利用酵母与乳酸菌共发酵提升鹰嘴豆粉营养价值及功能特性的研究

本研究针对鹰嘴豆粉存在的抗营养因子和低消化性问题，通过筛选特定酵母菌与乳酸菌（LAB）进行发酵处理，系统评估其对蛋白质生物利用度、低聚糖降解、抗氧化活性及挥发性风味谱的调控作用。结果表明，发酵显著降低了棉子糖家族低聚糖（RFOs）和植酸含量，并增强了抗氧化与益生元活性，为开发高蛋白功能性食品提供了新策略。

　　

随着全球人口增长和饮食结构变化，人们对膳食蛋白质的需求持续攀升。传统动物蛋白生产面临环境可持续性挑战，促使科研人员将目光转向植物蛋白来源。鹰嘴豆（Cicer arietinum L.）作为全球第二大豆类作物，富含蛋白质（17-21%）和生物活性成分，但其营养价值受限于抗营养因子（如植酸、蛋白酶抑制剂）和棉子糖家族低聚糖（Raffinose-family oligosaccharides, RFOs）。这些物质不仅降低蛋白质消化率，还会引起肠胃胀气，制约了鹰嘴豆粉在食品工业中的应用。

为解决上述问题，博洛尼亚大学食品科学与农业系的研究团队在《Current Research in Food Science》发表论文，系统评估了11种微生物（6株乳酸菌和5株酵母菌）发酵对鹰嘴豆粉营养品质、功能特性和风味谱的改良效果。研究发现，特定菌株能有效降解RFOs和植酸，提升蛋白质生物利用度，并产生具有抗氧化活性的肽段，同时通过挥发性物质调控改善风味特性。

研究采用的主要技术方法包括：微生物培养与接种（使用MRS和YPD培养基分别培养LAB和酵母）；发酵过程中微生物生长动态监测（平板计数法）和pH测定；蛋白质特性分析（Bradford法测可溶性蛋白、SDS-PAGE电泳和OPA法测肽含量）；糖组分定量（Megazyme试剂盒检测葡萄糖、蔗糖和RFOs）；植酸含量测定（Megazyme植酸/总磷检测试剂盒）；抗氧化活性评估（DPPH和ABTS自由基清除实验）；挥发性物质分析（SPME/GC-MS技术）；傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征组分变化；以及初步感官评价（20人小组对气味属性进行评分）。

3.1 微生物生长特性与pH变化

所有接种菌株均能在鹰嘴豆粉基质中生长，LAB在48小时内使pH降至3.8-4.3，而酵母发酵样品pH稳定在4.9左右。乳酸菌发酵显著抑制了肠杆菌科（Enterobacteriaceae）的生长（<4 log CFU/g），而酵母发酵样品中肠杆菌科含量较高（6.50-9.25 log CFU/g），提示需优化发酵参数以确保安全性。

3.2 蛋白质特性与肽含量

发酵后可溶性蛋白含量普遍降低，表明微生物蛋白酶将大分子蛋白质水解为小肽和氨基酸。SDS-PAGE显示高分子量蛋白条带（如75 kDa以上的豌豆球蛋白和豆球蛋白）强度减弱，尤以Yarrowia lipolytica Y3和Lactiplantibacillus plantarum LP23处理组最显著。肽含量变化呈菌株依赖性，Lactococcus lactis LBG2发酵样品肽含量最高（21.8 mg SE/g），而L. plantarum LP23最低（12.2 mg SE/g），反映微生物对氮源的利用差异。

3.3 糖组分变化

所有微生物均显著降低葡萄糖和蔗糖含量。酵母菌株（特别是Saccharomyces cerevisiae FB2）和Lacticaseibacillus paracasei L能完全降解RFOs，这归因于酵母分泌的胞外α-半乳糖苷酶活性高于LAB的胞内酶。该结果通过FTIR在1060-960 cm^-1区间的特征吸收峰得到验证。

3.4 植酸降解能力

酵母菌株表现出更强的植酸降解能力，其中Debaryomyces hansenii Y15A处理组植酸含量最低（0.82 g/100 g）。酵母胞外植酶活性优于LAB的胞内酶系统，显著提升了矿物质的生物可利用性。

3.5 抗氧化活性与总酚含量

LAB发酵样品抗氧化活性最高（如L. paracasei L的ABTS值为1.39 mg TE/g），且总酚含量显著增加（最高达2.96 mg GAE/g）。相关性分析表明酚类物质是ABTS活性的主要贡献者（r=0.64, p<0.05），而DPPH活性可能受其他抗氧化分子（如活性肽）影响。

3.6 益生元活性

尽管RFOs被降解，发酵样品仍能促进益生菌（Bifidobacterium longum subsp. infantis和Lacticaseibacillus rhamnosus GG）早期生长，表明蛋白质水解产物或酵母生成的糖醇类物质（如木糖醇）可能具有协同益生元效应。

3.7 挥发性风味谱分析

GC-MS检测到74种挥发性化合物。LAB发酵样品富含醛类（如2-己醛）和有机酸（如己酸），赋予青草和奶酪风味；而酵母发酵产生大量酯类（如乙酸己酯）和高级醇（如苯乙醇），呈现水果和花香特性。PCA分析显示酵母与LAB处理组的挥发性谱存在明显分离。

3.8 FTIR组分表征

FTIR结合PCA证实发酵后碳水化合物区域（1200-750 cm^-1）信号减弱，与糖消耗数据一致。特征峰分析显示酵母处理组蔗糖含量显著低于LAB组，与生化测定结果吻合。

3.9 初步气味评价

5种发酵样品（含Y. lipolytica Y3、D. hansenii Y15A/Y17A等）的气味接受度高于未发酵对照组，表明微生物发酵可改善鹰嘴豆粉的感官特性。

本研究证实，酵母菌与乳酸菌发酵能协同提升鹰嘴豆粉的营养品质和功能特性：

1. 1.

   特定菌株（如S. cerevisiae FB2和L. paracasei L）彻底降解RFOs，减少食用后肠胃不适；

2. 2.

   酵母菌（尤其是D. hansenii Y15A）高效降解植酸，提高矿物质生物利用率；

3. 3.

   LAB发酵增强抗氧化活性，而酵母发酵改善风味特性；

4. 4.

   发酵产物促进益生菌生长，显示潜在肠道健康益处。

该研究为开发基于鹰嘴豆的高蛋白功能性食品提供了理论依据和技术路径。未来研究需优化发酵工艺（如菌株组合、发酵参数），并评估改性面粉在食品体系中的加工适应性，以推动植物蛋白资源的可持续利用。