富含血橙果渣的橙汁：乳酸菌发酵及体外消化对橙汁中生物活性化合物的影响

《Food Frontiers》：Orange Juice Enriched With Blood Orange Pomace: Effect of Fermentation by Lactic Acid Bacteria and In Vitro Digestion on Orange Bioactive Compounds

本研究探讨将血橙渣添加至橙汁中提升益生菌存活率及功能性成分的潜力，通过发酵和非发酵对比，结合代谢组学分析，发现添加5%发酵血橙渣的橙汁益生菌存活率最高，总酚和抗氧化活性显著增强，并揭示发酵后花生四烯酸代谢和牛磺酸代谢途径的关键作用。

　　本研究旨在探讨通过添加血橙果皮（blood orange pomace）来提升橙汁（orange juice, OJ）的潜力，具体分析了非发酵和发酵型橙汁，以及在橙汁中同时添加2.5%和5%血橙果皮的发酵情况。研究重点在于评估不同策略制备的橙汁在体外消化过程中的生物活性和营养特性，包括乳酸菌（Lactobacillus）的存活率、理化特性、总酚类物质（total phenolic content, TPC）和抗氧化活性（total antioxidant capacity, TAC）等。通过分析，研究发现添加血橙果皮能够显著提升橙汁的TPC和抗氧化能力，同时促进乳酸菌的生长，特别是在5%浓度的发酵血橙果皮加入橙汁后，其乳酸菌存活率最高，达到8.61±0.15 log CFU/mL，这与pH值的变化趋势一致。这些结果表明，通过发酵处理血橙果皮并将其加入橙汁中，不仅能够提升橙汁的营养价值，还能增强其功能性成分的生物利用度。

橙汁作为全球广泛消费的饮品，因其富含天然的次级代谢产物而备受关注。这些成分具有健康促进和疾病预防的作用，因此近年来在功能性食品和饮料领域中占据重要地位。研究表明，发酵是提升果汁营养价值的一种有效手段，特别是在增强抗氧化活性方面。乳酸菌作为发酵过程中重要的微生物，不仅能够通过代谢活动改变果汁的化学成分，还能在果汁中存活并发挥益生菌的功能。例如，本研究中使用的乳酸菌Lactobacillus plantarum（Lb. plantarum）已被广泛应用于多种果汁的发酵过程中，包括玫瑰果汁、西瓜汁、枸杞汁、野玫瑰汁和枇杷汁等。其优势在于能够调节果汁中的抗氧化物质、胞外多糖和维生素等重要成分，从而改善果汁的营养和健康特性。

血橙果皮作为一种柑橘类水果的副产品，其应用范围正在不断扩大。研究表明，血橙果皮含有丰富的多酚类物质，这些物质不仅有助于提高果汁的抗氧化能力，还可能通过发酵进一步释放或转化，形成更多具有生物活性的代谢产物。此外，血橙果皮中的其他成分，如有机酸、生物碱和芳香物质，也可能在发酵过程中被转化或增强，从而提升果汁的整体功能性。例如，本研究通过体外消化模拟人体的消化过程，发现添加血橙果皮后，橙汁的TPC和TAC均有所提升，这表明血橙果皮具有作为天然添加剂的潜力，能够在不依赖化学合成的前提下改善果汁的营养价值。

本研究还对不同添加方式的橙汁进行了系统的代谢组学分析，共鉴定出3308种代谢物，其中1260种在发酵前后表现出显著差异。这些差异主要体现在酚类物质、有机酸以及其他具有抗氧化特性的生物活性化合物的上调。通过KEGG通路富集分析，研究发现发酵显著影响了花生四烯酸代谢和牛磺酸及亚牛磺酸代谢等关键通路，这些通路与观察到的生化变化密切相关。这表明，发酵不仅能够提升橙汁的营养成分，还能促进功能性代谢物的生成，从而增强其抗氧化能力和健康效益。

从实验设计来看，本研究采用了多种方法来评估橙汁的理化性质和代谢变化。首先，通过实验室规模的发酵实验，研究了不同添加比例的血橙果皮对橙汁发酵过程的影响。其次，通过体外消化模拟了人体的消化环境，并分析了不同处理方式下橙汁的TPC和TAC变化。此外，还利用了LC–MS/MS技术进行非靶向代谢组学分析，以揭示发酵过程中橙汁的代谢变化。通过对代谢物的定量分析，发现发酵不仅改变了代谢物的种类，还显著提升了某些关键代谢物的浓度，如酚类化合物和有机酸。这些变化可能与乳酸菌的代谢活动有关，例如通过分解糖苷化酚类物质，释放出更多的可溶性酚类成分，从而提高果汁的抗氧化活性。

在统计分析方面，本研究采用了一系列科学方法，包括主成分分析（PCA）、正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）以及变量重要性投影（VIP）值计算。这些方法帮助研究人员识别出在发酵前后具有显著变化的代谢物，并进一步评估这些变化的生物学意义。例如，VIP值大于1的代谢物被认为是具有显著影响的成分，可能在区分不同处理组的橙汁中发挥关键作用。此外，通过t检验和p值分析，研究人员还验证了不同处理组之间代谢物浓度的显著性差异，为后续的功能性分析提供了数据支持。

本研究还探讨了不同处理方式对橙汁理化特性的影响。例如，发酵显著降低了橙汁的pH值，这与乳酸菌的代谢产物（如乳酸）有关。同时，尽管发酵导致某些代谢物的浓度发生变化，但总体而言，添加血橙果皮的橙汁在发酵前后均表现出较高的TPC和TAC值，表明其在提升橙汁抗氧化活性方面具有显著优势。此外，不同添加比例的血橙果皮对橙汁的影响也有所差异，5%浓度的添加效果优于2.5%浓度，这可能与血橙果皮中活性成分的含量和发酵效率有关。

从实际应用角度来看，本研究为功能性橙汁的开发提供了新的思路。通过将血橙果皮作为天然添加剂，不仅能够提高橙汁的营养价值，还能增强其健康效益。此外，研究还发现，发酵和添加血橙果皮的结合使用能够进一步提升橙汁的功能性，这为食品工业提供了可操作的优化方向。然而，研究也指出，尽管发酵能够提升橙汁的抗氧化活性，但其对总酸度的影响较小，因此在实际生产中需综合考虑其他因素，如口感、稳定性等，以确保最终产品的市场接受度。

本研究的创新之处在于将血橙果皮作为功能性成分引入橙汁，并通过发酵进一步增强其营养价值。这种策略不仅有助于减少食品工业中血橙果皮的浪费，还能为消费者提供更加健康和营养丰富的果汁产品。此外，研究通过代谢组学分析揭示了发酵过程中橙汁的生化变化，为后续的功能性成分研究提供了基础。未来的研究可以进一步探索不同发酵条件对橙汁代谢物的影响，以及如何通过优化发酵参数来提升橙汁的健康效益。同时，还可以开展感官评价，以评估添加血橙果皮后的橙汁在口感、风味等方面的变化，从而推动其在市场上的应用。