| 主题 | 乳酸菌和酵母菌发酵猕猴桃提取物的抗氧化特性及体外消化变化 | ||
| 题目 | Antioxidant properties and changes in vitro digestion of the fermented kiwifruit extract prepared by lactic acid bacteria and yeasts | ||
| 期刊 | Food Chemistry | ||
中科院 分区 | 1区 | 影响因子 | 8.8 |
| 第一作者 | Yanhua Li | 通讯作者 | Yanhua Li |
| 单位 | College of Food Science and Biotechnology, Zhejiang Gongshang University, Key Laboratory for Food Microbial Technology of Zhejiang Province, 310018 Hangzhou, Zhejiang, China | ||
| 原文链接 | https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.138416 | ||
发酵植物提取物通常含有生物活性物质，可以通过人工或自然发酵，以植物成分为原料，添加或不添加微生物菌株，调节健康。对于现代工业来说，将有益菌添加到系统中，以优化发酵产品的质量，并快速构建有益的微生物生态系统，产生一些新的功能成分。然而，对于发酵植物提取物的研究水平仍处于早期阶段，对其功能因子中的活性成分仍缺乏系统的阐明。
自由基广泛存在于生物体中，过量的自由基容易引起氧化应激，可以通过外界摄入的抗氧化物质来消除。猕猴桃是一种深受消费者欢迎的水果。作为一种植物性原料，它含有多种可以消除活性氧和自由基的物质，如维生素、SOD、多酚等，可作为乳酸菌和酵母菌发酵食品的首选原料。
虽然猕猴桃因富含抗氧化物质而具有抗氧化特性众所周知，但关于胃肠道消化如何影响发酵猕猴桃提取物的抗氧化特性知之甚少。探索发酵过程中多酚类物质的转化，对改善发酵猕猴桃提取物的抗氧化和消化性能具有重要意义。
3.1 发酵猕猴桃提取物的抗氧化活性
抗氧化性能主要体现在自由基的清除能力上。图1显示了发酵猕猴桃提取物在60天发酵期间DPPH+-SA、ABTS+-SA和RP-CA的变化。猕猴桃果肉中DPPH+-SA、ABTS+-SA和RP-CA的含量分别为92.77 ± 0.76%、25890.51 VCμg/mL和15028.41 VCμg/mL。从图1A中可以看出，在发酵的早期阶段（20天），所有组中的DPPH+-SA几乎没有差异。总的来说，样品的DPPH+-SA值均在90%以上。发酵20天后，DPPH+-SA开始逐渐减少。各组发酵猕猴桃提取物的ABTS+-SA在发酵初期（10天）呈上升趋势，后呈下降趋势（图1B）。副干酪乳杆菌LG0260和马克思克鲁维酵母J2853菌株的ABTS+-SA活性最高，发酵第10天达到43428.15 VCμg/mL。
图1 发酵猕猴桃提取物在发酵过程中抗氧化活性的变化。DPPH+-SA（A），ABTS+-SA（B）和RP-CA （C）。N指天然发酵的猕猴桃提取物。M1、M2、M3分别指副干酪乳杆菌LG0260和马克思克鲁维酵母J2853、植物乳杆菌LG1034和马克思克鲁维酵母J2853、 鼠李糖芽孢杆菌LG0262和马克思克鲁维酵母J2853混合发酵制备的猕猴桃提取物的不同样品。
3.2 发酵过程中典型抗氧化成分的变化
3.2.1 SOD活性
SOD是氧化应激最重要的生物标志物。如表1所示，在发酵早期，各组猕猴桃提取物的SOD活性先升高后降低。副干酪乳杆菌LG0260和马克思克鲁维酵母J2853混合发酵的M1组在发酵过程中SOD活性较高。发酵第10天达到5000.22 U/mL 。总体而言，各组发酵猕猴桃提取物的SOD活性在发酵第5天或第10天达到最高水平。结果表明，乳酸菌和酵母菌发酵提高了系统中SOD活性，对共发酵制备的发酵猕猴桃提取物的抗氧化活性具有重要作用。
表1 猕猴桃提取物发酵过程中SOD活性的变化
3.2.2 维生素C浓度
新鲜猕猴桃富含维生素C，但其成分不稳定，在加工过程中容易变质。表A2显示了发酵猕猴桃提取物中维生素C浓度的变化。结果表明，混合发酵猕猴桃提取物中维生素C含量为3.49-6.77 mg/mL，随发酵时间的延长逐渐降低。综上所述，发酵过程中M1组维生素C含量高于其他各组，说明副干酪乳杆菌LG0260与马克思克鲁维酵母J2853共生能更好地抑制维生素C的降解。M2组植物乳杆菌LG1034与马克思克鲁维酵母J2853共发酵可促进维生素C的降解，且主要在发酵20 d后出现。
3.2.3 总酚含量
酚类物质具有较强的抗氧化性能，分析总酚含量(TPC)有利于评估发酵猕猴桃提取物的抗氧化活性。从表2可以看出，TPC在发酵第5天达到峰值。M1和M3样品中含量相对较高，分别达到5.76 mg GAE/g和5.79 mg GAE/g。随着植物细胞成分的释放，结构复杂的多酚类物质在发酵过程中也被酶分解为花青素、鞣花酸、类黄酮等酚类衍生物。TPC呈下降趋势，这可能与植物细胞成分被完全释放有关。总体而言，乳酸菌与酵母菌混合发酵改变了TPC，影响了发酵猕猴桃提取物的抗氧化性能。
表2 猕猴桃提取物发酵过程中总多酚含量
3.3 猕猴桃发酵提取物中单酚类物质的演化
发酵猕猴桃提取物中多酚转化为单酚会影响抗氧化性能。图2显示了乳酸菌和酵母菌单一发酵和混合发酵过程中主要单酚类物质的含量变化，包括没食子酸、咖啡酸、原儿茶酸、对香豆酸、阿魏酸和槲皮素。未发酵猕猴桃中的单酚含量极低，没食子酸含量低于0.59 mg/L，咖啡酸、原儿茶酸、对香豆酸含量低于0.05 mg/L，未检出阿魏酸和槲皮素。与上述TPC的变化相对应，发酵猕猴桃提取物中的单酚含量增加。
各组中没食子酸和咖啡酸的含量均随发酵过程的进行呈上升趋势。马克思克鲁维酵母J2853组咖啡酸含量高于其他各组。副干酪乳杆菌LG0260组和混合发酵组香豆酸含量呈上升趋势，而酵母菌组香豆酸含量略有下降。同时，各组原儿茶酸和阿魏酸含量较低，分别为0.15-1.05 mg/L和0.14-0.51 mg/L。样品中槲皮素随发酵过程进行呈下降趋势。总体而言，猕猴桃中的多酚类物质可以在发酵过程中演变成单酚类物质，结果表明，它增加了酚酸的含量，而略微降低了与糖苷结合的单酚的含量。
图2 发酵过程中猕猴桃提取物中单酚类化合物的演变。分别用副干酪乳杆菌LG0260（A）、马克思克鲁维酵母J2853（B）、副干酪乳杆菌LG0260与马克思克鲁维酵母J2853混合发酵（C）制备样品。
3.4 发酵猕猴桃提取物的体外抗氧化活性
根据发酵猕猴桃提取物在不同阶段的抗氧化活性（图1）和抗氧化成分（表1、表A2和表2）的结果，发酵第10天和第20天的体外消化抗氧化活性如表3所示，其通过单菌株发酵和混合发酵制备。与未消化的样品相比，发酵猕猴桃提取物经口消化（LO、YO、MO）后DPPH+-SA含量无显著变化，经胃消化（LG、YG、MG）和经肠道消化（LI、YI、MI）后DPPH+-SA含量显著降低甚至消失。同时，所有样品经口、胃、肠消化后，ABTS+-SA和RP-CA均显著降低。与未消化样品相比，副干酪乳杆菌LG0260组在发酵第10天分别降至28.62%、8.81%和3.87%，马克思克鲁维酵母J2853组分别降至27.40%、10.72%和4.10%，而混合发酵组分别降至27.87%、11.71%和4.60%。
经消化处理后，所有样品的RP-CA均明显下降。在发酵的第10天，RP-CA范围为未消化样品的1.92%至5.81%。本研究结果充分证明了消化可以降低发酵猕猴桃提取物的抗氧化活性，特别是在模拟胃消化和肠道消化后。消化样品中ABTS+-SA和RP-CA的含量分别为387.44-531.89 VCμg/mL和650.95-981.63 VCμg/mL，表明猕猴桃发酵提取物经模拟经口消化、胃消化和肠道消化后具有较高的自由基清除能力和抗氧化活性。
表3 猕猴桃提取物体外消化过程中抗氧化活性的变化
3.5 发酵猕猴桃提取物体外消化的SOD活性
由于SOD在消化道中降解，其被认为具有较差的生物利用度。表4显示了发酵猕猴桃提取物在体外消化中SOD活性的变化。
表4 发酵猕猴桃提取物消化液中SOD活性
发酵第10天和第20天，各消化道样品的SOD活性分别为206.98-1168.51 U/mL和109.39-1187.15 U/mL，经口消化（LO、YO、MO）、胃消化（LG、YG、MG）和经肠消化（LI、YI、MI）各阶段后，SOD活性均显著下降。与未消化样品相比，副干酪乳杆菌LG0260组制备的口腔消化样品、胃消化样品和肠道消化样品的SOD活性分别降至23.37%、8.48%和4.46%，马克思克鲁维酵母J2853组降至22.37%、10.09%、4.14%，而混合发酵组降至21.50%、9.07%、4.34%。总的来说，发酵10 d的肠消化样品比发酵20 d的样品具有相对较高的SOD活性。
实际上，肠道是SOD发挥抗氧化作用的重要区域。结果表明，乳酸菌发酵后的最终消化液中SOD活性显著低于乳酸菌发酵前。副干酪乳杆菌LG0260、马克思克鲁维酵母J2853和混合菌株发酵10 d最终消化样品的SOD活性分别达到222.82 U/mL、206.98 U/mL和217.23 U/mL。结果表明，尽管SOD对模拟消化高度敏感，但发酵猕猴桃提取物在经口消化、胃消化和肠道消化后仍显示出SOD活性，在体外消化中具有抗氧化特性。
利用乳酸菌和酵母菌发酵制备的猕猴桃提取物在发酵初期具有较高的抗氧化能力。典型抗氧化成分与抗氧化能力高度相关。对于主要抗氧化成分，多酚类物质在发酵过程中转化为单酚类物质，酚类物质含量增加，尤其是没食子酸和咖啡酸。消化环境会影响发酵猕猴桃提取物的抗氧化性能。发酵猕猴桃提取物作为一种新型的植物发酵基质，具有潜在的抗氧化活性，可改善人体健康。
本文图表均来自本文献
文献解读：赵婧如
编辑：赵婧如
校稿：赵沁雨
审核：马婷婷
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