荔枝发酵产品的研究进展
作者: 关小莺 陈亮辉摘 要:荔枝是一种药食同源的水果,不仅具有较高的营养和保健价值,而且因其独特的风味和丰富的营养物质,已成为发酵食品开发的优质原料。益生菌广泛应用于乳品、果蔬等食品发酵领域,具有丰富食品风味、口感以及为消费者带来多重营养健康功效等作用。结合荔枝的特性和益生菌发酵技术,可以开发出既美味又健康的荔枝发酵产品,这不仅能够提升荔枝的附加值,也符合现代消费者对健康食品的需求。基于此,本文综述了荔枝发酵饮品的发酵菌种、工艺、风味以及功能特性,旨在为新型荔枝发酵产品的研发提供参考。
关键词:荔枝;发酵;功能活性
Research Progress in Litchi Fermented Products
Abstract: Litchi chinensis Sonn. is a medicinal and edible fruit that not only has high nutritional and health value, but also has become a high-quality raw material for the development of fermented foods due to its unique flavor and rich nutrients. Probiotics are widely used in the fermentation fields of dairy products, fruits and vegetables, which have the functions of enriching food flavor and taste and bringing multiple nutrition and health effects to people. By combining the characteristics of Litchi chinensis Sonn. with probiotic fermentation technology, delicious and healthy litchi fermentation products can be developed, which not only enhances the added value of Litchi chinensis Sonn., but also meets the modern consumer demand for healthy food. Based on this, this article summarizes the fermentation strains, processes, flavors, and functional characteristics of litchi fermented beverages, aiming to provide reference for the development of new litchi fermented products.
Keywords: Litchi chinensis Sonn.; fermentation; functional activity
荔枝为无患子科荔枝属,主要分布在东南亚,是广东四大名果之一,目前共100多个品种。新鲜荔枝色泽鲜红,肉质洁白透亮,富含糖、维生素、矿物质和膳食纤维等多种营养素。荔枝品种丰富,其中桂味、怀枝、糯米糍、妃子笑和黑叶等品种的产量相对较高[1-3]。
荔枝具有较高的营养价值和商业价值,但采摘后易褐变腐败,影响其外观和市场价值。为了有效改善荔枝采摘后易褐变腐败的问题,有关学者进行了大量的研究工作[4],如研究荔枝不同组织部位化学成分及其生物学活性、褐变产生机制和抑制措施[5]、荔枝保鲜技术等[6-7]。同时,为了延长荔枝产业链,提高其附加值,科研人员开发了一系列荔枝相关产品,如荔枝干、荔枝酒醋、荔枝汁、荔枝罐头和荔枝粉等。
近年来,随着消费者对健康食品需求的增加,以及益生菌发酵技术的不断优化,发酵食品市场显示出较大的发展潜力。对荔枝进行发酵处理,不仅能丰富产品风味,还能产生大量功能活性成分,从而提高荔枝的附加值。基于此,本文主要从发酵荔枝产品的发酵菌种、发酵工艺、风味和功能成分这几方面进行阐述,旨在为发酵荔枝产品的开发提供一定的理论依据。
1 发酵菌种的筛选
益生菌是指摄入足够数量,并对宿主健康有益的活性微生物。常用的益生菌包括乳杆菌属、双歧杆菌属菌种以及酵母菌、醋酸菌等。
1.1 乳酸菌
乳酸菌在食品工业中使用广泛,常用作食品发酵剂。国内外研究人员使用干酪乳杆菌、植物乳杆菌、保加利亚乳杆菌等常见乳酸菌对果蔬汁进行发酵,通过发酵过程产生的一系列产物,发挥调节肠道菌群平衡、提高免疫力等作用[8]。张诚等[9]利用植物乳杆菌和乳酸芽孢杆菌对荔枝进行复合发酵。研究结果显示,pH值与还原糖含量下降,总酸总酚含量提高,石竹烯、芳樟醇等风味物质的含量也明显提高,表明乳酸菌发酵可提升荔枝的感官品质。卢嘉懿等[10]研究发现植物乳杆菌在荔枝汁中对谷氨酸钠的利用率最高,能刺激荔枝组织产生γ-氨基丁酸,并增强通透性使γ-氨基丁酸更好地溶出,乳酸菌发酵果蔬汁是富含γ-氨基丁酸的膳食补充品。乳酸菌发酵荔枝汁不仅能提升产品的口感和风味,还可以增加产品的有益成分。
1.2 酵母菌
酵母菌分为酿酒酵母和产香酵母,它们通常用于酿酒和奶酪制作等。在酒类产品的单一酵母发酵中,钟秋平等[11]利用活性干酵母在低温条件下成功生产出类似干白葡萄酒风格的荔枝酒。近年来,酵母菌在果汁发酵中的应用也逐渐受到重视,其中主要是酵母菌与乳酸菌的混合发酵。邹颖等[12]利用酵母乳酸菌发酵荔枝汁,发现复合发酵能促进干酪乳杆菌生长,降低糖度,具有良好的抗氧化性,使产品风味更佳。周英彪等[13]优化了荔枝酵素的发酵工艺,利用复合菌(酿酒酵母、醋酸杆菌、植物乳酸杆菌)进行发酵,发现这种方法能显著增加荔枝酵素中的总酚含量。有相关研究报道,乳酸菌和酵母菌混合发酵不仅能促进各自菌数的增长,还能调控代谢产物的变化。两者结合可能使产品兼具乳酸香和酒醇香,从而进一步提高产品的价值及风味。
1.3 醋酸菌
醋酸菌是一类革兰氏阴性细菌,利用其发酵的果醋含有有机酸和酚类等活性成分,具有增强机体免疫、抗压解乏等功效。张斌等[14]研究确定了荔枝醋酸发酵的最佳工艺条件为发酵温度32 ℃、初始酒精度5.5%、醋酸菌接种量0.42 g·L-1。在此优化条件下,总酸产量为4.91 g/100 mL,酯类和醇类成分明显增加,从而使得口感风味更好。屈利民等[15]对荔枝酒进行摇瓶和静止发酵生产荔枝果醋,结果发现静止发酵可以降低总酸含量,提升多酚和黄酮的含量,进而提高其抗氧化能力。
2 荔枝发酵饮品的工艺研究
在乳酸菌发酵领域,郑欣等[16]利用干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌和肠膜状明串珠菌发酵荔枝汁,经巴氏杀菌后于30 ℃静止发酵12 h。结果表明,干酪乳杆菌和保加利亚乳杆菌发酵的荔枝汁含有更多胞外多糖,并且经贮藏后仍能保持较高的活菌数,更适用于开发饮料产品。刘欣等[17]选择了8种乳酸菌发酵荔枝汁,发酵工艺配方为荔枝汁50%、大豆蛋白48%、白砂糖2%及菌种接种量3%,于37 ℃静止发酵48 h。结果发现,鼠李糖乳杆菌的发酵能力更优,而德氏乳杆菌发酵的荔枝汁中氨基酸含量更高。王春艳等[18]以荔枝汁、薏米和牛奶为原料,利用植物乳杆菌发酵荔枝汁薏米复合凝固型酸奶,并对其生产工艺进行了优化,发现在荔枝汁25%、发酵剂7%、发酵温度40 ℃及静止发酵8 h的工艺条件下,复合型酸奶具有浓厚的荔枝牛奶风味,且凝固状态较好。在酵母菌发酵领域,杨幼慧等[19]通过优化发酵菌种VL2的工艺,设定接种量为0.5%,pH值为4.0,总糖含量为20 g/100 mL,并发酵4 d,最终得到的成品酒精度为12.23%,口感醇和且具有明显的荔枝香气。苗俨龙等[20]在优化荔枝水果啤酒工艺中发现,当原麦汁浓度在9~11 oP,荔枝果浆含量在11%~15%,啤酒花用量为0.39~0.44 g·L-1时,可以丰富水果啤酒品类,并赋予其荔枝的特征风味。在醋酸菌发酵领域,QIU等[21]利用响应面分析法对荔枝醋发酵工艺进行优化。结果显示,在发酵工艺为接种量10%、原醇含量7.0%、发酵温度30 ℃时,乙酸得率为52.45 g·L-1,荔枝醋风味更优。
3 荔枝发酵饮品的风味研究
发酵荔枝汁在不同发酵条件下,产生的风味代谢产物具有较大差异。发酵荔枝汁的风味主要与菌种发酵代谢产物、发酵菌种种类、果汁灭菌储藏方式等因素有关。例如,ALVES等[22]通过研究自然发酵和接种发酵对荔枝发酵挥发性成分的影响,得出接种酵母发酵具有最复杂的香气特征。邓雅妮等[23]采用气相色谱-离子迁移谱联用和气相色谱-质谱联用技术分析了热杀菌和超高压前处理对乳酸菌发酵荔枝汁挥发性成分的影响。结果发现,热杀菌会降低萜类和醇类含量,而超高压前处理的荔枝汁与新鲜果汁组分相似,经发酵后芳樟醇、顺式玫瑰醚、苯甲醛等成分增多,能有效改善荔枝汁及其发酵汁的香气品质。此外,混菌发酵优于单菌发酵。张诚等[9]以荔枝浆为研究对象,采用植物乳杆菌和乳酸芽孢杆菌进行复合发酵。结果显示,荔枝风味成分以烯类和醇类物质为主,发酵后除醛类物质含量种类下降外,其余物质含量与种类数量均增加,且风味物质更加多元化。这表明不同发酵工艺会影响发酵风味物质的形成。王玉海[24]比较了不同的荔枝果汁添加方式对荔枝啤酒品质的影响。结果显示,预发酵果汁可有效调整待发酵麦汁的糖组分,分段添加有助于优化发酵液的糖酸比和整体风味。
4 荔枝发酵饮品的益生功能
4.1 调节肠道微生态平衡
荔枝发酵过程中产生的有机酸等代谢产物不仅可以抑制腐败菌和病原菌生长,还可以刺激人体胃蛋白酶的分泌,从而增进食欲。关小莺等[25]研究发现干酪乳杆菌发酵的荔枝汁对肠炎沙门氏菌等5种常见食源性致病菌具有明显的抑制效果。周俊萍等[26]研究发现干酪乳酪杆菌和德氏乳杆菌发酵的荔枝汁能较好地保留活性成分,并具有较好的润肠通便作用。TANG等[27]研究发现混合乳酸菌发酵荔枝果肉中酚类物质能促进人体肠道菌群的平衡,展现出良好的生物活性。
4.2 护肤养颜、抗衰老
益生菌发酵过程中产生的超氧化物歧化酶能够清除自由基,提高抗氧化活性。甘聃等[28]研究了荔枝发酵物对人体皮肤的影响,发现发酵产物能有效提升细胞的抗氧化能力,修复长波紫外线(Ultraviolet A,UVA)导致的细胞凋亡。孙淑夷[29]通过试验发现荔枝发酵液中超氧化物歧化酶活性为52.17 U·mL-1,淀粉酶活性为12.15 U·mL-1,总酚含量为12.76 mg/100 mL,具有较好的抗氧化活性。
4.3 增强免疫及解乏功能
WEN等[30]通过研究发现,益生菌荔枝汁可以缓解小鼠免疫功能障碍,改变肠道菌群结构,属于潜在的功能性食品。此外,γ-氨基丁酸能够抑制性神经传导,当γ-氨基丁酸缺乏时,容易产生焦虑、疲乏等症状。WANG等[31]筛选出一株高产γ-氨基丁酸的可食用乳酸菌,并以荔枝汁为原料,优化了荔枝汁发酵工艺,最终得到一款富含γ-氨基丁酸的荔枝发酵产品。
5 结语
我国荔枝具有产量优势,但采摘后易腐败,导致附加值较低,因此急需开发新技术和研发新产品。近年来,尽管发酵荔枝产品的研究相对较少,但这类发酵产品不仅营养丰富,能改善口感和风味,还含有对人体健康有益的功能成分,符合饮品功能化的发展趋势。然而,开发高端发酵产品,如优质的荔枝酒、荔枝醋和乳酸菌荔枝饮品等,仍面临着巨大的挑战。未来,研究人员还需要借助高通量筛选、代谢工程及生物信息学技术来筛选和培养更适合荔枝发酵的专用菌种,同时研究和采用新的生产工艺,实现发酵过程的智能化控制,以提升发酵效率和产品质量。建立完善的荔枝发酵产品质量控制体系,推动跨学科合作,打造具有中国特色的功能性和差异化荔枝发酵产品,充分提升荔枝的利用价值,从而推动荔枝发酵产业可持续健康发展。