富含益生菌的全菠萝汁粉：最佳配方、消化稳定性、感官特性及营养价值

《Future Generation Computer Systems》：Probiotic-enriched whole pineapple juice powder: optimal formulation, digestive stability, sensory attributes, and nutritional properties

通过优化喷雾干燥参数（进风温度150℃，麦芽糊精添加量20% w/v），成功制备了高存活率（10.9 log CFU/g）的菠萝全汁益生菌粉末（PWP-9）。该产品在4℃冷藏条件下可稳定保存90天，维生素B12含量达每日需求量，且感官评价与市售产品相当。研究采用响应面法分析了干燥温度与麦芽糊精浓度对产物性能的影响，确定了最佳工艺参数，并通过体外模拟消化验证了益生菌的肠道存活能力（胃相后存活率7.88 log CFU/g）。

　　科学家们致力于开发一种喷雾干燥的全菠萝汁粉末，这种粉末中含有活性益生菌，可用于重新配制益生菌饮料。这项研究的核心目标是优化喷雾干燥过程中的关键变量，以确保粉末具有良好的物理化学特性，并且益生菌在干燥过程中保持较高的活性。通过这种方法，研究人员能够将原本易腐烂的益生菌果汁转化为一种易于运输、具有较长保质期的粉末形式，从而扩大其市场潜力。此外，该产品还能够提供丰富的营养成分，特别是维生素B12，这是菠萝本身并不天然含有的一种重要营养素。

菠萝作为一种广泛消费的热带水果，具有重要的经济价值，尤其是在泰国，该国是菠萝的主要生产国和出口国。研究团队希望通过开发一种基于菠萝的益生菌产品，不仅满足消费者的营养需求，还能提供一种方便、可携带的益生菌来源。喷雾干燥技术被广泛用于将液体食品转化为粉末，以实现营养保存、稳定性提升和重量减轻。然而，这一过程也可能导致益生菌的死亡，因此研究团队需要在干燥条件下进行精确控制，以最大程度地减少活菌数量的损失。

为了实现这一目标，研究团队采用了响应面法（Response Surface Methodology, RSM）来优化喷雾干燥的关键参数，包括干燥空气的入口温度和果汁中添加的麦芽糊精浓度。通过调整这些变量，研究人员能够获得一种干燥粉末，其益生菌存活率高，同时保持良好的感官特性。在优化后的条件下，干燥空气入口温度设定为150°C，麦芽糊精的添加浓度为20%（w/v）。这些条件不仅提高了产品的产量，还有效减少了水分含量和水活度，从而增强了产品的储存稳定性。

在优化过程中，研究团队评估了多种物理化学特性，包括生产率、水分含量、水活度、益生菌存活率以及产品颜色。生产率是指从液体原料转化为干燥粉末的效率，而水分含量和水活度则直接影响产品的保质期和储存条件。产品颜色的评估涉及光度参数L*、a*和b*，分别代表亮度、红绿色调和黄蓝色调。这些参数的优化有助于确保最终产品在视觉上吸引消费者，同时不影响其营养和益生菌的活性。

实验结果表明，在最优条件下，产品PWP-9的益生菌存活率达到了10^9.1 CFU/g（每克形成菌落单位），这表明该粉末在重新配制为饮料后，仍然能够提供足够数量的活性益生菌。此外，经过体外模拟胃肠道消化后，益生菌的存活率仍保持在10^7.7 CFU/g，这表明该产品在通过人体消化系统时具有良好的稳定性。这种稳定性对于益生菌的健康效益至关重要，因为益生菌必须在消化过程中存活并到达肠道，才能发挥其益生作用。

研究团队还评估了产品在不同储存条件下的益生菌存活率。在4°C的冷藏条件下，PWP-9的益生菌存活率保持在10^8.12 CFU/g，而在25°C的常温储存下，存活率下降至10^6.03 CFU/g。这表明，虽然该产品在常温下仍具有一定的储存稳定性，但冷藏条件更为理想，有助于保持益生菌的活性。这些结果表明，PWP-9在适当的储存条件下可以长期保持益生菌的活性，为消费者提供可靠的益生菌来源。

除了益生菌活性，研究团队还关注了产品的营养价值。PWP-9粉末被证明是一种富含维生素B12的营养补充品，其200 mL重新配制饮料能够完全满足成年人的每日维生素B12需求。这使得该产品在营养补充方面具有显著优势，尤其是在植物性饮食中，维生素B12的缺乏是一个常见问题。此外，该产品还含有适量的维生素C，以及其他矿物质如钙、铁、钾和镁，这些成分有助于提高产品的整体营养价值。

产品的感官特性同样受到重视，研究团队通过44名未受培训的消费者进行了感官评估，以确保其在市场上的接受度。评估包括外观、颜色、气味和味道等方面，结果表明，PWP-9在这些感官属性上均表现出良好的接受度，其整体可接受性评分接近商业产品的水平。虽然其味道评分略低于商业产品，但这种差异可能与益生菌发酵过程中产生的有机酸有关，这些酸可能使产品略带酸味。然而，这种略低的评分并未影响其整体的市场潜力，因为消费者对益生菌饮料的感官接受度通常受到多种因素的影响，包括产品配方、加工条件和储存方式。

此外，研究团队还评估了产品的抗氧化能力。通过DPPH自由基清除活性测试，发现PWP-9具有83.07%的清除活性，表明其含有较强的抗氧化成分。这些成分可能来自菠萝汁中的多酚类物质，这些物质在发酵过程中可能被进一步增强。虽然多酚类物质没有明确的每日摄入建议，但它们的摄入通常与多种健康益处相关，如抗炎、抗衰老和心血管健康等。

在营养成分分析方面，研究团队采用了多种方法，包括AOAC标准方法和高效液相色谱–质谱联用技术（HPLC–MS）。这些方法能够准确测定产品的脂肪、蛋白质、总糖、膳食纤维和灰分含量，同时还能分析维生素C和维生素B12的含量。结果表明，PWP-9在这些营养成分的含量上优于传统的商业产品，尤其是维生素B12的含量显著提高，使其成为一种理想的营养补充品。

产品的多酚含量也得到了评估，结果表明PWP-9的总多酚含量为1491.80 μg GAE/g，这表明其具有较高的抗氧化能力。虽然这一数值低于某些常见液体食品，如茶，但考虑到其作为粉末形式的优势，这一含量仍然具有实际意义。多酚类物质在食品中的抗氧化作用已被广泛研究，它们的摄入有助于提高人体的抗氧化能力，从而减少氧化应激和相关疾病的风险。

在储存过程中，PWP-9的益生菌存活率在4°C下保持稳定，但在25°C下则显著下降。这一结果表明，该产品在冷藏条件下具有良好的储存稳定性，适合长期保存和运输。同时，该产品的储存稳定性也表明，其在不同温度下的表现差异可能与益生菌的热稳定性有关。维生素B12的热稳定性较高，因此在喷雾干燥过程中得以保留，这进一步增强了该产品的营养价值。

为了确保产品的质量，研究团队采用了统计分析方法，包括方差分析（ANOVA）和t检验，以评估不同变量对产品属性的影响。这些分析表明，干燥空气入口温度和麦芽糊精浓度是影响产品物理化学特性和益生菌存活率的关键因素。其中，较高的入口温度有助于提高生产率和降低水分含量，但过高的温度可能导致益生菌的死亡。因此，研究团队在优化过程中找到了一个平衡点，既保证了干燥效率，又最大程度地保留了益生菌的活性。

在感官评估中，研究团队发现，PWP-9在外观、颜色和气味方面均受到消费者的欢迎，但其味道评分略低。这一现象可能与益生菌发酵过程中产生的有机酸有关，这些酸可能影响产品的风味。然而，这种略低的评分并未影响其整体的市场接受度，因为消费者更关注产品的健康益处和营养价值。此外，该产品的味道评分与商业产品相比略低，但这一差异可能可以通过添加酸平衡剂或天然甜味剂来改善，同时确保益生菌的活性不受影响。

研究团队还评估了产品在模拟胃肠道消化过程中的稳定性。通过模拟胃部、十二指肠和空肠的条件，发现PWP-9的益生菌在消化过程中仍能保持较高的存活率，这表明其在人体消化系统中具有良好的适应性。尽管在消化过程中益生菌的数量有所减少，但最终的存活率仍然高于推荐的治疗阈值（≥6 log CFU/g），这表明该产品在提供益生菌健康益处方面具有显著潜力。

此外，研究团队还探讨了益生菌发酵过程对营养成分的影响。例如，发酵过程中，菠萝汁中的益生菌能够生成维生素B12和一些生物活性物质，如共轭亚油酸（CLA），这些物质可能进一步增强产品的营养价值和健康益处。同时，发酵过程还能增加果汁中的某些生物活性成分，如多酚类物质，这些物质在后续的干燥和储存过程中仍能保持其活性。

总体而言，这项研究展示了喷雾干燥技术在益生菌食品开发中的应用潜力。通过优化干燥条件，研究团队成功地将全菠萝汁转化为一种稳定、营养丰富且具有益生菌活性的粉末产品。这种产品不仅便于储存和运输，还能在重新配制为饮料后提供重要的营养和健康益处。此外，该产品在感官和营养方面的良好表现，使其在市场上的竞争力增强，为益生菌食品的开发提供了新的思路和方法。