乳酸菌发酵对红心火龙果浆的多维影响：一项整合计算机模拟与体外-体内研究的综合解析

本研究针对红心火龙果功能性饮品开发中微生物菌种选择标准不明确的问题，系统探讨了七种乳酸菌发酵对其理化特性、降血糖潜力及风味调控的作用。研究发现发酵显著提升酚类物质含量，增强抗氧化活性（DPPH/ABTS+清除能力），并通过分子对接验证vanillin和1-caffeoylquinic acid对α-amylase/α-glucosidase的竞争性抑制。动物实验证实发酵果汁可改善db/db小鼠血糖稳态和脂代谢，为开发兼具感官品质与健康效益的功能性饮品提供新策略。

　　

在功能性食品开发领域，红心火龙果（Hylocereus polyrhizus）因其丰富的生物活性成分备受关注，然而其深加工过程中存在的生物利用率低、风味单一等问题尚未得到系统解决。尤其缺乏针对特定乳酸菌菌株发酵调控其营养功能与感官特性协同提升的研究。《Food Chemistry: X》近期发表的研究通过整合计算机模拟与实验验证，揭示了乳酸菌发酵对红心火龙果浆的多维增效机制。

研究采用七种乳酸菌（包括Lacticaseibacillus casei LC122、Lactobacillus thermophilus GRX02等）进行发酵处理，通过高效液相色谱（HPLC）分析有机酸和酚类成分，气相色谱-质谱联用（GC-MS）解析挥发性风味物质，结合体外抗氧化（DPPH/ABTS⁺自由基清除实验）和降血糖活性评估（α-amylase/α-glucosidase抑制实验），并利用分子对接技术探究关键活性成分与酶的相互作用机制。体内实验采用db/db糖尿病模型小鼠，监测空腹血糖、口服葡萄糖耐量（OGTT）及血清脂质参数变化。

3.1. pH和有机酸变化

发酵48小时后pH值降至3.87-4.05，乳酸产量显著提升（3.57–6.72 mg/mL），其中L. rhamnosus LRH09产酸能力最强。乙酸含量增加与改善胰岛素敏感性的报道相符。

3.2. 碳水化合物代谢

总碳水化合物和还原糖含量显著降低，HPLC分析显示葡萄糖优先被菌株代谢，L. plantarum LP-28组出现葡萄糖向果糖的转化现象。

3.3. 酚类和黄酮类变化

L. thermophilus GRX02和L. plantarum LP-28发酵使总酚含量（TPC）和总黄酮含量（TFC）分别提升1.30倍和1.31倍，2,4,6-三羟基苯甲酸、儿茶酚等关键酚类显著增加。

3.4. 香气成分分析

GC-MS检测到107种挥发性物质，发酵后2,4-二叔丁基酚（ floral香气）占比达60%，苯甲醛（杏仁香）通过苯丙氨酸转化途径显著富集。

3.5. 抗氧化活性分析

DPPH/ABTS⁺清除能力与TPC呈正相关（r=0.976, p<0.01），L. plantarum LP-28组抗氧化活性最高。

3.6. 体外降糖活性

α-amylase/α-glucosidase抑制率分别提升1.73倍和1.63倍。分子对接显示1-caffe酰奎尼酸（结合能-5.06 kcal/mol）和香兰素通过氢键和π-烷基作用与酶活性中心结合。晚期糖基化终末产物（AGEs）抑制实验证实儿茶酚（r=0.989, p<0.01）等邻苯二酚结构酚类通过竞争结合位点抑制蛋白糖化。

3.7. 体内降糖活性

L. plantarum LP-28和L. thermophilus GRX02发酵液显著降低db/db小鼠空腹血糖、胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）及总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C），同时提升高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）。Pearson相关性分析证实1-caffeoylquinic acid与空腹血糖（r=-0.835）、胰岛素（r=-0.887）呈负相关。

该研究首次系统解析乳酸菌发酵对红心火龙果的增效机制，证实发酵不仅通过生物转化提升酚类物质生物活性，同时优化风味特征。L. thermophilus GRX02和L. plantarum LP-28作为优势菌株，其发酵产物在调控碳水化合物消化酶、抑制蛋白糖化及改善代谢综合征方面展现出显著潜力，为开发兼具感官品质与健康效益的功能性饮品提供了理论依据和应用方向。后续研究可聚焦于风味调配技术以平衡发酵产物的酸度问题。