丁酯、异戊酸乙酯、甲酸异丁酯、异丁酸乙酯等酯类以及异戊醇、正己醇、仲丁醇等醇类和4-壬酮、2-庚酮的含量均显著提高，分别提高85.23%，62.31%，72.16%，46.21%，48.56%，75.56%，32.16%，31.68%，68.49%，51.34%。由图10可知，在纯培养（1:0和0:1，V/V）时，解淀粉芽孢杆菌1539和枯草芽孢杆菌803均位于PC1、PC2的负方向，挥发性香气种类较少且谱图相似；在共培养时，解淀粉芽孢杆菌1539和枯草芽孢杆菌803比例为1:0.1，1:0.5，1:5（V/V）时均位于PC1、PC2的正方向，产挥发性香气成分的种类及含量相近；解淀粉芽孢杆菌1539和枯草芽孢杆菌803比例为1:10（V/V）时，位于PC1的正方向，PC2的负方向，而风味物质多集中于PC1的正方向，说明二者共培养1:10时，风味物质种类最丰富。

具有果香味的乙酸乙酯、乙酸丁酯，具有香蕉香气和酸甜气味的异戊酸乙酯，具有朗姆酒甜香味的异丁酸乙酯，具有苹果白兰地香气和辛辣味的异戊醇，具有淡青嫩枝叶气息的正己醇等风味共同协调，构成山西老陈醋的独特风味，使其不刺激，香不掩体夺主，酸香，醇厚，略带甜味的风格更加生动。另外，在解淀粉芽孢杆菌1539和枯草芽孢杆菌803共培养1:10（V/V）时，椰子醛、苯乙醛、癸醛、糠醛、壬醛等醛类物质含量显著降低，微量的醛类所形成的辣味，对陈醋的五味调和起到一定的作用，而醛类含量过多，会有较重的辛辣味，刺激性较大。综上可知，与纯培养时相比，解淀粉芽孢杆菌1539和枯草芽孢杆菌803的混合培养体系中部分挥发性香气成分的含量及种类增多，这些香气成分是山西老陈醋中的主要特征风味物质，其含量变化对山西老陈醋品质有重要影响。

2.4 醋酸菌、乳酸菌和芽孢菌的相互作用

2.4.1 纯培养和共培养体系中醋酸菌、乳酸菌和芽孢菌的生物量变化

醋酸菌、乳酸菌是山西老陈醋醋酸发酵过程的主要菌种。在此过程中，芽孢菌作为协调菌，在山西老陈醋中产生丰富的香味物质。高通量测序结果表明：巴氏醋杆菌和植物乳杆菌是山西老陈醋醋酸发酵阶段的优势菌株。根1.3.5节方法对巴氏醋杆菌33、植物乳杆菌19以及分离自醋醅的解淀粉芽孢杆菌1539和枯草芽孢杆菌803进行互作研究。由图11可知，当巴氏醋杆菌33、植物乳杆菌19以及解淀粉芽孢杆菌1539和枯草芽孢杆菌803共培养时，它们的生物量均低于纯培养的生物量。从山西老陈醋醋醅中分离筛选到的2株优势芽孢菌解淀粉芽孢杆菌1539和枯草芽孢杆菌803，对巴氏醋杆菌33、植物乳杆菌19的生长均无抑制作用。刘敏筛选产酸芽孢菌，将其与乳酸菌混合发酵，结果表明枯草芽孢杆菌23-1对保加利亚乳杆菌L1的生长影响虽不显著，但可以刺激保加利亚乳杆菌的产酸能力，其互作机理还有待研究。

2.4.2 纯培养和共培养体系中挥发性香气成分的差异

含有醇类、醛类、酸类、酯类、酮类、杂环类等各种物质，对山西老陈醋香味物质的呈现有重要影响，这些物质的种类、含量及比例变化与食醋香气类型的构成有着非常密切的关系。以香味物质为主要参考指标进行陈醋发酵菌种的选择具有重要的作用，因此，研究芽孢菌、醋酸菌和乳酸菌纯培养与共培养的挥发性香气成分具有重要意义。由图12可知，从风味物质的组成和含量变化来看，巴氏醋杆菌33和植物乳杆菌19共培养有利于山西老陈醋中贡献风味物质的形成，其中具有花香、甜香的苯甲醇，水果香的乙酸乙酯，甜蜜香味的乙酸苯乙酯，巧克力和奶油风味的2，5-二甲基吡嗪等对山西老陈醋风味有贡献，分别提高了42.16%，64.23%，56.89%，31.26%。当巴氏醋杆菌33、植物乳杆菌19以及解淀粉芽孢杆菌1539和枯草芽孢杆菌803培养时，挥发性香气成分含量和种类最丰富，其中，乙酸乙酯、异戊酸乙酯、丁酸乙酯、丁酸异丁酯、壬酸乙酯、乙酸、2-甲基己酸、3-氨基丁酸、1-壬醇、1-辛烯-3-醇、2-甲基丁醇、3-壬醇、苯乙醇、庚醇、椰子醛、癸醛、2-庚酮的含量均显著提高。

由图13可知，当巴氏醋杆菌33、植物乳杆菌19以及解淀粉芽孢杆菌1539和枯草芽孢杆菌803共培养时位于PC1的负方向，PC2的正方向，而风味物质多集中于PC1的负方向，说明共培养时风味物质丰度最高。而具有水果香味的乙酸乙酯，香蕉香气和酸甜气味的异戊酸乙酯，蘑菇香、水果香的1-辛烯-3-醇，甜橙油和柠檬油香气的癸醛是山西老陈醋的特征香气物质，可以丰富山西老陈醋的口感，分别比纯培养时提高了78.65%，49.26%，42.17%，52.69%。上述结果说明醋酸菌、乳酸菌、芽孢菌协同发酵有利于山西老陈醋风味的形成，应进一步研究混合菌相互机理。

3 结论

从山西老陈醋酿造过程中分离出的54株芽孢菌中，筛选1株产多酚和产不挥发性酸能力强的解淀粉芽孢杆菌1539以及1株产乙偶姻和产酯能力强的枯草芽孢杆菌803，通过组合发酵研究二者共培养时的代谢变化，结果表明：以1:10（V/V）的比例共培养时，发酵液中乙偶姻、多酚、总酯及不挥发性酸含量均显著提高，典型挥发性香气物质的种类和含量也显著提高。将其芽孢菌和巴氏醋杆菌33、植物乳杆菌19共培养发酵研究其代谢变化，结果三者等比例共培养时丰富了挥发性香气谱图，并且山西老陈醋的特征风味物质含量也显著提高，证明了芽孢菌具有作为山西老陈醋强化直投式发酵剂的巨大潜力。

相关链接：异戊酸乙酯，壬酸乙酯，乙酸苯乙酯，苯甲醇

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