产β-D-葡聚糖乳酸菌梨发酵物作为水果制品的生物稳定剂

《Food Bioscience》：Pear fermentates from exopolysaccharide-producing lactic acid bacteria as biological stabilizing agents for fruit preparations

　　

水果制品主要作为巴氏杀菌中间产品供乳制品工业将水果加入酸奶等产品中，其中草莓为最常见类型。水果块的漂浮或沉降通常由添加的水胶体防止。本研究探究了以结构形成型梨发酵物替代常规稳定剂的适用性。梨泥用产β-D-葡聚糖乳酸菌菌株——短乳杆菌（Levilactobacillus brevis）TMW 1.2112或微小片球菌（Pediococcus parvulus）LTH 1110发酵。基于碳水化合物、有机酸、氨基酸和矿物质分析评估梨泥中发酵结果。发酵梨泥经巴氏杀菌、冷冻干燥及研磨得到梨发酵物，作为稳定剂加入草莓模型水果制品中。后者接受流动特性、粘弹性行为、触变性和剪切稳定性的综合流变学评估，以探究梨发酵物相对于以未接种梨发酵物空白稳定的对照模型产品的结构形成潜力。发酵物剂量从10%增至15%使粘度显著升高2.6倍。但在各剂量下，对照水果制品与任一乳酸菌菌株制品间差异不显著。因此未观察到发酵诱导的流变学效应。尽管所有梨发酵物变体均未流变学测得发酵诱导的结构形成，所得模型水果制品的流变学特性与常规稳定食品相当。

研究背景方面，水果制品（多为草莓基）在工业应用中需特定物理性能以防止果块沉降或漂浮，常规依赖果胶、改性淀粉等需标识的水胶体稳定剂；消费者偏好“清洁标签”，且欧盟有机法规限制多种水胶体使用，既有替代物如果粉、果渣粉需高添加量，低聚果糖在酸性加热下不稳定且致敏。前期研究表明桃泥发酵物可稳定水果制品，但乳酸菌生长中等、单糖消耗 negligible、无技术相关外多糖（EPS）形成。梨泥因羧酸含量较低（pH更接近乳酸菌最适）、酚类黄酮较少抑制生长、果肉色泽中性，被假设为更优基质。研究人员以产β-D-葡聚糖短乳杆菌TMW 1.2112与微小片球菌LTH 1110发酵工业级梨泥，经72小时30°C静置有氧发酵、80°C巴氏杀菌、冷冻干燥制粉，以10%、12.5%、15%剂量加入40%草莓泥（调至50°Brix）模型制品，并以未接种梨发酵物空白及酰胺化果胶/改性淀粉阳性对照比较。

主要关键技术方法上，研究人员采用工业规模冷冻梨泥与草莓泥为队列原料；乳酸菌于MRS培养基30°C改良气体扩增后洗涤重悬接种；发酵前后测定活菌数（平板计数）与pH；化学分析涵盖HPAEC-PAD定量游离糖、酶法测有机酸与乙醇、UPLC-AQC衍生定量游离氨基酸与生物胺、微波消解-ICP-OES/MS测矿物；流变学以应力控制旋转流变仪20°C下进行流动曲线（锥板0.08–590 s^-1）、振荡频率扫描（G'与G''，0.01–10 Hz，应变0.008）、双剪切-恢复循环评估触变与剪切稳定性；统计用ANOVA-Tukey（α=0.05）。

研究结果部分，3.1节细菌生长与组成变化显示：两菌株72小时活菌数分别升5倍与27倍，pH自3.86微降至3.77；葡萄糖被L. brevis消耗16%、P. parvulus消耗19%，蔗糖仅P. parvulus显著降14%，果糖与山梨醇基本不变；L. brevis检出甘露醇19 mmol/kg（含甘露醇脱氢酶基因），两株均将L-苹果酸完全代谢、积累L-乳酸（1.2–1.4 g/kg）且L. brevis伴乙酸累积（无乙醇），证实以苹果酸乳酸发酵与有限葡萄糖同型/异型发酵为主；游离氨基酸总量极低，缬氨酸在发酵物中消失，无生物胺；矿物中Na⁺因接种液NaCl升至10倍但仍合规，Mn²⁺偏低。3.1.4节推断P. parvulus葡萄糖超额消耗可能流向β-葡聚糖合成，但受低pH、低Mn²⁺、柠檬酸存在限制，EPS量远未达技术相关阈值（葡萄酒粘稠阈值20–30 mg/L）。3.2节结构效应显示：无论10%–15%剂量，所有模型制品G'＞G''且随频率差距缩小，呈弱凝胶特征；剂量提升使G'、G''与零剪切粘度显著上升（15%较10%粘度2.6倍），但同一剂量下接种发酵物与未接种空白无显著差异；流动曲线均剪切变稀，接种无额外增稠；触变与剪切稳定性（双循环G'_S/G'₀近100%、恢复比略升）亦无菌株间差异。结论部分表明梨泥可作两株菌可行基质，葡萄糖代谢优于桃泥，P. parvulus或产微量β-葡聚糖但巴氏杀菌后游离EPS经冻干浓缩仍不足以流变学显效；梨发酵物粉本身（即梨果粉）在10%–15%即可提供与传统稳定剂相当的粘度、粘弹性、触变与剪切稳定性，发酵步骤未贡献额外结构价值，但发酵物作为清洁标签配料兼具潜在益生与心血管益处待探。该文发表于《Food Bioscience》，提示水果泥发酵物稳定水果制品的“发酵诱导EPS”路径在梨基质仍不具技术可行性，实用稳定力来自果肉干粉本身。