《食品科学》：四川农业大学刘书亮教授等：金山醋酸乳杆菌引起的产气变质食醋及其热处理后的品质变化分析

食醋是我国饮食文化中重要的调味品之一，因其酸而醇香的特点，广受消费者喜爱。在GB 2719—2018《食醋》中明确了食醋由微生物发酵酿造而成。食醋的生产离不开微生物，但是在发酵过程中微生物失调、包装环节杀菌不全或二次污染，往往会导致成品醋出现变质现象。产气变质是食醋中常见的一种变质现象，常由芽孢杆菌、乳酸杆菌等微生物在生长繁殖过程中产生的CO2所导致。

金山醋酸乳杆菌（

Acetilactobacillus jinshanensis

四川农业大学食品学院的赵奎、谷欣悦和刘书亮*等针对金山醋酸乳杆菌对成品食醋品质的影响开展系统研究，旨在为食醋生产企业的产品安全风险防控和品质管理提供参考。

1 产气菌分离鉴定及耐热性

对导致GZ4产气变质的微生物进行分离，结果仅改良的MRS在厌氧条件下分离获得单菌落（图1），其菌落形态为边缘整齐，呈圆形、黄褐色，表面湿润，不易挑取，革兰氏染色呈阳性，菌体呈长杆菌，无芽孢，编号为GZ4-1。将GZ4-1接种于Y4中，在第15天便出现产气变质现象。16S rDNA测序结果表明GZ4-1与金山醋酸乳杆菌相似度最高（图2），这与本课题组前期研究结果一致。对金山醋酸乳杆菌在食醋中耐热性进行探究，结果表明在60 ℃处理10 min后，金山醋酸乳杆菌便能失去活性，无法产气。金山醋酸乳杆菌对酸胁迫有较强的抵御能力，但它是一株不耐热的微生物，60 ℃加热10 min便可将其灭活。

2 产气变质食醋的感官评价

色泽和状态是影响消费者购买食醋的直接原因，香味影响消费者是否复购食醋。如表1所示，正常食醋（Y4）为红棕色，有少量沉淀，具有浓郁的食醋香味。但当食醋发生产气变质（Z4、GZ4）后除了发生明显的产气，其色泽变深，瓶底沉淀物明显增加，醋香变淡甚至出现酸败味。加热处理（M4、GM4）后虽然沉淀物并未有所减少，但是食醋香味得到了一定程度的改善。

3 产气变质食醋的基础理化指标

食醋发生产气变质前后及加热灭菌后食醋理化指标测定结果见表2。总酸是评价食醋滋味的重要指标，其高低决定了食醋的酸度。当食醋发生产气变质（Z4、GZ4）后总酸含量显著高于正常食醋（Y4），这是因为金山醋酸乳杆菌代谢活动能产生有机酸，从而使得总酸含量升高。还原糖可以缓解食醋中刺激味。金山醋酸乳杆菌利用食醋中的还原糖生长繁殖，产生大量菌体，这使得Z4、GZ4中还原糖含量显著低于Y4，而沉淀和固形物显著高于Y4，这无疑加速了食醋返混。食醋中的氨基酸主要来源于蛋白质的分解与微生物自溶，在食醋酸性环境中菌体蛋白被水解为氨基酸，从而Z4、GZ4中氨基酸态氮含量显著高于Y4。Z4与GZ4相比，各理化指标均无显著差异，验证了GZ4发生产气变质是由金山醋酸乳杆菌导致。对Z4、GZ4采用60 ℃热处理10 min，结果表明M4、GM4与Z4、GZ4相比，各项理化指标均无显著变化。食醋中的酸类物质主要为挥发酸和非挥发酸，热处理后总酸含量并未有显著变化，推测可能是由于该食醋中非挥发酸占比较高，使得总酸变化并不显著。李敏等测定了产气腐败食醋的理化指标，结果表明产气腐败醋中总酸、可溶性固形物增加，还原糖含量降低，与本研究结果一致。孙文丽等对胀气食醋进行研究，结果表明胀气食醋中总酸增加了47.4%、可溶性固形物增加了64%、氨基酸态氮增加了2.3 倍。上述研究均表明导致食醋产气变质的微生物大多可利用食醋中的还原糖产酸，使得总酸含量增加，出现酸败味，甚至导致食醋出现沉淀物增加等现象。

4 产气变质食醋的有机酸种类及含量变化

食醋中的有机酸是其风味的重要来源，采用HPLC对产气变质食醋中7 种有机酸进行检测，结果如表3所示。乳酸具有酸感柔和的特点，是该食醋中含量最高的有机酸。乙酸具有刺激性强、回味短的特点，在该食醋中乳酸和乙酸占比高达95%以上，两者协调使得口感柔和。在食醋发生产气变质后（Z4、GZ4），其乳酸含量显著增加（P＜0.05），而乙酸含量并未有显著变化（P＞0.05）。孙佳对金山醋酸乳杆菌代谢产物进行研究，结果表明金山醋酸乳杆菌产酸主要为乳酸，基本不产生乙酸。此外牟娟等对胀气食醋研究表明，发生产气变质后食醋中乙酸和乳酸含量均有所升高。这种差异可能是由于金山醋酸乳杆菌在不同pH值条件下代谢产物不同有关。琥珀酸具有鲜酸爽口的滋味，其含量仅次于乳酸和乙酸，各样品中琥珀酸含量并未有显著差异（P＞0.05）。柠檬酸和苹果酸都具有爽快可口的特点，柠檬酸在一定条件下可合成苹果酸。与Y4相比，GZ4中柠檬酸含量显著降低（P＜0.05），而苹果酸含量显著增加（P＜0.05），说明金山醋酸乳杆菌在一定程度能利用柠檬酸合成苹果酸。酒石酸口感酸涩，可调节食醋中的酸度，其质量浓度较低，仅有6.05～8.37 mg/100 mL，在Z4中显著低于Y4。过量食入草酸会导致结石的形成，对人体健康造成很大的危害，在Y4中草酸质量浓度为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麸醋中Ca2+质量浓度可达60 mg/L，是四川麸醋中的主要金属离子。张祥龙对山西老陈醋沉淀物进行研究，结果表明沉淀中的晶体物质主要是草酸钙晶体。金山醋酸乳杆菌导致Z4和GZ4中草酸含量的升高，可能会导致草酸钙的形成，从而加速食醋沉淀的生成。

除苹果酸、柠檬酸外，M4、GM4中有机酸含量与Z4、GZ4相比无显著变化（P＞0.05），这可能是由于本实验采用的食醋中非挥发酸（乳酸、琥珀酸等）占比高于53%，是主要的有机酸，加热并不会导致这些有机酸挥发。此外，本研究采用低温密封加热且加热时间短，所以挥发酸乙酸含量并未有显著变化。

5 产气变质食醋的挥发性风味物质变化

采用HS-SPME-GC-MS对上述食醋样品中的挥发性风味物质进行检测，共检测出48 种挥发性风味物质，其中醇类7 种、酸类4 种、酯类17 种、醛类7 种、酮类1 种、其他12 种。总挥发性风味物质含量如图3所示，挥发性风味物质以醇类、酸类、酯类和醛类为主。

Z4、GZ4与Y4相比，其总挥发性风味物质质量浓度明显下降约50%，其中酯类物质从4 267 μg/L下降至2 400～3 500 μg/L，醛类物质从4 937.17 μg/L下降至90～1 460 μg/L，其余风味物质有不同程度的下降。酯类和醛类由于阈值较低，在食醋中发挥呈香的作用。食醋发生产气变质后风味变差，这可能与酯类和醛类含量下降有关。GM4与GZ4相比挥发性风味物质总量无明显变化，但M4与Z4相比，其挥发性风味物质总量升高，这种变化可能是因为Z4在发生产气变质后便采取冷冻保藏，而其变质程度低于储存在大罐中的GZ4，使得加热处理在一定程度上对食醋风味有所改善。

对产气食醋中挥发性风味物质进行气味活性值（OAV）分析，OAV＞1的物质被认为是特征香气物质（图4），其中包含醇类3 种、酸类3 种、酯类3 种、醛类2 种、酮类1 种、其他3 种，共计15 种。

醇类物质主要是由酵母菌在发酵过程中代谢产生。(2R,3R)-(-)-2,3-丁二醇是2,3-丁二醇的一种旋光异构体，2,3-丁二醇是由微生物分解氨基酸、脂肪酸产生，其能赋予食醋水果味、奶油味，增加食醋风味。苯乙醇能赋予食醋花香，其在食醋中被广泛检出。食醋中的糠醇是由微生物代谢糠醛产生，能赋予食醋谷物的甜香味，但当糠醇浓度过高时表现为异味。糠醇在Z4、GZ4中含量均远大于Y4，使得食醋出现异味，同时糠醛在这过程中被消耗，使得食醋香味减弱，这可能是导致产气变质食醋风味变差的原因之一。酸类物质是食醋主要挥发性风味物质之一，其中特征风味物质主要有2-甲基丁酸（羊乳干酪气味）、正戊酸（果香味）、异戊酸（酸败味）。酯类物质赋予食醋水果甜香或花香味。乙酸乙酯是食醋中主要的酯类物质，其阈值较低能赋予食醋花果香。乙酸苯乙酯具有甜蜜香味，在四大名醋中均有所检出，是食醋中特征香味物质之一。α-戊基-γ-丁内酯又名γ-壬内酯、椰子醛等，具有椰子香。醛、酮类物质在食醋中含量较低，苯乙醛的形成与氨基酸代谢密切相关，具有花香味。苯甲醛具有杏仁味，刘若辰等认为苯甲醛可以作为区分香醋、米醋、陈醋的依据。3-羟基-2-丁酮又名乙偶姻是食醋中重要的风味物质之一，能为食醋提供浓郁的奶油香，同时也是四甲基吡嗪的前体物质。4-乙基-2-甲氧基苯酚又名4-乙基愈创木酚，其呈现独特的草药味，可能来自于发酵原料或木质素的降解。吡嗪类化合物具有挥发性、阈值低、香气持续时间久等特点，通常具有坚果、咖啡等香味。2,3,5,6-四甲基吡嗪又名川芎嗪，味苦而辣，是评定食醋的重要指标。这些风味物质均在一定程度上对食醋风味有所贡献。然而当金山醋酸乳杆菌导致食醋发生产气变质后（Z4、GZ4），除糠醇、异戊酸、2-甲基吡嗪等增加外，其余风味物质含量均降低，这导致了食醋风味变差。同时糠醇、异戊酸含量的增加进一步导致食醋出现异味。采用热处理后，仅M4的风味有所改善，这可能得益于加热处理后M4中乙酸苯乙酯、3-羟基-2-丁酮、苯乙醇等特征风味物质含量的增加，使食醋的香味变浓郁。此外异戊酸含量的减少使得食醋中的酸败味减弱。虽然糠醇含量的增加使得食醋出现异味，但是其余风味物质的增加在一定程度上掩盖了这种异味。综上，对产气变质食醋进行60 ℃热处理可以改善食醋风味。

为反映不同组别挥发性风味物质的差异，采用PLSDA对不同组别中OAV＞1的风味物质进行分析，结果如图5所示。PLS-DA模型经过200 次置换检测，R2和Q2值均高于原始值（斜率为正），表明该模式具有一定的适用性和可靠性（图5A）。由图5B可知，Y4组与M4、Z4、GM4、GZ4组的特征挥发性风味物质能进行有效区分，其中Y4组位于第4象限，M4组主要位于1、2象限，Z4、GZ4、GM4主要位于第3象限，这说明了由金山醋酸乳杆菌引起的食醋产气变质，导致挥发性风味物质发生改变。为确定不同组中特征差异风味物质，筛选出变量投影重要性（variable importance in projection，VIP）＞1且t检验（P＜0.05）的差异挥发性风味物质总计7 种。如图5C所示，其中按重要度的大小排序依次为：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）。结合图5D进一步进行分析可知，Y4组特征差异风味物质主要是4-乙基-2-甲氧基苯酚、2-甲基丁酸和(2R,3R)-(-)-2,3-丁二醇，M4组特征差异风味物质主要是苯甲醛，Z4、GZ4、GM4组特征差异风味物质主要是2,3,5,6-四甲基吡嗪、糠醇和正戊酸。M4与其余发生产气变质食醋的挥发性风味物质存在较大差异，一方面是由于Z4与GZ4相比发生产气变质的时间更短，金山醋酸乳杆菌对其不良影响表现的不突出，另一方面可能是M4加热后，一些风味物质得以改善，热处理在一定程度上有利于产气变质食醋风味的改善。

6 结论

从产气变质食醋GZ4中分离鉴定获得金山醋酸乳杆菌，该菌是导致食醋变质的主要微生物。耐热实验表明，该菌在60 ℃条件下处理10 min便失去活力。对产气变质食醋（Z4、GZ4）进行研究结果表明金山醋酸乳杆菌导致食醋中还原糖含量显著降低，而总酸、氨基酸态氮、固形物、沉淀物显著增加；食醋发生产气变质后对有机酸含量进行分析结果表明，乳酸、草酸、苹果酸含量显著增加，柠檬酸和酒石酸含量显著减少，乙酸和琥珀酸含量无显著变化；GC-MS检测表明产气变质食醋中总的挥发性风味质含量降低，其中3-羟基-2-丁酮、2,3,5,6-四甲基吡嗪、苯乙醇、乙酸乙酯、乙酸苯乙酯等特征风味物质含量降低，异戊酸、糠醇等增加，使得食醋出现异味，风味变差，这与感官评价结果吻合。

对产气变质食醋（M4）进行热处理后，理化指标及有机酸含量变化不显著，但对乙酸苯乙酯、3-羟基-2-丁酮、苯乙醇等特征风味物质含量增加，异戊酸含量减少，食醋风味得到一定程度的改善。本研究结果为食醋生产企业的产品安全风险防控和品质管理提供了参考依据。

本文《金山醋酸乳杆菌引起的产气变质食醋及其热处理后的品质变化分析》来源于《食品科学》2025年46卷第8期124-130页，作者：赵奎，谷欣悦，韦友，杜子豪，李建龙，胡凯弟，李琴，赵宁，刘书亮。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241107-054。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：安宏琳；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