《Fermentation》：Augmenting Kombucha’s Health Benefits with Plant and Honey Bioactive Molecules Enrichment
Laura-Dorina Dinu,
Rely-Andreea Tudor,
Teodora-Otilia Alexiu and
Emanuel Vamanu
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本文综述了通过添加植物（药用植物、香料、果蔬）和蜂蜜等天然生物活性分子来丰富传统及蜂蜜康普茶的最新研究，探讨了这种创新方法如何有效提升饮料的抗氧化、抗菌、抗癌等多种功能活性，并改善其物理化学稳定性与感官特性，为开发新一代协同增效的功能性饮料指明了方向。
通过添加植物和蜂蜜生物活性分子增强康普茶的保健功效
引言
康普茶是一种由甜茶经细菌和酵母组成的微生物培养物（SCOBY，细菌和酵母共生菌落）发酵代谢而成的传统饮料。因其清爽的口感和与肠道健康、抗氧化、抗炎及轻度抗菌等作用相关，已在全球范围内广受欢迎。其复杂的成分通常包括有机酸、维生素、矿物质、氨基酸和具有生物活性的多酚，这些成分可用于开发具有功能效应的新产品，即后生元。尽管其日益普及，但传统康普茶的健康益处主要取决于底物组成、发酵条件和用于工业化的后发酵工艺。标准的配方通常使用红茶或绿茶加蔗糖，这可能限制了消费者可获得的生物活性化合物的种类和数量。通过添加植物部分（如花朵、叶子、食品工业的植物废弃物）或植物提取物以及天然甜味剂（如蜂蜜）来改善康普茶，为增强其功能益处和感官品质提供了一条有前景的途径。本文旨在回顾和更新关于用这些天然生物活性分子丰富康普茶的研究，这些分子已被证明可以扩展其健康促进活动（如抗氧化、抗菌、抗癌和抗衰老）的范围，同时增强生康普茶的物理化学稳定性。
植物和蜂蜜生物活性分子在增强康普茶生物活性中的作用
丰富康普茶中的植物生物活性成分为提高其营养和功能价值，以及改善发酵产品的稳定性或其感官品质提供了一条有前景的途径。植物强化康普茶的生物活性在很大程度上取决于所用茶底物的类型、植物材料的类型（例如水果、草药、香料、花朵）及其植物化学特征。这些因素进而影响发酵过程中微生物代谢可用的底物。
茶底物尤为关键，因为绿茶、红茶和乌龙茶在总酚含量和多酚组成上存在显著差异，这会影响与添加的生物活性物质及发酵衍生代谢物的相互作用。由于其较高的儿茶素和表儿茶素组成，绿茶在发酵后始终产生比深色茶更高的抗氧化和细胞毒性效果。红茶被认为是完全发酵的茶，与绿茶相比，其咖啡因含量略高，总酚含量和类黄酮含量较低。茶黄素和茶红素是红茶发酵过程中儿茶素氧化产生的新化合物，两者都具有显著的抗炎和抗氧化健康益处。与绿茶和红茶相比，乌龙茶（半氧化）在部分氧化过程中提供了更复杂的聚合化合物混合物以及独特的抗氧化剂，如茶黄素。此外，茶底物影响微生物发酵，乌龙茶支持平衡的发酵动力学，而绿茶由于较高的儿茶素可用性往往导致更快的酸化，红茶多酚则改善SCOBY稳定性并产生坚固的纤维素基质。
为了增加健康益处和生物活性成分含量，不同的药用植物和香料已被用作强化剂。药用植物和烹饪香料含有多种功能性生物活性成分，能产生超越基本营养的药理和生理效应。大多数研究使用各种水果来丰富康普茶，而蔬菜的测试较少。水果和蔬菜提供以膳食纤维和益生元底物、维生素、类胡萝卜素和花青素为主的独特生化特征。与主要用于药理学目的的草药不同，它们提供营养和功能双重丰富。不过，它们的生物活性分子通常对氧化和发酵降解更敏感。水果和蔬菜通常会增强发酵饮料的感官特性（颜色、香气、味道），影响消费者接受度。少数研究将蜂蜜用作底物并进行植物强化。这些功能成分有助于植物强化康普茶，并能增加健康益处，改善饮料的风味和化学稳定性。
总结的研究表明，方法学的异质性（例如在底物和强化类型、浓度、接种量和发酵参数方面）强烈影响所报告的生物活性，尤其是抗氧化效果。大多数研究评估了抗氧化效果。植物强化康普茶的抗氧化活性由总酚浓度决定，并且在很大程度上受发酵过程中可能具有决定性作用的代谢物类型影响。最终产品的总酚浓度受用作强化剂的植物影响。此外，发酵结束时的酚类特征是植物特异性的。因此，不同植物强化康普茶之间的抗氧化活性存在显著差异，但它们大多数显示出比传统康普茶更高的抗氧化活性。
抗菌活性，尤其是抗菌潜力、细胞毒性和遗传毒性，在少数论文中进行了评估。植物强化康普茶中的抗菌活性既是一种健康益处，也是一种安全功能。它具有主要的技术作用，通过抑制病原体和腐败生物，有助于微生物稳定性和产品安全。这种效应源于植物来源的抗菌剂、降低pH的发酵产物以及乙醇或类细菌素化合物的产生。在这种情况下，它是一种食品安全和保存属性，确保安全食用和延长保质期。此外，强化康普茶对胃肠道病原体或菌群失调相关微生物的抗菌活性可被视为一种功能性健康益处。
不同的强化策略通过不同的主导机制调节康普茶的生物活性，但很少有研究来理解这些机制。尽管所有策略都依赖于微生物-植物化学相互作用，但这些相互作用的性质因植物强化来源、底物类型和发酵设计而异。尽管越来越多的证据支持强化康普茶的有益生物效应，但一些局限性限制了现有发现的强度和普遍性。很大一部分研究依赖于体外实验，而只有一项工作在果蝇模型中测试了啤酒花强化康普茶的延长寿命效应。尽管一些研究进行了感官评价，但尚未有临床试验报告来得出关于植物和/或蜂蜜强化康普茶的健康促进活性的因果结论，并与传统饮料进行比较。
药用植物和草药强化康普茶的特点与健康益处
传统的茶基康普茶仍然是药用植物强化康普茶研究最多的基线。添加药用植物、草药和香料会引起物理化学和微生物学变化，进一步增强了康普茶的功能特性，特别是抗氧化和抗菌活性。只有两项研究调查了对癌细胞系的抗增殖和细胞毒性作用，而啤酒花风味康普茶被报道可以保护基因组并延长果蝇的寿命。
使用茶基康普茶和药用植物基质的研究证明，植物种类显著影响发酵过程和代谢物特征，进而影响康普茶的生物活性，特别是其抗氧化、抗菌和抗肿瘤潜力。正如先前报道的，用不同的草药浸液强化影响了糖转化为发酵产物的水平，与留兰香变体相比，木槿花浸液变体和蝶豆花变体的糖消耗较低；而绿茶浸液的糖利用率最高。此外，含有留兰香的变体K2生产的饮料咖啡因含量最低。含有木槿花浸液的康普茶多酚含量最高，特别是儿茶素。所有获得的风味康普茶都显示出一致的抗氧化活性增强。薄荷植物的特定植物化学成分，尤其是在K2样品中浓度最高的槲皮素，可以解释薄荷强化康普茶较高的抗氧化活性。同样，研究表明，厨房薄荷强化的乌龙茶康普茶上调了关键的抗氧化酶超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽还原酶，并增加了自由基清除活性，表明植物来源的生物活性物质与微生物代谢协同作用，增强了细胞的抗氧化防御。此外，所有康普茶样品中酚类化合物和类黄酮的浓度均有所增加。抗氧化活性随发酵时间增加，在发酵的最后一天效应最高。此外，所有康普茶样品均通过诱导HEK-293细胞系中谷胱甘肽还原酶的酶活性而表现出抗氧化作用。用肉桂、豆蔻、设拉子百里香、榄仁树和印度枳等香料和草药进行强化，可调节微生物代谢，增加最终产品的总酚含量、有机酸含量和抗氧化活性。因此，与早期发现一致，据报道，用榄仁树和印度枳的药用植物提取物补充的康普茶增强了抗氧化活性和多酚含量，并激活了结直肠癌细胞中的凋亡信号通路，表明其具有超越抗氧化的潜在功能生物活性。支持增强有益特性的有益化合物是酚类物质、各种类黄酮和六种有机酸。另一项研究调查了用肉桂、豆蔻和设拉子百里香等药用植物在不同浓度下强化的康普茶，发现植物类型和浓度显著影响总酚含量、总类黄酮含量、抗氧化能力、对食源性病原体的抗菌活性和感官特性。较高含量的乙酸、苹果酸、乳酸、柠檬酸和葡萄糖醛酸解释了在发酵结束时观察到的肉桂风味康普茶的最低pH值。设拉子百里香风味康普茶的草酸和苹果酸含量最高，抗氧化特征较温和。在发酵结束时，CIN产品的总酚含量与康普茶相似，而其他康普茶的总酚含量较低。此外，CIN变体对大肠杆菌O157:H7、鼠伤寒沙门氏菌和金黄色葡萄球菌具有很强的抑制作用，这可能与总类黄酮含量相关，而豆蔻风味康普茶的抑制作用较低。比较含有25%至100%肉桂浓度的康普茶，作者指出，增加药用植物浓度除了提高抗菌活性外，还增加了有机酸和抗氧化剂的含量。抗菌性能的显著提升可能与浓缩的生物活性化合物有关，例如肉桂中的丁香酚、肉桂醛和香豆素。
在康普茶中添加植物底物影响了发酵微生物群SCOBY和纤维素的生产，但很少有研究对康普茶饮料或共生菌群进行微生物学分析。先前报告的文献得出结论，AAB的最低数量记录在含有木槿花浸液的康普茶变体中，而酵母、霉菌和LAB的最高数量记录在含有蝶豆花浸液的变体中。尽管如此，与留兰香康普茶或绿色康普茶相比，具有轻度抗菌活性的植物浸液的K3和K4变体中的总活菌数显著较低。同样，另一项研究证实，厨房薄荷强化康普茶中的AAB和酵母数量在7-14天的发酵过程中逐渐增加。这些结果突出了药用植物或香料作为生物活性增强剂和微生物调节剂的双重功能作用。对含有山楂、啤酒花和madimak草药浸液的康普茶的微生物学分析表明，除Kha外，所有样品的总数量均有所增加，Kha的纤维素产量最高。
一些研究评估了药用植物风味康普茶。与早期发现一致，他们得出结论，所有草药强化康普茶都增加了总酚含量和类黄酮含量，其中KM样品的总酚含量最高。在这项研究中，除KM外，没食子酸是所有康普茶样品中的主要酚类化合物，在KM中绿原酸浓度更高。此外，发现总类黄酮浓度的增加与增强的抗氧化和抗菌活性之间存在很强的相关性。因此，KM对所有六种测试的细菌物种都表现出强大的抗菌活性，而KH对肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌、蜡样芽孢杆菌、表皮葡萄球菌和大肠杆菌显示出抗菌作用；HaK对金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、蜡样芽胞杆菌、肺炎克雷伯菌和革兰氏阴性大肠杆菌显示出作用。此外，已评估了KM和KH产品对癌细胞系HCT116和Mahlavu的抗增殖潜力。此外，啤酒花风味康普茶减轻了过氧化氢诱导的遗传毒性，而madimak风味康普茶减轻了过氧化氢和重铬酸钾(VI)诱导的遗传毒性。作者得出结论，在KM产品中含量较高的绿原酸可能通过减少氧化应激和维持酶促抗氧化活性来负责抗遗传毒性作用。两份不同的研究报告称，啤酒花风味康普茶增加了抗氧化活性。最后一项研究表明，在茶浸开始（前发酵）或后发酵时添加0.5–2 g/L的卡斯卡特啤酒花强化康普茶，与对照相比显著减少了自由基形成，其中前发酵添加产生了最高的氧化稳定性。这种减少与增加的DPPH抗自由基活性和苦味α-酸水平的升高相关，表明α-酸在此系统中对抗氧化效力的贡献大于多酚。此外，一项新研究证明了体内抗原毒性、延长寿命和保护作用，提供了啤酒花强化康普茶的益处。然而，需要更多的研究来强调康普茶与这些特定强化剂的抗衰老和延长寿命效应，以评估产品的安全性并阐明其机制。
一项较新的研究强调了发酵策略的重要性，表明前发酵添加卡斯卡特啤酒花最大限度地提高了氧化稳定性和抗自由基能力，而后发酵添加改善了感官特性。研究表明，前发酵和后发酵添加啤酒花都能增强发酵产物的抗氧化性能。然而，在前发酵阶段添加草药显著减少了自由基形成，并增强了康普茶的氧化稳定性，表明特定的药用植物生物活性物质，特别是啤酒花中的α-酸，通过螯合促氧化金属离子和保护发酵衍生的酚类物质免于降解，充当天然稳定剂。啤酒花可以被认为是康普茶的一种相对新颖的添加剂，这项研究证明了啤酒花生物活性分子稳定生康普茶物理化学性质的潜力，基于抗氧化物质含量的增加，这也证明了健康益处。另一篇论文报道，用各种草药添加剂强化的绿茶康普茶在整个发酵过程中保持了较高的多酚水平和抗氧化能力，证实了药用植物对强化康普茶的化学成分和功能特性的稳定作用。
总的来说，这些研究表明，药用和草药植物强化对饮料的化学成分、功能含量以及生物活性具有显著的积极影响。此外，一些草药可能因其与健康相关的益处而被用于稳定未巴氏杀菌的康普茶的物理化学性质并为饮料调味。
水果和蔬菜生物活性分子强化康普茶的特点与健康益处
在所有与植物强化康普茶相关的研究中，SCOBY菌群的进化与强化类型和浓度密切相关，而当微生物群落代谢富含多酚、糖和维生素的底物时，有机酸、酚类代谢物和其他次生化合物的产生会得到增强。这些变化与观察到的总酚含量和健康相关活动直接相关，包括抗氧化效应、抗菌特性和其他功能生物活性。
水果强化康普茶通常会引入高水平的原花青素、黄酮醇、维生素C和天然糖，这些物质刺激酵母代谢，导致旺盛的发酵、增强的酯形成和提升的抗氧化能力。因此，在最近的一项研究中，使用绿茶和亚马逊水果的甘露制备了三种康普茶配方，并测定了添加甘露前后总酚化合物、维生素C和抗氧化能力的含量。基线发酵显示总酚含量和抗氧化能力分别为30.60 ± 0.93 mg GAE/L和295.02 ± 5.59 μmol TE/mL。所有三种水果强化康普茶都表明，微生物群落能有效代谢糖分，同时提取和转化水果多酚，导致总酚含量和乙醇增加。在测试的水果中，taperebá配方的总酚含量、抗氧化能力和维生素C值较高。乙酸是强化康普茶中最普遍的有机化合物，而乙醇含量高于非强化康普茶，因为果浆允许添加能够促进化学转化的糖分。康普茶的乙醇含量通常在3.6至10 g/L之间，其中cupua?u康普茶酒精含量最高。此外，这项研究表明，用亚马逊水果甘露强化可以有效提高康普茶配方中基于酚类和抗坏血酸盐的抗氧化指标。微生物学评估得出结论，这三种强化康普茶中的嗜温细菌、霉菌和酵母种群数量相似。同时，在用Cerrado生物群落物种的水果浆强化的绿茶康普茶中，发现所有配方中酵母和LAB的数量在106至107CFU/mL之间，并且高于AAB的数量。令人惊讶的是，总酚含量在绿色康普茶对照中最高，而非强化康普茶，而guavira康普茶相对于seriguela和对照都表现出更优的抗氧化能力。尽管总酚含量增加不大，但两种Cerrado水果都增强了ABTS和DPPH自由基清除活性，表明发酵介导的代谢物转化和强化的内在生物活性共同贡献了抗氧化特征。guavira康普茶的挥发性酸度在法律标准范围内。最近的一项研究系统地调查了用葡萄、腰果苹果、百香果、caja、genipap和罗望子调味的六种绿茶康普茶饮料。罗望子风味康普茶的类黄酮含量最高，其次是百香果和腰果风味。在绿色康普茶和六种风味康普茶饮料中，共鉴定出26种化合物，包括必需的多酚。类似地，pitanga风味康普茶和umbu-cajá风味康普茶具有不同的代谢物特征。主要的挥发性化合物萜烯改善了PFK和UCFK的感官特征，因为它们有助于新的萜类化合物的出现/增加。所有饮料中最主要的多酚是表没食子儿茶素没食子酸酯，它们的存在增加了抗氧化活性。在红茶康普茶中补充印度鹅莓水果匀浆增加了总酚含量和抗氧化活性，这可能与高维生素C含量相关。在发酵过程中观察到糖浓度降低，而发酵饮料的总类黄酮含量和总酸度增加。此外，特别是由高比例匀浆生产的强化康普茶饮料的抗菌活性显著更高。印度鹅莓强化的康普茶对病原微生物的高抗菌功效可能归因于有机酸、多酚含量、高水平的维生素C和康普茶产品中的几种挥发性化合物。尽管用低匀浆浓度融合红茶制备的康普茶对任何测试的微生物都没有表现出抗菌活性，但该产品显示出显著的营养和健康益处。
一项涉及农业食品副产品的新策略凸显了循环经济方法在康普茶生产中的潜力。研究表明，用菠萝皮和果核替代红茶康普茶中的糖底物，可以可持续利用食品工业残留物，为饮料增添额外营养。PPC强化康普茶中较高的糖消耗率增强了微生物群落SCOBY的生长和代谢活动。结果，该产品比对照康普茶含有更高量的功能代谢物，包括有助于风味并具有强大健康益处的挥发性化合物。此外，其他有益化合物也得到了增强，这可能与PPC强化饮料较高的总酚含量和抗氧化活性有关。此外，通过新一代测序对SCOBY进行的分子生物学分析表明，AAB物种醋杆菌属和驹形杆菌属、细菌芽孢杆菌属和酵母德克酵母属有所增加。与对照康普茶相比，强化饮料变体对所有测试的病原体都表现出强大的抗菌活性，包括革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌。这些发现强调了此类副产品在功能增强和环境可持续性方面的双重作用。
在蔬菜强化方面，黑胡萝卜和大蒜被证明可以增加多酚含量和抗氧化能力。最近的报告证明，在含有两种品种黑胡萝卜汁的康普茶饮料中，蔬菜增加了花青素含量、总酚含量、抗氧化能力，并具有更多可生物利用的多酚。然而，发酵大蒜的康普茶总酚含量低于大蒜鳞茎，但抗氧化活性更高，并且对金黄色葡萄球菌有很强的抗菌活性。此外，两种蔬菜都改变了康普茶的颜色。
总的来说，研究表明，用水果和蔬菜生物活性物质强化康普茶会影响微生物动态，既通过提供额外的营养，也通过生物活性化合物改变化学环境。通过加入富含营养和多酚的水果，可以增强饮料的功能特征，提高抗氧化潜力和生物活性化合物含量，超越标准红茶康普茶所能达到的水平。
植物强化蜂蜜康普茶的特点与健康益处
蜂蜜由单糖、二糖、花粉、多酚、类黄酮、维生素、酶和矿物质组成。蜂蜜中的主要糖分，果糖和葡萄糖，是康普茶发酵过程中的主要碳源。蜂蜜还含有微量寡糖，可能作为康普茶中某些微生物菌株的益生元底物。酶如葡萄糖氧化酶、转化酶和淀粉酶调节氧化还原反应，产生葡萄糖酸和过氧化氢，两者都有助于蜂蜜的抗菌能力。酚类化合物，包括槲皮素、松属素和咖啡酸，赋予显著的抗氧化作用，而有机酸调节pH值和发酵动态。蜂蜜作为康普茶发酵的天然成分具有良好的潜力，可能对SCOBY微生物群显示出抗菌效果。蜂蜜的抗菌肽，如蜜蜂防御素-1，增强了微生物稳定性和抗菌潜力。重要的是，蜂蜜成分因花源和地理来源而异，影响其多酚和酶含量。单花蜜含有独特的酚类特征并表现出更强的抗菌活性，而多花蜜则显示出更广泛的多酚谱和协同抗氧化潜力。这种可变性直接影响康普茶的微生物代谢和代谢物形成，特别是在有机酸平衡和酚类生物利用度方面。
蜂蜜是康普茶发酵中精制蔗糖的有效替代碳源。其单糖组成允许更快的微生物适应，绕过蔗糖代谢所需的转化酶介导的水解步骤。基于蔗糖的康普茶通常产生葡萄糖酸、葡萄糖醛酸和乙酸作为主要代谢物。当蜂蜜替代蔗糖时，发酵产生更丰富的SCOBY基质和各种生物活性化合物，包括酚类衍生物和有机酸，增强了抗氧化活性和微生物多样性。实证研究表明，蜂蜜基康普茶显著提高了饮料的抗氧化、抗菌和抗炎活性。
几项研究使用蜂蜜作为底物并与植物提取物或草药浸液共同强化，这进一步增强了饮料的功能潜力。一份新报告研究了配制刺槐蜂蜜康普茶，然后添加棕色海藻、干姜粉、薰衣草花和肉桂等辅料进行二次发酵，并将结果与用蔗糖底物获得的相同饮料进行比较。正如预期的那样，蜂蜜康普茶样品显示出比糖康普茶样品更高的可滴定酸度值，这是蜂蜜中的糖快速转化为乙酸的结果，而糖康普茶样品的酒精浓度略高。在初级发
