益生菌发酵果蔬汁生物活性成分及功能特性研究进展

吴彩云，张晓荣，徐怀德，雷宏杰

（西北农林科技大学食品科学与工程学院 陕西杨凌 712100）

我国果蔬资源丰富，但存在贮藏加工能力低和鲜销状况严峻的缺点，这就造成了果蔬原料的浪费，因此需要进一步深加工来解决上述问题。采用益生菌发酵技术开发具有特殊营养保健功能的发酵果蔬汁饮料，不仅可解决资源浪费，改善果蔬制品的风味，还可增强其保健作用，丰富果蔬制品的花色品种，从而解决制约果蔬加工产业发展的瓶颈问题[1]。

果蔬富含维生素、矿物质、膳食纤维和抗氧化物质，被认为是益生菌生长的良好基质。益生菌发酵食品可增强黏膜屏障，降低血清胆固醇，刺激免疫系统，抑制肠道炎症，减轻腹泻症状和增强抗诱变活性[2-4]。益生菌可抑制摄入病原菌的生长，在维持人体胃肠道微生物生态系统中起重要作用。发酵果蔬汁也迎合了素食主义者、乳糖不耐受和高胆固醇人群的需求[5]，显示出较好的发展势头。

近年来，随着人们对益生菌认识的不断深入，有关益生菌用于果蔬汁饮料加工中的研究报道不断增多[6-8]。本文主要综述益生菌发酵果蔬汁过程中生物活性化合物的变化和功能特性评价，为其工业化生产和功能性开发提供参考。

1 益生菌发酵果蔬汁

益生菌发酵果蔬汁，指果肉破碎后接入对人体有益的益生菌，通过短时间的发酵后立即冷藏保存的活菌饮料。通过发酵，水果蔬菜的营养被最大限度的保留，并且发酵过程中会产生大量活性多糖、短链脂肪酸等营养物质，还富含大量的活性益生菌，有利于肠道环境的改善和提高人体免疫能力。目前发酵果蔬汁属于新兴的产品，市场能见度较低，但由于其健康和营养特性，必将受到市场的欢迎。

益生菌发酵，是一个降糖产酸并形成多种次级代谢产物的过程，对风味、口感、保质期有积极影响。益生菌在果蔬中的存活往往比在乳制品中复杂，由于果蔬汁的天然酸度，高含量的多酚和不存在乳糖，可能会干扰某些微生物的生长和存活。但如表1所示，国内外研究人员近年来做了许多工作，探讨多种果蔬汁的益生菌发酵过程及生理特性。发酵所用原料、益生菌和发酵工艺的不同会得到不同的结论。例如Maldonado 等[9]用干酪乳杆菌、嗜热乳杆菌和保加利亚乳杆菌混合发酵了杨桃、番石榴、芒果和火龙果4 种热带水果，发现芒果和番石榴适宜发酵，但杨桃和火龙果中由于含有一定的抗营养因子，阻碍了益生菌的生长，且感官接受率低，不适宜乳酸发酵。Chen 等[10]用4 种益生菌（嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌）分别发酵苹果汁，得出以苹果酸为代价生成乳酸是发酵样品的共同特征，但在嗜酸乳杆菌中特别明显。绝大多数果蔬汁通过发酵获得了更佳的营养特性，原因是其生物活性分子在发酵过程中被转化、降解并形成新的化合物，从而赋予发酵果蔬汁新的营养特性和功能特性。

表1 益生菌发酵果蔬汁Table 1 Fruit and vegetable juices fermented by probiotics

（续表1）

2 益生菌发酵果蔬汁过程中化学成分及生物活性物质的变化

2.1 有机酸

有机酸在果蔬中含量丰富，在发酵过程中还会进行转化，转化所引起的含量和种类变化不仅对感官品质有重要影响，也影响着发酵果蔬汁的化学稳定性、可接受性、营养特性和贮藏质量[24]。

发酵期间，益生菌进行三羧酸循环，作为生物体三羧酸循环的中间体，苹果酸参与多个不同的生化反应，所以其含量处在动态变化中。李维妮等[13]发现益生菌在发酵过程中，不但利用苹果酸合成乳酸等多种物质，而且还利用其它物质合成苹果酸。苹果酸-乳酸转化是发酵过程中极其重要的一步，这不仅赋予了果蔬汁良好的发酵风味，而且使果蔬汁具有调节人体肠道微环境、延长保质期和抗菌的功效。苹果酸-乳酸发酵是将苹果酸转化为乳酸来“软化”葡萄酒和苹果酒酸味的一种典型方法。苹果酸和乳酸结构不同，两者之间的转化是由一种苹果乳酸酶介导的，即使它不涉及底物水平磷酸化，细菌也能从中获得能量，并释放CO2。然而Landete 等[25]发现了苹果酸转化的另一种代谢途径，苹果酸可以通过苹果酸脱氢酶转化为丙酮酸，然后转化成乙醇和乙酸盐，这种代谢也以苹果酸作为主要碳源。但到目前为止，发现只有少数的益生菌（干酪乳杆菌、粪肠球菌、牛链球菌）以这种方式来转化苹果酸。

柠檬酸是三羧酸循环的中间代谢产物，含量处于动态变化中，这可能是由于苹果酸-乳酸发酵过程中益生菌将柠檬酸分解成丙酮酸和乙酸，也有很少一部分转化为乳酸，其中间代谢产物还能产生乙偶姻和双乙酰等风味化合物，这些物质对果蔬汁的风味有较大影响。Hashemi 等[8]在发酵甜柠檬汁中发现柠檬酸是转化乳酸的主要碳源，乳酸浓度增加量不足以补偿柠檬酸的下降，从而导致发酵果汁酸度降低。

琥珀酸在苹果酸-乳酸途径中可通过部分丙酮酸氧化为乙酸和H+，H+再将延胡索酸还原得到琥珀酸，也可通过酒石酸分解而生成，但生成量较少。Dudley 等[26]研究表明，益生菌能够利用三羧酸循环产生的柠檬酸合成琥珀酸，同时还会产生乳酸等有机酸，直接影响果汁的酸味[13]。

苹果酸、柠檬酸、琥珀酸等均可用于发酵过程中的微生物代谢。此外，复杂的自然环境和菌株的不同使微生物有机酸产量不同，代谢速度及代谢底物也不同，在这过程中，有机酸的释放不仅降低了pH 值，提高了B 族维生素的稳定性，而且还参与了香气和有机酸之间的相互作用，例如，乳酸发酵主要产物是乳酸和乙酸，可以分别参与酯的形成（乳酸乙酯和乙酸乙酯）以及甲酸、乙酸、丙酸等芳香活性化合物[27]。酸化后的果蔬汁增加了货架期和安全性，其中苯基乳酸被认为是延长发酵食品货架期的主要抗真菌活性因子。

2.2 酚类化合物

酚类化合物是植物次生代谢产物的主要类型之一，与果蔬汁的涩味、颜色和风味等感官品质直接相关[11]，此外，多酚类化合物的化学结构使其具有抗氧化活性、自由基清除能力、抗癌和抗炎活性等[19，24，28-29]。可溶性多酚在上消化道中容易被水解和吸收。但有些仍然表现出较低的生物利用度。此外，不溶性结合多酚（与多糖或蛋白质共价结合的多酚）不能像可溶性多酚那样被小肠吸收。因此，提高果蔬汁多酚类化合物的生物利用度，对最大程度上提高其保健功效至关重要。

近年来，利用益生菌对酚类化合物进行生物转化的研究越来越多。研究表明，益生菌具有去羧基、去酯化、去甲基化和去糖基化的能力。例如，益生菌已被证明能够通过不同的糖基水解酶作用来释放苷元引起多酚的生物转化[30]。因此，多酚可以被益生菌转化为具有更高生物利用度和生物活性的化合物。

益生菌发酵能促进枸杞汁中的绿原酸转化成咖啡酸，酚酸脱羧酶可将对香豆酸代谢为对羟基苯丙酸或对羟基苯甲酸，发酵可能使得植物细胞壁结构破坏，从而导致单体酚增加[21]。Li 等[31]观察到益生菌对苹果汁中的酚类物质进行了大量的代谢，增加了5-O-咖啡奎宁酸、槲皮素的含量，从而获得较强的抗氧化活性，其原因可能是益生菌利用槲皮素结构中的葡萄糖分子作为能源消耗，导致相关糖苷配基的产生，从而具有更高的自由基清除效果，导致抗氧化性的增强。通过益生菌发酵接骨木汁的单体酚分析可得到发酵过程中可消耗咖啡酸和原儿茶酚酸产生具有更高活性的二氢咖啡酸和儿茶酚[32]。在发酵石榴汁中，总酚含量的增加与发酵过程中游离酚类化合物的增加以及儿茶素和安石榴甙等新的酚类衍生物的产生有关[33]。由此可知，益生菌的存在促进了酚类化合物的简单转化和高分子酚类化合物的解聚，尽管酚类化合物有相同的骨架和基本结构特征，但羟基的位置和数量对其生物学和功能性质有重要影响[34]。益生菌可能会耗尽酚类化合物中可用的葡萄糖分子，从而产生具有更多羟基的游离糖苷键或降低对羟基的空间位阻，导致发酵过程中产生更多具有更高抗氧化活性的代谢物[11]。大量研究表明，酚类化合物具有抗氧化活性，可作为还原剂、自由基清除剂和单态氧淬灭剂，这些抗氧化性能主要归因于氢原子转移或向自由基提供电子。羟基肉桂酸和羟基苯甲酸的抗氧化机制也与它们修饰某些细胞信号过程的能力有关，这些过程可以提高抗氧化酶活性，从而降低氧化应激[2]。

不同菌株具有不同的酚类特征可能是由于其特定酶的作用，例如植物乳杆菌能产生单宁酶（水解单宁并释放葡萄糖和没食子酸），单宁首先通过单宁酶的水解活性转化为没食子酸，后通过脱羧反应转化为邻苯三酚，从而具有更强的抗氧化活性（图1）。

图1 没食子酸通过脱羧反应转化为邻苯三酚[28]Fig.1 Gallic acid is converted to pyrogallol by decarboxylation[28]

这些酶能分解植物细胞壁的化学成分，水解酯键，将酚类化合物连接到细胞壁基质上[19]。益生菌具有生产β-葡萄糖苷酶的能力，可将植物化学成分水解成简单物质，发酵液中总酚、黄酮、花青素高的原因可能是益生菌产生酯酶，会分解糖苷的酯键，释放出可溶性和不溶性酚类化合物。解聚、异构化、缩合和聚合反应会引起样品中植物化学成分的增加[35]。内源性β-葡萄糖苷酶在增加豆乳中糖苷异黄酮的含量和改善豆乳的生物活性方面起重要作用[36]。在益生菌中对阿魏酸酯酶活性的研究尤为突出。阿魏酸酯酶可以从共轭酚酸中释放对香豆酸、阿魏酸和咖啡酸。没食子酸、鞣花酸、黄酮类化合物和黄烷-3-醇的释放与酯酶活性有关。这种活性可增加吸收的游离酚酸的含量，同时也增加了从纤维中释放结合酚酸的含量[28]。益生菌代谢途径取决于其酶组合，由于植物化学成分的多样性和各种生物转化途径，使得益生菌发酵就像迷宫（见图2），走出迷宫的结果是生物活性化合物的高生物利用度和抗营养因子的减少[37]。

图2 益生菌发酵植物性食品的代谢迷宫图[37]Fig.2 Metabolic labyrinth of plant foods fermented by probiotics[37]

另外，发酵果蔬汁中多酚的含量和种类也取决于制备方法，如利用果胶酶从多糖结构中释放酚类化合物会使其发生变化，影响果汁的感官质量和抗氧化活性[29]。超声对总酚影响显著，说明超声过程中多酚类化合物发生了异构化、聚合，解聚和缩聚反应[35，38]。

2.3 挥发性化合物

益生菌发酵果蔬汁既具有乳酸发酵的特殊味道，又不失果蔬原料的自然风味，从而构成了发酵果蔬汁的独特风味，而挥发性化合物是评价果蔬汁品质的重要指标。

醇类物质是益生菌发酵果蔬汁中一类重要的挥发性香气成分。高级醇是指含有3 个碳原子以上的一元醇类的总称，少量的高级醇能够赋予果蔬汁淡雅的香气[39]。醇类被认为是果蔬汁芳香谱中最主要的化合物之一，一般由相应的醛通过脱氢酶催化的还原反应形成，另外乳糖的代谢、甲基酮的还原、氨基酸的代谢都可生成相应的醇，特别是在益生菌的作用下，这些反应更加强烈[15]。醇类通常具有芳香、植物香，其阈值一般很低，对风味的形成有不容忽视的作用，还可以作为其它芳香物质的溶剂，从而对整体香气贡献更大。Chen 等[10]观察到益生菌发酵苹果汁产生了2-乙基己醇、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、乙酸乙酯等重要香气组分。在发酵胡柚汁中观察到醇类化合物含量显著增加，其中L-香芹醇相对含量提高至3.29%，其它共有成分相对含量均提高到一半以上，同时检测到大量新的醇类化合物。增加了发酵汁的香味复杂性[15]。

酯类物质是发酵果蔬汁中一类含量多且种类丰富的香气成分，一般具有芳香气味或特定水果香味。酯的生物合成主要是以下两条途径：一是酯化，醇类和有机酸在酯酶的作用下生成酯类物质；二是醇解，醇类和甘油酯或乙酰辅酶A 在酰基转移酶或酯酶的作用下合成酯类物质[40]。混合果汁发酵过程中酯类数量增加，发酵时间是影响发酵产物代谢活性和风味特征的重要因素[27]。

除了醇类、酯类等主要的香气物质，果蔬汁发酵过程中还会产生其它种类的一些挥发性香气成分，如醛类、酮类和酚类等，它们的含量虽然较低，但对果蔬汁的香气也有贡献，是使果蔬汁具有特征风味的重要物质[39]。

酮类化合物香味优异持久，一般具有花香和果香风味，其阈值要高于其同分异构体醛，其中不饱和酮类具有较高的挥发性。大多数酮是脂肪酸通过微生物的氧化或脱羧途径产生的[21，41]。益生菌发酵后一般酮类物质会增加，对风味起到加强作用，且随着菌种不同增加的种类和相对含量不同，原因可能是酮类物质是氧化反应的最终产物，而益生菌的加入对氧化反应起到促进作用。

醛类化合物阈值较低，赋予香气能力较强。高含量的醛类物质可能会引起异味，消费者难以接受[41]。醛类化合物很少被检测到，这可能是由于它们在基质中的不稳定性，容易被还原成醇或氧化成酸。

有机酸的变化与某些芳香活性物质的产生显著相关[27]。例如柠檬酸的降解通常会导致双乙酰、乙缩醛、丁二醇和乙醛等发酵物的产生[42]。乙偶姻具有奶油或香草气味，可以通过双乙酰还原酶从2，3-丁二酮转化而来，也可通过柠檬酸代谢产生[21]。2，3-丁二酮为发酵食品提供甜味和黄油味，与乙偶姻含量成正相关[43]。

在乳酸发酵过程中，有些挥发性化合物的生物合成与氨基酸的分解代谢直接相关[44]。L-天冬氨酸被认为是产生乙酰乙酸和双乙酰等挥发性化合物的重要前体，还可以通过氨基转移酶产生α-酮酸草酰乙酸，其可被干酪乳杆菌催化分解为丙酮。高级醇的生成主要是由氨基酸转换为酮酸，再脱羧变成醛，醛还原成为高级醇。通过上述途径，缬氨酸、亮氨酸分别转化为异丁醇和异戊醇，对发酵果蔬汁香气有所影响。从呈味特征来看，苏氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸均表现为甜味；甘氨酸主要呈现鲜味和一定的酸味；缬氨酸、甲硫氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、组氨酸、精氨酸主要表现为苦味。益生菌发酵代谢大多是消耗众多苦味氨基酸，生成一定的甜味氨基酸，使发酵果蔬汁口感更为协调[45]。Cui 等[43]发酵果蔬汁（苹果∶胡萝卜∶西红柿∶黄瓜∶山楂=40∶25∶15∶15∶5） 得出干酪乳杆菌和鼠李糖乳杆菌对鲜味贡献大，植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌对酸味贡献大。不同的益生菌在发酵过程中会产生不同的代谢反应，对产品的风味也有不同的影响。

2.4 其它活性成分

除上述活性成分外，益生菌发酵果蔬汁中其它活性物质的变化也对人体产生许多有利影响。例如乳酸发酵提高了马齿苋汁中维生素B2的生物利用度[14]；益生菌在发酵过程中可降解蛋白质形成生物活性肽，其一般由3 到20 个氨基酸组成，具有降血压、降血脂、抗氧化、抗菌、调节免疫、保护骨骼等多种作用[4]；从发酵蔬菜中分离出的益生菌菌株能够产生大量胞外多糖，具有在食品生物技术中应用的潜力（即提高发酵产品的流变性能）[17]……益生菌发酵果蔬汁过程中化学成分及生物活性物质的转变改善了食品成分的生物可及性和生物利用度，不仅延长了产品的货架期，还赋予了新的保健功能，对人体产生各种有益影响。

3 益生菌发酵果蔬汁过程中功能变化

3.1 抗氧化

大量研究表明，益生菌发酵制品具有较强抗氧化活性的原因主要有两个，第一是益生菌自身具有的抗氧化活性。例如在面临过多氧自由基时，益生菌会产生超氧化物歧化酶（SOD 酶）、过氧化氢酶、硫醇类等活性抗氧化性物质。研究发现，益生菌的抗氧化机制大致有4 种：1）抵抗氧胁迫作用；2）调控信号通路途径；3）清除自由基系统；4）抑制脂质过氧化和金属离子影响[46]。当益生菌面临过多活性氧（ROS）威胁时，自身可通过以上抗氧化机制的一种或多种协助来清除ROS[47]。在抗氧化富集方面，具有β-葡萄糖苷酶活性的益生菌（嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌、发酵乳杆菌、长双歧杆菌等）具有增加异黄酮糖苷配基的能力。嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌可产生淀粉酶、乳酸脱氢酶、肽酶、蛋白酶等活性酶，将原料基质转化为功能分子，特别是植物乳杆菌产生的酶如酚酸脱羧酶、苯酚氧化酶、蛋白酶和单宁酸酶等，这些酶与不同基质的生物转化相关，从而造成不同的抗氧化活性。

第2 个原因是果蔬汁在益生菌发酵作用下所产生的代谢产物具有一定的抗氧化活性。氨基酸在抗氧化反应中起着重要的作用，其主要是作为电子供体，因其具有疏水性，能够直接与自由基结合，形成有利于发挥其抗氧化性及能够螯合金属离子等的构象。发酵还可使氨基酸转氨生成α-酮酸，进一步降解产生醛类、多酚类和羧酸等抗氧化活性物质。因此益生菌自身的抗氧化活性与发酵过程中代谢物质所产生的活性物质共同增强了益生菌发酵制品的抗氧化活性[47]。

其次抗氧化活性还受酚类化合物分子结构的影响[21]，而这种结构依赖于附着在基本糖苷配基上的基团[48]。在发酵桑葚汁中，观察到1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）和2，2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（ABTS）自由基清除率都呈增加趋势[11]。DPPH 的增加可能归因于总酚的增加和可能存在质子性质的与DPPH 自由基反应的组分。ABTS 与酚氧上芳香苯环与自由电子对共振产生的酚羟基和离域电子有关。黄酮类化合物与抗氧化之间的关系可能与酸度及酚羟基的数量有关。它们的芳香苯环与酚氧上的自由电子对之间的共振引起电子离域的增加，从而增加了它们对自由基的清除能力。Estefanía 等[7]发酵石榴汁的结果显示，铁离子还原力（FRAP）活性的大小可能与儿茶素的降解有关。另外发酵石榴汁还能消除活性氧和调节从外周单个核细胞合成免疫介质，抑制K562 肿瘤细胞生长。酚类生物活性物质在植物化学成分中的健康相关功能以及作为抗氧化营养抑制剂的潜力主要是由于几种酚酸在组合中的不同比例和浓度及其相互协同作用，从而决定了对人体健康的相关生物功能[6]。在发酵苹果汁中，观察到发酵前后DPPH 和ABTS 趋势不同，是因为其转移基质不同，DPPH 是基于电子转移机制，而ABTS 是基于氢原子转移机制。

3.2 抑菌

使用益生菌发酵果蔬汁是一种获得更安全和有更长货架期的产品的有效策略，因为它能延迟或防止常见的有害细菌的生长。

在大多数情况下，有害菌株生长的抑制归因于益生菌的有机酸和其胞外代谢产物。Luana 等[49]利用3 种菌株发酵乳清，抗真菌结果分析表明，发酵液对镰刀菌属真菌（念珠菌属、禾本科菌属和黄萎病原菌属）具有较好的抗菌活性，而对曲霉属和青霉属真菌的抗性较弱。在评估的无细胞上清中，乳酸、乙酸和苯基乳酸被确定为具有抗真菌作用的代谢物，中和处理后抗真菌活性丧失。上清液的中和及过氧化氢酶处理降低或消除了对病原菌的拮抗活性，这表明抑制病原菌生长的最主要因素是环境的低pH 值[50]。酸通常具有抗菌作用，因为其干扰细胞膜电位，降低细胞内pH 值，抑制活性转运和多种代谢功能。在发酵甜柠檬汁中观察到发酵液对沙门氏菌的抑制性大于大肠杆菌[8]，这是因为乳酸与革兰氏阴性外膜相互作用可以增加膜的通透性，从而使其它抗菌化合物进入细菌。发酵甜菜汁对李斯特菌的抑制性较大，可能是由于乳酸和柠檬酸的存在[22]，也可能是由于细菌蛋白的存在，主要是细菌素。

细菌素是由细菌在发酵过程中产生的具有生物活性的蛋白质或蛋白质复合物（蛋白质聚集体、脂糖蛋白、糖蛋白等），这些化合物具有抗菌活性，旨在中和微生物竞争，促进优势菌群，有助于防止食物被潜在致病菌污染[28]，它们对革兰氏阳性菌具有独特的杀菌作用。Vaithiyanathan 等[22]通过傅里叶红外光谱检测到益生菌发酵甜菜汁产生了芳香原胺基，说明发酵甜菜汁中可能存在细菌蛋白，有助于发酵液的抗菌性。它们的合成在细胞中受核糖体调控，但机制尚不清楚，大多数细菌素具有窄谱，但具有广谱活性，Nisin 是被应用的防腐剂。

抑真菌活性可能也与酚类化合物的产生有关。一般来说，羟基在酚类化合物中的位置会显著影响抗菌活性。没食子酸、肉桂酸等酚酸通过改变细胞膜的疏水性，局部破裂或形成孔等引起膜的不可逆变化，导致细胞内成分泄漏。黄酮类化合物的抑菌机制可能是由于它们能够与细胞壁形成复合物，从而抑制细胞生长。槲皮素的抑菌机理部分是由于抑制了DNA 回旋酶的活性[51]。类黄酮、单宁等酚类物质可通过细胞膜来扩散，降低膜的流动性，引起细胞液平衡失调，这可能是其抑菌的原因之一[52]。

另外过氧化氢、双乙酰和抗菌肽等，这些都有很强的抑菌能力，可抑制多种致病菌[53]。

3.3 调节肠道菌群

肠道菌群是一个容易被人忽略但对人类健康做出重大贡献的“器官”，具有多种生理功能：维持上皮屏障、调节免疫系统、产生不同的代谢物、抑制病原体黏附在肠道表面等。一些胃肠和非胃肠疾病与肠道菌群失调密切相关，例如炎症性肠病[54]。

益生菌是公认的具有“保护作用” 的肠道菌群，对人体有多种益处[55]，如减少乳糖不耐症、降低血清胆固醇水平、控制肠道感染、刺激免疫系统和抗癌活性。此外，它们还能促进短链脂肪酸和氨基酸（精氨酸、半胱氨酸和谷氨酰胺）在内的黏膜必需营养物质的形成。

在肠道中，益生菌帮助宿主维持正常的黏膜内环境平衡，保护黏膜免受毒素、过敏原和病原体等有害因素的伤害[56]。益生菌的健康作用依赖于它们增强营养状况和肠道微生物群平衡能力以及调节宿主免疫的能力，这使它们能够改善生物失调和代谢及免疫功能失调[2]。Estefanía 等[3]以番茄和斐济果作为植物乳杆菌的可发酵载体，试验得出发酵番茄汁对肠道屏障完整性改善作用最大，经消化没有增加TEER，但黏附作用良好。有报道证明蔓越莓汁的苹果酸和柠檬酸的浓度会导致Caco-2 细胞屏障完整性的丧失，但低pH 值不会影响TEER，当其有机酸浓度下降时，对屏障完整性有积极影响[57]。Raffaella 等[14]发现发酵马齿苋汁能明显降低促炎介质和活性氧的含量，还能抵消炎症刺激对Caco-2 细胞的破坏。

3.4 其它功能特性

除以上功能外，益生菌发酵果蔬汁还能去除抗营养因子如植酸[58]（见图3）、皂苷、氰化物等，有利于矿物质和维生素的保存。据报道，乳酸发酵胡萝卜、甜菜根和甘薯提高了铁的生物利用度；植物乳杆菌CCFM8610 在果蔬汁中对镉具有很好的吸附能力[59]；还能提高食物的消化率，降低血清胆固醇等。

图3 发酵过程中植酸盐的酶促降解[58]Fig.3 Enzymatic degradation of phytate during fermentation[58]

4 问题与展望

发酵果蔬汁尽管对人体具有诸多益处，但益生菌在货架期的稳定性及饮用后在人体胃肠道的存活能否达到健康标准是学者们的研究热点。为了使宿主受益，益生菌必须在加工、储存和消化道等恶劣环境中保持一定的活性[5]。

第一种解决方案是微胶囊技术。微胶囊是将菌体包埋在包材中而微囊化，保证在生产和贮藏过程中的高活菌数，并在胃肠环境中获得一定的抵御胃酸、胆汁、消化酶的能力，最后能以很高的活菌数定殖于肠黏膜发挥作用。Dimitrovski 等[60]将乳酸菌包埋在海藻酸钙中用来发酵苹果汁使其在贮藏期间稳定性有所提高。Diego 等[61]将果汁和益生菌进行喷雾干燥，为获得更高的益生菌存活率添加了不同类型和组合的壁材对其微胶囊化，结果显示麦芽糊精和菊粉比例为1∶1 时效果最好，具有更高的酚类和花青素保留率，对ABTS 和DPPH 自由基的活性也更高。

第二种解决方案是固定化。Mantzourani 等[62]用小麦麸皮来固定化副干酪乳杆菌K5 细胞，以山茱萸为发酵原料，制备了一种新型的具有共生潜力的饮料。Roberts 等[5]选用果胶来固定化细胞，因为其对化学试剂敏感性较低，对胃肠环境有抵抗力，有利于益生菌在胃肠条件下的生存。Fijalkowski等[63]利用葡萄球菌产的细菌纤维素作为载体来支持固定化益生菌，为益生菌的存活提供了一个新的思路。

除稳定性外，我国的益生菌发酵果蔬汁关键技术研究还存在诸多问题。首先，益生菌发酵果蔬汁饮料目前处于实验室研究阶段，所用益生菌多为牛奶发酵菌株，但由于其利用果蔬产酸的能力有限且耐酸性差，因此开发出具有优良发酵性能的果蔬发酵专用菌株并用于发酵果蔬汁饮料是该产业发展的必然趋势。

其次，尽管近年来国内外对果蔬发酵益生菌的分离鉴定和一般生物学特性做了不少研究，但其中是否还存在具有开发潜力的益生菌菌株以及如何将其应用于发酵果蔬的生产，是亟待开展的研究课题。在果蔬发酵专用菌的筛选方面，应逐步将高效筛选技术与科学的体内功能性评价体系相结合，选育既有优良果蔬发酵特性又有利于人体肠道微生态平衡的功能性果蔬发酵专用益生菌株。最后，要提高发酵果蔬制品的稳定性，加快功能型益生菌发酵果蔬食品的研发，大力推进益生菌发酵果蔬制品的产业化。