近日，石河子大学食品学院单春会教授团队杜莹琳付熙哲等人在国际食品Top期刊《Comprehensive reviews in food science and food safety》（中科院一区Top期刊，IF5y=16）发表题为“植物乳杆菌发酵水果产品的最新进展：风味特性、生物活性及实际生产应用”（Recent advances in Lactobacillus plantarum fermentation in modifying fruit-based products: flavor property, bioactivity, and practical production applications）的综述性论文。
本文首先从挥发性化合物和非挥发性化合物两个方面，综述了植物乳杆菌对水果产品的风味的提升能力。发酵产品因独特风味而更具吸引力，这些风味主要源于发酵菌株的糖代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢途径。在糖代谢中，同型发酵生成乳酸，而异型发酵产生挥发性风味化合物，如二乙酰和乙醇。蛋白质代谢通过胞外蛋白酶分解水果中的蛋白质，生成游离氨基酸和小分子肽，这些物质不仅是风味化合物，也是风味前体。脂肪代谢则通过酯酶分解脂肪，生成脂肪酸和甘油，其氧化产物如己醛和辛醛进一步丰富了风味。此外，植物乳杆菌还能调节水果中的糖酸比和游离氨基酸等非挥发性成分，从而综合提升产品的风味品质（图一）。
图1 乳酸菌的分类和益生特性，以及植物乳杆菌的发酵特性
植物乳杆菌发酵主要在抗氧化成分、挥发性风味化合物和游离氨基酸方面影响水果的营养成分。抗氧化剂能够帮助预防心血管疾病和癌症等慢性疾病。植物乳杆菌发酵不仅显著提升了水果中的抗氧化成分，如多酚和黄酮类，还能极大地增加其他生物活性化合物的含量，包括类胡萝卜素、花青素、生物碱和多糖。水果发酵改变了挥发性风味化合物的种类和含量，这不仅改善了水果的风味，还可能具有额外的健康益处，比如抗菌和抗炎活性得到提升。此外，植物乳杆菌发酵的水果能够抑制促炎细胞因子（如TNF-α）的活性，并促进抗炎细胞因子（如IL-10）的表达，从而增强抗炎活性，同时协助产生短链脂肪酸以提高肠道细胞对胰岛素的敏感性。已经有动物毒理学实验表明，摄入植物乳杆菌发酵的水果产品能够显著丰富肠道菌群的组成和多样性，并改善肠道炎症和2型糖尿病（图二）。
图2 人体内自由基的形成（A）、炎症形成过程（B）、2型糖尿病的发病机理（C）以及影响肠道微生态的主要因素（D）
最后，本文对植物乳杆菌在发酵水果产品中的应用进行了综述和展望。新鲜水果需求大，但面临不同市场挑战：全年供应的水果因缺乏新鲜感吸引力下降，季节性水果因地理和气候限制成本高、价格贵。同时，含人工香精的水果味食品难以满足低糖、低脂健康饮食需求。乳酸菌发酵能够有效提升产品的风味和质量，为开发绿色、健康的功能性食品提供了重要的技术支持。植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）作为被最广泛应用的乳酸菌，已被证明具有益生菌功效，并在生产各种发酵食品方面展现出广阔的应用前景（图3）。
图3 分析当前水果在市场上的产品优势和面临的挑战
综上所述，植物乳杆菌是一种适合水果发酵的益生菌，可显著提升水果产品的风味和功能。本文综述了其发酵特性，指出其发酵果制品具有高附加值和良好保健功效。尽管其在产品开发、风味增强和功能改善方面潜力巨大，但在代谢特异性、安全性、香气变化、功能化合物调控机制等方面仍需深入研究。未来研究应聚焦于毒理学、免疫学和分子营养学，以全面了解其健康益处，并为水果加工行业开发高附加值功能食品提供新见解。
石河子大学食品学院果蔬加工技术研究中心单春会教授和杜莹琳副教授为共同通讯作者，2023级硕士研究生邢智彬和食品学院付熙哲副教授并列为论文第一作者。感谢兵团指导性科技计划项目（2022ZD063，2023ZD086）、石河子大学高层次人才研究启动项目（RCZK202349，RCZK202353）、中国新疆植物药物资源与利用教育部重点实验室开放项目（XPRU202205）的持续支持。
来源：石河子大学
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