《食品科學》：云南農業大學王桂瑛教授、廖國周教授等：宣威火腿中產香酵母的篩選及其產香特性

干腌火腿是傳統發酵肉制品的典型代表，其在加工過程中發生了復雜的生化反應而形成獨特的風味，涉及內源酶系、脂質氧化及微生物代謝的協同作用。宣威火腿作為中國國家地理標志產品，以其“嫣紅似火、馥郁醇厚”的風味特征聞名，其品質核心在于加工過程中微生物群落的演替與功能代謝。火腿自然發酵過程中有許多菌種參與（細菌主要包括乳酸菌和葡萄球菌，真菌包括酵母和霉菌等），這些菌株在火腿風味形成中起到了重要的作用。其中，酵母菌群在干腌火腿成熟階段通過酯化、脫氨、脫羧等反應，對醛類、酯類、酮類等關鍵風味化合物的生成具有決定性貢獻。尤其是漢遜德巴利酵母（Debaryomyces hansenii）、膠紅酵母（Rhodotorula mucilaginosa）等，因具備耐高滲壓環境、降解脂蛋白及合成芳香酯類的特性，被視為風味調控的“生物催化劑”。

宣威火腿的傳統工藝依賴自然發酵，其表面微生物群落結構受原料特性（如瘦肉率、肌內脂肪含量）、環境參數（溫度、濕度、鹽濃度）及加工時長共同影響。與金華火腿相比，宣威火腿較低的含水量（（24.5±0.8）%）與較高的鹽滲透壓（6%～8%NaCl）形成了獨特的微生態位，選擇性富集耐鹽酵母菌群。這類菌群通過2種核心途徑影響風味：1）脂質代謝途徑：分泌胞外脂肪酶（如脂肪酶A、脂肪酶B）水解甘油三酯，釋放游離脂肪酸，經β-氧化生成甲基酮類（如2-庚酮、2-壬酮）及短鏈醛類（如己醛）；2）氨基酸轉化途徑：通過轉氨酶（如BAT2）和脫羧酶將亮氨酸、苯丙氨酸等轉化為3-甲基丁醛、苯乙醛等Strecker醛，進而還原為醇類或酯化生成乙酸酯（如乙酸苯乙酯）。有研究表明，宣威火腿中酯類物質相對含量顯著高于金華火腿，提示其酵母菌群可能具有更高效的酯合成能力，但具體功能菌株及其代謝網絡尚未明確。

傳統酵母篩選依賴形態學觀察和生化鑒定，難以區分種內功能分化。多組學技術能夠揭示酵母菌株功能的巨大異質性：同一物種的不同菌株在耐鹽性（如甘油積累能力）、產酶譜（蛋白酶/脂肪酶活性）及揮發性代謝物合成效率上存在顯著差異。例如，D.hansenii Y61可通過高表達醇乙酰轉移酶合成乙酸乙酯（果香）和乙酸異戊酯（香蕉香），而菌株Y67卻以產醛為主。因此，基于功能驅動的篩選策略成為主流。包括耐逆性評估：高鹽（＞6% NaCl）與亞硝酸鹽（＞150 mg/kg）耐受性是菌株定植火腿表面的先決條件；安全特性驗證：需排除溶血活性、氨基酸脫羧產胺（如組胺）及抗生素耐藥性風險；產香功能量化：結合嗅聞分析（定量描述分析（QDA）法）與酯類定量，關聯特定揮發性有機物的合成能力。

針對宣威火腿風味酵母資源開發不足，且現有研究多集中于物種層面、對菌株層面功能分化關注較少的問題，云南農業大學食品科學技術學院的任汝威、王桂瑛*、廖國周*等通過功能驅動的篩選策略，從宣威火腿中分離酵母菌，并對其進行多維度評估（包括耐鹽/亞硝酸鹽特性、酶活性、安全性及產香性能），以篩選出具備發酵劑潛力的優良菌株；通過構建模擬火腿發酵體系并結合氣相色譜-質譜（GC-MS）技術，量化候選菌株對揮發性風味化合物的調控能力，解析特定菌株在宣威火腿風味形成中的潛在作用，以期為開發本土化發酵劑提供可靠的種質資源與理論依據。

01

酵母菌的分離純化及形態學鑒定

對宣威火腿表面和內部的優良酵母菌進行富集培養，菌種分離通過含有氯霉素的培養基完成，篩選提取效果較好的平板（稀釋度為10-4、10-5），根據菌落形狀在宣威火腿中初步分離得到33株酵母菌，分別命名為OI1、HI2、OI3、OI4、HI4、OI6、OI7、OI8、OI9、OI10、OS1、OS2、OS3、OS4、OS5、OS6、OS7、OS8、OS9、OS10、NS1、NS2、NS3、NS4、NS5、NS6、NS7、NS8、NS9、NS10、NFJM、NYS12、NDJM。由圖1可知，酵母菌菌落形態邊緣均較整齊，顏色為白色或紅色、乳白色，一種形狀為凸起的圓點、表面潤滑，另一種呈現出分散圓點、尖端凸起；細胞形態多數為橢圓形和圓形。

02

酵母菌功能特性分析

如表2所示，所有供試菌株過氧化氫酶檢測結果均為陽性，表明酵母菌均具備產該酶的能力。過氧化氫酶通過分解過氧化氫消耗氧氣，可有效抑制發酵肉制品中脂質的自動氧化酸敗，有利于產品色澤穩定。黏性測試結果顯示，僅OI1和OI7菌株能夠產生少量黏性物質，并伴有輕微刺鼻氣味。在風味方面，H2S是影響發酵食品品質的關鍵不良因子，通常由微生物代謝含硫氨基酸產生。H2S的揮發性強，具有類似臭雞蛋的刺激性氣味。因此，篩選低產或不產H2S的菌株對于控制不良風味、保障產品品質至關重要。利用選擇性BIGGY培養基進行H2S產氣檢測，該培養基可與H2S發生反應產生顏色變化，顏色深度與H2S產量呈正相關。結果顯示，OI3菌株產H2S量較高（呈深棕至黑色），其余菌株均未檢出H2S。H2S不僅具有不良氣味，破壞產品風味與品質，且對人體具有潛在危害。所有測試酵母菌均產過氧化氫酶；僅OI1和OI7產少量黏性物質；除OI3菌株高產不良風味物H2S外，其余菌株均不產生H2S。因此，除OI1、OI7、OI3菌株外，其余菌株可進行后續實驗。

03

酵母菌安全性能分析

溶血是指紅細胞破裂溶解的現象，可由特定病原體（如溶血性鏈球菌、產氣莢膜梭菌）或瘧原蟲等引發。如圖2所示，接種酵母菌的血瓊脂平板上菌落生長良好，其周圍未觀察到溶血環，表明供試酵母菌株既不產生α-溶血（不完全溶血，呈綠色暈），也不產生β-溶血（完全溶血，形成透明環），屬于非溶血性菌株。作為陽性對照，金黃色葡萄球菌接種區域則清晰呈現典型的β-溶血透明環。綜上，本實驗證實該酵母菌無溶血活性，在食品應用中具有潛在安全性。

吲哚實驗能夠檢測微生物分解色氨酸產生吲哚類物質的能力。如圖3所示，空白對照及酵母菌均未出現紅色環（陰性反應），而陽性對照大腸桿菌則呈現明顯紅色環（陽性反應）。結果表明，供試酵母菌株不具備分解色氨酸產吲哚的能力（吲哚陰性），而大腸桿菌則相反（吲哚陽性）。

抗生素敏感性測試結果表明，除對阿莫西林耐藥外，供試酵母菌株對測試的其余6種抗生素均表現敏感。具體而言，該菌株對大環內酯類、青霉素類（除阿莫西林外）、喹諾酮類及氨基糖苷類藥物均敏感。盡管該酵母菌對大多數測試抗生素敏感，但其耐藥譜具有特異性。這與Deschamps等的研究結果相似。

04

酵母菌發酵性能分析

酵母菌廣泛應用于醬油、豆瓣醬、辣椒醬、臘肉、火腿及臘魚等高鹽發酵食品的生產。這些食品的含鹽量通常在2%～20%之間，因此酵母菌株必須具備顯著的耐NaCl能力。GI能夠反映酵母菌的生長活性，當GI＞70時表明生長不受影響；當GI在20～70范圍時表明生長活性受到輕微抑制；當GI＜20時表明生長完全被抑制。如表3所示，在NaCl質量分數2%～6%范圍內，所有菌株均可生長，且各含量組與無鹽對照組相比均存在顯著差異。在30株分離菌株中，87%的酵母菌在6% NaCl條件下生長不受抑制（GI＞70）。值得注意的是，從高鹽火腿分離的菌株在高鹽培養基中的生長表現顯著優于對照菌株。這種優異的耐鹽性源于菌株在長期高鹽火腿環境中的適應性進化，使其進化出高效的耐鹽生理機制，包括大量積累相容性溶質（如甘油）以維持胞內滲透壓平衡，以及精確調控離子穩態（如高效排出Na+）。該菌株是適應高鹽肉制品環境的天然優勢微生物。本研究結果與Shen Zhanyu等的報道高度一致，后者同樣發現從傳統高鹽發酵食品（如醬油）分離的酵母菌株具有優異的NaCl耐受性。此特性對于菌株作為發酵劑應用于干腌火腿等高滲肉制品中至關重要，可確保其在產品基質中的存活、生長及功能發揮。

亞硝酸鹽在肉制品中主要發揮改善色澤、風味及抑制有害菌生長的作用。用作肉制品發酵劑的微生物通常需耐受含量高達150 mg/kg的亞硝酸鹽。為評估供試菌株的耐亞硝酸鹽能力，采用含0～150 mg/kg NaNO2的YPD液體培養基進行測試。結果顯示，在50～150 mg/kg NaNO2劑量范圍內菌株生長良好，其耐受性顯著優于非適應菌株。在30株分離菌株中，83%的酵母菌對150 mg/kg NaNO2條件下能生長不受抑制（GI＞70）。該特性源于菌株在長期高鹽火腿加工環境（存在天然亞硝酸鹽殘留）中的適應性進化，使其具備高效的亞硝酸鹽解毒機制。這種耐受性是菌株生態位專化于高鹽發酵肉制品的重要特征，對其作為發酵劑應用于干腌火腿等產品至關重要：不僅能夠確保其在含亞硝酸鹽基質中的存活與生長，還可能通過還原活性輔助降低終產品亞硝酸鹽殘留。本研究結果與Perea-Sanz等報道的在香腸中接種D.hansenii菌株能夠降低亞硝酸鹽水平結果一致。

所有菌株均產蛋白酶、脂肪酶，且HC形成大小不同，說明產酶強弱效果也不同。依據脫脂牛奶培養基和三丁酸甘油酯培養基上的HC，發現菌株NYS12的水HC值最大，其次是HI2，OI6的HC值相對較低。由脂肪酶活性測定結果可知，酶活性最高的為HI4，其次是NS10，而OI6和OS9酶活性則顯著較低。結果表明，NYS12、HI2和HI4菌株有較強的產蛋白酶和脂肪酶能力，可用于發酵肉制品。在亞硝酸鹽耐受性測試中，83%的受試酵母菌株能在150 mg/kg的高濃度下正常生長，顯示出良好的適應性。蛋白酶和脂肪酶活性測試結果表明，菌株NYS12、HI2和HI4產酶能力較強，其中NYS12的蛋白酶活性最高，HI4的脂肪酶活性最高；而OI6在兩項測試中均表現較弱。綜合來看，多數菌株具備高亞硝酸鹽耐受性，且NYS12、HI2和HI4展現出較強的蛋白酶與脂肪酶活性，適用于發酵肉制品。

05

酵母菌產香性能分析

基于定量感官評價，對21株酵母菌發酵產物進行嗅聞分析，依據風味強度篩選獲得19株生香酵母。如表4所示，這些菌株呈現顯著差異化的風味特征。從中優選11株無刺激性異味且風味強度突出的菌株（NS1、NS2、NS3、NS6、NS10、HI2、HI4、OS3、OS4、OS5、NYS12），用于后續總酯定量分析。

酯類作為酵母菌的關鍵揮發性代謝產物，其多樣化的香氣特征直接影響發酵食品風味。定量分析酯類合成水平可有效評估菌株產香能力。本研究通過指示劑法測定發酵液總酯含量。由圖4可知，所有菌株酯類產量顯著高于對照組（P＜0.05）；HI2菌株表現突出，其總酯質量濃度達2.14 g/L；感官評價證實該菌株發酵液具有典型濃郁酯香，體現出其高效的產香特性。基于上述結果，篩選總酯含量較高的7株菌株（NS1、NS2、NS10、HI2、HI4、OS4、NYS12）進入模擬發酵體系實驗。

如圖5所示，培養15 d后8組樣品共檢出揮發性風味化合物56種，包括醛類9種、醇類9種、酮類8種、酯類7種、酸類6種以及其他類化合物17種。各處理組揮發性風味化合物的含量存在差異。與對照組相比，實驗組風味化合物含量顯著增加，證實了酵母菌在風味形成中的積極作用。其中OS4、HI2組中酯類的含量較高，而HI4、NYS12組中酯類的含量較低；NYS12組中醛類含量較高，HI4組中酮類含量較高。值得注意的是，NS1組中的酸類物質含量比其他組高，其主要來源于脂解或氨基酸代謝。酸類在低濃度時可貢獻奶酪味，但高濃度時會產生酸敗味、腐臭味，嚴重影響感官接受度，因此控制酸度至關重要。

NYS12組與對照組相比醛類含量極顯著增高。表明NYS12具有極強的脂質氧化或氨基酸Strecker降解能力，能夠將亮氨酸、纈氨酸等前體物轉化為3-甲基丁醛、2-甲基丙醛等關鍵堅果香物質。它能大幅提升模擬體系中直鏈醛的含量，顯著增強火腿的基礎脂肪香、堅果香、青草香特征，顯著降低酸類含量。表明NYS12能夠有效抑制酸的積累或促進酸轉化，這對于避免酸敗味、保持風味純凈度非常有利。

HI2組與對照組相比酯類含量極顯著增高，其乙酸乙酯含量顯著高于對照組。表明其具有顯著的酯合成能力（醇酰基轉移酶活性極高），這與總酯含量的測定結果相印證。HI2能極大幅度提高呈果香、花香、甜香的酯類含量，從而提升火腿風味的愉悅度、復雜性和清新感，并可能掩蓋潛在的異味。與NYS12組類似，HI2也表現出優秀的抑酸能力，有助于維持風味的清爽和避免產生腐敗味。推測與其高表達的醇乙酰轉移酶活性有關，該酶能催化醇類和酰基-CoA生成乙酸乙酯等芳香酯。

HI4組與對照組相比酮類含量極顯著增高。這表明其β-氧化途徑異常活躍，能大量產生甲基酮（如2-庚酮、2-壬酮等）。這表明HI4可能為火腿注入強烈的奶酪香（尤其是藍紋奶酪）、果香特征，形成非常獨特且辨識度高的風味。HI4組的酸類含量顯著降低，同樣表現出良好的抑酸能力，避免酮香被酸敗味破壞。

基于上述代謝途徑的分析，進一步討論了將這3株菌復配的協同潛力。由于它們分別主導“酯化”“脫氨/氧化”和“β-氧化”這3條不同的風味形成核心路徑，其復配有望在共培養體系中形成一個更完整的風味代謝網絡，從而協同塑造出層次更豐富、特征更典型的宣威火腿整體風味輪廓。將本實驗模擬體系的結果與宣威火腿的風味圖譜進行了比對，這些菌株所生成的風味物質（如乙酸乙酯的果香、3-甲基丁醛的堅果香、2-庚酮的奶酪香）是構成宣威火腿特征風味的關鍵組成部分，從而強有力地佐證了篩選出的菌株具有重要的應用潛力。

為了進一步明確不同菌株與揮發性化合物生成的關系，對8組生成的56種風味化合物進行主成分分析（PCA）。如圖6所示，PC1與PC2的方差貢獻率分別為29.2%和23.2%，累計解釋了52.4%的數據變異。對照組位于圖的右下方，與實驗組明顯分離，表明對照組的風味物質組成與實驗組存在顯著差異，而NYS12組位于左上方，與其他組別距離較遠，表明其揮發性組分構成具顯著獨特性；其中HI4組分布在右上方，與PC1的正相關關系最強，其次是HI2。NS1、NS10等組別的位置相近，可能意味著它們產生的風味物質較為相似，表明不同酵母菌株對風味輪廓的影響存在差異。

06

分子生物學分析

由表5、圖7可知，最終確定NYS12、HI2、HI4菌株分別為R.mucilaginosa、山田酵母（Yamadazyma triangularis）、D.hansenii。

07

結論

本研究從宣威火腿中成功篩選出33株酵母菌，鑒定出3株具備發酵劑應用潛力的特色酵母R.mucilaginosa NYS12、Y.triangularis HI2和D.hansenii HI4。3株菌均展現出卓越的加工適應性（分別在6% NaCl與150 mg/kg亞硝酸鹽條件下的GI均大于70%）和食品安全性（無溶血活性、抗生素敏感）。其風味調控功能呈現互補特性：HI2作為高效酯合成菌，其總酯產量達2.14 g/L，顯著提升了乙酸乙酯等呈果香酯類含量；NYS12主導醛類合成（如己醛），賦予火腿特征性堅果香；HI4則富集2-庚酮等甲基酮類，為產品貢獻獨特奶酪風味。PCA結果進一步證實，這3株菌分別分布于不同的象限，關聯了差異化的揮發性風味物質，表明它們主要通過各自獨特的代謝途徑分別主導酯類、醛類和酮類等關鍵風味化合物的生成。這種代謝功能的互補性提示，HI2、NYS12和HI4復配有望通過協同調控作用構建更為復雜與平衡的火腿風味輪廓。本研究篩選出功能明確的酵母菌株，為后續開發針對宣威火腿的“風味導向型”復合發酵劑奠定了堅實的菌種基礎和理論依據。其在實際共培養體系中的協同效應與最佳配比將是下一步研究的重點。

引文格式：

任汝威, 呂霖, 王桂瑛, 等. 宣威火腿中產香酵母的篩選及其產香特性[J].食品科學, 2026, 47(4): 105-114. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250823-165.

REN Ruwei, Lü Lin, WANG Guiying, et al. Screening for aroma-producing yeast in Xuanwei ham and its aroma characteristics[J]. Food Science, 2026, 47(4): 105-114. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250823-165.

實習編輯：梁雯菁；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

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