在一项前所未有的测试中，科学家们展示了非封装益生菌能够在水果和蔬菜汁中生长良好，在整个保质期内保持新鲜、风味和功能性。
研究：《开发新型植物基益生菌饮品：关于活力及物理化学和感官稳定性的研究》。图片来源：Aninka Bongers-Sutherland/Shutterstock.com
近年来，由于益生菌对健康的益处，其受欢迎程度飙升。最近发表于《食品》（Foods）期刊的一项研究探讨了植物基益生菌混合饮品的稳定性及其对消费者感官的吸引力。
引言
大多数商业益生菌饮料以乳制品为基础。随着纯素食主义、牛奶过敏和乳糖不耐症的兴起，无乳制品的“清洁”益生菌饮料变得越来越必要。基于水果和蔬菜的饮品天然富含抗氧化剂和维生素，能够增强免疫功能和肠道健康，从而改善生活质量。
果汁被认为健康、味道好且老少皆宜，使其成为理想的益生菌载体。将益生菌如乳杆菌属添加到这些饮品中，可创造出一种不含乳制品的功能性食品，被认为是健康的。主要挑战在于在整个产品保质期内保持益生菌的活性浓度达到10⁶ CFU/mL或更高。
水果中的高有机酸含量可能导致益生菌细胞在冷藏条件下随时间逐渐失去活性。此外，果糖中的高糖分、代谢活动、溶解氧以及氧化还原反应也会增加这一问题。
此外，强化果汁的感官和物理特性（颜色、味道、气味或透明度）可能在储存过程中恶化。解决这些问题的方法包括选择更具耐酸性的菌株、添加益生元纤维或多酚类物质、益生菌细胞微胶囊化、喷雾干燥和冷冻干燥。
乳杆菌属是一种广泛使用的益生菌属，其稳定性因菌株不同而异，并受酸度和酚类化合物含量的影响。例如，菌株L. casei DN-114001在4°C下可存活长达12周，而L. salivarius在储存两周后则表现较差。同样，L. plantarum NCIMB 8826在酸性介质如蔓越莓和石榴汁中不稳定，但在橙汁和菠萝汁中表现良好。
在当前的研究中，一家水果和蔬菜加工公司提供了三种100%水果或蔬果混合物：主要成分为苹果的姜提取物、热带水果提取物混合物和含牛油果的混合物。这些混合物包含姜、牛油果、苹果、梨、菠萝、香蕉、芒果、百香果和菠菜的组合。
这些混合物接种了三种商业化的乳杆菌菌株：L. reuteri、L. casei和L. plantarum，以游离形式添加，浓度约为10⁷ CFU/mL。研究人员评估了它们在主次保质期内的存活情况、果汁的稳定性以及感官质量。
研究结果
该研究使用了三种糖含量相似的提取物。姜提取物因纤维含量较高而具有最高的碳水化合物比例。不出所料，含牛油果的提取物脂肪含量是其他两种的六倍，蛋白质含量也更高。
所有提取物均富含酚类化合物，其中牛油果提取物含量最高，其次是黄酮类化合物，热带提取物的这两种成分含量最高。因此，益生菌在这种提取物中表现出良好的稳定性。在主次保质期内，所有测试组合中的活益生菌数量没有显著变化，无论菌株或基质如何，均保持在10⁶ CFU/mL以上。
文献记载的结果指出，与小麦和大麦提取物相比，麦芽提取物的高糖含量可能促进Lactobacillus plantarum在冷藏条件下的存活。这是因为其促进了ATP合成，这是细胞在酸性pH下存活的关键。虽然本研究未测试麦芽，但所测试的提取物含有9%至12%的总碳水化合物，其中9%至10%为简单糖，能够维持益生菌的活性。
物理和化学稳定性
益生菌强化样品的pH值在整个保质期内保持稳定，唯独牛油果提取物在第21天显示出上升趋势。这可能是由于天然存在的维生素C分解或不饱和脂肪酸氧化所致。
腐败细菌的生长会提高pH值。在酸性pH下，病原体的生长受到抑制。因此，pH值的稳定性也证实了高压处理在保存方面的有效性。
然而，在包装打开后（次级保质期），所有提取物的pH值均下降，这可能是由于失去了无菌状态以及改良气氛包装（MAP）的破裂。尽管在冷藏条件下储存，好氧菌和嗜酸菌在四天内仍然增殖。
在此期间，多种因素相互作用影响pH值。可滴定酸度（TA）随储存时间在姜提取物中变化，在热带提取物中随菌株变化，而在牛油果提取物中则随时间和菌株共同变化。在主保质期内，仅牛油果提取物在第七天和热带提取物在第零天显示统计学上的显著TA变化。
颜色
姜提取物在整个保质期内保持染色稳定性，而其他提取物的颜色随着时间推移有所变化，出现轻微、菌株特异性的变化，主要在第14天恢复正常。本研究使用了一种商用E-Eye（Iris Visual Analyzer 400系统，法国阿尔法M.O.S.图卢兹），捕捉到了肉眼无法观察到的细微但显著的变化。
这使得颜色作为质量标志的标准化评估成为可能，还使研究人员能够开发出更符合感官需求的更好配方。
挥发性物质分析
这些提取物中共含有165种挥发性有机化合物（VOC）。这些化合物随时间发生了显著变化，具体取决于菌株和提取物，例如姜提取物中萜类化合物的增加。这些变化可能是由各种酸催化化学反应、微生物酶作用或益生菌产生的次级代谢物引起的。
接受度
在接种33天后的感官吸引力测试显示，所有提取物在添加益生菌后外观、气味、风味、口感和余味仍具吸引力。根据78名未经训练的志愿者评分，平均面板得分为6.9至8.9（9点享乐量表）。这表明高压处理后冷藏能完整保留感官属性，而不像热处理那样。
在打开包装一天后，除一个牛油果提取物样本外，没有发现其他变化。随着时间推移，酸分解增加了甜味感知，进而提升了风味。
重要的是，在同一种果汁基质中，不同菌株之间没有显著的接受度差异。
结论
益生菌强化的水果或蔬菜汁可能会引入“一类新的功能性饮品，它结合了益生菌的健康优势和水果蔬菜的典型营养益处”。这些饮品保持益生菌的活性，安全可食用，并保留了令人愉悦的特性。
值得注意的是，本研究未使用任何保护技术。未来的研究应比较无限制使用益生菌细胞与微胶囊化的效果，后者可以延长保质期并实现可控释放。
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