超声干预植物乳杆菌提升发酵枣汁品质：基于理化特性与风味物质的多维解析

本研究针对传统枣汁发酵效率低、风味单一等问题，创新性地采用超声干预（UI）技术处理植物乳杆菌CICC 20022（L. plantarum），系统探究了不同生长阶段（滞后期UI 1、对数期UI 2、稳定期UI 3、衰亡期UI 4）处理对菌体活性及发酵枣汁品质的影响。研究发现，对数期超声（UI 2）显著提升H+-ATPase和β-葡萄糖苷酶活性，使枣汁总酚和黄酮含量分别增加19.05%和54.17%，并富集7种酚酸及酯类香气物质。该研究为功能性发酵饮品开发提供了新策略。

　　

研究背景与意义
红枣作为传统药食同源资源，富含多酚、环磷酸腺苷（cAMP）等活性成分，但高糖特性与加工技术局限导致其市场开发受阻。乳酸发酵（LAF）虽能提升果蔬汁营养价值，但传统工艺存在菌种活性低、代谢产物单一等瓶颈。近年来，超声干预（UI）因其物理空化效应被用于微生物改性，但针对特定菌株生长阶段的精准调控研究仍属空白。河南省某研究团队在《Food Research International》发表论文，首次系统揭示超声处理植物乳杆菌CICC 20022不同生长阶段对枣汁发酵品质的差异化影响。

关键技术方法
研究采用新疆骏枣为原料，通过扫描电镜（SEM）观察菌体形态，测定H⁺-ATP酶和β-葡萄糖苷酶活性，结合HPLC分析酚酸组成，GC-MS检测挥发性物质，并运用主成分分析（PCA）解析风味特征。

研究结果

1. 菌株生长曲线与超声窗口期
   明确L. plantarum CICC 20022四阶段生长特征（滞后期0–8 h、对数期8–24 h），确立UI 2（对数期处理）为最佳干预节点。

2. 细胞结构与酶活性变化
   SEM显示UI 2组菌体表面由光滑变为多孔结构，H⁺-ATP酶活性提升至41.93 μmol/(mg/min)，β-葡萄糖苷酶达0.07 U/mL，促进底物转化。

3. 活性成分富集效应
   UI 2发酵枣汁总酚/黄酮含量显著提升，没食子酸、咖啡酸等7种酚酸增幅达0.18–2.92倍（P < 0.05）。

4. 风味物质调控
   酯类（如乙酸乙酯）和醇类物质增加，PCA证实UI 2组香气轮廓显著区别于对照组。

结论与展望
该研究证实对数期超声处理通过改变菌体膜通透性及关键酶活性，实现枣汁营养与风味的协同提升。技术突破在于首次建立"生长阶段-超声参数-代谢响应"关联模型，为功能性发酵饮料开发提供理论依据。未来可拓展至其他LAB菌株及基质体系，推动超声辅助发酵技术的标准化应用。