植物乳杆菌发酵与复配策略对石榴汁饮料生化特性及香气特征的调控机制研究

【编辑推荐】本研究针对植物基益生菌饮料开发中感官品质与益生菌活性难以平衡的难题，创新性地采用植物乳杆菌(L. rhamnosus)发酵石榴汁并通过梯度复配策略调控产品特性。结果表明：100%发酵汁中益生菌活菌数达8.59 Log CFU/mL，60%复配比例在保持益生菌活性(>7 Log CFU/mL)的同时显著改善感官接受度，发酵过程产生的乳酸与特征挥发性物质共同塑造了产品独特风味谱。该研究为功能性果蔬饮料开发提供了理论依据与技术路径。

　　

随着健康饮食理念的普及，植物基功能性饮料市场呈现爆发式增长。石榴汁因其富含多酚类物质（polyphenols）和抗氧化活性备受青睐，而西班牙主栽品种Mollar de Elche更是以其独特风味成为加工首选原料。然而，传统植物基饮料面临双重挑战：一方面消费者对益生菌功能需求激增，要求产品中乳酸菌活菌数需维持6-7 Log CFU/mL（菌落形成单位）的行业标准；另一方面，发酵过程导致的酸度上升和风味改变常降低产品接受度。如何在不牺牲感官品质的前提下实现益生菌高效定植，成为制约产业发展的关键技术瓶颈。

针对这一难题，来自西班牙的研究团队在《Food Bioscience》发表创新性研究成果。该研究首次系统探究了植物乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus HN001)发酵对石榴汁理化特性、挥发性物质谱和感官品质的影响，并创新性地提出通过调节发酵汁与未发酵汁复配比例（20%-100%）的解决方案。研究采用高效液相色谱分析有机酸动态变化，结合顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)解析挥发性物质特征，通过定量描述分析(QDA)和消费者接受度测试完成感官评价。

【细菌菌株和培养制备】
研究选用商业菌株L. rhamnosus HN001，通过MRS肉汤两步扩培获得8 Log CFU/mL的接种菌液，为后续发酵提供标准化生物材料。

【植物乳杆菌的存活率】
关键发现显示：100%发酵汁(FPJ100)中菌数高达8.59 Log CFU/mL，远超行业阈值。复配比例与活菌数呈线性相关（R²

0.98），60%复配组仍保持7.32 Log CFU/mL的活性，证实石榴汁基质对益生菌的强支持作用。

【理化特性】
发酵导致pH值从3.8降至3.2，滴定酸度提升42%。有机酸谱发生特征性转变：乳酸(LA)浓度增长15倍达3.2 g/L，而苹果酸(MA)下降68%，这种代谢重组直接影响了产品风味基底。

【挥发性化合物】
GC-MS鉴定出27种特征挥发物，发酵汁中新增2-庚酮等6种酮类物质，苯乙醇含量提升3.5倍。复配处理使酯类物质保持未发酵汁的65%-80%，有效平衡发酵带来的风味强度。

【感官分析】
消费者测试表明：纯发酵汁因过强酸味和发酵气息接受度最低（4.2/9分），而60%复配组在香气复杂度与甜酸平衡性上表现最优（7.1/9分），证实复配策略的感官调控价值。

该研究通过多维度数据论证：石榴汁是L. rhamnosus的理想发酵基质，其富含的多酚可能发挥益生元作用；60%发酵汁复配比例能同时满足益生菌活性和感官品质的双重要求；发酵衍生的乳酸和特征挥发物（如苯乙醇）是塑造产品功能性与风味的关键分子。这些发现不仅为植物基益生菌饮料开发提供了标准化工艺参数，更开创了通过精准复配调控产品特性的新范式，对功能性食品产业具有重要指导意义。研究团队特别指出，后续工作应聚焦于多酚-益生菌互作机制及挥发性物质生物合成通路的深入解析。