一种创新的共生功能性发酵大麦奶，采用了新型分离的益生菌：Levilactobacillus brevis HBE2 和 Enterococcus faecalis HBE4
《Innovative Food Science & Emerging Technologies》：Innovative synbiotic functional fermented barley-based milk using novel isolated probiotic
Levilactobacillus brevis HBE2 and
Enterococcus faecalis HBE4
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该研究探讨益生菌Levilactobacillus brevis HBE2和Enterococcus faecalis HBE4与南瓜粉协同发酵大麦奶的理化特性、发酵特性及生物活性，结果显示南瓜粉补充的大麦发酵乳品在粘度、持水能力、感官评分及抗氧化、抗癌活性方面显著优于传统发酵牛奶。
Hany Elkashef|Nesren Elsayed|Awad A. Awad|Ashwak Abdel Moneim Hassan
开罗大学农业学院乳制品系，埃及吉萨，邮政信箱12613
摘要
本研究旨在探讨益生菌Levilactobacillus brevis HBE2和Enterococcus faecalis HBE4菌株以及南瓜果肉对发酵大麦奶的物理化学性质、发酵过程、生物特性和质量的影响，并将其与发酵牛奶进行比较。实验中，使用L. brevis HBE2和E. faecalis HBE4菌株对牛奶（C）或大麦奶（B）进行发酵处理，并在发酵后第1天或冷藏10天（5 ± 1°C）时，将其与添加了南瓜果肉的牛奶（CP或BP）进行对比。结果显示，与发酵牛奶相比，发酵大麦奶在发酵第1天及冷藏10天后的黏度和持水能力值均更高。L. brevis HBE2和E. faecalis HBE4菌株的活菌数量在发酵大麦奶中更高（8.61-9.12 log CFU/mL），而其他发酵牛奶中的活菌数量为7.45-9.04 log CFU/mL。此外，在添加了南瓜果肉的发酵大麦奶（BP组）中，口感、沉淀物、外观、颜色以及整体接受度得分均最高。发酵牛奶的总氨基酸含量（35.30–37.02 mg/g）高于发酵大麦奶（28.01–29.68 mg/g）。所有发酵牛奶均表现出抗真菌和抗结肠癌活性，其中添加了南瓜果肉的发酵大麦奶（BP组）在储存第1天及第10天时的蛋白酶解活性（0.835或0.971）、血管紧张素转化酶（ACE）抑制活性（69.51或81.06%）、DPPH自由基清除活性（83.01或84.96%）和金属螯合活性（50.31或52.93%）均最强。所有发酵牛奶均具有抗真菌和抗结肠癌作用，其中添加了南瓜果肉的发酵大麦奶（BP组）的细胞毒性活性最强（IC50值为77.43 μg/mL），而发酵牛奶（C组）的IC50值为189.07 μg/mL）。本研究认为，分离出的L. brevis HBE2和E. faecalis HBE4菌株可用于开发富含生物活性成分的创新植物基发酵乳制品，从而带来多种健康益处。
引言
全球范围内，牛奶和乳制品仍然是重要的营养来源，但其生产和消费受到价格、可获得性、健康问题及环境可持续性等因素的制约。近年来，随着人们对环境可持续性、道德标准和健康问题的关注度不断提高，植物基牛奶和饮料市场得到了显著发展（Giang & Khai, 2025）。Mengistu（2025）预测，到2030年中东地区植物基牛奶替代品的市场规模将从2025年的3.823亿美元增长到7.108亿美元。Giang和Khai（2025）指出，随着时间的推移，植物基食品或产品的市场份额预计将从7.4%上升到18.5%。多项研究表明，植物基牛奶替代品可来源于燕麦、大豆、椰子、杏仁、玉米、大米和白芸豆等多种作物（Irondi等人，2025；Kurbanova等人，2024；Tshering等人，2024）。在大麦基牛奶中，由于其经济、农艺和营养价值的优势，已成为最重要的植物基牛奶替代品之一。大麦是埃及的主要冬季作物，能够在多种气候条件和干旱环境下良好生长（Ahmed & Hassan, 2019；El-Khalifa等人，2022）。大麦主要用于饲料（约65%）、麦芽生产（约33%）以及人类营养（Kumar等人，2020）。大麦因其丰富的膳食纤维而成为常见的食品成分，其膳食纤维含量约为20%，尤其是β-葡聚糖（3–7%），具有降低血液胆固醇和慢性疾病风险的作用（Aly等人，2021；Elbasyoni等人，2020）。
虽然植物基替代品不含酪蛋白和乳糖，但它们含有植酸、蛋白酶抑制剂和皂苷等抗营养因子，这些成分会阻碍人体对营养物质的吸收（Chalupa-Krebzdak等人，2018）。此外，维生素和矿物质的生物利用度较低以及蛋白质含量不足是植物基牛奶的主要挑战（Aydar等人，2020）。因此，通过混合多种植物提取物、使用酶、添加必需成分和发酵等技术，可以制备出营养价值与牛奶相当的产品（Silva等人，2020）。近年来，益生菌乳酸菌（LAB）发酵被证明是一种有效方法，不仅可以生产富含活性益生菌的植物基饮料，还能改善感官品质、生成生物活性分子并延长保质期（Cui等人，2024）。在发酵过程中，益生菌会释放多种物质，如胞外多糖（EPS）、酶、维生素、酚类和生物活性肽，这些物质对人类健康具有多种益处（Mafe和Büsselberg，2025）。其中，生物活性肽是一类含有2–50个氨基酸残基的片段，具有多种生理功能，如降压、抗菌、抗癌、抗氧化和免疫调节作用（Bizzotto等人，2024）。
目前，越来越多地使用植物基替代品作为益生菌和益生元的载体，以开发具有多种健康益处的植物基饮料。益生元是指能被益生菌选择性利用的基质或化合物，从而产生健康效果。益生元不会在小肠中被消化或吸收，常见的益生元包括膳食纤维和低聚果糖（Gibson等人，2017）。南瓜（Cucurbita maxima）是一种富含膳食纤维和生物活性分子的蔬菜。南瓜果肉含有丰富的类胡萝卜素、维生素、叶黄素和矿物质，具有降压、抗氧化、抗癌和抗糖尿病作用（Lucan和Mitroi，2024）。基于以上研究，本研究计划利用新型益生菌Levilactobacillus brevis HBE2和Enterococcus faecalis HBE4以及南瓜果肉浆，开发出具有多种健康效果的发酵大麦奶。
材料与方法
牛奶购自埃及吉萨的开罗大学乳品技术中心。大麦和南瓜购自当地市场。乳清蛋白浓缩物（WPC，53%）、大豆蛋白分离物（SPI，90%）以及Lacta 533稳定剂（果胶440、改性淀粉E1422、单甘酯和二甘酯E471）分别从CP Kelco（美国乔治亚州）、Imtenan Health Shop（埃及奥布尔）和Misr Food Additives（埃及开罗）公司采购。
南瓜果肉的制备方法...
结果与讨论
首先制备了大麦奶，并对其进行了分析，结果显示其总固形物含量为5.27%、蛋白质含量为0.60%、脂肪含量为0.08%、灰分含量为0.55%、粗纤维含量为0.21%；而本研究中使用的牛奶总固形物含量为12.67%、蛋白质含量为2.7%、脂肪含量为3.40%、灰分含量为0.71%。这些结果与Alzhaxina等人（2025）的研究结果一致。
结论
研究表明，L. brevis HBE2和E. faecalis HBE4在发酵大麦奶中生长良好，南瓜果肉作为益生元发挥了重要作用。实验结果表明，可以利用L. brevis HBE2、E. faecalis HBE4和南瓜果肉制备出富含生物活性成分的发酵大麦奶。最终，我们得到了这种具有多种健康益处的发酵大麦奶。
作者贡献声明
Hany Elkashef：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、项目监督、资源管理、方法设计、实验设计、数据分析、概念构建。Nesren Elsayed：撰写 – 审稿与编辑、方法设计、资金筹集。Awad A. Awad：资源管理、资金筹集。Ashwak Abdel Moneim Hassan：撰写 – 审稿与编辑、数据可视化、软件应用、资源管理、项目监督、方法设计。
资金情况
本研究的开展未获得任何外部资助。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。
