根据生态发酵产业协会《酵素产品分类导则》定义,酵素是以水果、药食同源植物为原料,经微生物发酵产生的含生物活性成分的产物;其核心成分包括糖类、有机酸、维生素、氨基酸、多酚类、萜类等,同时富含淀粉酶、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)等功能性酶类[1-2]。
水果酵素的发酵原料以新鲜水果为主体,涵盖苹果、葡萄、蓝莓等传统果蔬以及国家卫生健康委员会公布的新食品原料(如针叶樱桃)和药食同源植物(如枸杞、山楂)[3]。发酵过程中,水果表面天然附着的酵母菌、醋酸菌、乳酸菌等微生物通过糖代谢、氨基酸代谢等途径,将水果中的大分子物质转化为小分子活性成分——酵母菌将蔗糖分解为乙醇和二氧化碳,醋酸菌则利用乙醇生成醋酸,乳酸菌发酵产生乳酸,同时微生物代谢生成了酶类、短链脂肪酸、多酚衍生物等功能物质[4]。由于原料水果的差异,不同水果酵素的成分特征显著不同,热带水果类酵素(如菠萝)常具有较高蛋白酶活性,浆果类酵素(如蓝莓)富含多酚类抗氧化物质,而柑橘类酵素则以有机酸(如柠檬酸)为主要特征成分。
水果酵素兼具原料水果的固有营养与发酵产生的功能成分,其保健价值包括:通过多酚类物质与SOD协同发挥抗氧化作用,调节肠道菌群平衡改善消化吸收,产生的有机酸与酶类促进新陈代谢,多糖类物质增强免疫调节等[5-6]。然而,当前水果酵素产业面临原料标准化不足、自然发酵过程中杂菌污染风险、产品活性成分稳定性差等问题。
目前,学术界对水果酵素的研究主要集中在发酵工艺优化(如菌种筛选、发酵条件调控)、活性成分解析(如多酚类物质的结构-活性关系)及功能机制探索,但在生物安全性评价(如天然发酵中的生物胺积累)、产业标准化体系构建等方面仍存在技术瓶颈。未来研究可聚焦于水果原料的功能组分挖掘、微生物菌群的精准调控、活性成分的稳态化技术开发,推动水果酵素产业向功能精准化、质量标准化方向发展。
根据水果酵素生产方法,可以将其分为自然发酵和人工接种发酵酵素[7]。水果酵素的生产工艺主要有原料预处理、成分调节、发酵过程和后处理4个环节。水果酵素的发酵方式主要包括自然发酵与人工接种发酵。自然发酵是先将水果原料预处理并调节糖度与pH值,随后依靠原料自身携带的微生物进行发酵,最后过滤得到成品。人工接种发酵则是依据原料特性选择特定菌种,可分为单一菌种发酵与多菌混合发酵。其中,多菌混合发酵通过菌种间的互利共生作用,不仅能加速发酵进程,还能赋予产品更为丰富复杂的风味与香气。发酵完成后,经过后熟、澄清、过滤、灭菌(确保产品的生物安全性和货架期稳定性)以及包装等一系列操作,最终制成了酵素产品。水果酵素的生产工艺流程如图1所示。
图1 水果酵素生产工艺流程图
Fig. 1 Flow chart of fruit enzyme production process
水果酵素的发酵过程涉及原料中营养物质的分子水平的分解和结构改变,多元化的发酵原料选择可以为产品提供更加丰富的物质基础,从而使水果酵素产品具有更均衡的功能性成分,增强酵素产品的营养价值[8]。不论是自然发酵还是接种发酵,水果酵素的发酵过程都非常复杂,产品的品质受多种因素的影响,包括原料选择、发酵菌种、辅料添加量及发酵过程中的时间、温度和料液比等。其中,发酵过程中使用的菌种是决定酵素产品功能性成分生成的主要驱动力,它对酵素产品的品质具有重要影响,同时微生物在代谢过程中产生中间产物和终产物,这也是影响水果酵素产品质量的因素之一。
水果酵素发酵是一个复杂的微生物协同过程。体系中的微生物通过其代谢活动,在分子层面上驱动发酵物料的结构转化,生成一系列复杂的中间代谢物与交叉代谢产物,从而决定了最终产品的品质与风味。
水果酵素的发酵周期过程大致分为3个阶段:第1阶段以兼性厌氧酵母为主,通过有氧呼吸大量繁殖,酵母菌以水果果实中的糖(如葡萄糖、果糖等)为碳源,将其逐级降解成小分子化合物。在此过程中,蔗糖被水解成葡萄糖和果糖,而果糖在体内新陈代谢过程中,主要产生乙醇和二氧化碳,同时醋酸菌可利用环境中的氧气,将部分乙醇转化为乙酸,初步积累酸度,这一时期是发酵和后续微生物活动的前提[9]。
第2阶段随着发酵的进行,体系中的氧气逐渐耗尽,体系向厌氧环境转化。酵母菌从有氧呼吸转为无氧发酵(乙醇发酵),继续将糖分转化为乙醇和二氧化碳。同时产酸菌开始大量繁殖,兼性厌氧的乳酸菌在厌氧条件下开始活跃,而好氧的醋酸菌活性则因缺氧受到显著抑制。乳酸菌将葡萄糖、乳糖等代谢产物转化为乳酸,使发酵液pH值进一步降低并形成酸性环境。该酸性环境既可有效抑制杂菌生长,又能赋予产品独特的酸味和醇厚的口感[10]。
在这些微生物的影响下,水果配料中的其他成分也会产生一系列的改变。水果中的酚类化合物经微生物代谢后,会产生具有更高生物利用率的酚类衍生物,从而增强其抗氧化能力;而在发酵过程中,乳酸菌可以将绿原酸分解为游离咖啡酸,从而大幅增加结肠吸收效率。此外,微生物还能降解水果中的毒性物质,如乳酸菌可将银杏酚酸降解速率提高到70%,使有毒组分降低至小于1 mg/L的安全阈值[11-12]。
第3阶段为后熟过程,其在低温密封条件下,通过酶系与化学反应(如美拉德反应)协同完成。在此过程中,水解酶将蛋白质、多糖等大分子降解为氨基酸和单糖,而合成酶则将小分子聚合成风味物质,实现营养素的精细重构。同时,伴随酶促褐变与美拉德反应,酵素颜色逐渐加深至琥珀色,并积累醛、酮等香气成分。
水果酵素的功能活性源于其发酵过程中产生的丰富生物活性物质,其主要表现为酶活性、抑菌活性、抗氧化、免疫调节、保护心血管与降脂减肥以及解酒护肝等多种生理功效,这些功能之间的关联与核心作用机理见图2。
图2 水果酵素的功能活性及作用机理
Fig. 2 Functional activity and mechanism of fruit Jiaosu
水果发酵液含有一系列以SOD、蛋白酶、脂肪酶为核心的功能酶,其催化性能与分子结构和辅基构成有紧密联系。β-葡聚糖酶是一种在水果酵素中广泛存在的水解酶,它不仅能抑制细菌生长,还能促进对病原菌的抗性反应[13]。SOD活性位点依赖于金属离子(Cu2+、 Zn2+)的价态转化,调控超氧阴离子自由基
歧化产生H2O2与O2,H2O2又被过氧化氢酶降解,从而形成协同抗氧化网络[14]。蛋白酶在降解蛋白质的同时,也可以水解植物细胞壁,释放出束缚态多酚,其中的酸性蛋白酶可以将原花色苷-蛋白复合体解离,增加42%的游离酚类物质,这几种酶不但参与了原料的降解,而且还直接参与了水果酵素的抗氧化和降脂等生理作用。
水果酵素的抗菌机理遵循多靶点协同抑制原理:酵素产物经过微生物发酵,产生大量的活性组分,如胞外多糖、细菌素等,利用有机酸、抗菌蛋白和酚类物质等的协同效应,阻断细菌蛋白等生物大分子的合成,植物乳杆菌在醋酸作用下可显著降低细胞膜通透性,破坏细菌细胞壁和细胞膜,达到抑制细菌生长的目的[15]。高灿灿等[16]研究发现,龙葵果酵素对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、大肠杆菌(Escherichia coli)、李斯特菌(Listeria monocytogenes)均有抑菌效果,且抑菌强度表现为金黄色葡萄球菌>大肠杆菌>李斯特菌。李祎等[17]的研究发现,龙葵汁无抑菌圈产生,但发酵后其抗菌活性明显增强(P<0.01),该变化既与发酵液中酚类物质含量增加有关,也与样品pH值和含糖量降低密切相关,并且与发酵液的浓度存在相关关系。
过量的自由基可引起机体衰老和肿瘤等疾病。从功能表现来看,水果酵素的抗氧化性依赖多酚类、黄酮类物质与SOD等酶的协同作用,其中多酚类化合物可作为还原介质、金属螯合剂、单线态氧猝灭剂或H·受体等,起到消除过量自由基的作用。陈扬等[18]利用蔓越莓沙棘酵素制成的酸奶,其抗氧化性明显提高;对黑加仑酵素的抗氧化性分析表明,酵母菌发酵可有效促进
的清除,发酵48 h时1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除能力达 96.37%,发酵72 h时羟自由基清除率达到最大值,为70.54%[19];同时,Liao Xueyi等[20]采用乳酸菌对芒果汁进行发酵,结果表明,与芒果原汁相比,其所含的有机酸种类和酚类物质含量明显增多,且DPPH自由基的清除能力也明显增强。
水果酵素的免疫激活作用则是由模式识别受体(pattern recognition receptors,PRRs)介导,并通过对免疫细胞的调节实现。微生物代谢产物如胞外多糖、肽聚糖等是发挥免疫调控作用的重要物质,可通过活化巨噬细胞,促进干扰素分泌等途径提高机体的免疫力;同时,利用酵素中的寡糖和氨基酸等小分子物质,通过肠黏膜的吸收,直接调控机体的免疫反应,从而形成水果酵素的免疫调控网络[21-22]。张昊等[23]研究发现,饮水中添加菠萝酵素(pineapple enzyme,PE)对仔猪的免疫机能有明显的调控作用:PE2组(0.2%添加量)和PE3组(0.3%添加量)仔猪血清免疫球蛋白M、免疫球蛋白A含量显著升高,PE2 组仔猪血清干扰素γ的水平也明显增高,表明PE可能通过提高机体的免疫应答水平而提高机体的免疫力。
水果酵素代谢产物中的脂肪酶是一种特异的酯键水解酶,它的表达变化与肥胖症等代谢性疾病有着密切的关系[24]。水果酵素对心血管的保护作用基于多靶点代谢调控机制与临床验证的双重支撑:Chiu Huifang等[25]通过双盲实验发现,饮用果蔬酵素可有效降低高胆固醇血症患者的血脂与低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C)水平,并增加其肠道内益生菌数量。此外,水果酵素中的膳食纤维经肠道菌群代谢生成丙酸,通过抑制肝脏3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A 还原酶活性,可降低小鼠血清LDL-C,进而构建起“肠道菌群-脂质代谢”调控轴。另有研究表明,能提高有机酸、花色苷的种类及含量,并能加速线粒体内脂肪酸的氧化降解,水果酵素可显著改善小鼠的体质量和血脂水平,并且没有明显的不良反应[26]。
过量饮酒可导致肝损伤,乙醇对肝脏的损害主要是肝脏细胞的通透性和细胞的程序性坏死,从而导致谷草转氨酶、谷丙转氨酶和碱性磷酸酶 指标的增高。水果酵素的解酒护肝功效主要是通过乙醇代谢加速、氧化应激抑制及肠道屏障保护的协同作用实现:水果酵素中的乙醇脱氢酶可分解乙醇,降低谷草转氨酶、谷丙转氨酶和丙二醛等指标水平,从而发挥解酒护肝作用[27]。邵云晓[28]研究表明,酵素果汁饮料能在饮用后30 min内加速人体呼出乙醇浓度的降低,使醒酒时间缩短2 h,并在斑马鱼模型中得到验证。这是由于水果发酵液可通过阻止活性氧介导的线粒体信号通路,减少肝细胞凋亡,进而保护动物免受乙醇性肝损伤。
为了更好地控制水果酵素发酵过程中微生物变化趋势,提高水果酵素的产品质量,越来越多的生产工艺选择复合菌种发酵。相较于单一菌种发酵,复合菌种发酵的菌株筛选更为复杂。尽管相关工艺类型多样,但其体系中的优势菌群仍以酵母菌、乳酸菌和醋酸菌为主,它们通过协同作用共同塑造酵素产品的独特风味[29-31]。常见水果酵素的微生物资源如表1所示。
表1 常见水果酵素的微生物资源、发酵条件、功能性成分及保健功效
Table 1 Microbial resources, fermentation conditions, functional components and health benefits of common fruit Jiaosu
水果酵素微生物发酵条件功能性成分及保健作用参考文献葡萄酵素酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)XQ-055%接种量,常温避光发酵5 dγ-氨基丁酸含量与SOD活力的升高,具备抗氧化、改善肠道健康等 [29]多重保健作用雪花梨酵素植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus 一步发酵接种酵母菌0.14%、在26 ℃条富含总酚、SOD等抗氧化成分且具蛋白件下发酵24 h后;二步发酵接种植物乳酶活性,同时酸甜适口、香气独特,具plantarum)[32]植杆菌1.50%、在39 ℃条件下发酵36 h备抗氧化及促进消化等保健功能植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus 刺梨酵素plantarum)和短乳杆菌(Lactobacillus 白砂糖6%、接种量3%、发酵温度33 ℃、发酵时间17 h自由基清除率高且半抑制浓度低,显示出优异的抗氧化保健功能[33]brevis)罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)、鼠李糖乳杆菌(Lacticaseibacillus rhamnosus)、DPPH自由基清除能力、SOD活性高且野木瓜酵素植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus 0.2%质量比接种发酵,温度为 富含酯类等挥发性成分,优异的抗氧化[34]plantarum)、嗜酸乳杆菌(Lactobacillus 20~25 ℃,pH 3.5,恒温有氧发酵15 d保健功能及风味品质acidophilus)和酵母菌桑葚酵素植物乳植杆菌发酵时间40 h、发酵温度32 ℃、 补益肝肾、滋阴养血、清肝明目、(Lactiplantibacillus plantarum)接种量25%提高免疫力、延缓衰老[35]费比恩塞伯林德纳氏酵母(Cyberlindnera 费比恩塞伯林德纳氏酵母∶酿酒酵母fabianii)、酿酒酵母(Saccharomyces 1∶0.2,接种量3.3%,发酵温度23 ℃,初苹果酵素cerevisiae)、戊糖乳植杆菌(Lactiplantibacillus 始pH 4.7;戊糖乳植杆菌∶肠膜明串珠富含SOD且具较高还原力,展现出pentosus)、肠膜明串珠菌(Leuconostoc 菌1∶1,接种量5.2%,发酵温度 良好的抗氧化保健功能[36]mesenteroides)33 ℃,初始pH 5.1保加利亚乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus)、植物乳植杆菌白砂糖添加量13%,发酵时间36 h,发富含花青苷、酚类、抗坏血酸和蛋白石榴酵素(Lactiplantibacillus plantarum)、嗜酸乳杆酵温度38 ℃,菌种添加量3%(植物菌(Lactobacillus acidophilus)、乳酸片球乳植杆菌∶乳酸片球菌∶乳双歧杆菌=质;具有抗微生物、抗病毒、抗癌、抗[14]菌(Pediococcus pentosaceus)、乳双歧杆1.625∶1.250∶1.100)氧化剂和抗诱变作用菌(Bifidobacterium animalis subsp. lactis)
酵母菌是一种利用糖类物质发酵的真菌类微生物,属于兼性厌氧菌[37-38]。在有氧条件下,其将糖类转化为水和二氧化碳,此过程广泛应用于面包等食品的膨发;在无氧条件下,其通过糖酵解途径将葡萄糖转化为乙醇和二氧化碳,该机制是酿酒、酱油等生产的基础[39]。在水果发酵过程中,酵母菌通过产生抗菌物质、调节微生物群落平衡等方式,有助于形成稳定的发酵体系并积累有益代谢物(如有机酸、酚类物质等)。摄入该类发酵产品有助于维持肠道微生态平衡。王印壮等[29]研究了7株酵母菌在发酵过程中物质组成,结果表明,酿酒酵母XQ-05发酵速率快,最适合葡萄酵素发酵。张笑莹等[32]利用二步发酵法制备雪花梨酵素,一步法以0.14%酵母菌为原料,26 ℃培养24 h,二步法以15%植物乳植杆菌为接种物,39 ℃培养36 h。
乳酸菌是一类革兰氏阳性厌氧菌,可在厌氧或兼性厌氧条件下将葡萄糖等碳水化合物转化为乳酸[40]。大多数的乳酸菌对人体的健康是有益的,能够生成易被吸收的多种营养物质(如单糖、有机酸和维生素等),具有抗菌、调节肠道菌群平衡、促进人体免疫系统等作用。在食品工业中,它们可以用于酸奶、奶酪、酸菜等食品的制作,也可以被用作保鲜剂、调味剂等添加剂[41-42]。同时,乳酸菌还能够产生蛋白酶、葡萄糖酸酯酶等,这些酶可以改善食品的口感和质地,提高消化吸收率。酵素中的主要乳酸菌菌种有植物乳植杆菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌[43-44]等。酵母菌和乳酸菌之间还存在代谢互补机制[45],王虎玄等[46]对酿酒酵母与乳酸菌组合发酵制备苹果酵素的工艺进行了研究,发现其可以显著改善苹果抗氧化功能特性。
醋酸菌是一种革兰氏阴性的杆菌,属于好氧型微生物,可将乙醇氧化成醋酸,具有抗菌、抗氧化、降血糖、降胆固醇等作用。在食品工业中,它们可以用于醋、酱油、调味品等食品的制作,也可以被用作保鲜剂、调味剂等添加剂,醋酸菌还能够产生部分代谢酶,如葡萄糖酸酯酶等,这些酶可以改善食品的口感和质地,提高消化吸收率[47-48]。醋酸菌与酵母菌复合使用对酵素的菌群产量有协同促进作用。陈英等[49]使用复合菌株发酵大果山楂酵素,其最优的发酵条件为1.0%酵母菌、1.5%醋酸菌、1.0%乳酸菌,在30 ℃条件下,混合菌株的总酚类物质含量、SOD活性都高于自然发酵。蔡文煊 等[50]以重瓣玫瑰花、新疆红枣为主要材料,乳酸菌与醋酸菌的比例为2∶1,获得了较高的总酚类物质含量及酶活,SOD活性达372.36 U/mL。
传统培养法是一种用于分析和研究酵素微生物的常用方法,它是通过平板划线或稀释涂布,将样品接种于特定培养基,如用MRS培养基培养乳酸菌,用酵母浸出粉胨葡萄糖培养基培养酵母菌,在适宜条件下促进微生物生长,进而分离纯化优良菌株,以评估其发酵性能并应用于食品加工[51]。但是传统培养法也存在一些局限性,如某些微生物可能无法在传统培养基上生长,或者它们的酶活性在体外条件下很难保持。此外,传统的培养方法耗时耗力且只对样品中存在的一小部分微生物有效,忽略了其他可能存在的潜在酵素微生物,无法全面反映发酵体系[52]。因此,在进行水果酵素微生物分析时,可以结合其他现代技术和方法,如分子生物学、基因测序等,以获取更全面和准确的结果。
随着科技的迅速发展,分子生物学技术在酵素微生物的分析中具有重要作用,分子生物学技术所得的研究成果正开始改变人们对微生物世界的观点[53],包括聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳技术(polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis,PCR-DGGE)、实时PCR、基因组学和转录组学等,可以利用PCR-DGGE技术监测食品中微生物在时间或空间上的动态变化,能检测酵素中的菌群结构、分析优势菌群。杨芳等[54]对不同酵素的微生物群落结构进行分析对比,发现6种不同酵素中约有5种优势菌群,它们之间具有一定的关联性,彼此间的差异性较小,为酵素的商品化开发与应用提供理论依据。分子生物学技术提供了对酵素微生物进行深入研究和分析的工具和方法,不但节约了传统培养方法的时间,而且能提高检测的灵敏度,能有效、快速地得到酵素产品的微生物信息。这些技术能够揭示微生物的基因组信息、基因表达谱和酶的功能特性,从而为酵素的工艺优化和应用提供重要支持。
高通量测序由Handelsman等[55]提出,又称为深度测序,可同时对大量DNA进行测序,主要包括16S rRNA测序、全基因组测序和转录组测序等,具备灵敏度高、读数长和效率高的特点[56]。传统培养法的局限性导致很多微生物无法在实验室中成功培养,而高通量测序弥补了其他测序技术的缺点,它能够全面反映微生物的多样性、微生物菌落的组成以及它们在代谢产物中发挥的作用。对于菌群的组成分析具有准确定量、定时检测的优势,在发酵食品中已逐渐广泛应用。张海燕等[57]采用Illumina MiSeq高通量测序和高效液相色谱及气相色谱-质谱法发现微生物菌群的丰富度和多样性随着苹果酵素发酵时间的延长逐渐升高,同时发酵体系中的微生物与苹果酵素中风味物质形成高度相关。然而,高通量测序技术亦面临数据分析复杂、生物信息学工具的选择和标准化等挑战。因此,在使用高通量测序技术进行酵素微生物分析时,需要综合考虑实验设计、样品处理、测序策略以及数据分析方法,以获得准确和可靠的结果。
末端限制性片段长度多态性技术是将限制性片段长度多态性技术与荧光标记技术相结合,发展而来的一种较为先进的分子生态学方法,它可以快速评估样品中的微生物多样性。该方法利用限制性内切酶对特定的基因片段进行切割,产生一系列不同长度的DNA片段,通过检测这些片段的数量和大小分布等特征,可以推断样品中微生物的种类和数量。
DNA宏条形码是一种在高通量测序技术基础上开发的方法,通过引入短序列标签标记多个样品,从而同时分析多个样品的微生物多样性[58]。该方法主要针对16S rRNA和内转录间隔区等基因进行分析,具有高通量、高灵敏度和高准确性等特点,能够更全面、更深入地了解微生物群落的组成和多样性。
寡核苷酸配型技术是一种基于PCR扩增和电泳分离的方法,通过引入多个不同长度的寡核苷酸引物扩增细菌16S rRNA基因的可变区域,从而研究微生物的多样性。该方法适用于酵素微生物群落结构的快速检测和比较,但对于微生物丰度的定量分析相对较为困难。
水果酵素的安全性主要受原材料与生产过程影响,生物和化学方面的危害是主要危害。生物危害体现于自然发酵中因周期过长、原料微生物不可控或高糖环境引发的杂菌污染,以及在复合发酵中菌种和代谢产物的复杂性。目前,国内安全菌株选育的滞后进一步制约了高品质酵素产品的标准化生产与质量稳定性,因此,必须通过优化发酵条件、精准选育菌种、根据不同酵素产品特征控制发酵周期、定期更新菌种,以系统性地管控风险,确保产品的质量与安全。
化学危害源于原料农药残留或加工器具消毒不彻底导致的污染。在水果酵素生产的前处理过程中,包括原料的种植、采摘和清洗等环节,可能会有农药、化肥、重金属离子和化学试剂等物质的残留,这些残留物会对水果酵素产品造成化学性危害。所以在水果酵素生产过程中,企业应建立定期检测和监控体系,对原料进行抽样检测,评估其中的农药残留、重金属离子和化学试剂等物质的含量。另外,在清洗环节可以考虑使用吸附剂或其他处理方法,如离子交换、膜过滤等技术,以进一步减少化学物质的残留。
水果酵素在加工与贮藏过程中易受物理因素影响,存在潜在安全风险。当前国内部分酵素生产自动化程度较低,过程管控不足,易引入外源性物理杂质,如生产设备磨损产生的金属碎屑、管道锈蚀产生的铁锈,以及环境管控不当导致毛发、粉尘等异物混入产品。同时,贮藏环境中的光照、温度波动等因素,会加速酵素中多酚、色素等活性成分氧化分解,不仅影响产品品质稳定性,还可能因成分异常降解带来潜在安全隐患。为此,生产企业应优化加工与贮藏条件,采用现代化发酵与质控技术,严格控制环境温度、湿度及避光条件,建立标准化生产操作规范,强化异物防控与过程监管,从而降低物理性危害风险,保障水果酵素产品质量安全。
随着居民健康意识的增强,水果酵素行业展现出广阔的发展前景。尽管我国在酵素工艺研究方面已取得显著进展,但对水果酵素中微生物分布、发酵机理及其代谢产物安全性的研究仍不够深入。当前,现代发酵工程技术正逐步替代传统工艺,成为行业发展趋势。在水果酵素制备过程中,应优先选用国家卫生健康委员会认可的可食用菌种,并对所用菌株进行毒性与耐药性评估,从源头保障微生物安全。发酵过程中须采取可控方法,防止杂菌污染与有害物质生成。此外,应用宏基因组学与高通量测序等技术,系统解析发酵过程中菌群结构动态变化,有助于实现发酵过程可控、产品质量稳定与效率提升,为开发功能性酵素产品奠定基础。
[1] HU N, LEI M, ZHAO X, et al. Analysis of the microbial diversity and characteristics of fermented blueberry beverages from different regions[J]. Foods, 2020, 9(11): 1656.
[2] MARIKOVSKY M, ZIV V, NEVO N. Cu/Zn superoxide dismutase plays important role in immune response[J]. Immunology, 2003(6): 2993-3001.
[3] 张春月, 刘珊娜. 食用酵素及其微生物资源的研究进展[J]. 农产品加工, 2021(5): 77-80; 85.
[4] 周亚楠, 郑舒怡, 柳嘉雯, 等. 植物酵素代谢产物形成机制研究进展[J]. 食品工业科技, 2024, 45(15): 380-391.
[5] MA G X, BENARD M K, ZHAO L Y, et al. In vivo fermentation of a Pleurotus eryngii polysaccharide and its effects on fecal microbiota composition and immune response[J]. Food Funct, 2017, 8: 1810-1821.
[6] CORRÊA R C G, HAMINIUK C W I, BARROS L, et al. Stability and biological activity of Merlot (Vitis vinifera) grape pomace phytochemicals after simulated in vitro gastrointestinal digestion and colonic fermentation[J]. J Funct Foods, 2017, 36(9): 410-417.
[7] 陈天. 不同发酵方式对水果酵素发酵特性、贮藏稳定性及其干物质的影响研究[D]. 西安: 陕西科技大学, 2020.
[8] 田文静, 武亚帅, 王俊山, 等. 果蔬酵素的研究进展[J]. 食品科技,2021, 46 (12): 116-122.
[9] MARCO M L, HEENEY D, BINDA S, et al. Health benefits of fermented foods: microbiota and beyond[J]. Curr Opin Biotechnol,2017, 44: 94-102.
[10] PEREIRA A, FEITOSA W, ABREU V, et al. Impact of fermentation conditions on the quality and sensory properties of a probiotic cupuassu (Theobroma grandiflorum) beverage[J]. Food Res Int, 2017,100: 603-611.
[11] 杨小幸, 周家春, 陈启明, 等. 苹果酵素天然发酵过程中代谢产物的变化规律[J]. 食品科学, 2017, 38(24): 15-19.
[12] WANG Y C, TAO Y, ZHANG X Y, et al. Metabolic profile of ginkgo kernel juice fermented with lactic aicd bacteria: a potential way to degrade ginkgolic acids and enrich terpene lactones and phenolics[J].Process Biochem, 2019, 76: 25-33.
[13] GAO M, YANG G, LI F, et al. Efficient endo-β-1,3-glucanase expression in Pochia pastoris for co-culture with Agrobacterium sp. for direct curdlan oligosaccharide production[J]. Int J Biological Macromol 2021, 182: 1611-1617.
[14] 候吉超, 姜蕾, 宋晶晶, 等. 多菌种发酵石榴酵素工艺的优化[J]. 食品安全导刊, 2024(15): 132-136.
[15] ZHANG H, LIU S, MA Z, et al. Microbial succession and organic acid metabolism during spontaneous calamondin fermentation: the vital role of Pichia[J]. Food Res Int, 2025, 209: 116200.
[16] 高灿灿, 连洁, 钱荪宁, 等. 龙葵果酵素理化指标活性成分及其抑菌性研究[J]. 农产品加工, 2024(1): 66-69.
[17] 李祎, 王萍. 龙葵果汁发酵工艺优化及其抗炎、抑菌活性评价[J].现代食品科技, 2017, 33(6): 248-254; 213.
[18] 陈扬, 陈慧楣. 蔓越莓沙棘酵素酸奶制作工艺优化及其抗氧化性研究[J]. 食品安全导刊, 2025(12): 112-115.
[19] 樊秋元, 朱丹, 牛广财, 等. 黑加仑酵素发酵工艺优化及其体外抗氧化性能[J]. 食品工业, 2020, 41(1): 132-137.
[20] LIAO X Y, GUO L Q, YE Z W, et al. Use of autochthonous lactic acid bacteria starters to ferment mango juice for promoting its probiotic roles[J]. Prep Biochem Biotechnol, 2016, 46(4): 399-405.
[21] WOLF A J, UNDERHILL D M. Peptidoglycan recognition by the innate immune system[J]. Nat Rev Immunol, 2018, 18(4): 243-254.
[22] CAGGIANIELLO G, KLEEREBEZEM M, SPANO G.Exopolysaccharides produced by lactic acid bacteria: from health-promoting benefits to stress tolerance mechanisms[J].Appl Microbiol Biotechnol 2016, 100(9): 3877-3886.
[23] 张昊, 曹洪战, 芦春莲. 菠萝酵素对断奶仔猪生长性能、血清免疫指标和粪便菌群的影响[J]. 饲料研究, 2023, 46(16): 22-28.
[24] XIAO X W, LI S Y, ZHOU X B, et al. The anti-obesogenic effects and underpinning mechanisms of fermented plant-based foods: a review[J]. Trends Food Sci Technol, 2023, 136: 1-10.
[25] CHIU H F, CHEN Y J, LU Y Y, et al. Regulatory efficacy of fermented plant extract on the intestinal microflora and lipid profile in mildly hypercholesterolemic individuals[J]. J Food Drug Anal, 2017, 25(4): 819-827.
[26] 田玉虎. 水果酵素的制备及其对小鼠减肥降脂作用和机制的研究[D].北京: 中国农业科学院, 2024.
[27] LIN Y L, LIN H W, CHEN Y C,et al.Hepatoprotective effects of naturally fermented noni juice against thioacetamide-induced liver fibrosis in rats[J]. Chin Med Assoc Food Funct, 2017, 80(4): 212-221.
[28] 邵云晓. 酵素果汁饮料工艺优化及其解酒护肝功效研究[J]. 食品与发酵工业, 2026, 52(1): 67-74.
[29] 王印壮, 丁玉峰, 段定定 ,等. 葡萄酵素发酵过程中的酵母菌筛选及品质变化分析[J]. 食品与发酵工业, 2022, 48(10): 70-77.
[30] VERÓN H E, GAUFFIN C P, FABERSANI E, et al. Cactus pear (Opuntia ficus-indica) juice fermented with autochthonous Lactobacillus plantarum S-811[J]. Food Funct, 2019, 10(2): 1085-1097.
[31] TANG X, WANG B, MAO B, et al. Screening of microbial strains used to ferment Dendrobium officinale to produce polysaccharides, and investigation of these polysaccharides’ skin care effects[J]. Processes, 2023, 11(9): 2563.
[32] 张笑莹, 赵江丽, 李月, 等. 雪花梨酵素二步发酵工艺优化[J]. 现代食品科技, 2023, 39 (7): 32-41.
[33] 任平国, 徐启红, 党卫红, 等. 刺梨酵素发酵工艺优化及其抗氧化活性研究[J]. 中国酿造, 2025, 44(2): 239-244.
[34] 刘莎, 郎瑞, 严梅, 等. 酵母菌与不同乳酸杆菌复合发酵对野木瓜酵素品质的影响[J]. 食品工业科技, 2026, 47(4): 36-48.
[35] 吴德光, 邓学聪, 胡智慧, 等. 植物乳杆菌发酵桑葚酵素工艺优化及质量评价[J].食品工业科技, 2026, 47(4): 36-48.
[36] 张海燕, 康三江, 苟丽娜, 等.苹果酵素混菌发酵工艺优化[J]. 中国酿造, 2024, 43(10): 236-243.
[37] TANG C, XIE B, ZHANG Q, et al. Proanthocyanidins and probiotics combination supplementation ameliorated intestinal injury in enterotoxigenic Escherichia coli infected diarrhea mice[J]. J Funct Foods, 2019, 62: 103521.
[38] 李智邦. 酵母菌发酵红枣饮料加工工艺及品质变化研究[D].石河子: 石河子大学, 2023.
[39] SAHANA G R, BALASUBRAMANIAN B, JOSEPH K S, et al.A review on ethanol tolerance mechanisms in yeast: current knowledge in biotechnological applications and future directions[J]. Process Biochem, 2024, 138: 1-13.
[40] 刘秀娟.苹果酵素发酵工艺及其抗氧化活性研究[D]. 天津: 天津科技大学, 2023.
[41] LIU S, HAN Y, ZHOU Z. Lactic acid bacteria in traditional fermented Chinese foods[J]. Food Res Int, 2011, 44(3): 643-651.
[42] TEIXEIRA B A A, CUQUETTO M H, SONA J, et al. Bacteriocins from lactic acid bacteria and their potential in the preservation of fruit products[J]. Crit Rev Biotechnol, 2017, 37 (7) : 852-864.
[43] 曹刚刚, 冀利峰, 徐芳芳, 等. 酵素酿造过程中乳酸强化发酵工艺研究[J]. 农产品加工, 2022(22): 30-34.
[44] 胡晓颖. 黑果腺肋花楸果渣酵素的制备及其在奶片中的应用[D].长春: 长春大学, 2022.
[45] 周映君, 谢纯良, 陈柏忠, 等.不同酵母菌与植物乳杆菌复合发酵对新会柑酵素品质的影响[J]. 食品工业科技, 2022, 43(6): 118-125.
[46] 王虎玄, 柯西娜, 王聪, 等. 苹果酵素的制备及其抗氧化功能研究[J].陕西科技大学学报, 2023, 41(3): 37-46.
[47] DAI J, SHA R, WANG Z, et al. Edible plant Jiaosu: manufacturing,bioactive compounds, potential health benefits, and safety aspects[J]. J Sci Food Agr, 2020, 100(15): 5313-5323.
[48] RANJITHA K, OBEROI S H. Food flavours from yeasts:improved productivity through biotechnological interventions and process optimization[J]. Curr Biotechnol, 2018, 7(3): 199-213.
[49] 陈英, 余雄伟, 龚文发, 等. 植物酵素发酵特性及风味物质变化的研究[J]. 饮料工业, 2015, 18(2): 4-7.
[50] 蔡文煊, 赵天歌, 胡燃, 等. 富含SOD的玫瑰花红枣酵素工艺研究[J].安徽农学通报, 2021, 27(15): 168-171.
[51] MATTI A, UTAMI T, HIDAYAT C, et al. Isolation, screening, and identification of proteolytic lactic acid bacteria from indigenous chao product[J]. J Aquat Food Prod Technol, 2019, 28(7): 781-793.
[52] KŁOSOWSKI G, MIKULSKI D, JANKOWIAK O. Extracellular phytase production by the wine yeast S. cerevisiae (finarome strain)during submerged fermentation[J]. Molecules, 2018, 23(4): 848-852.
[53] HUGENHOLTZ P, GOEBEL B M, PACE N R. Impact of culture independent studies on the emerging phylogenetic view of bacterial diversity[J]. J Bacteriol, 1998, 180: 4765-4774.
[54] 杨芳, 申元英. 应用PCR-DGGE技术构建不同酵素微生物指纹图谱的初步研究[J]. 食品与发酵科技, 2015, 51(5): 7-9; 13.
[55] HANDELSMAN J, RONDON M R, BRADY S F, et al. Molecular biological access to the chemistry of unknown soil microbes: a new frontier for natural products. Chem Biol 5: R245-R249[J]. Cell Chem Biol, 1998, 5(10): 245-249.
[56] TORRES P J, KELLEY S T. Sampling, extraction, and highthroughput sequencing methods for environmental microbial and viral communities[J]. Methods Mol Biol, 2018, 1712: 163-173.
[57] 张海燕, 康三江,张霁红, 等. 苹果酵素发酵过程中微生物群落与风味物质的相关性分析[J]. 中国酿造, 2022, 41(12): 110-119.
[58] 邹何元, 吴文如, 陆亚茹, 等. 近年来DNA微型条形码和DNA宏条形码在中药鉴定中的应用[J]. 中药材, 2023(8): 2101-2108.
Research Progress on Fruit Jiaosu and Their Microbial Resources
RAO Hongting, LAN Bingying, LIAO Tingting, et al. Research progress on fruit Jiaosu and their microbial resources[J].China Brewing, 2026, 45(4): 15-21. (in Chinese with English abstract) DOI:10.11882/j.issn.0254-5071.2026.04.003.https://www.chinabrewing.net.cn