植物乳杆菌发酵哈密枣汁的理化特性、生物活性及代谢谱变化研究：提升抗氧化功能的新策略

《Food Chemistry: X》：Study on the physicochemical properties, biological activities and metabolic profile alterations of jujube juice fermented by Lactiplantibacillus plantarum

本研究针对哈密枣附加值低、直接食用受限等问题，开展了植物乳杆菌(L. plantarum)发酵枣汁的研究。通过比较四株L. plantarum（FWDG、SC-1.1、SC-1.3、M1-12）的发酵效果，发现发酵显著提升了总酚含量(TPC)和抗氧化能力（FRAP、SOD、ABTS、DPPH），其中FWDG菌株表现最优。非靶向代谢组学分析表明，FWDG发酵枣汁富含烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)、右旋糖酐等功能活性物质。该研究为开发高抗氧化功能的发酵枣汁产品提供了理论依据和优良菌种资源。

　　

红枣，这种被誉为"天然维生素丸"的珍贵果实，在中国有着数千年的种植和食用历史。新疆哈密地区得天独厚的气候条件——昼夜温差大、光照充足，孕育出了品质卓越的哈密大枣。然而，尽管中国占据全球红枣产量90%以上的份额，红枣产业却面临着产品附加值低、加工技术落后等挑战。更令人困扰的是，红枣过高的甜度和较差的贮藏性限制了其直接消费，如何突破这些瓶颈，开发出兼具营养价值和功能特性的红枣深加工产品，成为产业发展的关键难题。

正是在这样的背景下，一项发表在《Food Chemistry: X》上的创新研究为我们带来了新的希望。中国海洋大学食品科学与工程学院的科研团队独辟蹊径，将目光投向了植物乳杆菌发酵技术。乳酸菌发酵作为一种绿色、安全的生物加工手段，在提升食品营养价值和功能特性方面展现出巨大潜力。那么，这种神奇的微生物能否为传统红枣制品注入新的活力呢？

研究人员选取了四株具有发酵潜力的植物乳杆菌菌株（FWDG、SC-1.1、SC-1.3、M1-12），以新疆哈密枣为原料，开展了一系列深入的实验探索。他们不仅系统评估了发酵过程中枣汁理化性质的动态变化，还通过先进的非靶向代谢组学技术，首次全面揭示了植物乳杆菌发酵对枣汁代谢谱的深刻影响。

在技术方法上，研究团队采用了多学科交叉的研究策略。通过测定pH值、活菌数等指标监控发酵进程；利用电子舌技术客观评价风味特征；采用试剂盒法测定总酚含量(TPC)、总黄酮含量(TFC)及抗氧化指标（DPPH、ABTS、FRAP、SOD）；最后运用超高效液相色谱-质谱联用(UHPLC-QExactive HF-X)系统进行非靶向代谢组学分析，通过主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘-判别分析(OPLS-DA)等统计方法解析差异代谢物。

3.1. 发酵枣汁的pH和活菌数

研究发现，所有菌株在发酵过程中均表现出强大的产酸能力，在48小时内将枣汁的pH值从初始的5.00显著降低至3.85左右。更重要的是，发酵结束时各菌株的活菌数均超过1.00×10⁸ CFU/mL，达到了发挥益生功能所需的浓度水平，这表明植物乳杆菌能够很好地适应枣汁环境并旺盛生长。

3.2. 发酵枣汁的电子舌评估

风味是决定消费者接受度的关键因素。电子舌分析显示，发酵显著改善了枣汁的味觉特性。特别是FWDG和M1-12菌株发酵的枣汁酸味明显降低，而M1-12和SC-1.1发酵的枣汁甜味有所提升。值得注意的是，FWDG发酵的枣汁在降低苦味的同时，还增强了鲜味和丰富度，这预示着该菌株可能产生了独特的风味物质。

3.3. 发酵枣汁的°Brix和还原糖含量测定

随着发酵的进行，枣汁的°Brix从15.00下降到约12.90，还原糖含量也呈现下降趋势，其中SC-1.3菌株发酵的枣汁还原糖降低最为显著（降低31.4%）。这种变化源于植物乳杆菌以还原糖为碳源进行代谢活动，不同菌株的糖利用效率存在差异。

3.4. 发酵枣汁中的总酚和总黄酮含量

研究发现了令人振奋的结果：所有菌株发酵均显著提高了枣汁的总酚含量，其中SC-1.3菌株使总酚含量增加了275%。这可能得益于发酵过程中细胞壁的破坏和酚类物质的释放。相比之下，总黄酮含量则呈现先升后降的趋势，这可能与菌株产生的糖苷酶对黄酮苷键的水解作用有关。

3.5. 发酵枣汁的抗氧化特性

抗氧化能力的提升是本研究的最大亮点。通过FRAP、SOD、ABTS和DPPH四种方法的综合评价，发现植物乳杆菌发酵显著增强了枣汁的抗氧化能力。特别值得一提的是，FWDG菌株发酵的枣汁在DPPH自由基清除率方面达到66.13%，表现出卓越的抗氧化性能。这种增强效应可能与发酵过程中产生的多酚类化合物及其它抗氧化物质密切相关。

3.6. FWDG发酵枣汁的非靶向代谢组学分析

基于FWDG菌株在各项指标中的优异表现，研究人员对其发酵枣汁进行了深入的代谢组学解析。结果令人惊喜：共鉴定出438种差异代谢物，其中216种上调，222种下调。这些变化包括N-乳酰苯丙氨酸等风味物质的增加，L-苹果酸和富马酸等酸味物质的减少，以及异樱花素等黄酮类化合物的积累。

更引人注目的是，发酵显著提升了烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)和右旋糖酐等功能活性物质的含量。NAD作为能量代谢和抗氧化调节的关键辅酶，右旋糖酐作为一种具有抗氧化特性的胞外多糖，它们的富集为解释FWDG发酵枣汁卓越的抗氧化能力提供了分子基础。同时，苦味氨基酸如苯丙氨酸-异亮氨酸(Phe-Ile)、丙氨酸-异亮氨酸(Ala-Ile)等的减少，与电子舌检测到的苦味降低结果相吻合。

这项研究不仅证实了植物乳杆菌发酵能够有效提升哈密枣汁的营养价值和功能特性，更重要的是，通过多指标综合评价筛选出了性能最优的FWDG菌株，并首次从代谢物层面揭示了其抗氧化功效的物质基础。研究结果为开发具有抗氧化功能的发酵枣汁产品提供了重要的理论依据和实践指导，为传统红枣制品的高值化利用开辟了新途径。

随着人们对健康饮食需求的日益增长，功能性食品市场展现出广阔前景。这项研究成果不仅为红枣加工产业提供了技术创新思路，也为其他果蔬汁的益生菌发酵开发提供了可借鉴的研究范式。未来，随着对植物乳杆菌发酵机制的深入解析和产品工艺的优化完善，这种富含益生菌和抗氧化物质的发酵枣汁有望成为健康食品市场的新宠，为消费者带来更多美味与健康兼具的产品选择。