《Food Chemistry》：Water kefir fermentation of mixed plant-based extracts: effects on antioxidant activity and volatile composition
编辑推荐：
•水开菲尔能够高效发酵腰果、椰子和小麦混合植物提取物。•混合设计揭示了植物基质对发酵性能和产品稳定性的协同作用。•富含藜麦的配方显著增强了微生物生长和发酵动力学。•发酵重塑了抗氧化体系和挥发性成分谱，增加了复杂性，但影响了感官接受度。•在模拟胃肠消化后，活乳酸菌、醋酸菌和酵母
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水开菲尔能够高效发酵腰果、椰子和小麦混合植物提取物。
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混合设计揭示了植物基质对发酵性能和产品稳定性的协同作用。
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富含藜麦的配方显著增强了微生物生长和发酵动力学。
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发酵重塑了抗氧化体系和挥发性成分谱，增加了复杂性，但影响了感官接受度。
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在模拟胃肠消化后，活乳酸菌、醋酸菌和酵母菌仍然存在。
引言
近年来，对可持续环境、伦理考量和人类健康日益增长的担忧显著影响了全球饮食模式，导致素食和纯素生活方式显著增加。这一转变推动了全球植物基食品市场的快速增长，特别是乳制品替代品。2019年，纯素产品的全球销售额达到约550亿美元，预计到2023年将超过600亿美元，而主要市场中近20%的消费者报告有意减少动物源性食品的消费，转而选择植物基替代品（Conway, 2019；Euromonitor International, 2019）。
与此同时，乳糖不耐受和牛奶蛋白过敏的高患病率影响着全球近75%的人口，这加剧了对无乳糖和酪蛋白的非乳制品的需求（FAO, 2021）。在此背景下，植物基水溶性提取物，通常被称为植物基"奶"或水溶性蔬菜提取物（EVHs），作为开发发酵饮料的基质而日益受到重视。这些提取物可通过预处理、水提取、过滤、稳定和强化等工艺从种子、坚果、谷物、假谷物和豆类中获得（Ramsing等, 2023）。
从技术和感官角度来看，EVHs可能表现出与牛乳相当的理化性质和感官性质，使其能够作为饮品、酱汁、甜点和烘焙产品中的烹饪替代品。此外，EVHs通常不含乳糖和胆固醇，并具有有利的脂质谱和高矿物含量，使其成为开发功能性食品的有吸引力基质（Al-Beltagi等, 2022）。
在发酵饮料中，水开菲尔作为一种有前景的非乳制品替代品脱颖而出。水开菲尔是通过发酵接种了开菲尔粒子的蔗糖水溶液制成的，开菲尔粒由乳酸菌（LAB）、酵母菌和醋酸菌的共生联合体嵌入多糖基质中组成（Cufaoglu等, 2025）。在发酵过程中，这些微生物代谢糖类产生有机酸、乙醇、二氧化碳、甘油和风味活性化合物，从而赋予最终饮料化学复杂性和感官特征（Cufaoglu等, 2025）。
水开菲尔粒子的微生物组成强烈受基质组成和发酵条件的影响。乳酸菌主要来自乳杆菌属和酒乳杆菌属，与酿酒酵母等酵母菌以及醋酸杆菌属的醋酸菌共存，形成一个能够适应不同植物基基质的动态生态系统（Zheng等, 2020）。这种适应性使水开菲尔特别适合发酵源自不同植物来源的EVHs，允许通过基质选择调节发酵动力学和代谢物形成。
腰果（Anacardium occidentale L.）、椰子（Cocos nucifera L.）和藜麦（Chenopodium quinoa Willd.）是生产EVHs的有前景的原料，因为它们具有互补的营养和功能特性。腰果富含蛋白质、不饱和脂肪酸、维生素E和磷、镁、锌等矿物质，使其成为发酵和功能性饮料的有吸引力基质（FAOSTAT, 2022）。椰子基提取物富含中链脂肪酸，并证明与益生菌微生物具有良好的相容性，支持发酵过程中微生物的存活。藜麦是一种源自安第斯山脉的假谷物，以其高质量蛋白质、平衡的氨基酸谱、膳食纤维和矿物含量为特色，并且适合发酵工艺以改善营养生物利用度和产生生物活性代谢物（USDA, 2019）。
尽管对植物基发酵饮料的兴趣日益增长，但近期研究主要关注单一基质系统，如椰子或谷物基发酵，对组合植物基质的探索有限。此外，虽然实验设计方法已被广泛应用于食品配方开发（Rodrigues & Iemma, 2014），但在水开菲尔发酵混合植物基基质的应用中仍然相对缺乏探索，特别是在整合多个响应变量时，包括发酵性能、抗氧化活性、挥发性成分组成和胃肠稳定性。
鉴于腰果、椰子和藜麦提取物具有互补的营养和生化特性，假设它们的组合可能促进协同相互作用，增强微生物活性并调节发酵饮料的化学和功能属性。
因此，本研究的目标是开发和评估一种使用水开菲尔粒子发酵腰果、椰子和藜麦水溶性提取物制成的植物基发酵饮料。虽然水开菲尔发酵植物基基质已被先前探索，但本研究关注混合植物提取物的使用、混合因素实验设计，以及发酵性能、理化性质、抗氧化活性、挥发性成分组成、胃肠稳定性和感官反应的综合评估。这种方法提供了对复杂发酵系统中配方与多个质量属性之间相互作用的更全面理解。
部分摘要
实验设计
本研究分为两个连续阶段进行。在第一阶段，使用混合实验设计生产水开菲尔发酵植物基饮料，其中腰果水溶性提取物（EVHCC）、椰子（EVHC）和藜麦（EVHQ）的比例被定义为独立变量。实验域包括顶点点和二元混合物。在中心点进行了三次重复运行，评估的配方如表1所示。同时，蔗糖
开菲尔粒子生长、饮料得率和可溶性固形物
来自混合设计的不同配方的发酵性能如表2所示。不同配方之间观察到显著差异，表明植物基基质的组成影响了水开菲尔发酵过程中的微生物生长、基质利用和理化特性。进一步评估了各个植物提取物及其相互作用对开菲尔粒子生物量增长和饮料得率的影响
结论
本研究证明，水开菲尔发酵是一种有效的方法来改变混合植物基提取物的化学组成和功能属性，产生微生物活性饮料基质。混合设计的使用允许识别配方依赖性效应，强调了在开发复杂发酵系统中平衡多个响应变量重要性。
所选中心点配方（F7）表现出稳定
CRediT作者贡献声明
élide Rebechi Wolff：写作 – 初稿，可视化，验证，项目管理，方法论，调查，概念化。Davi Luiz Koester：写作 – 初稿，可视化，方法论，调查。Adryan Eraldo Santana：验证，方法论，调查，形式分析。Kawany de Faria Forato：验证，方法论，调查，形式分析。Giselle Nobre Costa：可视化，验证，方法论，调查，形式分析，
资金来源
得到CAPES、CNPq和FAPERGS的支持。
利益冲突声明
作者声明他们不存在已知的竞争财务利益或个人关系，这些可能影响本文所报告的工作。
致谢
作者感谢巴西资助机构：巴西国家科学技术发展委员会（CNPq - 302484/2022-1），高级人员进修协调处（CAPES - 001），感谢生物过程和食品生物技术研究中心（Biofood）的支持，该中心通过里奥格兰德州研究支持基金会（FAPERGS-22/2551-0000397-4）、阿劳卡利亚基金会以及联邦边境南方大学（UFFS）获得资金支持。
élide Rebechi Wolff|Davi Luiz Koester|Adryan Eraldo Santana|Kawany de Faria Forato|Giselle Nobre Costa|Vitória Dassoler Longo|Arielle Cristina Fornari|Luciano Tormen|Larissa Canhadas Bertan|Helen Treichel
