固态共发酵在蚕豆中实现极高的维生素B12富集但生物可及性有限

《Current Research in Food Science》：Solid-state co-fermentation enables exceptionally high vitamin B12 enrichment but limited bioaccessibility in faba beans

　　

植物基饮食需要可持续的策略以确保充足的维生素B₁₂（B₁₂）摄入，因为这种微量营养素天然不存在于植物性食品中。本研究评估了蚕豆与费氏丙酸杆菌（Propionibacterium freudenreichii）以及丝状真菌少孢根霉（Rhizopus oligosporus）或米曲霉（Aspergillus oryzae）的固态共发酵，作为一种天然B₁₂强化方法，用于开发具有改善微量营养素谱的豆类食品。共发酵在66 h后将具有生物活性的B₁₂提高至2.1–2.2 μg/g干重（dw），与细菌单菌发酵相比增加170–200倍，并且属于已报道的植物基发酵中最高水平之一。硫胺素、核黄素、烟酸和叶酸含量也有所增加。在体外消化过程中，硫胺素、核黄素和烟酸表现出较高的表观生物可及性，而叶酸生物可及性保持相对较低（39–41%），与先前关于豆类基质的报道一致。尽管总B₁₂含量很高，发酵后B₁₂的生物可及性中等（42–54%），这可能与维生素在微生物细胞内的滞留和/或与发酵基质的结合有关。有机酸谱表明存在明显的物种依赖性代谢相互作用。这些发现表明，真菌-细菌共发酵能够实现豆类中大量的B₁₂富集，同时强调了将高效生物合成与增强维生素释放相结合的重要性。所得高B₁₂浓度支持蚕豆基产品在日益植物基的饮食中贡献营养学上有意义的B₁₂量。进一步的开发应侧重于改善B₁₂释放和优化感官及流变学特性，同时减少抗营养因子，以提高营养品质和消费者接受度。

全球人口增长与自然资源可持续利用压力推动饮食模式向植物基方向转变。维生素B₁₂（B₁₂）在植物性食品中天然缺乏，而人类主要依赖动物源食品获取该维生素；即便适度减少动物产品消费也可能增加B₁₂摄入不足风险。现有发酵强化研究多关注总维生素产量，较少评估消化释放。为解决这一问题，来自芬兰赫尔辛基大学食品与营养系的Jenni Sihvola、Aino Siitonen、Susanna Kariluoto、Minnamari Edelmann和Pekka Varmanen等研究人员在《Current Research in Food Science》发表论文，提出以蚕豆（Vicia faba）为基质，利用费氏丙酸杆菌（Propionibacterium freudenreichii）与丝状真菌少孢根霉（Rhizopus oligosporus）或米曲霉（Aspergillus oryzae）进行固态共发酵（solid-state co-fermentation），同步评估B₁₂产量与体外消化生物可及性（bioaccessibility）。该研究的重要意义在于首次将维生素生物合成与消化释放纳入同一固态真菌-细菌发酵体系进行评估，为开发天然强化植物基食品提供了依据。

研究人员采用实验室规模固态发酵体系：蚕豆经0.5%乳酸浸泡1.5 h并蒸汽处理30 min后，接种P. freudenreichii（7.5% v/w）和真菌冻干发酵剂（0.3% w/w），在30°C密封培养66 h，并设置单菌发酵对照；每个处理设3个生物学重复。原料来源为芬兰Vihre? H?rk?在线商店购买的去壳粉碎蚕豆；真菌发酵剂分别来自Topcultures.com和Startercultures.eu；细菌菌株为P. freudenreichii subsp. freudenreichii DSM 20271T。主要方法包括：选择性平板计数法测定P. freudenreichii活菌数及肠杆菌科（Enterobacteriaceae）安全性；UHPLC测定B₁₂以及硫胺素、核黄素、烟酸和叶酸；标准化INFOGEST静态体外消化模型测定表观生物可及性；HPLC分析有机酸和乙醇；同时测定pH和水分含量。

**3.1 P. freudenreichii的生长、微生物安全评估与理化特性**：通过平板计数、pH和水分测定发现，所有处理中P. freudenreichii活菌数均显著上升，其中PF+RO共培养最高（9.95 ± 0.16 log₁₀ CFU/g），PF+AO为9.65 ± 0.26 log₁₀ CFU/g，PF单菌最低（9.21 ± 0.11 log₁₀ CFU/g），表明共发酵有利于细菌增殖。未检出肠杆菌科，蒸汽处理有效控制了污染。PF+AO pH降至5.4，PF+RO接近中性（6.6），RO单菌升至7.1；