《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：Potential Use of Hazelnut Beverage in Water Kefir Fermentation: Effects of Sugar Addition on Physicochemical, Microbiological, Rheological, Bioactive, Volatile, and Allergenic Properties
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本研究探讨了通过高压均质（100 MPa）从榛子饼粕（hazelnut cake）获得的榛子饮料用于水开菲尔（water kefir）生产的潜力，并考察了不同蔗糖添加量（2.5%、5%和7.5%）对产品特性及榛子致敏性的影响。加糖显著刺激微生物生长，与对照组相
本研究探讨了通过高压均质（100 MPa）从榛子饼粕（hazelnut cake）获得的榛子饮料用于水开菲尔（water kefir）生产的潜力，并考察了不同蔗糖添加量（2.5%、5%和7.5%）对产品特性及榛子致敏性的影响。加糖显著刺激微生物生长，与对照组相比，乳酸杆菌属（Lactobacilli）、乳酸球菌属（Lactococci）、醋酸菌（acetic acid bacteria）和酵母计数显著增加。发酵结束时所有样品pH值（4.32–4.54）均低于食品安全临界值pH 4.6。含5%糖的样品表现出最佳持水率（WHC）和物理稳定性。流变分析显示样品呈假塑性（pseudoplastic）行为，加糖提高了黏度。加糖使发酵结束时总酚含量（11.26–15.15 mg GAE/100 mL）和抗氧化活性（DPPH：16.77%–22.69%；ABTS：42.68%–46.79%）升高。挥发性香气谱评估中，基于质谱库匹配初步鉴定出47种挥发性化合物，且糖浓度升高导致乙醇（6.72%–15.51%）和乙酸（6.29%–13.88%）相对丰度增加。过敏原水平随加糖从16.6 μg/mL降至8.42–12.97 μg/mL。综上，低附加值的榛子饼粕副产物被转化为新型功能性、植物基、低致敏且消费者认可的功能饮料。所开发榛子基水开菲尔为牛奶蛋白过敏、乳糖不耐受及纯素/素食消费者提供了重要替代选择。
研究背景与立项依据
随着消费者健康意识提升及纯素饮食流行，植物基发酵饮料需求快速增长。传统水开菲尔（water kefir）以蔗糖水、干果或果汁为基质，由乳酸菌（LAB）、醋酸菌（AAB）与酵母共生发酵，具备益生菌属性，可规避乳蛋白过敏与乳糖不耐受问题。榛子榨油后产生的榛子饼粕（hazelnut cake）富含蛋白质、碳水化合物与脂质，属低值副产物，此前在坚果基水开菲尔中的应用研究有限。同时，坚果过敏日益普遍，榛子为欧盟优先致敏原之一，物理化学降敏法常损伤营养与感官，而发酵作为生物降敏手段可通过蛋白酶解与表位修饰降低免疫原性。基于此，研究人员拟以高压均质榛子饮料为发酵基质，系统评价加糖量对水开菲尔多维度品质及榛子致敏性的调控效应，实现副产物高值化与低敏化双重目标。论文发表于《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》。
主要技术方法概述
研究人员以土耳其Ordu产脱壳榛子经冷榨取油后的饼粕为原料，加水研磨后以Ultra-Turrax预均质，再经高压均质（100 MPa）制榛子饮料（固形物9.51%、蛋白4.29%）。自Isparta市购水开菲尔谷物（含Acetobacter、Lactobacillus、Lactococcus等），先在5%蔗糖水25℃活化24 h，再以5%接种量分别发酵未加糖及含2.5%、5%、7.5%蔗糖的巴氏灭菌（65℃/30 min）榛子饮料，25℃发酵72 h。微生物计数采用PCA、MRS、M17、DSM、PDA平板法；理化与色差用AOAC法与色差计；持水性（WHC）离心法、物理稳定性测10天析水率、质构穿刺法测硬度；流变用Haake Mars III锥板4℃幂律模型；生物活性以Folin–Ciocalteu测总酚、DPPH与ABTS测抗氧化；挥发性经HS-SPME-GC–MS半定量；致敏性用SENSISpec ELISA榛子试剂盒测免疫反应性。统计采用SPSS单因素ANOVA与Duncan法。
研究结果
3.1 微生物特性：加糖显著提升乳酸杆菌（6.58–8.36 log CFU/mL）、乳酸球菌、醋酸菌及酵母数，7.5%糖组最高，证实蔗糖水解供能强化共生代谢。
3.2 理化特性：总固形物随糖量升至14.27%，pH降至4.31–4.54（均<4.6安全限），L降低a升高，推测非酶褐变与微生物代谢参与变色，灰分脂肪无差异。
3.3 WHC、物理稳定性与硬度：5%糖组WHC最高（38.79%）、10天析水最低（15.16%）、硬度增28%，中等糖促胞外多糖（EPS）成网，过高糖渗压削弱蛋白-多糖体系。
3.4 流变特性：所有样品呈假塑性，幂律模型R2>0.99，表观黏度（ηapp）与一致性系数（K）随糖量升，7.5%组ηapp达0.034 Pa·s，流动指数n<1。
3.5 总酚与抗氧化：总酚11.26–15.15 mg GAE/100 mL，DPPH 16.77%–22.69%、ABTS 42.68%–46.79%，加糖组显著高于对照，源于微生物β-葡萄糖苷酶释放游离酚及美拉德产物干扰Folin法。
3.6 挥发性化合物：共鉴47种，乙醇（6.72%→15.51%）与乙酸（6.29%→13.88%）随糖激增，乙酯类与2,3-丁二酮增加，支链醛需≥5%糖方检出，印证高糖驱动Ehrlich途径与酯化。
3.7 致敏性：榛子饮料原液16.6 μg/mL，发酵后降至8.42–12.97 μg/mL，7.5%糖组降敏49.31%，优于对照21.86%，归因于蛋白酶解、酸变性及糖促微生物活性增强。
讨论与结论翻译
讨论指出，榛子饼粕经水开菲尔发酵可实现低值副产物功能化，加糖通过碳源供给平衡微生物共生，5%为物理稳定性与WHC最优解，高糖虽提黏度与香气但损凝胶网络。发酵降敏机制以蛋白水解与酸变性为主，糖浓度间接放大该效应。结论部分表明：冷榨榛子饼粕可有效转化为榛子基水开菲尔；加糖显著促进微生物生长并改善理化、流变、生物活性与挥发性特征；5%蔗糖在持水与稳定间取得最佳平衡，7.5%进一步降敏并富集乙醇/乙酸；终产品pH<4.6满足安全，致敏性降低36.65%–49.31%，为乳过敏、乳糖不耐及素食群体提供新型植物基低敏功能饮料，具备工业副产物增值与可持续饮品开发意义。
