發(fā)酵型糧谷類(lèi)植物基飲品開(kāi)發(fā)及保健作用研究進(jìn)展

◎ 羅 威，李亞楠，梁海娣

（1.湛江幼兒師范?？茖W(xué)校，廣東 湛江 524084；2.嶺南師范學(xué)院基礎(chǔ)教育學(xué)院，廣東 湛江 524037）

植物基食品沒(méi)有明確法律定義，通常是指將植物蛋白作為替代蛋白應(yīng)用到食品或者飲品中，以達(dá)到在結(jié)構(gòu)或味道上能夠取代動(dòng)物制品帶來(lái)的體驗(yàn)。目前，市場(chǎng)上常見(jiàn)的植物基產(chǎn)品主要包括植物肉和植物蛋白飲料等，相比于動(dòng)物蛋白產(chǎn)品，植物基食品更加符合新一代消費(fèi)者對(duì)健康飲食的追求，并且對(duì)環(huán)境和動(dòng)物具有重大的環(huán)保意義。

糧谷類(lèi)作為人類(lèi)飲食中的重要組成部分，有著不可或缺的地位，除了是重要的主食作物以及主要能量來(lái)源外，還富含多種生物活性植物化學(xué)物質(zhì)，包括酚類(lèi)化合物、膳食纖維、類(lèi)胡蘿卜素、植物甾醇、γ-谷維素等，是微生物的良好發(fā)酵載體，因此具有加工成功能性飲料的巨大潛力[1]。與直接用原料烹飪的食物相比，發(fā)酵谷物食品通常更美味、更容易消化，富含多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如維生素、有機(jī)酸和游離氨基酸，通過(guò)微生物發(fā)酵，蛋白質(zhì)、膳食纖維等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解為功能性小分子，如活性多肽、黃酮類(lèi)酚，并產(chǎn)生風(fēng)味成分，不僅豐富了產(chǎn)品的口感，同時(shí)提升其營(yíng)養(yǎng)功能特性[2]。

隨著社會(huì)的發(fā)展，食品加工已經(jīng)從營(yíng)養(yǎng)食品向功能性食品等具有改善健康特征的食品發(fā)展。隨著人們健康意識(shí)逐漸增強(qiáng)、消費(fèi)升級(jí)、素食主義者增多，促使植物基食品有了相應(yīng)的發(fā)展環(huán)境。目前，植物基發(fā)酵產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)逐漸成為食品行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)，由于含有活菌的微生物發(fā)酵制品在貨架期會(huì)出現(xiàn)活菌數(shù)下降、酸化、活菌定植差異等問(wèn)題[3]，所以，植物基發(fā)酵產(chǎn)品在原料選擇、發(fā)酵工藝、風(fēng)味優(yōu)化、質(zhì)構(gòu)與穩(wěn)定性等方面還需要進(jìn)一步完善。本文就發(fā)酵型糧谷制品的相關(guān)研究進(jìn)行了綜述，以期為發(fā)酵糧谷制品進(jìn)行市場(chǎng)化應(yīng)用推廣起到一定的指導(dǎo)作用。

1 工藝研究現(xiàn)狀

1.1 菌種篩選

微生物發(fā)酵菌種主要有嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌、鼠李糖乳桿菌和解淀粉乳桿菌等。菌種的篩選在糧谷類(lèi)植物基制品發(fā)酵過(guò)程中起關(guān)鍵性作用，需要選擇合適的菌種進(jìn)行發(fā)酵，使糧谷類(lèi)漿液發(fā)酵所得的產(chǎn)品感官品質(zhì)好，能夠適應(yīng)人體腸道的高酸、高膽鹽環(huán)境，同時(shí)滿足活菌濃度在產(chǎn)品貨架期達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

潘楊[4]從酸奶和自然發(fā)酵駱駝乳中分離篩選乳酸菌，作為巴旦木植物蛋白發(fā)酵飲料的發(fā)酵菌種，將分離到的2株保加利亞乳桿菌（L1和L2）以及2株嗜熱鏈球菌（S1和S2）混合后進(jìn)行乳酸發(fā)酵試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)感官評(píng)定的對(duì)比，確定最佳發(fā)酵菌種組合為桿球菌1∶1。相比單一菌種發(fā)酵，菌種間可相互促進(jìn)生長(zhǎng)與繁殖，且改善酸奶的風(fēng)味和提高酸奶的功能。王丹丹等人[5]從4個(gè)內(nèi)蒙古地區(qū)傳統(tǒng)酸粥樣品中篩選出乳酸菌M、M5、M12和酵母菌Y1，按照1∶1的比例進(jìn)行復(fù)篩，分別接種到小米汁中，通過(guò)感官評(píng)價(jià)和產(chǎn)酸性能測(cè)試，最終確定M1和Y1為最佳菌株。阿特爾古麗·沙布爾江[6]從新疆波雜中分離出6株酵母菌及6株乳酸菌為供試菌種，進(jìn)行單菌株選擇和復(fù)合發(fā)酵劑的篩選，篩選出優(yōu)良菌株為釀酒酵母Y8、片球菌L2、植物乳桿菌L9、鼠李糖乳桿L15，以上發(fā)酵菌株作為復(fù)合發(fā)酵劑，接種于波雜中，通過(guò)理化及感官指標(biāo)進(jìn)行篩選，最終篩選出適合波雜發(fā)酵用的釀酒酵母Y8和植物乳桿菌L9作為發(fā)酵用菌株。

1.2 發(fā)酵工藝流程

一般來(lái)說(shuō)，原料、發(fā)酵劑和加工條件對(duì)發(fā)酵產(chǎn)品后續(xù)的理化特性、營(yíng)養(yǎng)和功能性質(zhì)有顯著影響，工藝復(fù)雜與否也影響產(chǎn)品本身的產(chǎn)業(yè)化程度，結(jié)合產(chǎn)品的感官品質(zhì)和理化指標(biāo)，采取合理、簡(jiǎn)便的加工工藝，夠提升發(fā)酵糧谷制品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，加速其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

和樹(shù)平等[7]以大麥、燕麥和薏仁為原料制作復(fù)合谷物發(fā)酵飲料，其制作工藝流程為：原料→制漿→均質(zhì)→糖化→接種發(fā)酵→調(diào)配→均質(zhì)→灌裝→滅菌。通過(guò)工藝優(yōu)化，得到的產(chǎn)品色澤均一，呈淡黃色，組織狀態(tài)均勻，微生物指標(biāo)和理化指標(biāo)均符合規(guī)定。趙修報(bào)等人[8]以大麥芽、小米、赤小豆、燕麥為谷物原料，酵母菌和乳酸菌為發(fā)酵菌種混合發(fā)酵制備谷物發(fā)酵飲料，其制作工藝流程為：谷物→粉碎→糊化、糖化→煮沸→過(guò)濾→接種→發(fā)酵→調(diào)配→滅菌→谷物發(fā)酵飲料。通過(guò)優(yōu)化工藝，采用靜置發(fā)酵法得到的產(chǎn)品組織狀態(tài)均勻，口感順滑厚重，無(wú)異味。李雁含[9]以淮山為原料制備益生菌發(fā)酵飲料，其工藝流程為：新鮮淮山→清洗、去皮→切片、護(hù)色→熱燙→磨漿→糊化→酶解→發(fā)酵→調(diào)配→成品。通過(guò)工藝優(yōu)化，所得淮山益生菌發(fā)酵飲料的感官品質(zhì)良好，產(chǎn)品中乳酸菌數(shù)為6.83×108CFU·mL-1，高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.3 產(chǎn)品穩(wěn)定技術(shù)

糧谷類(lèi)品種繁多，不同原料所含營(yíng)養(yǎng)素類(lèi)別及含量都有很大的差異，近年來(lái)學(xué)者們研究了很多關(guān)于控制發(fā)酵糧谷類(lèi)制品的穩(wěn)定技術(shù)，例如糊化、均質(zhì)、延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間、添加復(fù)配穩(wěn)定劑等，目前在發(fā)酵型糧谷類(lèi)植物基飲品中運(yùn)用較多的方法是添加復(fù)配穩(wěn)定劑。

蔣雅馨等[10]以糜米、大米、玉米碎為主要原料，植物乳桿菌CGMCC8198為發(fā)酵菌株進(jìn)行發(fā)酵，研究發(fā)現(xiàn)，海藻酸鈉0.08%、瓊脂0.04%、CMC-Na 0.08%添加量的情況下，所得的乳酸菌發(fā)酵谷物飲料相態(tài)均勻，呈米白色，離心沉淀率低。彭小霞[11]在研究全谷物酸奶過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，糧谷混合粉接種菌種XPL-1，發(fā)酵約18 h所得的樣品持水性高于接種菌種068，發(fā)酵約7 h得到樣品HP2。有可能是因?yàn)閄PL-1中腸膜明串株菌在低溫（32 ℃）長(zhǎng)時(shí)發(fā)酵（18 h）時(shí)，產(chǎn)生了大量的胞外多糖，從而提高了產(chǎn)品的持水力。LOPONE等[12]采用精選乳酸菌菌種，制備的非乳燕麥麩發(fā)酵產(chǎn)品具有典型的果凍狀結(jié)構(gòu)和滑潤(rùn)的口感。SHIN等[13]研究了植物蛋白和膳食纖維對(duì)攪拌型大豆酸奶物理性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后，與空白組相比，添加豌豆蛋白和柑橘纖維能夠使黏度、凝固強(qiáng)度升高，且沒(méi)有脫水收縮。

糧谷原料富含淀粉、膳食纖維、脂肪等成分，易在殺菌以及隨后的貯藏過(guò)程中發(fā)生蛋白質(zhì)及固體顆粒的聚沉和脂肪上浮等現(xiàn)象，pH、貯藏溫度、增稠劑配比、糖添加量、料液比等都會(huì)對(duì)發(fā)酵制品的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，因此，合理選擇產(chǎn)品穩(wěn)定技術(shù)，對(duì)提升產(chǎn)品的感官品質(zhì)十分關(guān)鍵。

2 營(yíng)養(yǎng)及功能評(píng)價(jià)

2.1 營(yíng)養(yǎng)成分

糧谷類(lèi)原料富含脂肪、蛋白質(zhì)、糖類(lèi)化合物和維生素，經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵，一些大分子營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生裂解，轉(zhuǎn)化成機(jī)體更容易吸收的氨基酸、低聚糖、脂肪酸等營(yíng)養(yǎng)成分。天然谷物通過(guò)發(fā)酵能增加賴氨酸、蛋氨酸和色氨酸含量，提高B族維生素的利用率，降低植酸、凝集素、胰蛋白酶抑制劑等抗?fàn)I養(yǎng)因子含量[14]。

金子燦[15]以植物乳桿菌和鼠李糖乳桿菌為發(fā)酵菌株，研究富硒糙小米乳酸菌發(fā)酵飲料，發(fā)現(xiàn)隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，富硒發(fā)芽糙小米飲料中氮氧化物、氨、烯烴和芳香化合物有逐漸增加的趨勢(shì)。氫、醇類(lèi)、烷烴（甲烷等）和一些芳香化合物有逐漸減少的趨勢(shì)。趙昕琪[16]以小米和糯米為主要原料，以Lactobacillus paracasei L1和Lactobacillus caseiYQ336作為發(fā)酵菌株，進(jìn)行乳酸菌發(fā)酵飲料研制，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后總酸度、乳酸、總糖、還原糖及黃酮含量升高。BASINSKIENE等[17]利用木聚糖分解酶和乳酸菌對(duì)黑麥仁進(jìn)行發(fā)酵，得到的飲料中，阿拉伯低聚糖和低聚木糖產(chǎn)量分別提高到300 mg·L-1和1 100 mg·L-1，與酵母發(fā)酵飲料相比，乳酸菌發(fā)酵飲料的pH值和乙醇體積分?jǐn)?shù)較低。SERENA等[18]利用乳酸桿菌和雙歧桿菌菌株共同發(fā)酵燕麥乳可降低木質(zhì)素和植酸的含量，同時(shí)增加一些多酚類(lèi)物質(zhì)（如燕麥蒽酰胺）的含量，且發(fā)酵過(guò)程并未改變寡糖的特性，保留了其益生元的潛力。ZIARNO等[19]利用乳酸菌對(duì)發(fā)芽豆子進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)飲料，發(fā)現(xiàn)與未發(fā)酵的豆子相比，發(fā)酵過(guò)程有助于增加棕櫚酸、硬脂酸和油酸在脂肪酸結(jié)構(gòu)中的比例。

營(yíng)養(yǎng)成分的變化影響產(chǎn)品的風(fēng)味及功能，綜上，對(duì)糧谷類(lèi)原料進(jìn)行發(fā)酵，能夠降解糧谷類(lèi)原料中的大分子物質(zhì)，產(chǎn)生更易于機(jī)體吸收的營(yíng)養(yǎng)成分，提升發(fā)酵型糧谷飲品的附加值，滿足人們對(duì)健康產(chǎn)品的需求。

2.2 功能作用

糧谷類(lèi)作物中含有多酚類(lèi)、多糖類(lèi)、維生素E等物質(zhì)，發(fā)酵過(guò)程會(huì)破壞基質(zhì)與抗氧化物質(zhì)的結(jié)合，釋放出游離酚、脂肪酸等物質(zhì)；暴露出更多的羥基、羧基、羰基等官能團(tuán)，與金屬離子進(jìn)行鰲合，進(jìn)而提升抗氧化能力、抗菌性等生物活性。

蘇穎晶[20]在研究發(fā)酵劑對(duì)全谷物酸牛奶功能特性的影響中發(fā)現(xiàn)，全谷物粉在解淀粉乳桿菌L6發(fā)酵的酸奶中有提高抗氧化能力的效果，山藥薏米紅豆低脂酸牛奶清除ABTS自由基、DPPH自由基、還原三價(jià)鐵離子的能力分別達(dá)到1.01 mmol·L-1、199 mol·L-1、367 μmol·L-1。許藍(lán)心[21]通過(guò)乳酸菌和酵母菌發(fā)酵制得小米發(fā)酵飲料，發(fā)現(xiàn)其可以顯著降低高脂飼料飼養(yǎng)倉(cāng)鼠的血清總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）水平、TC/HDL-C比值和動(dòng)脈硬化指數(shù)以及肝臟中的TG水平，可以緩解倉(cāng)鼠血清和肝臟中的抗氧化能力降低的趨勢(shì)，減少丙二醛的生成量。SAHARAN等[22]利用真菌處理小麥、水稻、燕麥、玉米、高粱，結(jié)果表明發(fā)酵第5 d所有發(fā)酵谷物中酚類(lèi)、類(lèi)黃酮的含量顯著增加，DPPH和ABTS自由基清除能力顯著提高。MOHAMMADI等[23]通過(guò)研究開(kāi)菲爾發(fā)酵飲料的化學(xué)組成及抗菌活性，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵乳能夠抑制部分致病菌，包括大腸桿菌ATCC11229、單核細(xì)胞增生李斯特菌ATCC 4957、蠟樣芽孢桿菌ATCC 14579、鼠傷寒沙門(mén)氏菌ATCC 14028，且與開(kāi)菲爾發(fā)酵乳相比，其抑制活性更強(qiáng)。

目前功能性食品越來(lái)越受到人們的歡迎，開(kāi)展發(fā)酵型糧谷類(lèi)植物基制品功能性研究，開(kāi)發(fā)高附加值飲品，是未來(lái)發(fā)展的方向。通過(guò)篩選菌種、改善工藝提升發(fā)酵制品的功能活性，研究其中的營(yíng)養(yǎng)成分變化，是科研工作者研究的方向。

3 存在的問(wèn)題

盡管植物基飲品目前的研究較多，但發(fā)酵型糧谷類(lèi)植物基飲品在發(fā)展道路上還需突破很多難題，如產(chǎn)品同質(zhì)化、附加值低、功能性不強(qiáng)、缺少高端產(chǎn)品等。①?gòu)臓I(yíng)養(yǎng)的角度來(lái)說(shuō)，植物基飲品營(yíng)養(yǎng)素的密度較低，與動(dòng)物蛋白相比，植物蛋白的氨基酸模式不太適合人體需要，需要考慮如何調(diào)配其中的營(yíng)養(yǎng)素構(gòu)成，以滿足人體對(duì)健康的需要。②從風(fēng)味角度來(lái)說(shuō)，植物基飲品還需要消除植物本身的一些特殊味道，如豆腥味、青草味、生味等，以改善植物蛋白的風(fēng)味品質(zhì)。③從口感角度來(lái)說(shuō)，植物基飲料不需咀嚼、在口腔中滯留時(shí)間僅2 s，如何通過(guò)加工工藝改善產(chǎn)品品質(zhì)以達(dá)到甘潤(rùn)、細(xì)膩、流暢、在短時(shí)間內(nèi)發(fā)揮最大感官性效果，顯得尤為重要。

因此，提升發(fā)酵型植物基產(chǎn)品的市場(chǎng)接受度，在科研方面還需要廣泛深入的基礎(chǔ)研究，包括原料、分子、發(fā)酵方面，可以為植物基產(chǎn)品持續(xù)開(kāi)發(fā)升級(jí)，以及產(chǎn)品核心科技的提升提供有力的支撐。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)健康的關(guān)注度提升，消費(fèi)者選擇食品，更傾向于產(chǎn)品的原料來(lái)源、營(yíng)養(yǎng)成分、保健功能等特點(diǎn)，將植物基與微生物發(fā)酵相結(jié)合，可得到綠色、健康、環(huán)保的植物基發(fā)酵飲料，在未來(lái)具有很大的發(fā)展?jié)摿εc上升空間。雖然我國(guó)的發(fā)酵型糧谷類(lèi)植物基飲品研究還處于起步階段，但是發(fā)酵糧谷類(lèi)制品的市場(chǎng)發(fā)展前景十分廣闊，尤其是具有腸道健康維護(hù)功能的活菌型益生菌發(fā)酵產(chǎn)品。

2020年，行業(yè)研究機(jī)構(gòu)FAIRR發(fā)布的調(diào)查報(bào)告顯示，目前，全球2/5的食品巨頭都有專門(mén)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)和銷(xiāo)售植物基肉制品和乳制品。如今的飲料市場(chǎng)中，植物基已經(jīng)成為發(fā)展的關(guān)鍵趨勢(shì)，到2025年，全球植物基食品市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到384億美元。綜上，在健康中國(guó)戰(zhàn)略下，低糖減脂、腸道健康、免疫調(diào)節(jié)等功能性食品的消費(fèi)新需求，發(fā)酵型糧谷類(lèi)植物基飲品未來(lái)的研究可從復(fù)合發(fā)酵菌種的篩選與培育、多種加工技術(shù)結(jié)合研究、功能性活菌型益生菌發(fā)酵糧谷飲品開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品穩(wěn)定技術(shù)研究、風(fēng)味物質(zhì)研究及提升、抗?fàn)I養(yǎng)因子的消除以及營(yíng)養(yǎng)成分代謝及腸道維護(hù)機(jī)制等方面開(kāi)展。