摘 要:荔枝是一種藥食同源的水果,不僅具有較高的營養和保健價值,而且因其獨特的風味和豐富的營養物質,已成為發酵食品開發的優質原料。益生菌廣泛應用于乳品、果蔬等食品發酵領域,具有豐富食品風味、口感以及為消費者帶來多重營養健康功效等作用。結合荔枝的特性和益生菌發酵技術,可以開發出既美味又健康的荔枝發酵產品,這不僅能夠提升荔枝的附加值,也符合現代消費者對健康食品的需求。基于此,本文綜述了荔枝發酵飲品的發酵菌種、工藝、風味以及功能特性,旨在為新型荔枝發酵產品的研發提供參考。
關鍵詞:荔枝;發酵;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
荔枝為無患子科荔枝屬,主要分布在東南亞,是廣東四大名果之一,目前共100多個品種。新鮮荔枝色澤鮮紅,肉質潔白透亮,富含糖、維生素、礦物質和膳食纖維等多種營養素。荔枝品種豐富,其中桂味、懷枝、糯米糍、妃子笑和黑葉等品種的產量相對較高[1-3]。
荔枝具有較高的營養價值和商業價值,但采摘后易褐變腐敗,影響其外觀和市場價值。為了有效改善荔枝采摘后易褐變腐敗的問題,有關學者進行了大量的研究工作[4],如研究荔枝不同組織部位化學成分及其生物學活性、褐變產生機制和抑制措施[5]、荔枝保鮮技術等[6-7]。同時,為了延長荔枝產業鏈,提高其附加值,科研人員開發了一系列荔枝相關產品,如荔枝干、荔枝酒醋、荔枝汁、荔枝罐頭和荔枝粉等。
近年來,隨著消費者對健康食品需求的增加,以及益生菌發酵技術的不斷優化,發酵食品市場顯示出較大的發展潛力。對荔枝進行發酵處理,不僅能豐富產品風味,還能產生大量功能活性成分,從而提高荔枝的附加值。基于此,本文主要從發酵荔枝產品的發酵菌種、發酵工藝、風味和功能成分這幾方面進行闡述,旨在為發酵荔枝產品的開發提供一定的理論依據。
1 發酵菌種的篩選
益生菌是指攝入足夠數量,并對宿主健康有益的活性微生物。常用的益生菌包括乳桿菌屬、雙歧桿菌屬菌種以及酵母菌、醋酸菌等。
1.1 乳酸菌
乳酸菌在食品工業中使用廣泛,常用作食品發酵劑。國內外研究人員使用干酪乳桿菌、植物乳桿菌、保加利亞乳桿菌等常見乳酸菌對果蔬汁進行發酵,通過發酵過程產生的一系列產物,發揮調節腸道菌群平衡、提高免疫力等作用[8]。張誠等[9]利用植物乳桿菌和乳酸芽孢桿菌對荔枝進行復合發酵。研究結果顯示,pH值與還原糖含量下降,總酸總酚含量提高,石竹烯、芳樟醇等風味物質的含量也明顯提高,表明乳酸菌發酵可提升荔枝的感官品質。盧嘉懿等[10]研究發現植物乳桿菌在荔枝汁中對谷氨酸鈉的利用率最高,能刺激荔枝組織產生γ-氨基丁酸,并增強通透性使γ-氨基丁酸更好地溶出,乳酸菌發酵果蔬汁是富含γ-氨基丁酸的膳食補充品。乳酸菌發酵荔枝汁不僅能提升產品的口感和風味,還可以增加產品的有益成分。
1.2 酵母菌
酵母菌分為釀酒酵母和產香酵母,它們通常用于釀酒和奶酪制作等。在酒類產品的單一酵母發酵中,鐘秋平等[11]利用活性干酵母在低溫條件下成功生產出類似干白葡萄酒風格的荔枝酒。近年來,酵母菌在果汁發酵中的應用也逐漸受到重視,其中主要是酵母菌與乳酸菌的混合發酵。鄒穎等[12]利用酵母乳酸菌發酵荔枝汁,發現復合發酵能促進干酪乳桿菌生長,降低糖度,具有良好的抗氧化性,使產品風味更佳。周英彪等[13]優化了荔枝酵素的發酵工藝,利用復合菌(釀酒酵母、醋酸桿菌、植物乳酸桿菌)進行發酵,發現這種方法能顯著增加荔枝酵素中的總酚含量。有相關研究報道,乳酸菌和酵母菌混合發酵不僅能促進各自菌數的增長,還能調控代謝產物的變化。兩者結合可能使產品兼具乳酸香和酒醇香,從而進一步提高產品的價值及風味。
1.3 醋酸菌
醋酸菌是一類革蘭氏陰性細菌,利用其發酵的果醋含有有機酸和酚類等活性成分,具有增強機體免疫、抗壓解乏等功效。張斌等[14]研究確定了荔枝醋酸發酵的最佳工藝條件為發酵溫度32 ℃、初始酒精度5.5%、醋酸菌接種量0.42 g·L-1。在此優化條件下,總酸產量為4.91 g/100 mL,酯類和醇類成分明顯增加,從而使得口感風味更好。屈利民等[15]對荔枝酒進行搖瓶和靜止發酵生產荔枝果醋,結果發現靜止發酵可以降低總酸含量,提升多酚和黃酮的含量,進而提高其抗氧化能力。
2 荔枝發酵飲品的工藝研究
在乳酸菌發酵領域,鄭欣等[16]利用干酪乳桿菌、保加利亞乳桿菌和腸膜狀明串珠菌發酵荔枝汁,經巴氏殺菌后于30 ℃靜止發酵12 h。結果表明,干酪乳桿菌和保加利亞乳桿菌發酵的荔枝汁含有更多胞外多糖,并且經貯藏后仍能保持較高的活菌數,更適用于開發飲料產品。劉欣等[17]選擇了8種乳酸菌發酵荔枝汁,發酵工藝配方為荔枝汁50%、大豆蛋白48%、白砂糖2%及菌種接種量3%,于37 ℃靜止發酵48 h。結果發現,鼠李糖乳桿菌的發酵能力更優,而德氏乳桿菌發酵的荔枝汁中氨基酸含量更高。王春艷等[18]以荔枝汁、薏米和牛奶為原料,利用植物乳桿菌發酵荔枝汁薏米復合凝固型酸奶,并對其生產工藝進行了優化,發現在荔枝汁25%、發酵劑7%、發酵溫度40 ℃及靜止發酵8 h的工藝條件下,復合型酸奶具有濃厚的荔枝牛奶風味,且凝固狀態較好。在酵母菌發酵領域,楊幼慧等[19]通過優化發酵菌種VL2的工藝,設定接種量為0.5%,pH值為4.0,總糖含量為20 g/100 mL,并發酵4 d,最終得到的成品酒精度為12.23%,口感醇和且具有明顯的荔枝香氣。苗儼龍等[20]在優化荔枝水果啤酒工藝中發現,當原麥汁濃度在9~11 oP,荔枝果漿含量在11%~15%,啤酒花用量為0.39~0.44 g·L-1時,可以豐富水果啤酒品類,并賦予其荔枝的特征風味。在醋酸菌發酵領域,QIU等[21]利用響應面分析法對荔枝醋發酵工藝進行優化。結果顯示,在發酵工藝為接種量10%、原醇含量7.0%、發酵溫度30 ℃時,乙酸得率為52.45 g·L-1,荔枝醋風味更優。
3 荔枝發酵飲品的風味研究
發酵荔枝汁在不同發酵條件下,產生的風味代謝產物具有較大差異。發酵荔枝汁的風味主要與菌種發酵代謝產物、發酵菌種種類、果汁滅菌儲藏方式等因素有關。例如,ALVES等[22]通過研究自然發酵和接種發酵對荔枝發酵揮發性成分的影響,得出接種酵母發酵具有最復雜的香氣特征。鄧雅妮等[23]采用氣相色譜-離子遷移譜聯用和氣相色譜-質譜聯用技術分析了熱殺菌和超高壓前處理對乳酸菌發酵荔枝汁揮發性成分的影響。結果發現,熱殺菌會降低萜類和醇類含量,而超高壓前處理的荔枝汁與新鮮果汁組分相似,經發酵后芳樟醇、順式玫瑰醚、苯甲醛等成分增多,能有效改善荔枝汁及其發酵汁的香氣品質。此外,混菌發酵優于單菌發酵。張誠等[9]以荔枝漿為研究對象,采用植物乳桿菌和乳酸芽孢桿菌進行復合發酵。結果顯示,荔枝風味成分以烯類和醇類物質為主,發酵后除醛類物質含量種類下降外,其余物質含量與種類數量均增加,且風味物質更加多元化。這表明不同發酵工藝會影響發酵風味物質的形成。王玉海[24]比較了不同的荔枝果汁添加方式對荔枝啤酒品質的影響。結果顯示,預發酵果汁可有效調整待發酵麥汁的糖組分,分段添加有助于優化發酵液的糖酸比和整體風味。
4 荔枝發酵飲品的益生功能
4.1 調節腸道微生態平衡
荔枝發酵過程中產生的有機酸等代謝產物不僅可以抑制腐敗菌和病原菌生長,還可以刺激人體胃蛋白酶的分泌,從而增進食欲。關小鶯等[25]研究發現干酪乳桿菌發酵的荔枝汁對腸炎沙門氏菌等5種常見食源性致病菌具有明顯的抑制效果。周俊萍等[26]研究發現干酪乳酪桿菌和德氏乳桿菌發酵的荔枝汁能較好地保留活性成分,并具有較好的潤腸通便作用。TANG等[27]研究發現混合乳酸菌發酵荔枝果肉中酚類物質能促進人體腸道菌群的平衡,展現出良好的生物活性。
4.2 護膚養顏、抗衰老
益生菌發酵過程中產生的超氧化物歧化酶能夠清除自由基,提高抗氧化活性。甘聃等[28]研究了荔枝發酵物對人體皮膚的影響,發現發酵產物能有效提升細胞的抗氧化能力,修復長波紫外線(Ultraviolet A,UVA)導致的細胞凋亡。孫淑夷[29]通過試驗發現荔枝發酵液中超氧化物歧化酶活性為52.17 U·mL-1,淀粉酶活性為12.15 U·mL-1,總酚含量為12.76 mg/100 mL,具有較好的抗氧化活性。
4.3 增強免疫及解乏功能
WEN等[30]通過研究發現,益生菌荔枝汁可以緩解小鼠免疫功能障礙,改變腸道菌群結構,屬于潛在的功能性食品。此外,γ-氨基丁酸能夠抑制性神經傳導,當γ-氨基丁酸缺乏時,容易產生焦慮、疲乏等癥狀。WANG等[31]篩選出一株高產γ-氨基丁酸的可食用乳酸菌,并以荔枝汁為原料,優化了荔枝汁發酵工藝,最終得到一款富含γ-氨基丁酸的荔枝發酵產品。
5 結語
我國荔枝具有產量優勢,但采摘后易腐敗,導致附加值較低,因此急需開發新技術和研發新產品。近年來,盡管發酵荔枝產品的研究相對較少,但這類發酵產品不僅營養豐富,能改善口感和風味,還含有對人體健康有益的功能成分,符合飲品功能化的發展趨勢。然而,開發高端發酵產品,如優質的荔枝酒、荔枝醋和乳酸菌荔枝飲品等,仍面臨著巨大的挑戰。未來,研究人員還需要借助高通量篩選、代謝工程及生物信息學技術來篩選和培養更適合荔枝發酵的專用菌種,同時研究和采用新的生產工藝,實現發酵過程的智能化控制,以提升發酵效率和產品質量。建立完善的荔枝發酵產品質量控制體系,推動跨學科合作,打造具有中國特色的功能性和差異化荔枝發酵產品,充分提升荔枝的利用價值,從而推動荔枝發酵產業可持續健康發展。
參考文獻
[1]李冬波,徐寧,秦獻泉,等.廣西博白野生荔枝資源調查及果實性狀評價[J].中國熱帶農業,2020,97(6):5-11.
[2]FANG F,ZHANG X,LUO H,et al.An intracellular laccase is responsible for epicatechin-mediated anthocyanin degradation in litchi fruit pericarp.[J].Plant Physiology,2015,169(4):2391-2408.
[3]WANG L,LOU G,MA Z,et al.Chemical constituents with antioxidant activities from litchi (Litchi chinensis Sonn.) seeds[J].Food Chemistry,2011,126(3):1081-1087.
[4]XU C,HU W,LUO S,et al.Effect of composite biological preservative containing Lactobacillus plantarum on postharvest litchi quality.[J].Food Science and Biotechnology,2016,25(6):1639-1643.
[5]SUN J,JIANG Y,SHI J,et al.Antioxidant activities and contents of polyphenol oxidase substrates from pericarp tissues of litchi fruit[J].Food Chemistry,2010,119(2):753-757.
[6]DONG X,WANG Y,HE X.Antioxidant chemical constituents from lychee seed (Litchi chinensis Sonn.)[J].Journal of Complementary and Alternative Medical Research,2018,5(3):1-10.
[7]WANG C,ZHANG S,ZHANG D,et al.Gallic acid reduces pericarp browning of litchi fruit during storage[J].Postharvest Biology and Technology,2025,219:113248.
[8]XIA A N,MENG X S,TANG X J,et al.Probiotic and related properties of a novel lactic acid bacteria strain isolated from fermented rose jam[J].LWT-Food Science amp; Technology,2021,136:110327.
[9]張誠,曾文燊,符樹勇,等.益生菌發酵對荔枝漿理化特性和揮發性成分的影響研究[J].中國食品添加劑,2023,34(4):168-173.
[10]盧嘉懿,張馳,李汴生,等.乳酸菌發酵對荔枝汁中γ-氨基丁酸含量的影響[J].食品與發酵工業,2018,44(12):97-102.
[11]鐘秋平,方佳.低溫發酵荔枝澄清汁釀制優質荔枝酒[J].熱帶作物學報,2005,26(3):74-78.
[12]鄒穎,鄒波,余元善,等.酵母菌乳酸菌共發酵對荔枝汁品質的影響[J].現代食品科技,2019,35(10):189-195.
[13]周英彪,鄒曉桐,劉駿,等.荔枝酵素的發酵工藝優化及其酚類化合物的轉化分析[J].生物技術,2021,31(2):176-182.
[14]張斌,陳兆貴,鄒俊杰.響應面法優化荔枝醋酸發酵的工藝條件[J].中國釀造,2019,38(6):136-139.
[15]屈利民,吳繼軍,徐玉娟,等.荔枝果醋搖瓶和靜止發酵工藝條件的優化[J].江西農業大學學報,2012,34(2):375-381.
[16]鄭欣,余元善,吳繼軍,等.荔枝汁經乳酸菌發酵后營養品質的變化及貯藏穩定性研究[J].現代食品科技,2013,29(12):2909-2914.
[17]劉欣,劉蕓,陳梅春,等.荔枝乳酸菌飲品發酵菌種篩選及其發酵特性分析[J].福建農業科技,2022,53(7):8-16.
[18]王春艷,袁芳,陳永,等.荔枝汁薏米復合凝固型酸奶的工藝優化及品質分析[J].現代食品,2024,30(11):70-74.
[19]楊幼慧,張莉萍,陳雅雪,等.荔枝酒發酵工藝研究[J].釀酒,2004,31(2):66-68.
[20]苗儼龍,龔詩媚,王凱,等.荔枝啤酒發酵特性及工藝參數優化[J].現代食品科技,2021,37(12):49-56.
[21]QIU S,WANG Y,ZHOU R,et al.Optimization of cultural conditions for vinegar of litchi (Litchi chinensis Sonn.) in liquid state fermentation[J].Journal of Food and Nutrition Research,2015,3(10):641-647.
[22]ALVES J A,LIMA L C O,DIAS D R,et al.Effects of spontaneous and inoculated fermentation on the volatile profile of lychee (Litchi chinensis Sonn) fermented beverages[J].International Journal of Food Science amp; Technology,2010,45(11):2358-2365.
[23]鄧雅妮,龔詩媚,張曼,等.基于GC-IMS和GC-MS分析不同殺菌處理荔枝果汁及其發酵汁揮發性物質的特征[J].現代食品科技,2022,38(11):276-284.
[24]王玉海.不同果汁添加方法對荔枝啤酒的發酵風味影響的研究[J].中外酒業,2023(1):50-53.
[25]關小鶯,溫靖,肖更生,等.干酪乳桿菌發酵荔枝汁在模擬胃腸道中耐受能力及其抑菌性的研究[J].現代食品科技,2019,35(4):96-102.
[26]周俊萍,溫靖,王聰,等.益生菌發酵對荔枝汁品質及潤腸通便功能的影響[J].食品工業科技,2024,45(17):388-395.
[27]TANG S,LUO N,ZENG Q,et al.Lychee pulp phenolics fermented by mixed lactic acid bacteria strains promote the metabolism of human gut microbiota fermentation in vitro[J].Food amp; Function,2023,14(16):7672-7681.
[28]甘聃,孫靜,楊繼國.荔枝發酵物提高人體皮膚Ha Cat細胞的抗氧化能力及對細胞凋亡的修復作用[J/OL].現代食品科技,1-10[2024-09-22].https://doi.org/10.13982/j.mfst.1673-9078.2024.11.1000.
[29]孫淑夷.荔枝汁混菌發酵工藝及其功能活性成分研究[D].廣州:華南農業大學,2016.
[30]WEN J,MA L,XU Y,et al.Effects of probiotic litchi juice on immunomodulatory function and gut microbiota in mice[J].Food Research International,2020,137:109433.
[31]WANG D,WANG Y,LAN H,et al.Enhanced production of γ-aminobutyric acid in litchi juice fermented by Lactobacillus plantarum HU-C2W[J].Food Bioscience,2021,42:101155.