李瑞雪，于江傲，冉軍艦*，段 旭，趙瑞香，焦凌霞，杜晗笑，龐 帥

（1.河南科技學(xué)院 食品學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003；2.河南科技學(xué)院 資源與環(huán)境學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003）

天然多酚是指分子結(jié)構(gòu)中有若干個(gè)酚性羥基的植物成分的總稱(chēng)，廣泛分布在植物來(lái)源的食品和飲料中（如水果、蔬菜、谷類(lèi)、茶、咖啡、可可、葡萄酒和果汁）。許多研究表明，多酚類(lèi)化合物可以預(yù)防多種退行性疾病，包括心血管和神經(jīng)退行性疾病及癌癥的風(fēng)險(xiǎn)[1-4]。

發(fā)酵果蔬汁富含天然多酚，酚類(lèi)物質(zhì)按照化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為黃酮類(lèi)和非黃酮類(lèi)；按其結(jié)合狀態(tài)可分為游離酚、結(jié)合酚和酯化酚等[5-8]。由于天然多酚類(lèi)化合物具有多種生理活性，例如抗氧化性、抗腫瘤、抗動(dòng)脈硬化等作用，部分多酚還具有雌激素拮抗作用。發(fā)酵果蔬汁中的天然多酚類(lèi)化合物在體內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)變化并且形成其衍生物以及分解物的過(guò)程稱(chēng)為生物轉(zhuǎn)化，也叫代謝轉(zhuǎn)化[9-12]。

生物利用度被定義為人體通過(guò)吸收某種物質(zhì)用于人體生理功能或貯存的比例[13]。發(fā)酵果蔬汁中富含豐富的多酚成分，但是大量的多酚進(jìn)入人體后，被消化吸收的僅有一小部分，造成大量的多酚成分浪費(fèi)。因此，如何提高天然多酚的生物利用度，受到了專(zhuān)家學(xué)者們的重視[14-18]。大量研究表明，乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)物，如乳酸、β-葡萄糖苷酶和β-半乳糖苷酶等。這些產(chǎn)物促進(jìn)果蔬制品中多酚成分的生物轉(zhuǎn)化，可以提高多酚類(lèi)化合物的生物利用度[19-20]。為促進(jìn)多酚類(lèi)物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化相關(guān)領(lǐng)域的研究，本文對(duì)乳酸菌發(fā)酵果蔬汁提高果蔬中天然多酚的生物利用度進(jìn)行了綜述，以期為開(kāi)發(fā)益于人體健康的發(fā)酵果蔬汁提供依據(jù)。

1 乳酸菌發(fā)酵果蔬汁的功能特性

乳酸菌（lactic acid bacteria，LAB）是一種益生菌，因其能將碳水化合物發(fā)酵成乳酸，因而得名。乳酸菌主要包括乳桿菌屬、鏈球菌屬、雙歧桿菌屬、片球菌屬和明串珠菌屬等。乳酸菌對(duì)人們身體健康非常重要，是人體腸道內(nèi)最重要的益生菌群，具有多種生理功能，包括：①能將乳糖轉(zhuǎn)化成乳酸，促進(jìn)人體乳糖吸收，避免乳糖不耐受癥[21]；②乳酸菌能促進(jìn)人體蛋白質(zhì)、鈣、鎂等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，產(chǎn)生維生素等有益物質(zhì)[22]；③能夠清除人體自由基，增強(qiáng)抗氧化性，抗衰老作用等；④具有調(diào)節(jié)人體胃腸道功能特性，保持人體腸道菌群均衡[23]；⑤在人體內(nèi)能夠抑制膽固醇吸收、降血壓和降血脂等作用[24]；⑥增強(qiáng)人體免疫力和抵抗力[25]。大多數(shù)的乳酸菌在世界范圍內(nèi)被公認(rèn)為“generally recognized as safe（GRAS）”等級(jí)的食品微生物[26]，已廣泛應(yīng)用于食品發(fā)酵工業(yè)的各個(gè)方面。乳酸菌還可以作為天然防腐劑，避免工業(yè)防腐劑添加；發(fā)酵后pH 值降低，使維生素等在酸性環(huán)境較穩(wěn)定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)更易保存[27-31]。我國(guó)水果蔬菜資源豐富，但是具有時(shí)令性和貯藏加工能力較差等缺點(diǎn)，造成部分果蔬原料浪費(fèi)的情況。通過(guò)乳酸菌發(fā)酵果蔬汁，不僅解決了資源浪費(fèi)，而且發(fā)酵果蔬飲料作為當(dāng)前新興的的綠色健康飲品，已然成為了新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)[32-34]。

1.1 調(diào)節(jié)胃腸道菌群

乳酸菌發(fā)酵果蔬汁的一個(gè)最重要的功能特性就是調(diào)節(jié)人體腸道菌群，抑制人體腸道內(nèi)有害菌的繁殖。乳酸菌發(fā)酵果蔬汁中的多種微生物可分泌維生素、有機(jī)酸、酶和無(wú)毒的抗菌物質(zhì)來(lái)改善腸道微生態(tài)[35]。王報(bào)貴等[36]研究發(fā)酵泡菜中乳酸菌對(duì)非酒精性脂肪肝病的小鼠腸道菌群穩(wěn)態(tài)的影響，發(fā)酵泡菜中分離出來(lái)的菌株經(jīng)16S rDNA分子生物學(xué)特征鑒定為植物乳桿菌，將兩組小鼠別用磷酸鹽緩沖溶液（phosphate buffered saline，PBS）和菌液進(jìn)行灌胃，檢測(cè)糞便菌種多樣性。結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)菌液進(jìn)行灌胃的小鼠糞便中雙歧桿菌與乳桿菌含量顯著提高（P＜0.05）；腸球菌、腸桿菌和脆弱擬桿菌的含量降低。曲巍等[37]研究發(fā)現(xiàn)，采用高通量測(cè)序技術(shù)分析復(fù)合益生菌對(duì)小鼠腸道菌群失調(diào)癥狀具有調(diào)節(jié)作用。靳志敏等[38]通過(guò)研究對(duì)小鼠灌胃不同劑量的植物乳桿菌X3-2B對(duì)小鼠腸道菌群的調(diào)節(jié)作用，結(jié)果表明，小鼠腸道菌群中，腸桿菌和腸球菌含量顯著降低（P＜0.05），說(shuō)明植物乳桿菌對(duì)腸道內(nèi)致病菌有一定抑制作用，以及對(duì)腸道微生態(tài)具有調(diào)節(jié)作用。

1.2 免疫調(diào)節(jié)作用

乳酸菌發(fā)酵果蔬汁中的微生物能在人體腸道內(nèi)繁殖，刺激腹膜內(nèi)的巨噬細(xì)胞，使之產(chǎn)生干擾素，從而發(fā)揮吞噬作用，巨噬細(xì)胞通過(guò)吞噬、攝取和消滅感染的細(xì)胞、病毒以及損傷的細(xì)胞、衰老的紅細(xì)胞以促進(jìn)細(xì)胞分裂，增強(qiáng)機(jī)體免疫力[39]。陳麗娥等[40]從西北地區(qū)泡菜等傳統(tǒng)食物中提取的乳酸菌中，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵乳桿菌691能夠使免疫力低下小鼠免疫力顯著提高，該菌株使免疫力低下小鼠的胸腺指數(shù)與脾臟指數(shù)顯著提高。王喆等[41]研究發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌TD109具有免疫調(diào)節(jié)作用，該菌株從西藏傳統(tǒng)乳制品中分離得來(lái)，研究結(jié)果表明，灌服TD109的小鼠免疫臟器比其他組小鼠的免疫臟器發(fā)育得到了顯著的促進(jìn)，小鼠血清中的白介素-2（interleukin-2，IL-2）和干擾素-γ（interferon-γ，IFN-γ）質(zhì)量濃度顯著提高，腫瘤壞死因子顯著降低，表明植物乳桿菌TD109通過(guò)促進(jìn)小鼠免疫臟器發(fā)育以及血清中IL-2和IFN-γ增加、腫瘤壞死因子降低來(lái)提高免疫功能。

1.3 抗氧化作用

乳酸菌發(fā)酵果蔬汁的抗氧化作用對(duì)延緩機(jī)體衰老具有重要作用，陳亞楠等[42]對(duì)植物乳桿菌發(fā)酵的陳皮柑飲料進(jìn)行抗氧化能力檢測(cè)，結(jié)果表明，該飲料對(duì)2,2'-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（2,2'-azino-bis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonate），ABTS）自由基和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基的清除率分別為99.14%和93.58%，說(shuō)明發(fā)酵陳皮柑飲料具有很強(qiáng)的抗氧化能力。高潔[43]在乳酸菌發(fā)酵酸漿果汁的研究中，進(jìn)行了發(fā)酵酸漿果汁與酸漿果原汁的抗氧化能力測(cè)定，結(jié)果表明，當(dāng)發(fā)酵酸漿果汁與酸漿果原汁對(duì)ABTS自由基與羥自由基清除率達(dá)到50%時(shí)，體積分?jǐn)?shù)分別為2.297%和3.553%，12.56%和24.68%，說(shuō)明發(fā)酵后的酸漿果汁對(duì)ABTS自由基和羥自由基的清除能力比酸漿果原汁強(qiáng)，進(jìn)一步說(shuō)明了發(fā)酵酸漿果汁的抗氧化能力強(qiáng)。HASHEMI S M B等[44]研究植物乳桿菌LS5發(fā)酵甜檸檬汁，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，甜檸檬汁經(jīng)植物乳桿菌LS5發(fā)酵后，DPPH自由基清除能力顯著增加（P＜0.05）。檸檬汁的抗氧化活性顯著提高。MOUSAVI Z E等[45]研究結(jié)果表明，植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌能夠在石榴汁中生長(zhǎng)并代謝酚類(lèi)化合物，發(fā)酵可提高果汁的清除自由基的作用。自由基清除效果的改善可能與酚類(lèi)化合物自由形式的增加以及通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生其他副產(chǎn)品有關(guān)。

1.4 其他作用

除此之外，乳酸菌發(fā)酵果蔬汁還有降低膽固醇、抗疲勞、增加營(yíng)養(yǎng)風(fēng)味的作用。降低膽固醇作用機(jī)制可能是乳酸菌發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生了利于人體吸收利用的活性物質(zhì)[46]；抗疲勞作用機(jī)理可能是發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生可以改變?nèi)梭w能量代謝的活性物質(zhì)[47]；乳酸菌發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的各種酶可以增加果蔬汁的營(yíng)養(yǎng)風(fēng)味[48]。

2 微生物對(duì)天然多酚化合物生物轉(zhuǎn)化影響

多酚對(duì)人體的健康益處已在許多流行病學(xué)和營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究中得到證實(shí)，可預(yù)防多種退行性疾病，包括心血管和神經(jīng)退行性疾病，還可預(yù)防一些癌癥[49]。多酚類(lèi)化合物一般被分為3大類(lèi)：①小分子酚酸類(lèi)物質(zhì)，如綠原酸、水楊酸、阿魏酸和桂皮酸等；②單寧，大部分是多酚的聚合物，又分為縮合單寧和水解單寧，縮合單寧是由黃烷醇類(lèi)物質(zhì)鏈接而形成不同聚合度的多酚，也叫原花色素，水解單寧是由沒(méi)食子酸與葡萄糖等糖類(lèi)上的羥基成酯而形成；③多羥基黃酮類(lèi)，一類(lèi)為花色苷，另一類(lèi)為黃酮及其糖苷[50]。存在于植物性食品中的大量多酚，如綠原酸、咖啡酸、阿魏酸和蘆丁，可到達(dá)結(jié)腸區(qū)域，被腸道菌群代謝，從而生成各種較簡(jiǎn)單的可吸收酚類(lèi)化合物[51]。

2.1 多酚類(lèi)化合物的生物利用度

多酚在常見(jiàn)的蘋(píng)果、梨等水果中含量高達(dá)200～300 mg/100 g，多酚總攝入量通?？蛇_(dá)1 g/d。根據(jù)不同的多酚類(lèi)物質(zhì)，人體攝取50 mg多酚后，血漿中總代謝物含量為0～4 μmol/L，在排泄物中含有攝入劑量的0.3%～43%[52]，由此可見(jiàn)，多酚雖然在食物中含量高，但是因其低水溶性、低穩(wěn)定性以及被動(dòng)擴(kuò)散的方式，導(dǎo)致人體對(duì)多酚的利用度卻很低。S′WIECA M等[53]在研究咖啡酸生物利用度中，在面包中加入5%的咖啡酸，利用體外消化模型進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，面包中的咖啡酸、香草酸等物質(zhì)使其具有高抗氧化活性，但是生物利用度比較低。多酚是一類(lèi)生物活性物質(zhì)，生物利用度低，代謝強(qiáng)度大。一些研究表明，多酚類(lèi)物質(zhì)的劑量可能是決定其生物利用度的因素，這意味著與低劑量相比，高劑量的多酚類(lèi)物質(zhì)有時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的效果[54]。此外，有報(bào)道表明，膳食多酚可被益生菌代謝，釋放芳香烴和小酚酸，從而改變黃酮的生物活性和生物利用度[55]。

2.2 腸道菌群對(duì)多酚類(lèi)化合物轉(zhuǎn)化的影響

人類(lèi)的腸道菌群是由500多種細(xì)菌組成的，其中99%以上是厭氧菌。腸道菌群總生物量達(dá)100萬(wàn)億，能夠產(chǎn)生對(duì)寄主的營(yíng)養(yǎng)和健康有重要影響的酶，并參與其代謝活動(dòng)[56]。成人腸道微生物群的代謝能力可高達(dá)肝臟代謝率的100倍。因此，腸道微生物群對(duì)食物中各種化合物的代謝非常重要，對(duì)其中許多人來(lái)說(shuō)，腸道微生物轉(zhuǎn)化在其體內(nèi)發(fā)揮的作用至關(guān)重要[57]。人體腸道微生物菌群具有廣泛的水解活性，當(dāng)多酚到達(dá)結(jié)腸時(shí)會(huì)被腸道菌群產(chǎn)生的酶分解，從而提高多酚在體內(nèi)的生物利用度。這些酶負(fù)責(zé)O-葡萄糖苷水解從而釋放苷元，并且使芳香環(huán)中碳碳鍵裂解，導(dǎo)致化學(xué)結(jié)構(gòu)變化，與天然化合物相比，產(chǎn)生更小的具有高抗氧化活性的代謝物[58]。此外，多酚在腸道中可分解為較小的酚酸，以便于在腸黏膜中吸收。HIGDON J V等[59]研究發(fā)現(xiàn)，表兒茶素的共軛形式在膽汁中排除，然后到達(dá)大腸，被大腸菌群進(jìn)一步代謝轉(zhuǎn)化。多酚類(lèi)化合物在腸道內(nèi)通過(guò)微生物產(chǎn)生的酶進(jìn)行類(lèi)似的代謝轉(zhuǎn)化，并釋放出代謝產(chǎn)物；同時(shí)，每種酚類(lèi)化合物在不同人群之間的健康效應(yīng)不同，是腸道微生物生態(tài)個(gè)體間差異性決定其吸收的結(jié)果[60]。

2.3 乳酸菌對(duì)多酚類(lèi)化合物生物轉(zhuǎn)化的影響

乳酸菌可以促進(jìn)果蔬制品中多酚成分的生物轉(zhuǎn)化，提高多酚的生物利用度[61]。乳酸菌的發(fā)酵產(chǎn)物中的β-葡萄糖苷酶通過(guò)催化糖苷鍵的水解，從β-葡萄糖苷的非還原端除去吡喃糖殘基，從而提高多酚類(lèi)葡萄糖苷的生物利用度[62]。REKHA C R等[63]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵豆乳中產(chǎn)生β-葡萄糖苷酶的乳酸菌對(duì)異黃酮糖苷生物轉(zhuǎn)化為苷元、礦物質(zhì)和維生素來(lái)提高生物利用度。PARK SB等[64]在研究乳酸菌生物轉(zhuǎn)化綠茶提取物的試驗(yàn)中得出結(jié)論，發(fā)酵茶經(jīng)過(guò)乳酸菌的發(fā)酵，其中表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯、表兒茶素和表兒茶酸的含量降低，使酚類(lèi)化合物的利用度提高。LEE H J等[65]在乳酸菌發(fā)酵桑葉提取物的研究中，得出乳酸菌發(fā)酵的桑葉提取物中，總多酚、總黃酮和綠原酸含量高于未經(jīng)發(fā)酵的桑葉提取物。YE J H等[66]在乳酸菌發(fā)酵轉(zhuǎn)化西蘭花菜汁中酚類(lèi)化合物的研究中發(fā)現(xiàn)，西蘭花樣品中總酚含量為289 μg/g，經(jīng)發(fā)酵后西蘭花中總酚含量顯著升高，其含量為903～3 105 μg/g，發(fā)酵后生成的根皮酸含量為624～2 727 μg/g，是其總酚含量增加的原因。

2.4 乳酸菌發(fā)酵對(duì)多酚類(lèi)化合物抗氧化活性的影響

乳酸菌發(fā)酵果蔬汁過(guò)程中代謝產(chǎn)物的變化也會(huì)影響抗氧化活性。乳酸菌發(fā)酵主要以多酚和多糖為底物，將其轉(zhuǎn)化為酚酸和乳酸，從而降低果蔬汁pH值。pH值與微生物生長(zhǎng)以及植物化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化有關(guān)，pH值的變化可以通過(guò)改變抗氧化化合物如花青素、兒茶素、維生素C等的含量和結(jié)構(gòu)來(lái)影響抗氧化活性[67]。MOUSAVI Z E等[68]對(duì)嗜酸乳桿菌和植物乳桿菌發(fā)酵石榴汁的抗氧化活性變化研究中發(fā)現(xiàn)，鮮石榴汁中的花青素通常與糖發(fā)生糖基化反應(yīng)，經(jīng)過(guò)發(fā)酵對(duì)糖的消耗會(huì)導(dǎo)致游離羥基和相關(guān)苷元的釋放，從而提高酚類(lèi)化合物的生物利用度以及抗氧化活性。HE L等[69]在干酪乳桿菌對(duì)桑葉青貯飼料抗氧化活性與化學(xué)成分的研究中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)干酪乳桿菌發(fā)酵處理的桑葉中，總黃酮含量與抗氧化活性明顯增加。SUTHANTHANGJAI W等[70]從黑比諾葡萄皮中提取的具有代表性的花青素采用植物乳桿菌WCFS1進(jìn)行發(fā)酵，其主要代謝產(chǎn)物為沒(méi)食子酸和原兒茶酸，轉(zhuǎn)化率高、抗氧化活性增強(qiáng)。LEE M等[71]研究發(fā)現(xiàn)，用嗜熱鏈球菌S10發(fā)酵的黑豆奶將大豆苷元和染料木素進(jìn)行轉(zhuǎn)化，發(fā)酵過(guò)后黑豆奶中總酚含量、DPPH自由基清除率和還原力均有所提高。一般來(lái)說(shuō)，包括類(lèi)黃酮在內(nèi)的許多多酚類(lèi)物質(zhì)都以糖苷的形式存在，發(fā)酵可以引起糖苷的生物轉(zhuǎn)化，可以通過(guò)增加植物性食品中黃酮類(lèi)化合物的釋放來(lái)提高抗氧化活性，是增加天然抗氧化物質(zhì)的有效方法[72]。

2.5 研究現(xiàn)狀中的不足

目前，乳酸菌對(duì)多酚類(lèi)化合物的代謝轉(zhuǎn)化研究主要集中在黃酮類(lèi)成分，對(duì)其他多酚種類(lèi)的研究相對(duì)較少。乳酸菌利用不同的多酚類(lèi)化合物為底物，代謝產(chǎn)物不同，對(duì)人體產(chǎn)生的影響也不同。在有微生物發(fā)酵參與的多酚類(lèi)化合物生物轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，多酚類(lèi)成分的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物大都還未被確定，需要研究人員通過(guò)更先進(jìn)的儀器設(shè)備和研究手段，如超高效液相色譜-四極桿-飛行時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜和全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜等分析檢測(cè)儀器來(lái)發(fā)現(xiàn)多酚類(lèi)成分的衍生物成分。乳酸菌發(fā)酵代謝轉(zhuǎn)化多酚類(lèi)化合物的代謝機(jī)制也是需要未來(lái)通過(guò)代謝組學(xué)等技術(shù)手段攻克的難題之一。另外，酚類(lèi)化合物通過(guò)腸道微生物群轉(zhuǎn)化為酚酸或內(nèi)酯結(jié)構(gòu)，結(jié)腸是微生物發(fā)酵的主要場(chǎng)所，代謝物在血漿中循環(huán)，通過(guò)尿液排出。腸-肝循環(huán)確保它們?cè)谘獫{中的停留時(shí)間比母體化合物延長(zhǎng)，因此這些代謝物可能會(huì)產(chǎn)生全身效應(yīng)，但這些效應(yīng)尚未得到充分研究。乳酸菌發(fā)酵果蔬汁中多酚物質(zhì)生物利用度提高的研究多為實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行，并不適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，乳酸菌發(fā)酵果蔬汁在工業(yè)上的應(yīng)用仍亟待解決。

3 結(jié)論與展望

傳統(tǒng)的果蔬汁產(chǎn)品缺乏發(fā)酵特有風(fēng)味，同時(shí)果蔬汁中的多酚成分消化吸收率低，造成資源浪費(fèi)。果蔬汁是乳酸發(fā)酵的適宜底物或益生菌載體，活性乳酸菌與水果和蔬菜的特性相結(jié)合，具有許多營(yíng)養(yǎng)優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過(guò)乳酸菌發(fā)酵的果蔬汁中多酚類(lèi)化合物在發(fā)酵和在人體腸道內(nèi)被代謝轉(zhuǎn)化為小分子代謝產(chǎn)物，從而提高生物利用率，增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力和免疫調(diào)節(jié)功能。乳酸菌發(fā)酵果蔬汁中提高多酚類(lèi)化合物的代謝轉(zhuǎn)化和生物利用度的研究，仍然是未來(lái)需要面對(duì)的難題，多酚類(lèi)化合物的代謝轉(zhuǎn)化仍不充分，生物利用率還有進(jìn)一步提高的空間。