乳酸菌发酵过程中番木瓜饮料的主要成分分析与抗氧化活性变化

陈荣豪1,陈文学1,*,陈海明1,张观飞1,陈卫军1,唐 辉1,胡月英2

(1.海南大学食品学院,海南 海口 570228;2.海南大学材料与化工学院,海南 海口 570228)

摘 要:以番木瓜汁作为主要发酵基质,通过乳酸菌发酵研究番木瓜汁发酵过程中品质和抗氧化活性的变化。结果表明,经过48 h发酵后,乳酸菌活性良好,产酸能力强,番木瓜汁pH值由5.36下降至3.11,还原糖质量分数由8.69%下降至5.15%。通过4 种不同的抗氧化方法评价乳酸菌发酵番木瓜汁的抗氧化活性。番木瓜汁发酵后抗氧化活性降低,1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除活性下降,但仍然保持大于50%自由基清除活性。发酵过程中生成大量有机酸,其中乳酸质量浓度高达1 264.39 mg/100 mL。挥发性香气成分中以酯类化合物的种类最为丰富,发酵后新生成的酮类化合物种类最多。因此,乳酸菌发酵番木瓜汁可以作为新型功能性果蔬饮料。

关键词:番木瓜;乳酸菌;抗氧化活性;有机酸;挥发性香气成分

随着消费者营养意识的增强,人们期望食物可以改善健康状况、减少患疾病的风险,从而推动全球功能性饮料的市场得以快速发展[1-2]。益生菌来源于希腊语,意思是“支持生命”,其中乳酸菌可以调节肠道微生物菌群的平衡,其代谢产物能降低肠道内pH值,抑制肠道中腐败菌生长,有利于人类健康,因此乳酸菌发酵技术无疑成为食品行业的“福音”[3-5]。益生菌发酵饮料不仅可改善食品的营养价值,更赋予发酵产品更好的风味和独特的口感,对人体具有明显的营养保健作用,其中果蔬汁富含营养,经过乳酸发酵后增加了营养成分和保健功效[6]。近年来,乳酸菌发酵行业在全球市场的地位不断增强,尤其是在欧洲、澳大利亚以及日本这些国家和地区[7]

番木瓜(Carica papaya)是一种深受消费者喜爱的热带水果,因其丰富的营养价值和药用价值而闻名[8-9]。番木瓜果实主要是新鲜食用,但也被应用于饮料、果酱、和蜜饯水果糖果的生产中[10]。发酵番木瓜饮料作为抗氧化剂有较好的发展前景,在临床上有益于预防糖尿病和癌症,在一定程度上可以保护人类红细胞免于应激溶血作用[11-13]。当今世界市场中,益生菌主要通过酸奶的形式进行销售。然而果汁的益生菌发酵产品更具有研究价值,是益生菌生长更加合适的媒介[14]。本实验以番木瓜为发酵基质,加入乳酸菌直投式发酵剂发酵番木瓜饮料,使得饮料既保留了番木瓜原有的营养物质,增添了乳酸菌发酵特有的产物,也拥有独特的风味和口感,为番木瓜乳酸菌饮料的生产提供一定的技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

番木瓜、脱脂奶、葡萄糖 市购;直投式发酵剂(保加利亚乳杆菌(Lactobacillus bulgaricus)、嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)) 上海金好尔保健食品有限公司。

甲醇(色谱纯) 赛默飞世尔科技有限公司;3,5-二硝基水杨酸、2,6-二氯靛酚、没食子酸 上海源叶生物科技有限公司;VC、福林-酚试剂、磷酸缓冲液(phosphatic buffer solution,PBS,pH 7) 北京索莱宝科技有限公司;碳酸钠、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、正己烷、丙酮、甲醇、乙醇、过硫酸钾(K2S2O8)、三氯化铁、醋酸钠、硫酸铜、醋酸铵、氢氧化钡、硫酸锌、磷酸二氢铵 广东广试试剂科技有限公司;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-dipheny1-2-picryl-hydrazyl,DPPH)、2,2’-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(2,2’-azino-bis (3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt ,ABTS)、2,4,6-三(2-吡啶基)三嗪(2,4,6-tri (2-pyridyl)-1,3,5-triazine,TPTZ)、新亚铜试剂、水溶性VE(Trolox) 梯希爱(TCI)(上海)化成工业发展有限公司;以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

FE20实验室pH计、PL3002电子天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;TU-1810紫外-可见分光光度计北京普析通用仪器有限责任公司;SHA-2恒温振荡器常州澳华仪器有限公司;TGL-16M高速冷冻离心机上海卢湘离心机仪器有限公司;ST16R冷冻离心机 美国Thermo Fisher Scientific公司;1260液相色谱仪、6890-5975C气相色谱-质谱联用仪 美国安捷伦公司。

1.3 方法

1.3.1 发酵番木瓜饮料的工艺流程

工艺流程:番木瓜→预处理→预杀菌→接种→发酵→过滤→调配→均质→灌装→杀菌。

预处理:选择成熟度合适的番木瓜,清洗果皮表面,去皮去籽,切块打浆后得到木瓜原浆。按质量分数加入45%木瓜浆,45%蒸馏水,5%葡萄糖和5%的脱脂牛奶(含10%脱脂奶粉)。预杀菌:90 ℃热杀菌10 min,然后水浴冷却。接种:将活化的乳酸菌按发酵液质量的5%进行接种,在相同发酵基质条件下扩大培养12~16 h,活化菌种且使得菌种适应在该发酵基质环境下生长。发酵:将接种后的番木瓜汁置于37 ℃条件下培养48 h,每6 h进行取样,样品于-80 ℃冰箱下保存待测。

1.3.2 番木瓜汁发酵过程中指标的测定

1.3.2.1 pH值的测定

利用pH计测定发酵过程中番木瓜饮料的pH值,于室温下用玻璃棒搅拌均匀,测定3 次取平均值。

1.3.2.2 还原糖含量的测定

根据Başkan等[15]方法进行适当修改,采用3,5-二硝基比色法测定还原糖含量,以葡萄糖溶液作为标准曲线,得到标准曲线方程为y=14.395x+0.022 6(R2=0.993 1)。

1.3.2.3 VC含量的测定

根据Malaterre等[16]方法进行适当修改,采用2,6-二氯靛酚溶液滴定法测定VC含量。

1.3.2.4 总酚含量的测定

根据Chen Dong等[17]方法进行适当调整,称取样品5 g,加入50%乙醇溶液25 mL,摇匀后置于25 ℃避光100 r/min振荡1 h,10 ℃、4 000 r/min离心10 min。上清液提取物转移到用于测试的锥形瓶,置于4 ℃保存。吸取1 mL提取物与0.2 mL福林-酚试剂混匀,3 min后加入7.5%的Na2CO3溶液调整到10 mL,摇匀后再静置30 min后于765 nm波长处测定吸光度。总酚含量结果表示以没食子酸作为当量,得到标准曲线方程为y=0.01x+0.017 4(R2=0.995 8)。

1.3.2.5 类黄酮含量的测定

根据Koley等[18]的方法进行适当的调整,取0.6 mL样品与1.2 mL 80%的甲醇溶液混匀,然后加入20%的NaNO2溶液0.18 mL,摇匀放置6 min后加入1 mL 8%的Al(NO3)3溶液,摇匀放置5 min,加入1 mol/L的NaOH溶液1.2 mL。静置15 min后于510 nm波长处测定吸光度。类黄酮含量结果以芦丁作为当量表示,得到标准曲线方程为y=0.005 3x+0.001 1(R2=0.999 7)。

1.3.2.6 类胡萝卜素含量的测定

根据Carbonell-Capella等[19]的研究方法进行适当的修改,取1 mL的样品,加入5 mL的萃取溶剂(己烷-丙酮-甲醇(2∶1∶1,V/V))摇匀放置在25 ℃避光100 r/min振荡30 min,然后于4 ℃、6 000 r/min离心10 min,将具有颜色的最上层转移到25 mL容量瓶,用己烷定容,于450 nm波长处测定吸光度。其中,β-胡萝卜素的消光系数为2 505。

1.3.3 体外抗氧化活性的测定

1.3.3.1 DPPH自由基清除率

参考Bolling等[20]方法作适当修改,称取0.02 g DPPH,用甲醇溶解转移到25 mL容量瓶定容,超声5 min。以甲醇为空白,加入甲醇校准溶液,517 nm波长处吸光度为1.2~1.3。吸取0.12 mL样品到试管中,加入4 mL DPPH溶液,摇匀放置在黑暗中45 min,4 000 r/min离心10 min后以甲醇为空白对照,于517 nm波长处测定吸光度。DPPH自由基清除率按公式(1)进行计算:

式中:A0为空白组吸光度;A1为样品吸光度。

1.3.3.2 ABTS自由基清除率

参考Wojdyło等[21]方法作适当修改,取10 mL 7.4 mmol/L ABTS与10 mL 2.6 mmol/L K2S2O8溶液混匀避光12 h。加入PBS校准溶液,734 nm波长处吸光度为0.7±0.02,以pH值为7的PBS为空白对照。吸取50 μL样液于试管中,加入4 mL ABTS溶液,摇匀避光放置6 min后,于734 nm波长处测定吸光度。ABTS自由基清除率按公式(2)进行计算:

式中:A0为空白组吸光度,A1为样品吸光度。

1.3.3.3 铁离子还原能力(ferric ion reducing antioxidant power,FRAP)

参考Alam等[22]方法稍作适当调整。FRAP工作液由0.3 mol/L醋酸钠缓冲液250 mL,10 mmol/L TPTZ溶液25 mL,20 mmol/L FeCl3溶液配制。取0.2 mL稀释10 倍的样液,加入4 mL FRAP工作液混匀避光50 min,于593 nm波长处测定吸光度。以FeSO4溶液为标准液,得到标准曲线方程为y=0.997 2x+0.036 6(R²=0.999 0)。

1.3.3.4 铜离子还原能力(cupric ion reducing antioxidant capacity,CUPRAC)

参考Karaman等[23]方法作适当修改,取0.1 mL样液于试管中,依次加入0.9 mL蒸馏水,1 mL 5 mmol/L CuSO4溶液,1 mL 3.75 mmol/L新亚铜溶液(无水甲醇稀释),1 mL pH值为7的醋酸铵缓冲液混匀(总体积为4 mL),避光放置30 min于450 nm波长处测定吸光度。以Trolox作为标准液,得到标准曲线方程为y=3.321 2x+0.050 8(R2=0.997 6)。

1.3.4 番木瓜汁发酵后有机酸含量的测定

1.3.4.1 样品前处理

根据Sabokbar等[24]方法作适当修改测定番木瓜汁中的有机酸含量。

为避免影响有机酸含量的测定,在测定之前通过离心后得到上清液除去蛋白质。具体操作方法根据Audisio等[25]方法作适当修改,取2 mL样品,然后分别加入2 mL的1.8% Ba(OH)2溶液和2 mL 2%的ZnSO4溶液,混匀反应15 min,4 ℃、8 000 r/min离心10 min后过0.22 μm的滤膜,得到样液置于4 ℃冰箱保存待测。

1.3.4.2 色谱条件

色谱柱:ZORBAX SB-Aq液相色谱柱(C18,250 mm×4.6 mm,5 μm);柱温:30 ℃;流速:0.8 mL/min;进样体积:15 μL;二极管阵列检测器,检测波长210 nm;流动相:0.02 mol/L pH 2.67的磷酸二氢铵-甲醇溶液(97∶3,V/V)。

1.3.4.3 测定方法

准确移取乳酸、酒石酸、甲酸、丙酮酸、苹果酸、乙酸、柠檬酸、草酸和琥珀酸标准储备液配制成不同质量浓度的标准品溶液,用其进行标准曲线绘制、线性范围、相关系数和检出限的测定。根据测得的各组分保留时间和二极管阵列检测器所得紫外吸收谱图与标准谱图对比,对各有机酸进行定性分析,用峰面积定量分析其含量。

1.3.5 挥发性物质的测定

根据Kelebek等[26]的方法进行适当修改,采用7890A-5975C气相色谱-质谱联用仪测定番木瓜汁中挥发性物质,色谱柱:DB-wax(30 m×0.25 mm,0.25 µm)。色谱条件:进样温度260 ℃;无分流;载气为氦气(99.999%);流量:1 mL/min;柱温:40 ℃保持5 min,以5 ℃/min升至250 ℃,保持5 min;质谱条件:电子电离源;接口温度260 ℃;离子源温度230 ℃;四极杆温度150 ℃;电子能量70 eV;检测器电压2 235 V;扫描方式为全扫描;质量范围:20~400 u;NIST 2011谱库。

2 结果与分析

2.1 番木瓜汁发酵48 h的品质变化

pH值是乳酸发酵过程中的重要参数,对发酵的风味产生一定的影响。乳酸菌发酵过程中pH值迅速降低是由于有机酸的积累,其中主要生成乳酸[27]。直投式发酵剂番木瓜发酵饮料由发酵前到发酵48 h的pH值变化趋势如图1所示。番木瓜发酵饮料的pH值在发酵期间显著降低(P<0.05),从5.36下降到48 h的3.11。发酵的前12 h内,由于菌种仍处于生长期,pH值降低速率相对缓慢。发酵12 h后,由于乳酸菌开始发酵产生大量的各种有机酸,尤其是乳酸,使得番木瓜汁pH值快速降低。这与Espirito-Santo等[28]研究的乳酸菌发酵苹果汁、葡萄汁与橙汁pH值有相似的变化趋势。乳酸菌在发酵过程中存在葡萄糖和半乳糖2 种代谢途径,使得发酵过程中番木瓜汁还原糖含量降低。番木瓜汁发酵48 h的还原糖质量分数变化趋势如图2所示,番木瓜汁还原糖质量分数在发酵期间显著降低(P<0.05),从0 h的8.69%下降到48 h的5.15%。

图1 发酵番木瓜汁pH值的变化
Fig. 1 Change in pH of fermented papaya juice

图2 发酵番木瓜汁还原糖含量的变化
Fig. 2 Change in reducing sugar content of fermented papaya juice

水果中富含生物活性物质,这些物质具有较高的抗氧化能力,有利于人体健康[29]。番木瓜中含有丰富的酚酸、VC、类胡萝卜素、类黄酮等多种生物活性物质[30]。直投式发酵剂番木瓜发酵饮料由发酵前到发酵48 h的总酚含量变化趋势如图3所示。番木瓜发酵饮料的总酚含量在发酵期间显著降低(P<0.05),从0 h的32.06 mg/100 g下降到48 h的28.96 mg/100 g。酚类化合物减少的原因可能是乳酸菌发酵番木瓜汁的过程中被氧化或沉淀,酚类化合物可以与固形物、蛋白质等组合或吸附,导致这些化合物损失严重[31]

如表1所示,乳酸菌发酵番木瓜饮料发酵后的类黄酮质量浓度显著增加(P<0.05),由发酵前的0.54 mg/100 mL到发酵48 h的0.97 mg/100 mL。在不同食物发酵研究中,Talcott等[32]研究的葡萄汁发酵,同样也是导致类黄酮含量的增加。然而,乳酸菌发酵番木瓜饮料中发酵后类胡萝卜素含量和VC含量显著下降(P<0.05)。类胡萝卜素由发酵前15.47 mg/100 mL下降到发酵48 h后11.48 mg/100 mL,同样的,发酵前后VC质量浓度由发酵前21.11 mg/100 mL下降到16.67 mg/100 mL。导致类胡萝卜素和VC含量下降的原因是发酵过程中类胡萝卜素和VC不稳定,极易被氧化。

图3 发酵番木瓜汁中总酚含量的变化
Fig. 3 Change in total phenolic content of fermented papaya juice

表1 发酵番木瓜汁类胡萝卜素、类黄酮、VC含量变化
Table 1 Changes in antioxidant components of fermented papaya juice

注:同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。表4同。

2.2 番木瓜汁发酵过程中的体外抗氧化活性变化

不同的抗氧化成分可能通过不同的作用机制与氧化剂发生反应,一种方法很难全面评估食物的抗氧化能力[33]。通过比较4 种不同的抗氧化方法评价乳酸菌发酵番木瓜汁的抗氧化能力,如表2所示。

表2 发酵番木瓜汁的抗氧化活性变化
Table 2 Changes in antioxidant activity of fermented papaya juice

注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

DPPH自由基清除法是评价抗氧化活性最常用的一种方法,不需要特殊的样品处理,实验验证显示其具有良好的敏感性[34]。如表2所示,DPPH自由基清除率在番木瓜发酵饮料的整个发酵期间显著下降(P<0.05)。DPPH自由基清除率从发酵前的81.85%经过48 h发酵后下降到51.40%。Kim等[35]研究的马铃薯发酵饮料实验有相似的结果。在整个发酵期间,ABTS自由基清除活性显著下降(P<0.05)。ABTS自由基清除率由发酵前88.44%经过48 h发酵后下降到80.89%。FRAP在整个发酵期间显著下降(P<0.05),FeSO4当量由发酵前的5.56 mmol/L下降到发酵48 h后的4.60 mmol/L,表示其抗氧化活性下降了17.27%。同样的,CUPRAC在发酵期间显著下降(P<0.05),由发酵前的1.29 mmol/L(Trolox当量)下降到48 h的1.04 mmol/L,表示其抗氧化活性下降了19.38%。

Yang等[36]研究乳酸菌发酵韭菜、Nazzaro等[37]研究乳酸菌发酵胡萝卜汁,结果显示抗氧化活性提高,Simsek等[38]发酵含有发芽种子、芽扁豆和豇豆的蔬菜汁,发酵前后其抗氧化能力没有显著变化(P>0.05)。而Kim等[35]关于乳酸菌发酵土豆汁,发酵前后抗氧化能力下降,与本实验研究结果相似。

2.3 发酵番木瓜汁中总酚含量、还原糖含量与其抗氧化活性的相关关系

使用软件SPSS Statistics V17.0对发酵番木瓜汁的总酚含量与抗氧化活性进行相关性分析如表3所示。总酚含量与DPPH自由基清除率(r=0.673,P<0.05)、ABTS自由基清除率(r=0.769,P<0.05)、FRAP(r=0.757,P<0.05)具有显著相关关系。根据Pavan等[39]的报道中发现番木瓜总酚含量与其抗氧化能力有显著相关关系(P<0.05)。Chong等[40]的研究中发现总酚含量与抗氧化活性相关关系r值为0.782,从而得知在番木瓜汁中不仅多酚化合物对抗氧化能力发挥着重要作用,其他成分如类胡萝卜素和VC也具有一定的抗氧化能力,这与本实验结果相似。还原糖含量与DPPH自由基清除率(r=0.958,P<0.01)、ABTS自由基清除率(r=0.825,P<0.01)具有极显著正相关关系,与FRAP(r=0.762,P<0.05)具有显著正相关关系。

表3 抗氧化活性与总酚含量相关性分析
Table 3 Relationship between total phenolic content and antioxidant activity of fermented papaya juice

注:*.显著相关,P<0.05;**.极显著相关,P<0.01。

2.4 番木瓜汁发酵后有机酸含量变化

乳酸菌可以利用葡萄糖和半乳糖2 种不同代谢途径,通过糖酵解途径消耗葡萄糖,生成有机酸、醇等挥发性物质及一些中间产物,半乳糖代谢途径导致葡萄糖形成和糖酵解途径的延续,最终生成有机酸[41]。由表4可知,发酵结束后,检测出的有机酸中乳酸、酒石酸、甲酸、丙酮酸、苹果酸、乙酸和柠檬酸含量显著增加(P<0.05),其中乳酸含量最高,也是增长幅度最大的(由265.86 mg/100 mL增长到1 264.39 mg/100 mL),说明发酵过程中生成的有机酸以乳酸为主,这与Kim等[42]乳酸菌发酵马铃薯生成有机酸以乳酸为主一致;草酸含量变化不大(P>0.05);琥珀酸含量显著降低(P<0.05),可能是在发酵过程中参与了微生物的代谢过程。

表4 发酵番木瓜汁的有机酸含量变化
Table 4 Changes in organic acid contents of fermented papaya juice

2.5 番木瓜汁中挥发性成分的分析

表5 番木瓜汁挥发性成分的相对含量
Table 5 Relative contents of aroma components in fresh and fermented papaya juice

续表5

挥发性香气物质是次生代谢产物,对水果的风味起主要作用,其中番木瓜中含有多种香味化合物,主要包括酯类化合物、醇类化合物、酸类化合物、羰基化合物和酚类化合物等[43]。如表5所示,番木瓜汁经过乳酸菌发酵后挥发性成分发生显著改变。其中,发酵后酮类化合物新生成的挥发性成分种类最多,有6 种,分别为2-咪唑啉酮、2-戊酮、2-辛酮、8-壬烯-2-酮、2-癸酮和2-十一烷酮;丙醛和己醛是新生成的2 种醛类化合物;挥发性酸类化合物在番木瓜汁中主要以乙酸为主,发酵后未检测出壬酸和正癸酸,新生成了2,4-二羟基苯甲酸和L-天冬氨酸;2,4-二叔丁基苯酚是主要的挥发性酚类化合物;挥发性成分中的醇类化合物以芳樟醇为主。

3 结论与讨论

研究表明,在乳酸菌发酵过程中,由于球菌与杆菌具有共生作用,混合菌种优于单菌种发酵[44]。因此,本实验选择包含保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌的发酵剂对番木瓜饮料进行发酵,研究乳酸菌发酵番木瓜饮料的生存力以及对品质的影响。

结果表明,番木瓜饮料经过乳酸菌发酵48 h后,pH值下降显著,乳酸含量显著增加,还原糖含量虽然降低,但仍有一定适宜的甜味,得到的饮料酸甜适中,口感良好,具有独特的发酵饮料风味。适量酸味在饮料中是必要的,有机酸不仅决定乳酸菌发酵的成熟度,更是影响饮料的风味以及功能性作用。乳酸菌发酵使得番木瓜饮料中产生大量有机酸,其中乳酸为主要生成的有机酸,也生成一些乙酸、丙酮酸、酒石酸等。乳酸的生成主要来自于糖代谢,也有部分来自于多元醇的代谢[45]

乳酸菌发酵不仅改善饮料的风味,发酵生成的类黄酮、有机酸、挥发性物质更增添其功能性作用。类黄酮已经成为近年来的研究热点,具有很强的清除自由基、抗衰老、增加机体免疫力、减肥降脂的作用[46]。结果显示经过乳酸菌发酵后,类黄酮含量显著提高,可能是微生物酶和酸的作用促进了类黄酮从膳食纤维中的复合形式释放成可溶性形式[47]。由于类黄酮具有广泛的药理活性,可进一步进行相关实验研究乳酸菌发酵饮料的功效作用,如减肥降脂的作用。

挥发性成分是影响果蔬饮料品质的重要因素。发酵番木瓜饮料的香气成分主要来源于原料本身和乳酸菌发酵后生成的代谢产物。酯类化合物作为发酵饮料中一种极为重要的香气成分,大多数酯类化合物具有果香、花香或者酒香,主要是由醇类与酸类缩合反应、酶作用反应或者微生物代谢产生[48]。乳酸菌发酵后,检测出新生成乙酸的酯类化合物辛酯、乙酸壬酯、乙酸香叶酯,这些酯类物质具有果香、花香味。乙醛作为主要的醛类化合物,发酵后其相对含量下降。据报道,乙醛具有刺激性气味,是酸奶中的主要风味成分,赋予酸奶独特的香气[49]。乙酸和丁酸为主要的挥发性酸类化合物,乙酸含量过高会导致饮料具有明显的苦味与酸味。乳酸菌发酵后新生成L-天冬氨酸,可能是在乳酸菌的作用下或者酸性条件下蛋白质水解产生。发酵后酮类化合物相对含量增加,与测得类黄酮结果一致。同样,酮类化合物也是新生成的挥发性成分种类最多的。特征性风味物质对发酵饮料的影响还有待更进一步的研究。

据Salmerón等[50]报道,乳酸发酵饮料中相关性实验表明pH值、乙醛含量与饮料接受度具有相关性,pH值变化对香气化合物也有影响。通过这些结果可以看出,在乳酸菌发酵番木瓜饮料的进一步发展过程中,应研究pH值与接受度之间的关系,以及进一步研究挥发性和非挥发性风味成分之间关系,以设计令人满意的番木瓜乳酸菌发酵饮料。

总而言之,经过乳酸菌发酵48 h,番木瓜汁品质成分、抗氧化活性、有机酸和挥发性成分都有显著变化。类黄酮含量显著增加,生成大量有益于人体健康的有机酸,挥发性香气成分相对含量增加。pH值降低、还原糖含量减少,总酚、类胡萝卜素和VC含量均略微有所降低,饮料仍拥有良好的品质。其抗氧化活性虽然有所降低,但仍有良好的抗氧化活性(DPPH自由基清除率>50%)。因此,乳酸菌发酵的番木瓜汁具有丰富营养、风味良好以及口感独特等优势,可作为新型健康饮品。

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Changes in Major Components and Antioxidant Activity of Papaya Beverage during Fermentation with Lactic Acid Bacteria

CHEN Ronghao1, CHEN Wenxue1,*, CHEN Haiming1, ZHANG Guanfei1, CHEN Weijun1, TANG Hui1, HU Yueying2
(1. College of Food Science and Technology, Hainan University, Haikou 570228, China;2. College of Materials and Chemical Engineering, Hainan University, Haikou 570228, China)

Abstract:This study aimed to evaluate changes in the quality and antioxidant activity during the fermentation of papaya juice by lactic acid bacteria (a mixture of Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus thermophilus). The results showed that the strains exhibited good viability and high acid-producing ability after 48 h fermentation, as demonstrated by a pH decrease from 5.36 to 3.11 and a simultaneous decrease in reducing sugar content from 8.69% to 5.15%. The antioxidant activity was evaluated by four different assays. The 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activity of papaya juice decreased to a level higher than 50% after 48 h fermentation. Large amounts of organic acids were produced during the fermentation process, including 1 264.39 mg/100 mL of lactic acid. Esters were the most abundant volatile compounds in the fermented juice. The number of ketones was highest among the new compounds formed during fermentation. Thus, papaya juice fermented with lactic acid bacteria could be used as a novel functional beverage.

Keywords:papaya; lactic acid bacteria; antioxidant activity; organic acids; aroma components

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201806035

中图分类号:TS255.4

文献标志码:A

文章编号:1002-6630(2018)06-0222-08

引文格式:陈荣豪, 陈文学, 陈海明, 等. 乳酸菌发酵过程中番木瓜饮料的主要成分分析与抗氧化活性变化[J]. 食品科学, 2018,

39(6): 222-229. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201806035. http://www.spkx.net.cn

CHEN Ronghao, CHEN Wenxue, CHEN Haiming, et al. Changes in major components and antioxidant activity of papaya beverage during fermentation with lactic acid bacteria[J]. Food Science, 2018, 39(6): 222-229. (in Chinese with English abstract)

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201806035. http://www.spkx.net.cn

收稿日期:2017-03-07

基金项目:海南省产学研一体化专项(CXY20150032);海南省自然科学基金项目(317002)

第一作者简介:陈荣豪(1993—),男,硕士研究生,研究方向为热带农产品加工与贮藏。E-mail:739754055@qq.com

*通信作者简介:陈文学(1968—),男,教授,博士,研究方向为热带农产品加工与贮藏。E-mail:hnchwx@163.com