乳酸菌对红毛丹果汁发酵的菌株特异性影响：来自物理化学、挥发性及非挥发性成分分析的见解

《Food Chemistry》：Strain-specific effects of lactic acid bacteria on rambutan juice fermentation: Insights from physicochemical, volatile, and non-volatile profiles

本研究探究不同乳酸菌菌株对山竹汁的物理化学性质、抗氧化活性及代谢特征的影响，发现菌株差异显著，如L. fermentum BZ5–7和XL1–2产酸高、抗氧化性强，而P. pentosaceus SY5和JYRP 9330芳香物质丰富，并揭示相关代谢通路差异，为开发优质山竹产品提供依据。

　　

Jie Zhu|Jianxun Li|Xiaoping Hu|Kun Cai|Weimin Zhang|Xue Lin

海南大学食品科学与工程学院，中国海口

摘要

本研究探讨了不同乳酸菌（LAB）菌株发酵对红毛丹果汁的物理化学性质、抗氧化活性以及挥发性和非挥发性代谢特征的影响。结果表明，不同种类/来源的乳酸菌在红毛丹果汁中的生长和代谢特性存在显著差异。两种Limosilactobacillus fermentum菌株BZ5–7和XL1–2表现出强劲的生长能力、高酸度和黄酮类化合物的产生能力，并具有显著的抗氧化活性（DPPH自由基清除率分别为80.01%和76.55%，FRAP值分别为1876.00 μmol TE/L和1634.00 μmol TE/L）。虽然两种Pediococcus pentosaceus菌株SY5和JYRP 9330在红毛丹果汁中的生长受到限制，但它们能够形成丰富的香气，产生了两种最主要的挥发性化合物（分别为47种和42种）。泛酸和辅酶A的生物合成途径以及酪氨酸代谢途径的扰动可能与这些差异有关。这些菌株依赖性的效应对于改善发酵红毛丹果汁的风味和功能性品质至关重要，为开发高质量的红毛丹产品提供了依据。

引言

Nephelium lappaceum L.，俗称红毛丹，属于无患子科，是一种热带水果。它具有特定的生态适应性，需要高温、高湿度、充足的阳光和排水良好的土壤条件。主要种植区域集中在亚洲热带国家，包括世界最大的生产国泰国，以及马来西亚和印度尼西亚（Hernández-Hernández等人，2019年）。在中国，海南岛是红毛丹的主要种植区（Zhou等人，2024年）。红毛丹富含多种天然营养素和抗氧化剂，如维生素C、多酚、类胡萝卜素和叶黄素，这使其具有较高的市场价值（Chaidech & Matan，2023年）。然而，红毛丹的保鲜期较短。采收后，果皮的颜色会迅速从黄色或红色变为棕色（Chaidech & Matan，2023年），并且由于采后病害而变暗。这种短暂的保鲜期限制了农民将新鲜产品交付给消费者的最佳时间窗口，导致严重的采后损失和经济效益下降。因此，开发能够有效延长红毛丹保鲜期、减少采后浪费并提高其商业价值的加工技术对于推动该行业的发展具有重要意义。

乳酸菌（LAB）发酵是一种广泛应用于水果加工的生物技术。这一过程不仅能够延长水果的保鲜期，还能改善感官品质并提高营养价值（Zhao等人，2025年）。该技术的效果和结果高度依赖于菌株。例如，Mandha等人（2021年）报告称，用Pediococcus pentosaceus和Lactobacillus brevis发酵西瓜汁比用L. plantarum和Lactobacillus rhamnosus发酵得到的果汁具有更佳的香气特性和更高的整体感官接受度。同样，Liu等人（2025年）发现，在芒果汁的发酵过程中，Lactobacillus acidophilus NCU402表现出最高的FRAP清除活性，并产生了最多的1,2,3,4,6-O-五没食子酰葡萄糖；而Lactobacillus casei NCU215则促进了结合型没食子酸的最大释放。在红毛丹果汁的发酵研究中，Zhang等人（2025年）使用了两种从传统发酵食品中分离出的乳酸菌菌株（L. plantarum HNU082和Limosilactobacillus fermentum HNU312），发现这两种菌株具有不同的代谢和香气特征。尽管菌株特异性效应已经得到证实，但在红毛丹果汁中仍有一个关键的比较方面尚未探索：使用商业乳酸菌菌株与来自同一物种的不同来源的乳酸菌菌株进行发酵对其物理化学和代谢特征的影响仍有待阐明。

在本研究中，为了探讨不同乳酸菌菌株对红毛丹果汁发酵的影响，使用了五种自筛选的乳酸菌菌株（包括L. plantarum SW1、L. fermentum BZ5–7、L. fermentum XL1–2、L. plantarum MA4和P. pentosaceus SY5），以及五种商业乳酸菌菌株（包括L. casei L. Casei 21、Lacticaseibacillus paracasei JYPF-176、Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus CICC 20247、L. plantarum JYLP-002和P. pentosaceus JYRP 9330）进行红毛丹果汁的发酵。比较了不同乳酸菌菌株发酵后的红毛丹果汁的物理化学性质、潜在抗氧化活性以及挥发性和非挥发性代谢产物。本研究为红毛丹产品的开发提供了具体的候选乳酸菌菌株和科学基础。

水果和菌株

新鲜成熟的红毛丹购自海口市琼山区中山南路20号的南北水果市场。五种商业乳酸菌菌株（包括L. casei L.Casei 21、L. paracasei JYPF-176、L. bulgaricus CICC 20247、L. plantarum JYLP-002和P. pentosaceus JYRP 9330）从山东明盛中科佳益生物科技有限公司购买。五种自筛选的乳酸菌菌株（包括L. plantarum SW1、L. fermentum BZ5–7、L. fermentum XL1–2）也用于实验。

不同乳酸菌菌株发酵的红毛丹果汁的活菌计数和物理化学性质

益生菌的生长对发酵至关重要，其活力对于评估功能性产品也非常重要（Peng等人，2021年）。将十种活化后的乳酸菌菌株接种到红毛丹果汁中。发酵后，除PP-S5和PP-C5组外，所有组的总活细胞计数均超过7 log CFU/mL（图1A和S1）。这些结果表明，红毛丹果汁可能是大多数乳酸菌生长的适宜底物。

pH是一个影响...

结论

本研究通过多组学分析整合，探讨了不同乳酸菌菌株在红毛丹果汁中代谢产物富集方面的差异。结果表明，不同乳酸菌菌株在红毛丹果汁中的生长和代谢特性存在显著差异。这些菌株依赖性的差异与关键代谢途径有关。具体而言，两种L. fermentum菌株BZ5–7和XL1–2表现出强劲的生长能力、高酸度和黄酮类化合物的产生能力，以及显著的抗氧化活性...

CRediT作者贡献声明

Jie Zhu：撰写——初稿、可视化、方法学、数据整理。Jianxun Li：资源获取、实验设计、数据整理。Xiaoping Hu：撰写——审稿与编辑、可视化、实验设计。Kun Cai：验证、方法学。Weimin Zhang：实验设计、资金获取、概念构思。Xue Lin：撰写——审稿与编辑、资源获取、实验设计、概念构思。

资助

本研究得到了海南省重点研发计划（编号：ZDYF2025SXLH016）的支持。

未引用的参考文献

Lan等人，2023年

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。