乳酸菌发酵对桃葡萄复合果汁冷藏期间理化特性、营养活性及感官品质的影响研究

为解决植物基功能性饮品开发中益生菌存活率低、营养活性不足及感官品质不稳定等问题，研究人员开展了乳酸菌(L. casei)发酵对桃葡萄复合果汁(PGJ)冷藏期间特性的系统研究。通过监测12天冷藏期内益生菌活性、营养组分(维生素B12、多酚)、抗氧化活性(FRAP/DPPH)及挥发性物质变化，发现发酵显著提升益生菌浓度(8.4 log CFU/mL)、产生1.05 μg/100mL维生素B12，并使消化后多酚生物利用率提升64%。该研究为开发兼具高接受度(90%好评)与功能性的非乳制品益生菌载体提供了新思路。

　　

随着消费者健康意识提升，植物基功能性饮品市场快速增长，但非乳制品作为益生菌载体面临三大挑战：酸性环境导致益生菌存活率低、营养功能单一、发酵过程影响感官接受度。传统乳制品因乳糖不耐受和过敏问题限制了应用范围，而水果汁虽富含多酚等活性成分，却缺乏维生素B₁₂等关键营养素。如何开发兼具高益生菌活性、均衡营养和良好适口性的植物基产品，成为食品科学领域的重要课题。

针对这一需求，西班牙农业食品研究与技术研究院(IRTA)的Virginia Prieto-Santiago团队在《Applied Food Research》发表研究，系统评估了乳酸菌(Lacticaseibacillus casei CECT 9104)发酵对含菊粉的桃葡萄复合果汁(PGJI)在5°C冷藏12天期间的多维度影响。研究创新性地同步监测了益生菌存活率、营养功能(维生素B₁₂、ACE抑制活性)、抗氧化能力(FRAP/DPPH)及挥发性物质演变，并通过体外模拟消化和感官评价验证产品实用性。

关键技术方法包括：1)采用MRS培养基培养L. casei(初始浓度10⁷ CFU/mL)，设置未发酵(PGJI_PRO)与48小时发酵(PGJI_FER)两组；2)通过HPLC检测维生素B¹²，FA-PGG法测定ACE抑制活性；3)结合HS-SPME-GC-MS和ASCA模型解析挥发性物质动态变化；4)采用自由选择剖面法(FCP)和9点享乐量表进行感官评价；5)三阶段体外消化模型评估生物可及性。

3.1 L. casei种群活力
发酵使益生菌浓度显著提升0.83 log单位至8.4 log CFU/mL，冷藏12天保持稳定。体外消化后存活率下降1.87-2.65 log，但仍高于功能阈值(10⁶ CFU/mL)。研究证实桃葡萄汁的酸性环境(pH≈3.5)与菊粉协同作用可维持菌体活性，其机制可能与菌体通过精氨酸代谢调节胞内pH有关。

3.2 理化特性与乳酸产量
发酵组乳酸总量达1 g/L(L-型占比85%)，滴定酸度显著升高至5.20 g/L(以苹果酸计)。pH与可溶性固形物(16.6°Brix)变化较小，显示发酵主要影响有机酸组成而非基础理化指标。

3.3 多酚与抗氧化活性
发酵使FRAP值提升12.8%(17.48→19.72 mg EAA/100mL)，但DPPH活性无显著变化。体外消化后所有组别多酚生物可及性均提升64%，抗氧化活性增加54%，证实消化过程释放结合态多酚。

3.4 维生素B₁₂合成
仅发酵组检出维生素B₁₂(1.05±0.21 μg/100mL)，250mL即可满足日需量。这是首次在L. casei发酵果汁中发现具有营养意义的维生素B₁₂产量。

3.5 降压活性
发酵恢复因益生菌添加降低的ACE抑制活性(IC₅₀从7.69降至4.00 mg/mL)，机制可能与乳酸菌蛋白酶解产生降压肽有关。

3.6 挥发性物质演变
ASCA模型显示储存时间(52%)比发酵(4%)对风味影响更大。发酵产生典型乳酸风味物质(乙偶姻、丁酸)，但6天后所有样品均出现酸败味物质(异戊酸、戊酸)。感官评价证实发酵组接受度(50%)显著低于未发酵组(90%)。

该研究证实桃葡萄汁是L. casei的理想载体，发酵可同步实现营养强化(维生素B₁₂、降压肽)和功能提升，但需在6天内饮用以保证最佳风味。研究为平衡功能性与感官接受度提供了重要参考：对于消费习惯保守的市场，未发酵型益生菌果汁更易推广；而发酵型更适合作为营养素强化载体。未来研究可探索微胶囊化等技术延长保质期，或通过风味调配改善适口性。

这项工作的创新性在于首次系统评估了发酵对复合果汁多维度品质的影响，特别是揭示了维生素B₁₂生物合成与ACE抑制活性的关联，为开发"一石三鸟"(益生菌载体、营养补充、功能活性)的植物基产品提供了理论依据。研究结果对推动联合国可持续发展目标(SDG3)中的营养健康议程具有实践意义。