乳酸菌发酵果蔬研究进展

王思轩，付 雪，朱雪梅，妥彦峰，牟光庆，钱 方*

（大连工业大学食品学院，辽宁 大连 116034）

乳酸菌是一类能利用可溶性碳水化合物产生大量乳酸的细菌，可降解脂类和蛋白质并产生多种人体必需氨基酸和维生素，是对宿主具有潜在益生作用的益生菌；用乳酸菌发酵果蔬，在丰富营养价值的同时还可以产生特殊的风味物质，如醇、醛、酸、酯和硫化物等[1-2]。乳酸菌具有提高抗氧化性、调节新陈代谢、延缓衰老、增强抗肿瘤能力等功能[3-4]。乳酸菌参与发酵可改善人体消化情况，促进维生素和矿物质的吸收和利用。本文主要阐述乳酸菌及其发酵果蔬的研究现状，旨在为果蔬发酵制品深加工提供借鉴。

1 应用于发酵果蔬的乳酸菌

目前，作为益生菌常被应用于果蔬发酵的乳酸菌约有20余种，其中主要有嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）、植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）、明串珠菌（Leuconstoc genus）、短乳杆菌（Lactobacillus brevis）等[5]。嗜酸乳杆菌被视为第3代酸乳发酵剂，是人体肠道中的重要微生物[6]。马蕊等[7]将2.5×107CFU/mL嗜酸乳杆菌接种到蓝靛果果汁中，在34 ℃、pH 3.4条件下发酵后，通过高效液相色谱法检测发现，果汁中苹果酸和柠檬酸含量分别下降49.37%和36.05%，果汁口感得到提升。植物乳杆菌作为益生菌具有调节肠道菌群平衡、参与机体免疫应答和降低胆固醇水平等功能，被广泛应用[8]。Bagher等[9]用植物乳杆菌LS5发酵甜柠檬汁，37 ℃发酵48 h后菌数从（7.0±0.1） CFU/mL增加到（8.63±0.38） CFU/mL，发酵后柠檬汁pH值、乳酸含量和抗氧化能力增加，与未发酵柠檬汁相比，发酵柠檬汁中的抗坏血酸更稳定。明串珠菌是一种用于异型发酵的乳酸菌，是很多传统发酵制品中的优势菌群[10]。黄存辉等[11]通过自然发酵和接种明串珠菌发酵2 种方式制备四川泡菜，并检测发酵过程中的微生物数量、总酸及有机酸含量，结果表明，接种明串珠菌发酵的四川泡菜比自然发酵组含有更高含量的柠檬酸和酒石酸，使四川泡菜中有机酸含量提高，缩短发酵周期。

2 乳酸菌发酵果蔬的益生作用

在发酵过程中乳酸菌虽然只是发酵菌群中的一部分，但对发酵果蔬风味物质、营养成分的形成和提高具有重要作用，而且乳酸菌可以利用植物本身化学成分的多样性通过发酵过程产生多种代谢产物，从而改变发酵食品的功能特性[12]。

用乳酸菌发酵果蔬可以提高果蔬抗氧化活性。在发酵过程中由于乳酸菌参与分解代谢，使得果蔬中酚类物质、维生素等成分含量增加，抗氧化能力增强。靳玉红等[13]将乳酸菌接种到红枣中，比较红枣发酵饮料、红枣汁和红枣酒的抗氧化性差异，结果表明，红枣发酵饮料中多酚和黄酮含量更高，抗氧化性高于红枣汁和红枣酒，这主要是由于乳酸菌参与发酵导致红枣中多酚和黄酮的结构、组成和含量发生了变化。Park等[14]用植物乳杆菌LP-115发酵混合浆果果汁，以1 g/L接种量于37 ℃发酵36 h，混合浆果果汁发酵后的抗氧化活性从（209.57±2.93） μmol/g显著增加到（268.30±1.75） μmol/g，抗氧化活性提高约28%。

乳酸菌发酵果蔬具有良好的降血糖作用。乳酸菌可以分泌酸性物质，降低pH值，抑制病原菌生长，有助于肠道建立正常的菌群环境，从而直接或间接影响机体血糖代谢，达到降低血糖的效果。Wan Yujun等[15]发现，经乳酸菌发酵后的胡萝卜浆多糖中中性糖和糖醛酸的比例明显高于未发酵胡萝卜浆，这些多糖能更好地保护细胞免受高血糖伤害和较强氢氧自由基影响，从而有效干预Ⅱ型糖尿病，证明乳酸菌发酵胡萝卜浆中的多糖比未发酵胡萝卜浆中的多糖具有更好的降血糖作用。

乳酸菌发酵果蔬具有增强机体免疫力功效。研究证实，水果和蔬菜汁发酵后的有机酸、多糖和抗氧化物质可以调节胃肠道中的菌群结构，增强机体免疫功能，提高机体免疫力[16]。王智鼎等[17]将长双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌4 种菌按4%的接种量接种于果蔬汁（魔芋汁、茄子汁、草莓汁、无花果汁、金橘汁等54 种）中37 ℃发酵24 h，用果蔬汁灌胃小鼠后，其巨噬细胞吞噬功能、机体体液免疫应答功能和T淋巴细胞免疫功能明显增强，证明发酵果蔬汁可以从体液免疫、细胞免疫和单核巨噬细胞系统3 个方面改善机体免疫力，增强免疫系统机能。尹曼等[18]以乳酸菌发酵苹果、香蕉、梨、白萝卜、银耳等10余种果蔬制作复合发酵果蔬汁，将水、乙醇、正丁醇、乙酸乙酯和氯仿作为萃取剂，用所得到的萃取物分别进行动物实验，结果表明，正丁醇相萃取物对BALB/c小鼠脾淋巴细胞促增殖作用比较显著，且复合果蔬发酵汁各萃取物均具有较好的保护脾淋巴细胞免受氧化应激损伤的功效，证明复合发酵果蔬汁具有免疫调节功效。

3 乳酸菌发酵对果蔬产品品质的提升作用

我国果蔬的产量季节性较明显，在旺季如不及时处理就会出现腐烂变质的现象，为延长果蔬保藏期，我国目前采用的方法有气调包装、冰温保鲜、生物保鲜等技术[19]，但成本较高。发酵果蔬已经发展为一种成熟、安全的果蔬生物保藏方法，利用乳酸菌对果蔬进行发酵可提升产品品质。

3.1 提高产品安全性

乳酸菌具有抑制腐败菌生长的作用，食物发酵过程中，乳酸菌利用食物中的成分代谢产生过氧化氢、乳酸、乙酸和细菌素等产物，导致发酵体系整体pH值降低，产生的酸性环境不利于有害细菌生长，达到抑菌效果[20]。路则宝等[21]从传统发酵食品中筛选出2 株乳酸菌：戊糖片球菌KM9和发酵乳杆菌KM19，2 株菌对大肠杆菌和李斯特菌均有显著抑制作用，推测抑菌物质为有机酸和小部分蛋白质。

果蔬种植过程中含有很多硝酸盐，发酵初期需氧菌迅速繁殖，产生硝酸还原酶，使果蔬中的硝酸盐还原为亚硝酸盐，果蔬中的亚硝酸盐含量急剧升高[22]。乳酸菌是健康发酵食品的重要发酵剂，不仅具有调节肠道、抗氧化和增强免疫力的功能，还具有降低亚硝酸盐含量的能力[23]。桑建等[24]从传统东北酸菜中筛选出5 株植物乳杆菌，以白菜质量0.2%加入植物乳杆菌发酵20 d后，亚硝酸盐含量为5.7～10.2 mg/kg，均符合国家标准中的限量规定（≤20 mg/kg），表明这5 株植物乳杆菌均能起到降低亚硝酸盐含量的效果。丁娟芳等[25]从扬州酱菜中筛选出1 株亚硝酸盐降解率达到91.7%的乳酸肠球菌。

3.2 改善产品风味

果蔬发酵后产生的风味物质由果蔬本身和发酵菌株共同产生，龙眼果浆接种乳酸菌发酵后，果浆中增加了醇、醛等18 种挥发性风味物质[26]。任大勇等[27]以人工接种植物乳杆菌单发酵剂发酵辣白菜，结果表明，发酵辣白菜中主要风味物质二甲基二硫化物含量明显增加，并检测出共84 种挥发性风味成分，达到改善风味的目的。

3.3 提高产品营养价值

乳酸菌可以利用食物中的营养成分分解代谢产生乳酸，帮助促进食物消化和吸收。乳酸菌产生的β-半乳糖苷酶可以缓解乳糖不耐受[28]。在食物发酵过程中乳酸菌会在不同程度上增加食物的营养成分，王升万[29]研究表明，通过发酵可以增加果蔬原浆中的B族维生素、蛋白质和氨基酸含量，达到提高营养价值的目的。

4 国内外乳酸菌发酵果蔬研究现状

乳酸菌发酵果蔬一直是国内研究的热点。罗霞等[30]将乳球菌La3以体积比10%的接种量接种于灭菌的黄芪水煎液中，以37 ℃发酵48 h后的水提物进行动物实验，其中黄芪多糖和黄芪甲苷可有效增强免疫力低下模型小鼠巨噬细胞免疫能力，发酵产生的细菌素和有机酸等物质具有降低血清胆固醇、增强机体免疫力、抗肿瘤等功效。马晓娟[31]用植物乳杆菌NCU166发酵胡萝卜浆，发现发酵后的胡萝卜浆灭菌后对大肠埃希菌和沙门氏菌的抑制作用良好。刘晓莹等[32]用嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌发酵葛根，结果表明，发酵后的葛根总黄酮含量和总还原力比未发酵葛根明显增高，抗氧化能力增强。杨冲等[33]以乳酸菌发酵南丰蜜橘汁，发酵后的蜜橘汁中VC含量仍保持在80%以上，有效保留了维生素，总黄酮和多酚含量明显增加，证实乳酸菌发酵可以提高产品营养价值和生物活性。罗心欣等[34]利用电子鼻对猕猴桃汁发酵期间的感官评分和香气进行研究，结果表明：36 ℃发酵24 h时，猕猴桃汁感官评分为81.45 分，发酵8 h时开始形成发酵香气，发酵12 h是产生香气物质的关键点，发酵后期是发酵猕猴桃汁风味形成的关键阶段，不同发酵阶段风味差异可能受萜烯类、醇类、烷烃类、芳香类等化合物的影响；发酵初期猕猴桃汁活菌数为1×107CFU/mL，发酵结束时活菌数达2.185×108CFU/mL，发酵过程中活菌数明显增长。

国外对乳酸菌发酵果蔬汁也有较多研究。Dimitrovski等[35]用植物乳杆菌PCS26发酵耶路撒冷洋蓟汁和蓝莓汁混合果汁，以单独发酵耶路撒冷洋蓟汁作为对照，结果表明，2 种果汁体积比1∶1时最受消费者喜爱，4～7 ℃条件下贮藏时，混合果汁货架期从单独发酵耶路撒冷洋蓟汁的（19.7±0.5） d延长到（35.7±6.4） d。Ricci等[36]对接骨木果汁进行乳酸发酵48 h后，用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术对挥发性气味进行检测，结果表明，发酵果汁含有82 种不同类别的挥发性化合物，包括醇类、萜烯类和烯类、有机酸类、酮类和酯类等。Kaprasob等[37]用植物乳杆菌、干酪乳杆菌和嗜酸乳杆菌发酵腰果苹果汁，并检测其中的生物活性物质和挥发性物质，结果表明，将菌种以9.18 （lg（CFU/mL））的接菌量接入果汁中，30 ℃发酵48 h后腰果苹果汁浓缩单宁、VC和酚类代谢产物含量均有所增加，而水解单宁含量降低，活菌数对腰果苹果汁抗氧化性有一定影响，经发酵后植物乳杆菌、干酪乳杆菌和嗜酸乳杆菌的活菌数分别下降至6.56、6.15、7.58 （lg（CFU/mL）），1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-d i p h e n y l-2-picrylhydrazyl，DPPH）和2,2’-联氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸盐）（2,2’-azino-bis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate），ABTS）阳离子自由基清除能力会随着活菌数的下降从75%～95%下降到50%，发酵后的腰果苹果汁增加了威士忌味和酸味，证明菌种复合发酵可以增加果汁中的生物活性物质和风味物质。Li Weini等[38]将副干酪乳杆菌20241、动物双歧杆菌6165、嗜热链球菌6063和嗜酸乳杆菌6005 4 株菌按照单一菌种和多菌种组合方式，以体积比2%接种量接种于苹果汁中进行发酵，通过气相色谱法在发酵过程中共鉴定出48 种香气成分，其中多菌种发酵苹果汁的香气成分中醇类、酯类和其他香气物质含量显著高于单一菌种发酵苹果汁，赋予苹果汁更浓厚的果香、清香和花香，再次证明多菌种发酵得到的风味物质含量高于单一菌种发酵。Verón等[39]利用植物乳杆菌S-811对仙人掌梨汁进行发酵，结果表明，植物乳杆菌S-811发酵可使pH值从5.5快速降至3.7，加快发酵速率，并且显著提高仙人掌梨汁的降血糖功效，肥胖小鼠摄入发酵仙人掌梨汁后体质量明显下降，高血糖和高脂血症得到改善。

5 结 语

乳酸菌发酵果蔬提高了果蔬的功能特性，赋予果蔬新的风味和口感，但已有研究主要针对发酵果蔬的功能特性，如乳酸发酵可影响果蔬的抗氧化性。已有研究证明，果蔬本身含有的酚类物质对抗氧化性具有一定影响[40]，但是酚类物质的具体组成、发酵后含量的变化规律以及如何影响抗氧化性还缺乏深入研究。目前果蔬抗氧化性研究仅停留在理化实验及细胞实验，通过DPPH自由基、ABTS阳离子自由基、羟自由基清除率、总还原力等指标来判断其是否具有抗氧化活性，且细胞实验方法单一，仅仅使用细胞内抗氧化能力评价法，临床实验结果较少，应在未来加强生物体内的抗氧化过程研究。

研究表明，果蔬中的多糖有提高免疫力、抗肿瘤的生理功能，但是发酵后果蔬中的多糖抗肿瘤机制研究不够深入。例如，乳酸菌发酵对多糖的结构和分子机制的变化以及多糖在基因和分子水平上对机体功能性的影响等方面进行探究和发现。

发酵果蔬丰富的营养价值与乳酸菌有着密切的联系，乳酸菌在发酵过程中产生的生理活性物质对果蔬营养成分的改变还有待深入研究；目前的发酵果蔬仅仅停留在研究层面，实际生产环节与科学研究仍存在一定差异，如产量较大的发酵过程中环境不易控制、费用高、科研与实际生产不接轨等，因此应用到实际生产的很少，应研究直投式发酵剂或复合直投式发酵剂，开发稳定性更高、口感更丰富的发酵果蔬制品。在未来的研究中发酵果蔬的功能特性还有待继续挖掘，开发更多功能性好、形式多样的乳酸菌发酵果蔬食品。