植物基蛋白饮料是以一种或多种含有一定蛋白质的植物果实、种子或种仁等为原料经加工或发酵制成的饮料产品。目前常用的植物基蛋白饮料原料有谷物、坚果、种子和豆类作物。芸豆学名菜豆（

Phaseolus vulgaris
L.），是栽培面积仅次于大豆的食用豆类作物之一。芸豆中的抗性淀粉可以改善高脂血症引起的肝脏和肠道屏障损伤，芸豆多肽和多酚等成分被证明具有改善氧化应激的作用。此外，芸豆富含谷氨酸（质量分数10.40%～13.10%），而大豆中谷氨酸质量分数约为7.58%，谷氨酸是生物合成
-氨基丁酸（GABA）的主要前体物质，因此芸豆成为富集GABA的优质原料，在食品应用方面展现出巨大潜力。

研究表明，萌发处理和发酵处理等方法不仅可以提高谷物中蛋白质和低聚糖的消化率，还可以富集植物原料中的GABA，提升产品的营养价值和功能价值。值得关注的是，乳酸菌发酵是豆类食品常用的加工方式之一，菌种的选择对于发酵过程中风味物质的转化具有重要影响，不同乳酸菌对发酵豆乳风味的影响是多方面的。

上海应用技术大学香料香精技术与工程学院的于海燕、敖婷、田怀香*等人利用筛选的高产GABA乳酸菌发酵萌发后的芸豆，再利用气相色谱-质谱（GC-MS）技术、气相色谱-嗅闻（GC-O）技术和感官评价分析不同乳酸菌对发酵芸豆乳风味特征的影响，以期得到提升植物蛋白饮料风味品质的菌种。

1

高产GABA乳酸菌的筛选

基因组中还包含86 个tRNA基因、27 个rRNA基因以及84 个sRNA基因。 105 株乳酸菌在含10 g/L谷氨酸钠的MRS培养基中37 ℃培养48 h后，利用Berthelot比色法对乳酸菌产GABA能力进行评估，筛选得到具备GABA合成能力的菌株98 株，其中乳杆菌10 种，共88 株，球菌4 种，共10 株。如图1所示，不同种属乳酸菌的GABA产量存在明显差异。鼠李糖乳杆菌、戊糖片球菌（

Pediococcus pentosaceus
）、干酪乳杆菌、戊糖乳杆菌和乳酸乳球菌GABA产量变化不稳定。发酵乳杆菌、副干酪乳杆菌、植物乳杆菌（
Lactiplantibacillus plantarum
）和清酒乳杆菌GABA产量较高，波动较小，相比乳酸乳球菌、嗜热链球菌等其他菌种，在合成GABA方面具有较大优势。

本研究在添加谷氨酸钠的加富培养基中筛选出6 株GABA产量高于300 mg/L的乳酸菌，它们分别是从乳饼乳扇中分离得到的

P. pentosaceus
Z-6-2、
L. plantarum
0-3和发酵乳杆菌（
Limosilactobacillus fermentum
）X-3-19以及从广西酸奶中分离得到的
L. plantarum
GZ-17、
L. plantarum
GZ-20和
L. plantarum
GZ-24，其发酵产GABA质量浓度较高，分别为308.01、350.03、350.37、325.83、329.69、308.18 mg/L。目前对产GABA乳酸菌的研究报道较多。刘璐等从387 株乳酸菌中筛选出15 株产GABA菌株（主要类型为植物乳杆菌和食窦魏斯氏菌），产GABA的质量浓度范围在0.05～0.25 g/L。

将上述6 株高产GABA菌株接种到由萌发芸豆制备得到的芸豆乳中发酵12 h，测定它们在芸豆乳中的产GABA能力和产酸能力。如图2所示，菌株Z-6-2在芸豆乳中发酵12 h后GABA产量最高，0-3、X-3-19次之，分别为225.50、204.41 mg/L和168.35 mg/L，相比未发酵芸豆乳的GABA质量浓度（115.02 mg/L）分别提高了96.05%、77.72%和46.37%。由于芸豆中乳酸菌可直接利用的谷氨酸含量低于加富培养基中的谷氨酸含量，因此，尽管菌株Z-6-2在芸豆乳中表现出较高的GABA生产能力（225.50 mg/L），但仍达不到最高产GABA效力（308.01 mg/L）。为防止过度酸化和保证芸豆乳的风味和品质，需筛选产酸能力适中的发酵剂菌株。空白对照组芸豆乳的pH值为6.45，由图2可知，芸豆乳发酵至12 h时，各组芸豆乳的pH值在4.40～5.51内，6 株菌株的产酸能力存在显著差异（

P
＜0.05）。其中菌株GZ-20的产酸能力最强，12 h内乳液pH值下降2.05，而菌株0-3产酸能力最弱，12 h内乳液pH值下降0.94，产酸能力较低的还有Z-6-2和X-3-19菌株。

2

不同乳酸菌发酵对芸豆乳感官品质的影响

对6 种富含GABA的发酵芸豆乳样品进行感官评价，结果如图3所示。由Z-6-2、0-3和X-3-19发酵的芸豆乳具有较高的香气、滋味、总体接受程度，GZ-17、GZ-20和GZ-24发酵的芸豆乳整体口感酸涩且具有类似氨味的令人不愉快气味，影响发酵芸豆乳的整体接受度。气味属性对发酵芸豆乳的整体感官品质具有重要影响，因此采用CATA法进一步细化香气评价。

采用CATA法筛选发酵芸豆乳的感官描述词，在提供的20 个感官属性描述词中，豆香味、甜香味、青草味、蘑菇味、酸味、发酵味、蒸煮味、陈腐味这8 种香气属性的F值（描述词引用次数与最大可能描述次数之比）大于50%。“酸味”“豆香味”“陈腐味”为评价员使用最多的描述词，而“霉味”“生锈金属味”和“硫味”则是出现频率最低的描述词。最终形成发酵芸豆乳香气的描述性词为豆香味、甜香味、青草味、蘑菇味、酸味、发酵味、蒸煮味、陈腐味。采用定量描述感官评价法对发酵芸豆乳选定的8 种感官属性进行评价，并绘制成雷达图（图4）。Z-6-2样品中豆香味和甜香味的香气强度显著高于X-3-19、GZ-17、GZ-20和GZ-24样品，同时Z-6-2的酸味、发酵味和陈腐味最弱。6 种发酵芸豆乳的感官特征存在明显差异，这可能与乳酸菌的产酸、产酯、产醇等生理生化能力有关，导致发酵所产生的代谢产物在种类与含量上存在一定的差异，进而影响发酵芸豆乳感官品质。

将6 种发酵芸豆乳（Z-6-2、0-3、X-3-19、GZ-17、GZ-20和GZ-24）依次编号（A～F）。15 位品评员根据个人喜好对样品进行排序，排序结果见表3。通过式（1）得出

F
＝27.38，由于评价结果中出现两个样品的秩次相同，需要对
F
进行校正，因此根据式（2）得出
F
’＝27.49。由
2 分布表得
2（
f
＝5，
＝0.01）＝15.086＜
F
’。即Friedman检验结果表明，在1%水平上，6 种样品在整体上有显著差异。

样品的秩和越小，排名越靠前，代表整体喜好度越高。如表3所示，6 种样品秩和的排序为A（21）＞B（47）＞F（56）＞E（61）＞C（62）＞D（68）。计算临界值LSD

＝20.08（
＝0.05）。各样品的秩和之差与LSD
进行比较，结果表明：A和B、A和F、A和E、A和C、A和D、B和D样品的秩和之差大于LSD
，即A和B之间、A和F之间、A和E之间、A和C之间、A和D之间、B和D之间在5%水平上有显著差异。通过Friedman检验和样品间的多重比较，6 种发酵芸豆乳的整体喜好度排序为A＞B＞F＞E＞C＞D，A样品明显比B、F、E、C样品更受喜欢，B样品明显比D样品更受喜欢，6 种样品根据喜好度可以分为3 组：A，B、F、E、C，D。结果表明发酵芸豆乳Z-6-2整体喜好度最高。

3

发酵芸豆乳中挥发性物质分析

采用HS-SPME-GC-MS测定6 种乳酸菌发酵所得芸豆乳中挥发性风味成分，结果见表4。共鉴定出17 种化合物，其中醇类化合物6 种、醛类化合物1 种、酸类化合物2 种、酯类化合物2 种、酚类化合物5 种、其他化合物1 种。6 种高产GABA菌株发酵的芸豆乳中分别检出15、14、13、13、12、13 种挥发性物质，其中检出共有挥发性风味化合物9 种，醇类、醛类和酸类化合物中相同的物质种类较多，酯类和酚类化合物差异较大。

不同乳酸菌发酵芸豆乳的风味成分在总体组成上差别不大，但在含量上存在差异。发酵芸豆乳中酸类所占比例最大，占发酵芸豆乳中总挥发性风味成分的33.14%～86.59%，其次是酚类（5.42%～20.78%）、醇类（4.79%～21.29%）、酯类（1.63%～16.86%），醛类（0.25%～4.36%）占比不大。

醇类化合物可由脂质代谢、氨基酸代谢与醛的氧化还原反应产生，大多赋予产品青草味、果香味、花香味和酒香味。6 种发酵芸豆乳样品中醇类物质主要有己醇、异戊醇、苯甲醇、苯乙醇和(+)-新孟醇，其中己醇、苯乙醇和(+)-新孟醇在6 种样品中都被检测出。各样品中异戊醇（除GZ-20样品外）和苯甲醇（除0-3样品外）的含量占主导地位，并且0-3样品中的异戊醇含量和Z-6-2样品中的苯甲醇含量显著高于其他样品。异戊醇具有水果香和白兰地的香气，且阈值较低，对0-3和Z-6-2样品的甜香味贡献较大。除异戊醇外，己醇也具有相对较高的OAV，其单独存在时呈现青草味或生豆味，是导致豆腥味的主要物质之一。在GZ-20和0-3样品中己醇的OAV＞1，对发酵芸豆乳产品气味产生较大影响，因此导致GZ-20和0-3样品具有明显的豆腥味。2-乙基己醇呈泥土味，略带花香，虽然其阈值高且含量低，对各样品的整体风味影响较小，但有研究认为，2-乙基己醇对豆类食品的整体香气有负面影响，可能对GZ-17和GZ-20样品的不良风味有辅助作用。

酸类化合物是发酵乳制品中的重要风味物质，主要产自乳酸菌对可发酵糖的代谢过程，部分来源于脂肪分解和蛋白质水解等代谢途径。植物乳杆菌与戊糖片球菌可发酵芸豆中的果糖生成甘露醇，再进一步形成乙酸。发酵芸豆乳样品中0-3组的乙酸与苯甲酸含量偏高，与其他样品具有明显差异，乙酸和苯甲酸具有酸味和刺鼻感。有机酸含量增加可以减弱蛋白质与豆腥味物质的结合，使豆腥味物质被解离释放出来，并且有机酸带来的酸味对豆腥味具有掩盖作用，因此适量有机酸可以提升产品的整体风味，但是有机酸过量会产生酸败变质的气味，这可能也是X-3-19样品具有强烈酸味和发酵味的原因。

醛类化合物只有苯甲醛在6 种发酵芸豆乳样品被同时检测到。Z-6-2、X-3-19、0-3、GZ-17、GZ-20和GZ-24样品中苯甲醛含量分别为12.34、2.06、2.58、5.33、1.35、6.67 µg/kg。苯甲醛是传统豆乳中的香气活性物质，表现为苦杏仁味，阈值较低（仅为3.0 µg/kg），因此较低含量苯甲醛也会对发酵芸豆乳风味产生较大影响，主要对样品的蒸煮味、蘑菇味和豆香味贡献较大。

酯类化合物大多具有水果和花香味，可赋予发酵乳良好的风味。X-3-19、GZ-17、GZ-20样品未检测出酯类化合物，可能是由于酸和醇之间还未发生酯化反应或者反应产生的酯类化合物含量较少。Z-6-2样品中水杨酸-2-乙基己基酯的含量为60.15 µg/kg，显著高于其他样品（

P
＜0.05），其呈香特性为花香、甜香，可在一定程度上掩盖豆腥味，使产品的气味更加丰富、柔和，对Z-6-2发酵芸豆乳良好风味的形成具有重要贡献，这也是Z-6-2样品与其他5 种样品相比更为突出的部分。

酚类化合物中的丁香酚和4-乙烯基-2-甲氧基苯酚因具有较低的阈值，对发酵芸豆乳风味的形成具有重要作用。4-乙烯基-2-甲氧基苯酚具有烟熏味，可能是由阿魏酸热降解产生，而丁香酚具有浓郁的丁香花香，这些物质使得Z-6-2和0-3样品具有更丰富、更柔和的香气，因此也获得了更高的感官评分。

4

发酵芸豆乳中特征风味物质分析

为了进一步确定各组样品的风味特征，本研究采用以GC-O分析为主、OAV为辅的方法鉴定发酵芸豆乳中的特征风味物质，各组分香气描述、香气强度及其相对标准偏差（RSD）结果如表5所示。

己醇呈现青草味和生豆子味，主要来源于由脂肪氧化酶降解不饱和脂肪酸生成的13-氢过氧化物。苯甲醛作为豆乳中的固有风味物质，因呈现豆腥味而影响消费者的接受度。本研究中GC-O分析对丁香酚、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚的风味描述为“酚醛味”“药味”“辛香”和“发酵似香气”，表明其过多的合成量可能是导致发酵芸豆乳具有不愉快气味的原因。水杨酸-2-乙基己基酯具有令人愉快的花香或水果香气，可改善食品风味。上述分析结果显示，6 种发酵芸豆乳的异味主要由己醇、苯甲醛、丁香酚、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚、水杨酸-2-乙基己基酯和苯甲酸等物质构成。

发酵豆乳的风味十分复杂，集豆乳本身、乳酸菌代谢产物以及加工过程引起的风味变化于一体，不是由单一风味成分所决定，而是由酸、酚、醇、酯、醛等多类化合物共同作用构成。研究表明，相比于未发酵的豆乳，发酵大豆乳中新产生或含量增加的己醇、异戊醇、苯甲醇等醇类物质增强了其鲜香醇厚的特征香气，同时有机酸的积累加强了豆乳的酸味，而2-庚酮、3-羟基-2-丁酮、2-壬酮等成分则增强了豆乳的发酵味和奶香味，正己醛、壬醛和2-戊基呋喃的含量降低也显著改善了豆乳的豆腥味。尽管大豆乳和芸豆乳经乳酸菌发酵后，其风味变化趋势较为一致，表现为酸味、发酵味、豆香味和甜香味的增强以及豆腥味的显著降低，但两者在风味物质的具体组成上仍有差异。这主要与原料本身的差异以及发酵过程中微生物的代谢作用相关。Xia Yanan等利用两株高产GABA乳酸菌共同发酵大豆乳，检测到其中的特征风味物质主要为2-戊基呋喃、2-丁基-2-辛烯醛、(

Z
)-2-辛烯-1-醇、辛酸、辛醛、1-己醇、2-壬烯-1-醇和1-辛烯-3-醇，乳酸菌对大豆乳风味改善的关键代谢途径涉及
D
-丙氨酸代谢、牛磺酸和次牛磺酸代谢以及硒化合物代谢。值得关注的是，GABA的生物合成除了与谷氨酸代谢紧密相关，与
D
-丙氨酸和天冬氨酸代谢也有关。虽然GABA本身并不具有显著的风味特征，但是参与GABA合成的代谢途径与风味成分之间可能存在关联，Xia Yanan等还发现发酵豆乳中丙氨酸的含量显著增加可以增强豆乳的甜味。罗悦等的研究则揭示了乳酸菌发酵过程中
-葡萄糖苷酶能够释放香气前体物质，从而赋予大豆乳更高质量的特征风味。这进一步证明了不同的菌种具有不同的代谢途径和产物，而菌种的选择对豆乳风味的改善至关重要。

目前，豆腥味是豆乳产品风味面临的主要问题，已报道的豆腥味物质主要有己醛、(

E
)-2-己烯醛、苯甲醛、(
E
E
)-2,4-癸二烯醛、1-辛烯-3-醇、1-己醇、戊醇、乙酸和2-戊基呋喃等，因呈现青草味、生味、蘑菇味、酸味、苦杏仁味、辛辣味和油脂氧化味而不被消费者所接受。徐寅等研究发现对发酵豆乳异味贡献较大的成分主要为1-辛烯-3-醇、正己醇、2-庚烯醛和2,4-癸二烯醛。而且有研究表明，发酵豆乳的异味并不主要来自于“豆腥味”，还与发酵产生的其他风味物质有关。高雅鑫等推测2,5-二甲基吡嗪为发酵豆乳的特征风味物质，引起发酵豆乳风味劣变的主要原因可能是蛋白质的分解代谢促进了2,5-二甲基吡嗪的大量合成，引起发酵豆乳整体的风味变化。

综上可知，本研究制得的发酵芸豆乳样品中未检测到常规豆制品中的诸多不良风味物质，如1-辛烯-3-醇、2-戊基呋喃、长链脂肪醛等豆腥味成分，可见乳酸菌发酵改善了芸豆乳的豆腥味，但同时也给芸豆乳带来了陈腐味、发酵味、蒸煮味等令人不愉快的气味。

结论

本研究系统分析了6 株高产GABA乳酸菌对发酵芸豆乳风味的影响。6 种发酵芸豆乳的感官特征存在明显差异，其中

P. pentosaceus
Z-6-2在增强豆香味、甜香味等愉悦风味方面表现最佳，同时其产生的酸腐味最为温和。发酵芸豆乳中己醇、苯甲醛、丁香酚、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚、水杨酸-2-乙基己基酯和苯甲酸等关键香气化合物为芸豆乳带来了独特的豆香、青草香、酸香、发酵香和甜香。此外，异戊醇、2-乙基己醇、乙酸等挥发性物质可能对产品特征风味的形成起到辅助作用。综上所述，
P. pentosaceus
Z-6-2发酵的芸豆乳整体风味最佳，具有开发为植物蛋白饮料的潜力。未来研究可探索与其他原料如茶、咖啡等复配调味，或与其他菌株复合发酵，以进一步提升产品的感官品质。

第一

作者

于海燕 教授

于海燕，女，上海应用技术大学香料香精化妆品学部教授，山东省烟台市人，工学博士，硕士生导师，全国百篇优秀博士学位论文获得者。主要从事食品风味品质检测技术及其应用研究。先后主持国家自然科学基金项目、教育部高等学校全国优秀博士学位论文作者专项资金、上海市科委重点项目、上海市自然科学基金等国家及省部级项目9 项，企业合作项目 8 项。获得上海市科技进步奖一等奖（R09）、上海市科技进步奖三等奖（R03）、中国轻工业联合会科技进步奖一等奖（R06）和中国商业联合会科学技术奖-全国商业科技进步奖特等奖（R09）。以第一作者和通信作者发表论文近70 篇，其中SCI收录41 篇；授权发明专利 21 项，6 项专利成果转化。

本文《不同乳酸菌对发酵芸豆乳风味特征的影响》来源于《食品科学》2024年45卷第22期180-188，作者：于海燕，敖 婷，廖晗雪，陈 臣，田怀香*。DOI :10.7506/spkx1002-6630-20240302-005。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：农梦琪；责任编辑：张睿梅。点击下方 阅读原文 即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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