尹蓉，陶玲，霍辰思，张倩茹，梁志宏*

山西省农业科学院果树研究所，果树种质创制与利用山西省重点实验室（太原 030031）

益生菌是指对宿主有益的活性微生物。世界卫生组织对益生菌的要求为“活性微生物足量，能够给予宿主健康益处，并且超过安慰补偿剂的范围”[1-3]。益生菌公认的功能为调节消化系统、提高人体免疫力，近年来又有研究表明益生菌在改善心脑血管疾病、骨关节炎、抑郁症等方面可发挥作用[3-5]。

益生菌主要包括双歧杆菌类、乳杆菌类、革兰阳性球菌类、真菌类（酵母菌等）四类。目前，乳酸菌、双歧杆菌和酵母菌是当下研究最多、应用最广的菌种[6-7]。食品类的益生菌常见于各类乳产品，但近些年业界和消费者大量关注乳糖耐受性及脂肪含量问题，而果汁益生菌不仅低脂、低乳糖或零乳糖，还拥有良好的口感、较高的营养活性价值（维生素、膳食纤维、多糖、多酚），因此受到越来越多人的推崇。

1 益生菌发酵果汁成分

益生菌在果汁发酵过程中不仅产生乳酸等直接代谢产物，还产生多种次生代谢产物和酶，酶类物质又可使果汁原有的成分发生羟化或脱氢反应，转变成新的化合物。这些新产生的物质使果汁营养活性成分、风味和香气发生改变。

1.1 营养活性成分

益生菌发酵果汁不仅能最大限度地保留果汁营养，更能赋予其保健功能。大量研究表明，益生菌发酵果汁可提高果汁酚类、黄酮类物质的增加，并可将结合态酚释放为单体酚，从而提高抗氧化活性[8-12]。也有研究表明，酚类单体的产生是一个动态变化的过程，例如杜袁莹[13]利用优势菌株发酵苹果汁，结果发现乳酸发酵能引发多酚单体含量呈现降低、回升的交替变化趋势。另外还证明不同菌株发酵会产生各自的代表性多酚单体，两歧双歧杆菌的发酵代表性酚类物质为没食子酸，在发酵20 h 时达到最高值（91.88 mg/L），德氏乳杆菌乳酸亚种菌株的发酵代表酚类物为鞣花酸，在发酵16 h时达到最高值（275.90 mg/L），而戊糖乳杆菌的发酵代表多酚物质为根皮素，在发酵16 h时检测到最大值（190.50 mg/L）。还有研究表明，发酵会降低一些活性营养物质的含量。例如：曹雪丹等[10]选用副干酪乳杆菌在微量氧、36 ℃条件下对瓯柑汁进行发酵，结果发现总类胡萝卜素和4种主要黄酮类化合物含量显著下降；王昊宇等[11]研究耐酸驯化对植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌发酵山楂浆的品质影响，结果发现氨基态氮和还原糖含量明显降低。

1.2 香气成分

香味是决定某一加工食品能否成功的关键，因为大部分消费者认为香味是选择并接受某款特定产品的必要因素。利用益生菌发酵果汁能增加理想风味物质的种类和含量，并减少不理想风味物质的产生[14]。束文秀等[15]采用静态-顶空固相微萃取法、气相色谱-质谱联用法以及电子鼻检测2种乳酸菌发酵胡柚汁挥发性风味物质组分和相对含量，结果表明乳酸菌发酵使胡柚汁挥发性风味化合物种类增加，而且不同菌种发酵后风味差异显著。任婷婷等[16]研究得出苹果浆经益生菌发酵，新产生15种挥发性风味物质。Di Cagno等[17]评估了植物乳杆菌发酵的石榴汁、未加工的石榴汁以及生石榴汁的风味特征，结果发现发酵石榴汁的花香、果香及茴香味更浓郁，发酵增加了醇类、酮类和萜类等理想风味物质含量，并降低了诸如醛类的不理想挥发物含量。但并非所有的果汁发酵都能达到理想效果，de Godoy等[18]的乳杆菌发酵试验显示，甜瓜汁中丁酸乙酯、甲基丁酸丁酯和已酸乙酯，腰果汁中乙酸乙酯、巴豆酸乙酯等挥发物含量下降。另外，香味物质的产生有其时间节点。罗心欣等[19]证实益生菌发酵猕猴桃汁进行到8 h开始形成香气，12 h是发酵香气产生的重要时间点，发酵后期是风味最终形成的关键阶段，并推测发酵阶段的风味差异可能源于萜烯类物质。

2 益生菌发酵果汁品质主要影响因素

益生菌发酵产品的品质与发酵工艺密切相关，工艺参数通常包括菌种、原料、温度、pH及发酵时间。

2.1 菌种

发酵代谢动力学、成品的成分安全性及风味选择菌种是益生菌发酵工艺中的重要内容。由于非乳制品益生菌饮品要求在低温下储存且储存期较短，高存活、耐贮性益生菌产品的生产也成为当前的研究热点[20]。生产中多采用两种以上的组合增加益生菌的增殖效果。刘学云等[21]研究德氏乳杆菌保加利亚亚种、植物乳杆菌、两歧双歧杆菌等9种益生菌间的相互作用及共生机理，采用牛津杯扩散法进行拮抗试验，结果发现嗜热链球菌与德氏乳杆菌保加利亚亚种、嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌、干酪乳杆菌与嗜酸乳杆菌存在协同共生作用，而约1/3的益生菌存在拮抗作用。杜袁莹[13]经过综合评价，确定德氏乳杆菌乳酸亚种、戊糖乳杆菌以及两歧双歧杆菌为苹果清汁发酵的优势菌株。孟掉琴等[22]从10种常见益生菌菌株中筛选得到苹果浊汁发酵的较佳益生菌组合：嗜酸乳杆菌6005、植物乳杆菌21805和发酵乳杆菌21828，它们具有良好的耐酸、耐盐和发酵性能，发酵得到的苹果浊汁口感风味佳，活菌数最高。Sheehan等[23]的研究显示，L.caseiDN-114 001，L.rhamnosusGG和 L.paracaseiNFBC43338具有很强的发酵稳健性，可分别以高于107CFU mL−1和107CFU mL−1活菌数在橘子汁和菠萝汁存活12周以上。益生菌的添加方式也可影响果汁品质。Miranda等[24]对橘子汁的益生菌发酵试验中发现，直接添加工业培养物比添加活性益生菌培养物、包封益生菌培养物在产品储存器理化参数、感官指标方面更具有优势。

2.2 发酵原料

果汁因其高糖成分，是益生菌增菌的良好载体。但不同的发酵原料成分不同，菌体生长状况也不同，有时还会产生不良现象。研究表明，将乳酸菌加入橙汁和苹果汁，其中的柠檬酸和苹果酸会代谢产生二氧化碳、乙酸和乳酸，乙酸和二氧化碳导致异味和胀包，从而降低产品品质，缩短其保质期。但樱桃、石榴、黑加仑、沙棘等果品产期较少，方便贮存[20]。Sheehan等[23]研究显示，植物乳杆菌和双歧杆菌在橘子汁和菠萝汁的存活时间比蔓越莓汁长。

糖类、牛奶等添加物也明显影响发酵品质。郭芸等[25]研究表明平菇多糖、富硒平菇多糖均可促进副干酪乳杆菌和植物乳菌的增殖，2%富硒平菇多糖对发酵48 h副干酪乳杆菌的增殖效果优于菊粉，试验还发现平菇多糖、富硒平菇多糖可促进乳杆菌代谢生成短链有机酸。Pimentel等[26]研究不同糖类物质的添加对益生菌发酵苹果清汁的影响，结果发现添加低聚果糖、三氯蔗糖可提升益生菌苹果汁的味道和综合感官，但在外观、香气和质地方面与添加蔗糖无异。刘秋豆等[27]在益生菌发酵芒果汁中加入5%牛奶，芒果汁营养活性成分大幅度提升，口感更加和谐、颜色更加柔和、颗粒度增大且分散更均匀稳定。糖含量较低时，营养不足，限制乳酸菌的增殖，而过高的糖含量又会抑制菌类的生长。贾素中等[28]的桑葚汁发酵试验表明，蔗糖添加量的最佳范围在3%～7%之间。

2.3 温度、pH、发酵时间

当温度较低时，益生菌活性较低，不能完全发酵，感官评分较低；当温度过高时，会抑制益生菌的生长，同样不能完全发酵营养物质。因此适宜的发酵温度对益生菌果品的品质形成很重要。pH、发酵时间同样影响益生菌的活性和发酵的完成度。杨春敏[29]建立的苹果渣多菌群发酵模型（黑曲霉、乳酸杆菌、安琪酵母、芽孢杆菌、植物乳杆菌）中，发酵温度为36℃，初始pH为4.0。孙达锋等[30]得出乳酸菌发酵银杏汁最适宜发酵温度40 ℃，在发酵10 h后，银杏汁的pH稳定在3.47左右，得到的银杏益生菌饮品质地细腻，颜色乳黄。

3 益生菌发酵果汁的新趋势

随着科技的发展和人们健康理念的提升，益生菌产品的形式也在不断更新发展。富硒益生菌果汁和益生菌果粉作为新的产品形式，正在接受市场的考验。

3.1 富硒益生菌果汁

富硒食品是当下流行的中高端功能性产品。硒是人体的必需微量元素，参与人体多种含硒酶和含硒蛋白的合成，适量地补充硒对提高人体免疫机能有帮助。另外，硒具有减轻和缓解重金属毒性的作用[31]。无机硒本身是有毒性的，研究表明微生物能富集无机硒，将其转化成为有机硒和单质硒，大大地降低硒的毒性[32]。富硒益生菌的开发应运而生，成为近年来研究的热点。而富硒益生菌果汁集果品营养、益生菌和硒元素的功能特性于一体，更是值得推广的产品。郭芸等[25]将富硒平菇多糖应用于副干酪乳杆菌和植物乳菌的增殖，既达到富硒的效果，又促进益生菌的增殖。贺莹等[33]将富硒酵母加入草莓汁中发酵，并与普通酿酒酵母发酵对比，结果发现在补充硒元素的基础上，草莓酒的香气和滋味均得到提升。Yang等[34]的乳酸菌富硒试验表明，在最适宜条件下保加利亚乳杆菌的硒富集率可达94.34%，嗜热链球菌则能达到97.05%。富硒能力与益生菌种类、组合以及发酵阶段有关系。梁丛丛等[35]在7株酵母菌和12株乳酸菌中筛选出耐受较高浓度亚硒酸钠和具有较高硒元素富集能力的菌株FJYJM3，证明在发酵对数前期添加，效果最佳。

3.2 益生菌果粉

益生菌果汁保质期短，储存运输中极易受到温度、压力、氧气等环境因素的影响，因而对储存运输的要求高。而且在人体消化过程会经受胃酸、胆盐的考验，降低其益生特性[36-37]。利用微胶囊包埋技术生产益生菌果粉，既可延长保质期，方便储存运输，又有在人体消化系统中肠道定点释放的优势，能充分发挥其功效。微胶囊制备方法通常有挤压法、乳化法、喷雾干燥法等[38]。田怀香等[39]利用植物乳杆菌进行发酵，对发酵上清液进行喷雾干燥，再通过内源乳化法进行微胶囊包埋，真空冷冻干燥后得到益生菌酵素粉，该产品可在30 ℃保存3个月，且3个月后活菌数依然≥9.5 lg（CFU/g）。包埋材料影响益生菌的活性和适应性。Kalita等[40]研究胚牙乳杆菌发酵荔枝汁喷雾干燥后的细胞活性，结果表明，当益生菌果粉包埋材料为10%麦芽糊精和5%低聚果糖时，包埋菌的产率和存活率较高，而且溶解性好，水活性低，色泽佳，粒径均匀，表面光滑，但包埋材料为5%麦芽糊精和10%低聚果糖会降低果粉属性和细胞活力。Chaikham等[41]模拟胃肠模型的不良条件，结果发现髂骨三味子胶和菊粉包埋的益生菌-maoluang果粉具有良好的适应性，可以增强乳酸、短链脂肪酸（SCFA）和益生细菌的积累。

4 结语与展望

益生菌的发展起源于欧洲，并在欧洲、美洲大量盛行，虽然我国近年来在益生菌研制和生产中也取得了不少突破，但益生菌和益生菌补充剂相关产品标准一直未出台。而且目前缺乏自主产权的菌种，果汁益生菌产品中大多采用国外菌种，也严重缺乏益生菌人群适应性的报告。这些都导致益生菌果汁乱象丛生、功能过度夸大等现象的产生。另外，益生菌果汁不易储存的难题也影响了生产和大众的接受度，因此制定专业标准、发展自主产权的益生菌菌种并加大其保质效果的研究是今后的研究方向。