在单宁酸胁迫下，脯氨酸对桃金娘葡萄酒品质的改善作用：结合电子鼻技术与HS-SPME-GC-MS分析方法的研究

《Food Microbiology》：Improvement of Myrtle Wine Quality by Proline under Tannic Acid Stress: Combined E-nose and HS-SPME-GC-MS Analysis

　　

李梦香|万茵|陈艳茹|刘静静|范浩伟|易明明|傅国明

中国南昌大学食品科学与资源国家重点实验室及食品科学与技术学院，南昌，330047

摘要

单宁酸在桃金娘酒发酵过程中会抑制酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的代谢和细胞完整性。研究表明，脯氨酸能够显著减轻单宁酸对酿酒酵母的胁迫作用。本研究旨在探讨脯氨酸对富含单宁酸的桃金娘酒的挥发性成分和感官特性的影响。结果表明，脯氨酸显著增加了桃金娘酒中的乙醇、有机酸和酚类化合物的含量。气相色谱-质谱（GC–MS）分析显示，添加脯氨酸的组（PG）的总挥发性化合物（VOCs）含量比对照组（CG）增加了15.8%；rOAV分析鉴定出异戊酸异戊酯、乙基辛酸酯和苯乙酸酯是赋予水果和花香特性的潜在芳香活性化合物。电子鼻（E-nose）检测结果显示，PG组中W5S、W1S、W2S、W2W和W3S传感器的响应值分别比CG组增加了76.2%、16.2%、96.4%、41.25%和9.8%。最终，感官分析表明脯氨酸显著提升了桃金娘酒的整体感官品质。这些发现为提高桃金娘酒的品质提供了宝贵的理论指导。

引言

近年来，消费者对健康天然饮料的需求不断增长，推动了发酵果酒市场的扩张。桃金娘（Myrtus communis L.）广泛分布于热带和亚热带地区，富含多酚和黄酮类等生物活性化合物（F?rat & Salih, 2022; González et al., 2019）。由于其多种生物活性——如抗糖尿病、抗炎、抗癌、抗氧化、降血糖、抗真菌和抗菌作用——桃金娘在食品和制药行业得到了广泛应用（Nirmal et al., 2018）。然而，由于桃金娘果实质地脆弱且水分含量高，极易变质。将其发酵成桃金娘酒不仅可以延长保质期并提升经济价值，还能保留其特有的香气和营养成分。

然而，在桃金娘酒发酵过程中，单宁酸的持续释放会对酿酒酵母的存活能力、代谢活性和细胞完整性产生不利影响。在模拟酿酒系统中，单宁酸胁迫使酿酒酵母的乙醇和挥发性化合物产量分别减少了46.49%和85.58%（Li et al., 2023）。因此，提高酿酒酵母的耐受性并维持其代谢活性成为提升富含多酚果酒发酵性能和风味品质的重要策略。先前的研究表明，外源保护剂（如氮源、脂肪酸、甾醇和谷胱甘肽）可以缓解酵母的环境胁迫并改善发酵性能（Cheng et al., 2016; Xu et al., 2019; Yang et al., 2024）。脯氨酸作为一种重要的胁迫保护氨基酸，已被证明能增强酵母对氧化、酸性和渗透压胁迫的耐受性（Hosseinifard et al., 2022; Nugroho et al., 2016; Tsolmonbaatar et al., 2016）。更重要的是，我们之前的研究进一步证明，脯氨酸补充剂通过增强抗氧化能力、维持膜完整性和调节与中心碳代谢及胁迫响应途径相关的基因，减轻了酿酒酵母的单宁酸胁迫（Li et al., 2025）。然而，脯氨酸介导的胁迫保护是否能在实际果酒发酵过程中改善香气形成和感官品质尚不清楚。

果酒的品质在很大程度上取决于其挥发性有机化合物（VOCs），包括高级醇、酯类、酸类和醛类，这些化合物在塑造其感官特性中起着关键作用（Wang et al., 2024）。高级醇主要来源于氨基酸代谢，是果酒中最丰富的VOC类（Huang et al., 2020），而酯类则通过发酵过程中醇和酸的酯化反应形成，主导了果酒的香气特征（Cioch-Skoneczny et al., 2021）。因此，高效快速的VOC分析对于果酒品质研究至关重要。目前，电子鼻（E-nose）技术能够通过基于传感器的香气识别快速客观地分析整体香气特征（Rasekh et al., 2022; Wang et al., 2025; Xu et al., 2019），而顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-质谱（GC-MS）技术则可以准确鉴定和量化单个挥发性化合物（Pang et al., 2025）。这种E-nose与HS-SPME-GC-MS的结合应用已广泛应用于发酵食品和饮料的风味分析（Liu et al., 2022; Song et al., 2023）。

因此，本研究旨在探讨在富含单宁条件下，脯氨酸补充剂对酿酒酵母（S. cerevisiae）发酵的桃金娘酒的物理化学性质、挥发性有机化合物、电子鼻特征和感官品质的影响。更重要的是，本研究试图探索脯氨酸调节的酵母代谢活性与桃金娘酒发酵过程中香气形成之间的潜在关系。这些发现可能为提高高多酚果酒系统的发酵稳定性和风味品质提供微生物学上的相关策略。

章节片段

材料与菌株

桃金娘果实于2023年8月在中国广东省茂名市（21°38' N, 110°54' E）采集。本研究使用了保存在南昌大学食品科学与资源国家重点实验室的酿酒酵母NCUF309.5菌株，该菌株最初是从江西张树功酒业有限公司提供的茶香白酒大曲中分离得到的。在预培养过程中，菌株在28°C下以150 rpm的速度振荡培养过夜，培养基为酵母提取物蛋白胨葡萄糖。

桃金娘酒的物理化学特性

果酒发酵依赖于酿酒酵母（S. cerevisiae）的代谢活性，它通过糖酵解和随后的酒精发酵途径将糖转化为乙醇（Liu et al., 2025）。如图2A所示，S. cerevisiae的活细胞数量在发酵的前3天内迅速增加，随后进入相对稳定的阶段。在整个发酵过程中，添加脯氨酸的组（PG）中的S. cerevisiae数量始终高于对照组（CG），表明

结论

本研究表明，脯氨酸补充剂有效提升了富含单宁酸的桃金娘酒的发酵性能和风味品质。脯氨酸显著增加了乙醇产量、总酸度以及挥发性芳香化合物的积累，尤其是赋予水果和花香特性的酯类和高级醇。潜在的芳香活性化合物包括异戊酸异戊酯、乙基辛酸酯和苯乙酸酯

作者贡献声明

范浩伟：软件、方法学。易明明：软件、方法学。傅国明：验证、监督、资源管理、项目协调、资金获取、概念构思。李梦香：撰写——初稿、软件、方法学、实验设计、数据整理、概念构思。万茵：撰写——审稿与编辑、概念构思。陈艳茹：撰写——审稿与编辑、实验设计。刘静静：软件、方法学

Li et al., 2023; Liu et al., 2023; Xu et al., 2022; Zeng et al., 2025.

数据可用性

数据可应要求提供。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本项目得到了国家自然科学基金（编号：32260574）和食品科学与资源国家重点实验室（SKLF-ZZB-202313）的支持。