本研究以枣和山楂复合汁为基质，比较了两种工艺：“乳酸菌单发酵 36 小时→灭菌→酵母再发酵（InLA）”和“乳酸菌 - 酵母同步共发酵（LSA）”。我们采用非靶向液相色谱 - 串联质谱（LC-MS/MS）、气相色谱 - 质谱（GC-MS）以及京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析来评估灭菌对品质的影响。结果表明，在 LSA 中，总酸持续增加，总酚、总黄酮、超氧化物歧化酶（SOD）活性以及 DPPH/ABTS 抗氧化能力显著高于 InLA。代谢组主成分分析（PCA）/正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）清晰地区分了这四种工艺，其中 LSA 与 InLA 之间的差异最大。InLA 工艺中乳酸、酚酸和功能性脂质的含量显著降低。乳酸菌丰富了苯丙氨酸 - 苯丙素 - 戊糖磷酸 - 脂质代谢等通路，并显著增强了关键的花果香，包括苯乙醛、辛醛、1- 辛烯 - 3- 醇、丁香酚和 2- 庚酮（相对香气活度值，ROAV>1）。相反，仅用乳酸菌发酵仅增加了β- 玫瑰醇酮，并降低了整体芳香复杂性。乳酸菌失活导致半乳糖和酪氨酸代谢缺失，仅烟酸代谢上调。未灭菌的乳酸菌 - 酵母共发酵被证明具有协同作用，兼具高营养、功能和感官品质。高温灭菌可能会削弱微生物间的相互作用，并非首选策略。本研究提出的非灭菌共生发酵策略为枣和山楂等复合果蔬汁的高价值工业化生产提供了可直接复制的工艺模板。结合营养、功能和风味优势，它有望推动传统发酵饮料生产技术的进步。

引言

枣（Ziziphus jujuba Mill.）是鼠李科枣属植物，原产于中国，现广泛种植于亚洲、欧洲和美洲。中国是枣的最大且唯一的经济出口国，新疆是中国枣种植面积最大的省份，使枣成为新疆的地理标志性农产品之一。枣的栽培和食用已有数千年历史，富含膳食纤维、维生素、矿物质、蛋白质和氨基酸，还含有具有强大抗氧化、抗炎、保肝和抗衰老作用的生物活性黄酮类化合物、多酚和三萜类化合物。成熟的鲜枣含糖量和水分都很高，容易腐烂且不易储存。因此，干枣是市场上最常见的形式。然而，目前枣的加工主要集中在干制和蜜饯产品上，在深度加工和产品类型多样化方面进展有限。新疆及全球枣产业面临的重大挑战是相关产品的附加值低，因此产品创新至关重要。将枣与山楂结合进行发酵是一种切实可行的方法，既能提升感官品质，又能增加功能性益处。优化枣与山楂的比例，平衡天然糖分和酸度，以符合消费者对发酵果酒的口味预期。就健康益处而言，山楂含有黄酮苷、绿原酸和三萜类化合物，有助于调节血脂、改善微循环和清除自由基。同时，枣提供的以半乳糖醛酸为主链的水溶性多糖，在肠道中起到益生元的作用，促进有益菌的生长。在共发酵过程中，乳酸菌分泌的酯酶和糖苷酶催化山楂中酯键或糖苷键连接的多酚水解，将其转化为相应的游离苷元。与此同时，枣多糖首先被胞外碳水化合物酶分解为低聚糖；生成的单糖随后被细胞吸收并在细胞内发酵，产生低分子量有机酸，如乳酸和乙酸。这使得两种原料中的活性成分能够在同一系统内协同发挥作用，最终使产品具有更强的抗氧化和肠道健康益处。

发酵是提升加工果蔬产品风味和营养价值的关键方法。在发酵过程中，微生物通过代谢作用将果蔬中的复杂碳水化合物、蛋白质和脂肪分解成短链脂肪酸、氨基酸和维生素等小分子、易吸收的物质，从而提高产品的营养价值，并赋予其独特的风味。乳酸菌和酵母是发酵中常用的微生物。乳酸菌是公认的益生菌，是通过无性繁殖的厌氧菌，能将糖类转化为乳酸，将酚类物质代谢为小分子游离形式，并将脂肪转化为更易利用的脂肪酸。它们还能产生维生素，例如维生素 B12，这种维生素在大豆中是不存在的，Molina 等人用乳酸菌属的罗伊氏乳杆菌发酵豆浆时就发现了这一点。酵母是一种单细胞真菌，通过糖类发酵产生二氧化碳和酒精。它是一种通过无性繁殖的厌氧微生物，其发酵过程能改善食品的质地和香气。乳酸菌和酵母可以单独使用，也可以一起使用，它们在发酵过程中的相互作用直接影响产品质量。例如，乳酸菌和酵母的共发酵能更有效地降解全麦酸面团中的小麦面筋，并改善面团质量，在山羊奶酒发酵过程中添加乳酸菌能显著提高对 ABTS 和羟基自由基的清除能力。然而，关于共发酵过程中的代谢机制研究仍存在空白，尤其是在灭菌对发酵结果的影响方面。尽管灭菌可以去除杂菌污染，但可能会破坏一些有益微生物的协同作用，影响发酵产物的多样性和质量。未来的研究应进一步探究灭菌条件如何影响发酵过程以及乳酸菌和酵母产品的特性。

尽管许多研究已经对发酵果蔬饮料中微生物代谢活动的机制进行了探究，但这些饮料中特定小分子化合物的来源仍不清楚。这主要是由于不同微生物菌株的代谢特征难以表征，以及所用原材料的多样性。非靶向代谢组学是一种分析方法，利用高分辨率质谱（HRMS）和色谱技术，如液相色谱 - 质谱（LC-MS）和气相色谱 - 质谱（GC-MS），对生物样本中的代谢物进行全面检测和分析。与专注于特定代谢物组的靶向代谢组学不同，非靶向代谢组学旨在检测样本中的所有代谢物，以了解系统的整体代谢状态。Chu 等人结合了靶向和非靶向代谢组学，以阐明酵母发酵降低大豆乳清中嘌呤含量的代谢途径；吴等人利用感官和非靶向代谢组学分析，鉴定出灵芝复合咖啡中几种独特的化合物，这些化合物赋予了其不同于传统咖啡的风味特征；王等人采用挥发性成分分析和非靶向代谢组学评估了植物乳杆菌 NML21 生产富硒酸奶的能力。总之，非靶向代谢组学能够全面鉴定发酵样品中的代谢物，并为各种化学计量学分析奠定基础，从而得出更合理、更科学的结论。

主要内容

本研究采用液相色谱 - 串联质谱（LC-MS/MS）和气相色谱 - 质谱（GC-MS）技术，并结合化学计量学工具，对枣山楂发酵饮料（JHFB）发酵过程中小分子代谢物的变化进行了研究。不同的发酵过程涉及三种乳酸菌和一种啤酒酵母。研究包括测定抗氧化能力和总功能物质含量，对非挥发性和挥发性代谢物进行非靶向广泛检测，对结果进行无监督主成分分析（PCA）和有监督正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA），并基于 KEGG 数据库进行生物信息学分析。本研究旨在表征乳酸菌（两种乳酸菌和嗜热链球菌）与啤酒酵母在 JHFB 发酵过程中的发酵性能，以及不同发酵过程对其质量的影响。同时，为优化枣类发酵产品和推进功能性食品的发展提供科学依据。

亮点

无菌处理的多菌株发酵使抗氧化剂含量翻倍，并增添花果香。

来源：公众号-组学加

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/x0nCJzjeF0fbwgbNPsdHig