植物乳桿菌發(fā)酵對果汁品質(zhì)的影響研究概述

趙沁雨，蘭天，袁取予，高晨旭，鮑詩晗，王家琪，孫翔宇，馬婷婷, *

1(西北農(nóng)林科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌，712100)2(西北農(nóng)林科技大學(xué) 葡萄酒學(xué)院，陜西 楊凌，712100)

植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)是革蘭氏陽性菌的一種，屬于乳桿菌科(Lactobacillaceae)中的乳桿菌屬(Lactobacillus)，可在pH值為4.5～9.5的環(huán)境中生存，能利用葡萄糖、麥芽糖、蔗糖、L-山梨糖、乳糖、纖維二糖、木糖、果糖、核糖、葡萄糖酸鈉產(chǎn)酸，屬于同型發(fā)酵類型中的兼性異性發(fā)酵群。其被認(rèn)為是一種安全的益生菌，具有歐洲食品安全局(European Food Safety Authorities, EFSA)的QPS(Qualified Presumption of Safety)資格以及美國食品與藥物管理局(US Food and Drug Administration, US FDA)公認(rèn)的GRAS(Generally Recognized as Safe)資格，主要存在于人類胃腸道中，對人體健康有極大的促進(jìn)作用，如平衡腸道菌群，預(yù)防和治療腸易激綜合征[1]、緩解感冒癥狀[2]、抗糖尿病[3]和降低膽固醇[4]等。

植物乳桿菌是一種被廣泛應(yīng)用于各種食品的益生菌，其最初被用于發(fā)酵乳制品，但隨著素食主義在全球范圍內(nèi)越來越流行，同時(shí)發(fā)酵乳制品的發(fā)展因部分人群不適宜飲用而受到限制，如對牛奶蛋白過敏、乳糖不耐癥、高膽固醇或由于國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展無法支持其食用發(fā)酵乳制品的人群[5]。因此，需要通過探索新的非乳制品基質(zhì)作為益生菌載體來為消費(fèi)者提供發(fā)酵乳制品的替代品[6]。

同時(shí)，隨著生活水平的提高、生活節(jié)奏的加快，人們對疾病防治、健康飲食日益關(guān)注，老百姓對飲食的要求逐漸從吃飽吃好發(fā)展為要求營養(yǎng)、綠色、健康、便捷。近年來，研究和開發(fā)新的功能性食品受到越來越多的重視。水果作為一種健康食品，含有豐富的碳水化合物、膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)、多酚及多種植物化學(xué)物質(zhì)[7]，是乳酸發(fā)酵的優(yōu)秀基質(zhì)。同時(shí)，采用益生菌發(fā)酵果汁，可以影響和改善果汁的營養(yǎng)品質(zhì)、感官品質(zhì)、功能特性、貯藏特性等[8]。此外，發(fā)酵果汁也對某些病原微生物有一定抑制作用，同時(shí)改善有益細(xì)菌的生長，并對許多食源性病原體具有抑制作用[9]，目前針對其的研究較少，是一種有待開發(fā)并兼具保健功能的創(chuàng)新食品。目前，“益生菌發(fā)酵果蔬汁”已成為果蔬汁產(chǎn)業(yè)的未來重點(diǎn)發(fā)展方向之一。2016年，《果蔬益生菌發(fā)酵關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用》技術(shù)榮獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

因此，本文就使用植物乳桿菌發(fā)酵果汁的品質(zhì)特征進(jìn)行綜述，系統(tǒng)闡述利用植物乳桿菌對不同果汁基質(zhì)發(fā)酵后對其理化、營養(yǎng)、功能特性、感官品質(zhì)的影響以及植物乳桿菌發(fā)酵果汁對人體健康的作用，以期為植物乳桿菌發(fā)酵果汁的研究提供理論依據(jù)與參考。

1 植物乳桿菌發(fā)酵對果汁品質(zhì)的影響

1.1 植物乳桿菌在不同果汁中的生長代謝活性和貯藏特性

1.1.1 植物乳桿菌在不同果汁中的生長代謝活性

植物乳桿菌是一種適用于果汁發(fā)酵的益生菌，而其在果汁中的活力與代謝活性受多種因素的影響，包括食品的固有參數(shù)、加工參數(shù)、微生物參數(shù)以及最終產(chǎn)品中乳酸和乙酸的濃度等[9]。果汁為其提供了適宜的生長環(huán)境，主要是由于果汁中富含植物乳桿菌發(fā)酵所需底物，其中的抗氧化物質(zhì)可以促進(jìn)構(gòu)建厭氧環(huán)境，同時(shí)果汁的pH也適宜植物乳桿菌的生存繁殖，給植物乳桿菌提供了適宜的發(fā)酵條件，使植物乳桿菌在大部分果汁中的生長符合微生物生長曲線(圖1)。

圖1 植物乳桿菌可發(fā)酵果汁類型Fig.1 Types of Lactobacillus plantarum fermentable juice

植物乳桿菌是益生菌的一種，益生菌被定義為“當(dāng)提供足夠的量給宿主時(shí)，會(huì)給健康帶來益處的活微生物”。因此，細(xì)菌的活力和代謝活性是益生菌發(fā)酵果汁的重要特征。利用植物乳桿菌(L5)發(fā)酵甜檸檬汁時(shí)，在發(fā)酵的初始階段，觀察到植物乳桿菌的緩慢生長，是由于植物乳桿菌處于對新環(huán)境的適應(yīng)期，而在12 h后發(fā)現(xiàn)快速生長，并在發(fā)酵36 h后達(dá)到(8.52±0.34) lgCFU/mL并趨于穩(wěn)定[10]。在對發(fā)酵石榴汁、發(fā)酵藍(lán)莓汁[12]、發(fā)酵西瓜汁[13]與發(fā)酵蘋果汁[14]的研究中，也觀察到了一致結(jié)論。但在不同果汁基質(zhì)中，植物乳桿菌表達(dá)出的發(fā)酵活力并不相同，同樣的發(fā)酵時(shí)間下，其增殖的數(shù)量與速率均有差別。如在發(fā)酵石榴汁[11]中，30 ℃發(fā)酵24 h后，其活菌數(shù)就已經(jīng)達(dá)到(11.42±0.16) lgCFU/mL，植物乳桿菌(ACTT 14917)在其中表現(xiàn)出了較高的細(xì)胞活性，說明石榴汁可能更適宜與植物乳桿菌的發(fā)酵，這可能是由于石榴汁中還原糖含量相較檸檬汁高(同樣發(fā)酵24 h后，石榴汁與檸檬汁中還原糖含量依次為82.6、12.7 g/L)，或?yàn)橹参锶闂U菌在兩者中利用的主要碳源不同，石榴汁中可利用碳源為還原糖，而檸檬汁中可利用碳源為檸檬酸與還原糖，涉及到碳源的替換，可能會(huì)影響植物乳桿菌繁殖的速度與數(shù)量[11]。

1.1.2 植物乳桿菌在不同果汁中的貯藏特性

為了確保含益生菌的果汁可帶來健康益處，建議在有效期內(nèi)使益生菌的活細(xì)胞最低水平為106～107CFU/mL[15]，因此活菌數(shù)也成為衡量益生菌發(fā)酵果汁貨架期重要的標(biāo)準(zhǔn)之一。一般而言，植物乳桿菌發(fā)酵果汁均在低溫條件(4 ℃)下貯藏。同樣，植物乳桿菌發(fā)酵不同果汁的貨架期也不同，如植物乳桿菌發(fā)酵檸檬汁在4 ℃貯藏28 d后，果汁中的活菌數(shù)下降至(7.14±0.21) lgCFU/mL，因此，在發(fā)酵甜檸檬汁的情況下，其貨架期為4周。同樣在4 ℃條件下，對植物乳桿菌發(fā)酵石榴汁[11]與柚子汁[16]分別貯藏了3周與3個(gè)月后，雖然益生菌數(shù)量逐漸降低但仍滿足益生菌發(fā)酵果汁的要求。同時(shí)，有研究表明，在低溫貯藏過程中，果汁中的益生菌數(shù)量還會(huì)繼續(xù)增加，AMANDA 等[13]發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵西瓜汁中，植物乳桿菌可以在冷藏期間繼續(xù)增殖并在貯藏1周時(shí)間內(nèi)數(shù)量顯著增加，說明在發(fā)酵西瓜汁中冷藏對植物乳桿菌的活性并無明顯影響，但具體機(jī)制還有待探究。

植物乳桿菌發(fā)酵果汁可以在一定程度上延長果汁的貨架期，歸因于其對許多致病微生物具有抑制作用[9]，主要是由于高酸度環(huán)境、植物化學(xué)物質(zhì)和用于發(fā)酵的新菌株產(chǎn)生的生物活性代謝物，可以抑制食源性病原體的生長[17]，在檸檬汁[12]、石榴汁[18]中均觀察到了這一現(xiàn)象。如HASHEMIS等[10]在對發(fā)酵檸檬汁的研究中發(fā)現(xiàn)，在發(fā)酵過程中發(fā)酵液相較于大腸桿菌對鼠傷寒沙門氏菌(Salmonellatyphimurium)具有更高的抗菌性能，其抗菌性能增加的原因可能是乳酸在革蘭氏陰性病原菌外膜上的相互作用可能會(huì)增加通過性，從而使其他抗菌化合物進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)。植物乳桿菌對于發(fā)酵果汁這一積極影響可以用于保證發(fā)酵果汁在貨架期內(nèi)的食用安全性，也為新型功能性食品的開發(fā)提供了思路。

此外，植物乳桿菌在橙汁[19-20]、荔枝汁[21]、梨原汁[22]、芒果-胡蘿卜混合果汁[23]、葡萄柚汁[24]、獼猴桃汁[25]、藍(lán)莓汁[26]等多種果汁中表現(xiàn)出了較高的生物活性和適應(yīng)性，說明植物乳桿菌在果汁發(fā)酵中具有普適性，這種良好的適應(yīng)性可能與它對多種糖類的高發(fā)酵能力或果汁本身提供的營養(yǎng)與pH環(huán)境有關(guān)。在植物乳桿菌發(fā)酵果汁的過程中，均體現(xiàn)出了活菌數(shù)先緩慢增長后指數(shù)增長的趨勢，并且經(jīng)發(fā)酵后的果汁貯藏期顯著增長，在其貨架期內(nèi)均滿足益生菌發(fā)酵飲品的要求。但不同的果汁基質(zhì)所需的發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酵條件有所不同，這與所選植物乳桿菌的菌種以及果汁基質(zhì)中的營養(yǎng)差異較大有關(guān)。

1.2 植物乳桿菌發(fā)酵對果汁理化性質(zhì)的影響

植物乳桿菌發(fā)酵會(huì)對果汁中的糖含量、有機(jī)酸、pH、黏度等理化性質(zhì)產(chǎn)生影響，其在發(fā)酵過程中將果汁中的碳水化合物作為主要碳源，發(fā)酵同時(shí)產(chǎn)生有機(jī)酸與其他代謝產(chǎn)物，從而使果汁中的pH值降低、酸度增加、黏度變化。有機(jī)酸能與果汁中的香氣物質(zhì)相互作用影響果汁的感官品質(zhì)，還能夠抑制引起果汁腐敗的雜菌的生長[27](圖2)。

圖2 植物乳桿菌發(fā)酵果汁對抗氧化、香氣及人體健康的影響Fig.2 Effect of Lactobacillus plantarum fermented fruit juice on oxidation, aroma and human health

大部分植物乳桿菌在發(fā)酵過程中會(huì)消耗果汁中的可溶性糖類，使總糖含量降低，并產(chǎn)生代謝產(chǎn)物，但植物乳桿菌在不同果汁基質(zhì)中由于底物的不同會(huì)代謝產(chǎn)生不同產(chǎn)物，使還原糖含量變化無明確規(guī)律。在楊立啟[28]的不同品種發(fā)酵柑橘汁進(jìn)行的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著發(fā)酵進(jìn)行，還原糖含量會(huì)先增大后減小，可能是由于植物乳桿菌在消耗還原糖的同時(shí)，可產(chǎn)生糖苷酶以降解蔗糖甚至糖苷類化合物形成還原糖(如葡萄糖和果糖)。隨著其快速生長，還原糖被利用消耗，還原糖含量逐漸降低，在其他對發(fā)酵柑橘汁[29]的研究中也發(fā)現(xiàn)了這一規(guī)律。而在對于芒果汁[30]與石榴汁[11,31]的研究中，還原糖則為持續(xù)下降，但與總糖下降幅度不同，可能是由于不同基質(zhì)中植物乳桿菌利用糖類次序不同。并非所有植物乳桿菌發(fā)酵都會(huì)利用糖類來代謝產(chǎn)生酸，也有小部分通過代謝蘋果酸、檸檬酸等產(chǎn)生乳酸，這可能與果汁的糖酸組成以及發(fā)酵所用益生菌的特性都有關(guān)系[27]，發(fā)酵后可能會(huì)觀察到還原糖含量并無變化或升高，如在接骨木汁[32]發(fā)酵結(jié)束后發(fā)現(xiàn)其檸檬酸與蘋果酸含量降低，而葡萄糖和果糖含量則不受影響，在梨汁[33]中也得到了相似結(jié)論。

果汁中的可溶性固形物(total soluble solids, TSS)主要由糖貢獻(xiàn)(90%～95%)。然而，果汁中的其他非糖類化合物，如有機(jī)酸、色素和氨基酸也參與了TSS的測量[34]，這也就導(dǎo)致了不同果汁基質(zhì)中植物乳桿菌發(fā)酵后對TSS的影響不同，在對芒果汁[30,35]、蘇雄汁[36]的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，TSS含量逐漸下降，可能為植物乳桿菌利用基質(zhì)中大量的可溶性糖進(jìn)行發(fā)酵，使TSS含量下降。而在西瓜汁[13]與芒果-胡蘿卜混合果汁[23]發(fā)酵過程中，發(fā)現(xiàn)TSS含量并未有顯著變化，在CAGNO等[37]的研究中也得出了一致結(jié)論。其原因可能為微生物對不溶性糖的水解作用促進(jìn)了TSS含量的平衡[23]或益生菌在糖發(fā)酵過程中產(chǎn)生的乳酸對TSS測量結(jié)果造成影響[13]。

植物乳桿菌發(fā)酵普遍導(dǎo)致果汁的pH值降低，酸度增加，但不同的果汁基質(zhì)會(huì)對其發(fā)酵過程產(chǎn)生影響，而導(dǎo)致pH值和酸度產(chǎn)生不同趨勢的變化。在多數(shù)果汁中，植物乳桿菌進(jìn)行同型發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，導(dǎo)致pH值降低、酸度增加[11,13-14]。同時(shí)，在葡萄柚汁發(fā)酵過程中，研究表明是由于產(chǎn)生了短鏈脂肪酸、乳酸和乙酸而使pH值降低，乙酸可能是通過檸檬酸循環(huán)產(chǎn)生的。此外，在甜檸檬汁發(fā)酵過程中表現(xiàn)出了酸度降低[10]，總酸度從1.9%降低到了1.2%，這歸因于檸檬酸含量的顯著降低。在整個(gè)發(fā)酵過程中，檸檬酸含量下降，乳酸含量增加，這可能是由于發(fā)酵過程中使用檸檬酸作為甜檸檬汁中主要的可利用碳源來生產(chǎn)乳酸，而產(chǎn)生的乳酸量不足以彌補(bǔ)檸檬酸的下降，因此酸度降低。

植物乳桿菌在發(fā)酵過程中其代謝產(chǎn)物還會(huì)對果汁其他理化性質(zhì)造成一定的影響，如黏度的變化可以反映出復(fù)雜果汁基質(zhì)中某些物質(zhì)組成的變化。如VIVEK等[36]在對發(fā)酵蘇雄果汁的研究中發(fā)現(xiàn)，在發(fā)酵8 h后，果汁黏度下降，后期逐漸升高后穩(wěn)定，與發(fā)酵前基本持平，這可能是植物乳桿菌在發(fā)酵過程中分泌胞外多糖和有機(jī)酸對果汁黏度進(jìn)行復(fù)雜作用的結(jié)果，但目前該研究僅針對于單一果汁基質(zhì)，具體機(jī)理還有待探究。

植物乳桿菌對不同果汁基質(zhì)進(jìn)行發(fā)酵時(shí)消耗碳源使總糖降低，生成有機(jī)酸使pH值降低，除此之外發(fā)酵對果汁其余理化特性帶來的影響并無明確規(guī)律，因?yàn)椴煌荚?有機(jī)酸或糖類)的消耗，可能會(huì)使發(fā)酵后果汁的理化特性向不同趨勢發(fā)展。同時(shí)在不同的果汁基質(zhì)中進(jìn)行乳酸發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)酸可能取決于果汁的糖酸組成和菌株的質(zhì)量[24,27]。

1.3 植物乳桿菌發(fā)酵對果汁營養(yǎng)及功能特性的影響

1.3.1 植物乳桿菌發(fā)酵對果汁酚類物質(zhì)的影響

酚類物質(zhì)是植物體內(nèi)重要的抗氧化活性成分，其參與形成果汁感官品質(zhì)，受到多種因素的影響，容易發(fā)生降解，導(dǎo)致生物活性降低，從而影響其品質(zhì)[38]。當(dāng)植物乳桿菌處于不利環(huán)境時(shí)所進(jìn)行的生物代謝會(huì)影響果汁中酚類化合物的含量和組成，這個(gè)過程靠還原性輔酶的再氧化供能，并取決于果汁的組成和內(nèi)在因素[19]，因此在不同果汁基質(zhì)中植物乳桿菌發(fā)酵對酚類物質(zhì)的變化產(chǎn)生了不同的影響。在部分果汁基質(zhì)中，發(fā)酵會(huì)使酚類物質(zhì)的含量增加?？赡苁侵参锶闂U菌代謝過程中能產(chǎn)生酚酸酯酶、β-半乳糖苷酶等酶類[11]，這些酶可釋放果汁中的酚類物質(zhì)，另外乳酸菌發(fā)酵創(chuàng)造的酸性環(huán)境能減緩酚類物質(zhì)的氧化，較低的植物乳桿菌發(fā)酵液的pH值有利于多酚的穩(wěn)定性，從而有助于維持乃至提高酚類物質(zhì)的生物活性[19,31]。在石榴汁[11,31]、芒果汁[30]、柑橘汁[28]中均發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。但是在部分果汁基質(zhì)中，發(fā)酵會(huì)降低果汁中酚類物質(zhì)含量，這可能歸因于3點(diǎn)，一是其本身容易被氧化分解；二是乳酸菌為解除高濃度多酚對其生長抑制作用而降解酚類物質(zhì)，不同乳酸菌對不同酚類物質(zhì)的耐受力和降解能力都有所差異[19]；三是植物乳桿菌增強(qiáng)了酚類化合物的代謝[10]。在檸檬汁[10]、蘋果汁、蜜梨汁[19]中也可觀察到一致規(guī)律。

花青素是酚類物質(zhì)中重要的組成成分，其具有抗氧化活性、抗高血糖、抗高脂血癥、抗炎和改善腸道微生物等功能[39]，植物乳桿菌發(fā)酵一般會(huì)使果汁中花青素含量上升，如植物乳桿菌在藍(lán)莓汁發(fā)酵過程中，使花青素含量增加了15.38%，但其體系內(nèi)并未引入外源花青素，原因可能為植物乳桿菌發(fā)酵過程中進(jìn)行代謝或生物轉(zhuǎn)化從而產(chǎn)生花青素，將復(fù)雜的類黃酮分解成更簡單的化合物[12]。在植物乳桿菌發(fā)酵桑葚汁[40]與蘇雄汁[36]的研究中也得出了相似的結(jié)論，但目前對于植物乳桿菌發(fā)酵果汁中花青素含量變化研究較少，其變化機(jī)理還有待探索。此外，對于黃酮化合物來說，其含量在發(fā)酵過程中的變化雖然無顯著規(guī)律[28-29]，但在發(fā)酵過程中植物乳桿菌分泌糖苷酶[41]，一方面黃酮苷被水解成水不溶的黃酮苷元，另一方面膳食纖維結(jié)合的黃酮易水解為水溶性黃酮，可能會(huì)對發(fā)酵果汁中黃酮類物質(zhì)的生物利用率有積極作用，有關(guān)于此的機(jī)理仍有較大探索空間。

總體而言，植物乳桿菌發(fā)酵對果汁中總酚含量的影響取決于多種因素，如發(fā)酵條件、菌種種類、發(fā)酵基質(zhì)等，使得發(fā)酵前后總酚含量變化并無明確規(guī)律。花青素含量在特定幾種果汁基質(zhì)中均會(huì)升高，這一特性對于開發(fā)對應(yīng)功能性食品有極大意義。而黃酮類物質(zhì)的含量變化則是一個(gè)有爭議的話題，其并沒有顯著規(guī)律，可能受環(huán)境、基質(zhì)特性等影響較大。因此，植物乳桿菌發(fā)酵對果汁中酚類物質(zhì)的影響需進(jìn)行進(jìn)一步研究探索。

1.3.2 植物乳桿菌發(fā)酵對果汁其他營養(yǎng)指標(biāo)的影響

抗壞血酸是果汁中重要的品質(zhì)與風(fēng)味指標(biāo)，但它是一種不穩(wěn)定的化合物，在貯存條件下可以迅速分解[42]。關(guān)于柑橘汁[20,28]與檸檬汁[10]的部分研究表明，植物乳桿菌發(fā)酵后的果汁抗壞血酸含量會(huì)顯著下降，這可能由于抗壞血酸屬于烯醇類化合物，易被氧化形成醌類物質(zhì)[28]或與植物乳桿菌發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的抗壞血酸氧化酶的活性增加有關(guān)[43],但相較于貯存相同時(shí)間的未發(fā)酵原汁，發(fā)酵后果汁的抗壞血酸含量更高[10]。在多種黃色果汁中均富含類胡蘿卜素，以柑橘汁為例，MULTARI等[20]對其發(fā)酵前后類胡蘿卜素含量進(jìn)行檢測，結(jié)果得出植物乳桿菌的發(fā)酵顯著降低了果汁中的類胡蘿卜素含量，由于類胡蘿卜素屬于高度不飽和的烯醇式結(jié)構(gòu)，可能在發(fā)酵過程中進(jìn)行氧化降解或異構(gòu)化導(dǎo)致其含量的下降。目前還未有其他研究探索植物乳桿菌發(fā)酵對于果汁中類胡蘿卜素的影響，因此并未有明確規(guī)律與變化機(jī)理供以參考。

1.3.3 植物乳桿菌發(fā)酵對果汁抗氧化活性的影響

植物乳桿菌發(fā)酵對果汁抗氧化活性具有積極影響，主要是由于果汁內(nèi)含有多種抗氧化活性成分，比如酚類物質(zhì)、抗壞血酸、類胡蘿卜素等。酚類物質(zhì)是果汁中的抗氧化微量營養(yǎng)素，在大部分研究中，酚類物質(zhì)與抗氧化活性的變化有著相似的趨勢，酚類物質(zhì)的增加可以提高發(fā)酵果汁的抗氧化能力[11-12,31,34]。然而，在酚類物質(zhì)減少的發(fā)酵果汁中，其抗氧化活性也表現(xiàn)出了顯著的提高[10,19]。這可能與發(fā)酵過程中產(chǎn)生新型酚類衍生物的酚類化合物的游離形式的增加[10]或使用不同抗氧化評(píng)價(jià)體系時(shí)不同果汁中酚類物質(zhì)的貢獻(xiàn)程度高低有關(guān)。

眾多研究表明，在不同抗氧化評(píng)價(jià)體系中，經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵后的果汁抗氧化能力均會(huì)普遍提升。如植物乳桿菌發(fā)酵芒果汁，發(fā)酵后其DPPH自由基清除能力顯著升高，并且相較于其他菌種發(fā)酵的芒果汁，植物乳桿菌發(fā)酵芒果汁清除DPPH自由基能力最強(qiáng)[35]。同時(shí)在植物乳桿菌發(fā)酵柑橘汁中也觀察到了同樣的現(xiàn)象，發(fā)酵后果汁的DPPH自由基清除能力與鐵離子還原能力均顯著升高[28]，發(fā)酵后鐵離子還原能力增加，可能與總酚含量有關(guān)，樣品提取物中酚類化合物的存在導(dǎo)致三吡啶三吖嗪[2,4,6-Tris-(2-pyridyl)-s-triazine，TPTZ]-Fe3+配合物還原為TPTZ-Fe2+形式[44]。另外，JIN等[35]對發(fā)酵芒果汁進(jìn)行抗氧化相關(guān)性分析后得出，總酚含量與鐵離子還原能力、DPPH自由基清除能力、ABTS陽離子自由基清除能力相關(guān)性R分別為0.972、0.689、0.165，說明在芒果果汁基質(zhì)中，總酚含量與鐵離子還原能力抗氧化體系呈高度相關(guān)性，而對其他抗氧化體系的抗氧化活性貢獻(xiàn)不大，也可以側(cè)面解釋為什么酚類物質(zhì)與總抗氧化能力變化趨勢在不同基質(zhì)中無明確一致性。

1.4 植物乳桿菌發(fā)酵對果汁感官品質(zhì)的影響

1.4.1 植物乳桿菌發(fā)酵對果汁顏色的影響

果汁的顏色與消費(fèi)者對味道(甜、酸)的感知有關(guān)，進(jìn)而與整體接受度有關(guān)[45]，是影響消費(fèi)者購買的因素之一，同時(shí)也是反映果汁新鮮度的重要指標(biāo)，所以經(jīng)過植物乳桿菌發(fā)酵后果汁的顏色變化是衡量其品質(zhì)的重要因素。

通過感官評(píng)價(jià)，我們發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后果汁顏色普遍更易被消費(fèi)者所接受，向著消費(fèi)者所喜愛的方向轉(zhuǎn)變，在臍橙、蜜柚、芒果、蘋果汁中均發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象[19]。也有部分研究基于CIELAB顏色系統(tǒng)對果汁的顏色進(jìn)行了準(zhǔn)確的測定，ΔE是在均勻顏色感覺空間中，人眼感覺色差的測試單位，一般來說只有ΔE>3時(shí)，消費(fèi)者才能明顯察覺出兩者之間的顏色差別[46]。有研究表明，經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵的芒果汁相較于未發(fā)酵原汁，其L*、b*值增大，a*值減小，ΔE>3，說明芒果汁在發(fā)酵后黃色加深，顏色與原汁差異較大并變得更加明亮[47]。同時(shí)在發(fā)酵西瓜汁[13]與石榴汁[18]中發(fā)現(xiàn)植物乳桿菌發(fā)酵可以大大延緩果汁的褐變，降低其褐變指數(shù)。但也有部分研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵前后顏色差異不顯著[23]，可能是由于不同果汁基質(zhì)中呈色物質(zhì)的不同性質(zhì)所致。在不同的果汁基質(zhì)中，植物乳桿菌發(fā)酵對果汁顏色的影響無明確規(guī)律，但總體使果汁顏色向積極方向轉(zhuǎn)變，與感官評(píng)價(jià)結(jié)果一致。因此利用植物乳桿菌發(fā)酵可能對果汁色差變化和褐變有較好的預(yù)防效果，可以進(jìn)一步探索其機(jī)理。

1.4.2 植物乳桿菌發(fā)酵對果汁香氣的影響

益生菌的發(fā)酵作用可以改變果汁中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的組成，賦予果汁良好的風(fēng)味，從而對果汁的感官品質(zhì)產(chǎn)生影響[28]?；谙惹暗难芯縖11,25]，關(guān)于果汁中的揮發(fā)性成分有幾個(gè)重要結(jié)論：(1)醇由于具有花香屬性而在風(fēng)味中起著積極的作用；(2)不理想的醛在果汁中是不受歡迎的化合物；(3)酮可以提供幾種積極的香氣屬性；(4)酯在果汁的果香中起著重要作用；(5)萜烯類化合物呈現(xiàn)特殊的香氣，是水果特征香氣主要貢獻(xiàn)者。

在大部分果汁基質(zhì)中，植物乳桿菌發(fā)酵后會(huì)使其醇類、酯類、酮類物質(zhì)含量或種類增加，使醛類物質(zhì)的相對含量顯著減少，在石榴汁[11]、胡柚汁[48]、蘋果漿[49]中均發(fā)現(xiàn)了一致規(guī)律，這使得果汁中甜果香氣與發(fā)酵產(chǎn)生的花香更為平衡，產(chǎn)生了更多的積極香氣，而使得不受歡迎的香氣成分減少，如醛類物質(zhì)是一種不穩(wěn)定的化合物，在微生物發(fā)酵環(huán)境下易被還原為醇或氧化為酸，這可能是發(fā)酵后醇類物質(zhì)含量上升而醛類物質(zhì)含量下降的原因。此外，對于某一類香氣物質(zhì)占主導(dǎo)的果汁基質(zhì)，其香氣變化也有一定規(guī)律。如柑橘汁揮發(fā)性物質(zhì)主要以烯類為主，其中以檸檬烯為代表物質(zhì)，給果汁貢獻(xiàn)了橘子的特征香氣，在植物乳桿菌發(fā)酵的柑橘汁中發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵后烯類物質(zhì)明顯含量升高，但檸檬烯含量發(fā)生了一定程度的降低，β-月桂烯(香脂香氣)、β-萜品烯(檸檬香氣)和β-欖香烯(茴香香味)均有所提高[28]。同時(shí)，植物乳桿菌發(fā)酵果汁的香氣還受其他因素影響，如發(fā)酵時(shí)間。羅心欣等[25]采用植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌對獼猴桃果汁進(jìn)行發(fā)酵，經(jīng)過測定發(fā)現(xiàn)，初步形成發(fā)酵香氣約在8 h，發(fā)酵12 h時(shí)香氣成分變化明顯，是產(chǎn)生香氣物質(zhì)的關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)，而發(fā)酵后期是生成發(fā)酵獼猴桃汁風(fēng)味的關(guān)鍵階段。

總體來說，植物乳桿菌發(fā)酵對果汁香氣成分的作用，主要是酯類、醇類和酮類物質(zhì)的增加以及醛類物質(zhì)的減少，同時(shí)該作用也受到多重因素的影響，如果汁本身的復(fù)雜香氣、植物乳桿菌在不同基質(zhì)中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物、發(fā)酵時(shí)間等。根據(jù)眾多研究可以得出，酯類、酮類、醇類、醛類等物質(zhì)對于平衡發(fā)酵后果汁的風(fēng)味有極大作用，同時(shí)與原汁相比，植物乳桿菌發(fā)酵后果汁的風(fēng)味更加豐富、濃郁、獨(dú)特，對果汁整體品質(zhì)有積極作用。

2 植物乳桿菌發(fā)酵果汁對人體健康的影響

利用植物乳桿菌發(fā)酵果汁，不僅會(huì)對果汁的理化、營養(yǎng)、功能及感官特性產(chǎn)生影響，還會(huì)使發(fā)酵后果汁具有許多與調(diào)節(jié)健康有關(guān)的特性，如維持機(jī)體代謝健康、維護(hù)機(jī)體胃腸道健康、抑制炎癥等。

在三高、肥胖逐漸低齡化的今天，如何無副作用的維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)，已然成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)，而益生菌發(fā)酵果汁因其獨(dú)特的保健作用也被越來越多的人關(guān)注。ZHONG等[26]的研究表明發(fā)酵藍(lán)莓汁可以在不影響小鼠能量攝入的前提下，顯著降低高脂飲食喂養(yǎng)小鼠中的脂肪積累和低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol, LDL-C)水平，顯著改善高脂小鼠的高脂血癥和胰島素抵抗，并顯著增添了腸道菌群的群落豐富性和多樣性，改變了腸道菌群的結(jié)構(gòu)，同時(shí)可調(diào)節(jié)參與脂質(zhì)和葡萄糖代謝的肝臟mRNA和蛋白質(zhì)表達(dá)水平。這項(xiàng)研究推斷出，發(fā)酵藍(lán)莓汁可以用作預(yù)防現(xiàn)代流行病(即肥胖和胰島素抵抗)的功能性食品。此外，在FILANNINO等[18]對發(fā)酵石榴汁的研究中發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌PJ-C2顯著抑制IL-6和TNFα的合成，可能是石榴汁中的大分子物質(zhì)分解成為具有抗過敏能力的小分子物質(zhì)[50]，對機(jī)體免疫調(diào)節(jié)有積極作用。

3 總結(jié)與展望

植物乳桿菌作為可用于果汁發(fā)酵的益生菌，在多種果汁中表達(dá)出了較高的生物活性與適應(yīng)性，經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵后，果汁中殘?zhí)菧p少，pH值降低，酚類物質(zhì)變化無明確規(guī)律、在部分基質(zhì)中會(huì)降低其抗壞血酸與類胡蘿卜素含量，但對發(fā)酵后果汁的抗氧化活性有積極影響，同時(shí)也會(huì)提升其感官評(píng)分，賦予果汁更加積極的香氣，并表現(xiàn)出多種對人體健康的益處，為果汁加工提供了新的思路與方法。

但目前針對植物乳桿菌發(fā)酵果汁中花青素、抗壞血酸、類胡蘿卜素等營養(yǎng)物質(zhì)的研究較少，并且其變化的具體機(jī)理尚不清晰，因此需要進(jìn)一步的深入研究與探索。而關(guān)于植物乳桿菌發(fā)酵果汁對健康方面的作用，則需要進(jìn)行更多的動(dòng)物或臨床試驗(yàn)去證實(shí)發(fā)掘其影響與機(jī)制。

隨著健康中國戰(zhàn)略的提出與人民健康意識(shí)的提升，創(chuàng)新型功能性食品受到越來越多的關(guān)注。其中發(fā)酵食品更是以天然、健康、營養(yǎng)而廣受消費(fèi)者的喜愛，將營養(yǎng)物質(zhì)豐富的果汁與益生菌相結(jié)合，兼顧營養(yǎng)與健康，是一種新型健康食品。但益生菌發(fā)酵果汁目前還未被廣泛用于生產(chǎn)，同時(shí)由于植物乳桿菌在不同果汁基質(zhì)中適應(yīng)性不同，導(dǎo)致其生物活性不同，同樣其他益生菌也存在相同情況，因此確定出每一種益生菌最適宜發(fā)酵的果汁基質(zhì)有利于最大程度發(fā)揮果汁基質(zhì)中營養(yǎng)物質(zhì)與益生菌的益生作用，從而促進(jìn)益生菌發(fā)酵果汁的高值化加工。隨著精準(zhǔn)營養(yǎng)概念的普及，不同人群對于食品的不同需求應(yīng)被市場所重視，不同益生菌發(fā)酵果汁的綜合品質(zhì)不同，因此適用人群也不同。針對于此，企業(yè)可以研究開發(fā)更加豐富的非乳制品益生菌產(chǎn)品，以達(dá)到個(gè)性化、精準(zhǔn)化的最佳營養(yǎng)需求，市場前景遼闊。