原名：
Effects of different lactic acid bacteria on the
physicochemical properties, functional characteristics and metabolic
characteristics of fermented hawthorn juice
译名：
不同乳酸菌对
发酵
山楂汁理化性质、功能特性和代谢特性的影响
期刊：
Food Chemistry
IF：
8.5
发表时间：
2024.12
通讯作者：
张
喆,
张兰威
通讯作者单位：
中国海洋大学
根据最终的pH值和感官评价，我们对适合山楂汁发酵的LAB菌株进行了初步筛选。作为发酵过程中的一个关键指标，pH值会影响发酵食品的感官特性，而低pH值则可抑制腐败菌和致病菌的生长，从而确保食品安全。在本研究评估的42株LAB菌株中，有6株（FWDG（菌株保存值）、M1-12、SC-1.1、SC-1.3、BM3-1.1和CM2-1.1）被选中，最终pH值达到4.0。由M1-12、SC-1.1、SC-1.3和FWDG菌株发酵的山楂汁pH值分别从5.03±0.01显著降至3.8±0.01、3.73±0.04、3.74±0.02和3.79±0.
02。不同乳酸菌菌株发酵山楂汁的最终pH值如表2所示。所有菌株的pH值在20小时后趋
于稳定，它们之间没有显著差异（图1）。pH值的迅速降低反映了这些菌株由于糖代谢和有机酸生产而具有很强的产酸能力，从而证实了它们在山楂汁发酵中的潜力。
由于感官评价对消费者的接受程度至关重要，因此，我们选择了感官评分明显较高的四个菌株（M1-12、SC-1.1、SC-1.3和FWDG）进行进一步研究，感官评价标准如表1所示。因为它们表现出最佳的风味和口感（表3）。
表1 感官评价标准
表2 不同乳酸菌菌株发酵山楂汁的最终pH值
表3 不同LAB菌株发酵的山楂汁的感官评分表（P<0.05）
LAB的数量是影响发酵过程的关键因素，对发酵产品的质量和稳定性至关重要。此外活细胞数是反映LAB菌株对底物适应性的最简单、最准确的指标。M1-12、SC-1.1、SC-1.3和FWDG菌株发酵山楂汁后，活细胞数显著增加（
P
<0.05），分别是初始值的20.88、21.17、21.10和19.92倍（表4）。因此山楂汁可作为这四种菌株的优良发酵基质，而且这四种菌株都能在山楂汁中生长。
表4 不同LAB菌株发酵前后山楂汁活细胞计数的变化（P<0.05）
3. 理化性质
总酸测定用于测量有机酸的含量。发酵山楂汁中的有机酸主要由两部分组成：山楂中天然存在的有机酸和通过LAB代谢活动产生的有机酸，后者占主导地位。经M1-12、SC-1.1、SC-1.3和FWDG菌株发酵后（
P
<0.05），山楂汁的总酸含量分别从17.94±0.99 g/L显著增加到58.5±0.97 g/L、58.38±0.99
g/L、64.08±1.81 g/L和58.11±0.75 g/L。其中SC-1.3菌株的产酸能力最强，产酸量为46.14 g/L。该值是发酵前初始总酸度值的3.57倍（图2A）。
常见的还原糖如葡萄糖和果糖，是果蔬发酵过程中LAB代谢活动所需的主要碳源和能量来源。通过M1-12、SC-1.1、SC-1.3和FWDG菌株的发酵，山楂汁中的还原糖含量从19.61 mg/ml显著降低到 15.17-16.24 mg/ml（
P
<0.05），但各菌株之间无显著差异（图2B）。先前的研究表明在胡萝卜汁发酵过程中，格氏乳杆菌菌株会消耗还原糖，从而降低还原糖含量。
在山楂的化学成分中，黄酮类化合物是含量最高、生物活性最强的一类化合物。使用M1-12、SC-1.1、SC-1.3和FWDG菌株发酵后，山楂汁中的总黄酮含量分别从4.48±0.38 mg/ml显著降至2.68±0.32
mg/ml、2.54±0.21 mg/ml、2.56±0.08 mg/ml和2.56±0.07 mg/ml（
P
<0.05）（图2C）。研究者在其他类型的发酵果蔬基质中也观察到类似的结果，如胡萝卜和甜菜根混合汁和蓝莓汁。发酵过程中总黄酮含量的减少可能与发酵菌株有关。例如LAB可利用和代谢类黄酮及其酶，如α，β-半乳糖苷酶，可在发酵过程中降解和转化低聚果糖和类黄酮。这种降解可以促进它们的吸收、生物利用率和生理调节。
多酚类化合物通过刺激相关的细胞信号通路和调节酶的表达，在预防各种氧化应激相关疾病方面发挥着关键作用。各组的总多酚含量在0.64-0.71 mg/ml之间，不同LAB之间无显著差异（
P
>0.05）（图2D）。以往的研究表明，经LAB发酵后，果蔬汁中的多酚含量会明显增加。然而某些研究显示了不同的趋势。例如，经L.
plantarum ATCC14917发酵后，苹果汁中的总酚含量显著下降。这些差异可能归因于大分子酚类化合物的降解或LAB菌株对单个酚类化合物的转化。此外酚类化合物的生物利用率和活性取决于微生物酶的特定转化，如酯酶、葡糖苷酶、羟化酶和脱羧酶。因此不同LAB菌株发酵的不同果蔬基质中总酚含量的不同趋势也可能是由于菌株本身的固有差异造成的。这进一步强调了选择合适的LAB菌株对影响特定果蔬基质发酵的重要性。
图2 不同乳酸菌（LAB）菌株发酵对山楂汁理化性质的影响。(A) 总酸；(B) 还原糖；(C)总黄酮，(D)总多酚（P<0.05）
生物胺是影响发酵食品安全的重要风险。例如高浓度的生物胺可在发酵食品中累积，并对消费者产生毒性影响。组胺、尸胺和腐胺是对人体造成危害的主要生物胺，它们的前体是组氨酸、鸟氨酸、精氨酸和赖氨酸。酵母菌是发酵食品中通过氨基酸脱羧产生生物胺的主要生产者。因此本研究重点考察了用于山楂汁发酵的四种乳酸杆菌菌株的鸟氨酸、精氨酸和赖氨酸脱羧酶活性。所有实验组都含有溴甲酚紫作为指示剂，未发酵的空白对照组呈现颜色（图3A）。不含氨基酸的阴性对照组在发酵后呈现黄色。如果LAB菌株表现出特定的氨基酸脱羧酶活性，则颜色变为黄绿色，并被解释为阳性（图3B）。发酵后所有四株LAB都显示黄色，表明没有氨基酸脱羧酶活性（图3C）。此外它们也没有产生影响发酵山楂汁安全性的生物胺。
