乳酸发酵红肉火龙果汁提升营养与风味特性的研究及其功能性饮料开发潜力

研究人员针对红肉火龙果汁营养功能单一、风味不足等问题，通过乳酸菌发酵技术开展研究。采用Lacticaseibacillus paracasei GBS04发酵红肉火龙果汁，发现其总多酚、黄酮和花青素含量分别提升2.29倍、1.77倍和1.28倍，抗氧化活性（ABTS+/DPPH+/OH-清除率）及α-葡萄糖苷酶/脂肪酶抑制能力显著增强，同时产生78种挥发性物质（如乙酸、1-己醇）赋予花果香风味。代谢组学揭示鸟氨酸、谷氨酰胺等关键代谢物积累，涉及碳水化合物和氨基酸代谢通路。该研究为开发功能性发酵果汁提供理论依据。

　　

红肉火龙果（Hylocereus polyrhizus）作为热带水果，富含甜菜红素和多酚类物质，但传统鲜食和果汁形式存在营养利用率低、风味单一等问题。随着消费者对低加工、高营养功能性饮料需求增长，乳酸菌（LAB）发酵技术因其能增强生物活性物质和改善风味的特性备受关注。然而，红肉火龙果汁经特定菌株发酵后的代谢调控机制及其对品质的影响尚未系统阐明。安徽省农业科学院农产品加工研究所的研究团队通过Lacticaseibacillus paracasei GBS04发酵红肉火龙果汁，全面解析了其理化特性、活性物质与风味物质的动态变化规律。

研究采用UPLC-QTOF-MS非靶向代谢组学、HS-SPME-GC-MS挥发性成分分析等技术，结合体外抗氧化（DPPH/ABTS/OH自由基清除）和酶抑制（α-葡萄糖苷酶/脂肪酶）实验，评估了0-36小时发酵过程中果汁的品质演变。感官评价由10人小组采用9分制量表完成。

3.1 菌株生长与基础理化特性

L. paracasei在24小时内活菌数达1.30×10⁸ CFU/mL，pH从5.23降至3.98，总糖消耗量降低50%（26.20→13.24 mg/mL），证实菌株对基质的良好适应性。

3.2 活性物质动态变化

发酵显著提升总多酚（0.16→0.38 mg/mL）、黄酮（0.20→0.34 mg/mL）和花青素（2.06→2.87 nmol/mL）含量，归因于菌株的糖苷水解酶和脱羧酶对酚类物质的转化作用。

3.3 抗氧化与酶抑制活性

ABTS⁺清除率提升至77.79%，α-葡萄糖苷酶抑制率达84.54%，分子机制可能与多酚竞争性结合酶活性中心有关。

3.5 挥发性风味物质

检测到78种挥发性成分，其中ROAV>1的关键物质包括乙酸（醋香）、1-己醇（杏仁香）和壬酸（椰子香），PCA分析显示发酵后酸类和醇类占比达59.87%。

3.6 非挥发性代谢组学

448种代谢物中，鸟氨酸（精氨酸代谢产物）和吲哚-3-乳酸（抗氧化剂）显著增加，KEGG通路富集显示C5分支二酸代谢和维生素B6代谢通路被激活。

3.7 感官品质

发酵组在风味和适口性评分显著高于未发酵组（p<0.05），证实风味物质协同提升感官体验。

该研究系统揭示了L. paracasei通过碳水化合物代谢、氨基酸转化和脂质降解三条核心通路调控红肉火龙果汁品质的分子机制，为开发兼具营养与风味的功能性发酵饮料提供了菌株选育和工艺优化依据。未来需进一步解析甜菜红素（betalains）在发酵过程中的结构稳定性及其与益生菌的互作机制。论文发表于《Food Chemistry: X》。