石榴(Punica granatum L.),又名安石榴、金罂、丹若、天浆等,属石榴科(Punicaceae)石榴属(Punica L.)植物,原产中亚西亚等地[1]。石榴富含多酚、黄酮、花色苷、鞣质、维生素C等多种生物活性物质,具有抗氧化、延缓衰老和抑制癌变等多种营养保健作用[2]。以石榴为原料的深加工产品如石榴果汁、石榴醋、石榴发酵酸乳、石榴酒等[3]逐渐进入市场,但目前我国对于丰富的石榴资源的开发与综合利用力度仍较欠缺,存在石榴采后保鲜与贮藏技术不规范、精深加工水平参差不齐等问题[4],且在加工过程中石榴花色苷极不稳定,容易发生氧化褐变、营养物质损耗以及芳香物质逸散等现象[5]。因此,我国石榴仍是以鲜食和鲜销为主,其附加值仍较低,达不到石榴企业增效和果农增收的目的。

目前,乳酸菌(lactic acid bacteria,LAB)可以有效利用糖类等营养物质产生大量乳酸,降低果汁pH[6],并赋予其独特的酸味和香气,是国内外最常用于发酵果蔬制品的一类益生菌,LAB在修饰发酵果蔬制品感官特性的同时,还可能提高具有抗氧化和抗炎等作用的黄酮类、多酚类物质的含量,并提高其生物利用率[7]。目前,已有不少关于LAB发酵桑椹汁、芒果汁等果蔬汁的研究。KWAW等[8]利用植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌和副干酪乳杆菌对经超声灭菌的桑椹汁进行发酵后,发现桑椹汁获得了深红色的诱人色泽,且具有更高的总酚含量和抗氧化能力。LIAO等[9]利用从芒果中鉴定出的肠系明串珠菌MPL18和MPL39发酵芒果汁,发现发酵芒果汁中产生了气味宜人的甘露醇,另外乳酸和乙酸含量大量增加,对感官属性也产生了积极的影响。目前,关于LAB发酵果蔬汁的研究较多,但评价不同种类LAB发酵对石榴汁(pomegranate juice,PJ)色泽、营养、风味及抗氧化活性的影响研究却鲜有报道。

为研究不同LAB发酵石榴汁(fermented pomegranate juice,FPJ)品质的影响,本研究选取了类干酪乳杆菌Lp20241、德氏乳杆菌保加利亚亚种Ld20247、植物乳杆菌Lp20265、鼠李糖乳杆菌Lr20990和发酵乳杆菌Lf21800共5株LAB,在无任何外部营养补充的条件下,分别对经85 ℃杀菌15 min的PJ进行发酵,分析了经37 ℃下发酵72 h后FPJ的活菌数、糖和酸、色泽属性、抗氧化活性以及感官属性等品质变化和形成规律。基于主成分分析(principal component analysis,PCA)方法分析不同FPJ的品质指标差异;采用定量描述分析(quantitative descriptive analysis,QDA)、电子鼻分析方法鉴定不同FPJ在滋味、气味等方面的差异性;利用Pearson相关性分析方法对FPJ的CIELAB参数、花色苷和聚合色素等颜色相关属性之间的相关性进行分析,探究发酵后相关指标对PJ颜色变化的贡献,以期为FPJ的品质提升和复配发酵剂的开发提供优良菌株,为研制出营养健康、香气典型的FPJ提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

突尼斯软籽石榴,2021年10月云南丽江。本试验中5株LAB,中国工业微生物菌种保藏管理中心,分别是类干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei) 20241 (Lp20241)、德氏乳杆菌保加利亚亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus) 20247 (Ld20247)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum) 20265 (Lp20265)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus) 20990 (Lr20990)、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum) 21800 (Lf21800)。

ABTS、DPPH,上海阿拉丁生化科技股份有限公司;平板计数琼脂培养基、MRS培养基、福林酚,北京索莱宝生物科技有限公司;没食子酸、芦丁、甲醇,上海默克化工技术有限公司;NaNO2、AlCl3、Na2HPO4、KCl,国药试剂有限公司;K2S2O5、蒽酮和硫脲,麦克林化学试剂公司。

1.2 仪器与设备

JYL-C051榨汁机,九阳股份有限公司;Agera色差仪,美国亨特Lab实验有限公司;TDL-40B离心机,上海安亭科学仪器有限公司;T9CS紫外可见分光光度计,北京普析通用仪器有限公司;907 Titrando自动电位滴定仪,瑞士万通公司;EPOCH2酶标仪,美国Bio Tek公司;FE28 pH计,中国梅特勒-托利多仪器上海有限公司;eNose电子鼻,上海保圣实业发展有限公司;TD-45全自动手持折光仪,北京金科利达电子科技有限公司;BSC-250恒温培养箱,博迅实业医疗设备厂。

1.3 试验方法

1.3.1 菌种活化与保藏

将5株LAB接种至MRS培养基中,37 ℃培养12 h后进行三区划线,以37 ℃培养24 h后挑取单菌落进行纯化培养,传代培养2代后用磷酸盐缓冲液(pH 7.4)清洗2次后离心得到菌泥,按1∶3(体积比)的比例加入20%的无菌甘油放置-80 ℃环境下冻存备用。

1.3.2 FPJ制备

石榴洗净后去除外皮并分离隔膜,将籽粒剥离进行榨汁。PJ以4 ℃、8 000 r/min离心10 min后,在无菌操作台上依次分装进100 mL玻璃瓶中,并在85 ℃杀菌15 min,随后立即冷却至室温。以初始活菌数(7.0±0.5) lg CFU/mL、初始接种量6%(体积分数)对PJ接种,并在37 ℃下发酵72 h。5种FPJ以菌株简称进行命名,依次为Lp20241、Ld20247、Lp20265、Lr20990、Lf21800。FPJ发酵结束后立刻测定LAB活菌数、pH、总可滴定酸(titratable acidity, TA)、可溶性固形物含量(total soluble solids, TSS)、色差以及进行感官评价,其余样品在无菌操作台分装后经-80 ℃冻存以分析其他指标。

1.3.3 LAB活菌数测定

采用梯度稀释法[10]测定FPJ中的LAB活菌数。

1.3.4 pH、TA、TSS和酸糖比(acid-sugar ratio, ASR)的测定

pH采用pH计测定,TSS使用全自动手持折光仪测定,ASR为TSS与TA的比值。TA采用pH电位法[11]测定,并以柠檬酸计,具体计算如公式(1)所示:

TA/%=(c×v1×K×DF×1 000)/v2

(1)

式中:c,NaOH溶液浓度,0.1 mol/L;v1,滴定消耗的NaOH溶液体积,mL;K,柠檬酸的转换系数,K=0.064;DF,样品稀释倍数,DF=3;v2,样品体积,mL。

1.3.5 色度值测定

参照YUAN等[12]的方法,在室温下使用色差仪以D65和10°观察角测定FPJ的色泽参数(L*、a*、b*)。L*表示样品亮度,a*、b*分别表示红绿和黄蓝,正值为红(黄),负值为绿(蓝),ΔE表示色泽总差异。ΔE、色相角(H*)和色度(C*)分别按公式(2)～公式(4)计算:

(2)

(3)

(4)

式中:经杀菌但未发酵PJ(对照组)的色泽参数;L*、a*、b*,FPJ的色泽参数。

1.3.6 总花色苷含量(total anthocyanin content, TAC)测定

参考LEE等[13]采用pH示差法,并稍作修改,对TAC进行测定。样品稀释5倍后移取0.4 mL于两个试管中,分别加入3.6 mL KCl缓冲液(0.025 mol/L,pH 1.0)和CH3COONa缓冲液(0.4 mol/L,pH 4.5),涡旋后将混合物放置在暗室中反应30 min。使用紫外-可见分光光度计分别测量样品在510和700 nm处的吸光度。所有测量均在室温下进行,以蒸馏水作为空白。TAC的计算如公式(5)所示:

TAC/(mg CGE/L)=(A×MW×DF×1 000)/ε×1

(5)

式中:吸光值A=(A510-A700)pH1.0-(A510-A700) pH4.5;矢车菊素-3-单葡萄糖苷的重均分子质量MW=449.2 g/mol;稀释倍数DF=5;矢车菊素-3-单葡萄糖苷(centasin-3-monoglucoside,CGE)摩尔吸光度ε=26 900;1为路径长度常数,cm。

1.3.7 聚合色素比例(percentage of polymeric color,PPC)的测定

参考JIANG等[14]的K2S2O5漂白法并稍做修改。将样品与磷酸-柠檬酸缓冲液(B液,pH 2.20)以1∶7(体积比)的比例混合后为A液,另配制0.2 g/mL K2S2O5溶液定为C液。将2.8 mL A液和0.2 mL B液或C液混合,暗室放置30 min,分别用于测定颜色密度(color density,CD)和聚合物色素(polymeric color,PC)。在420、510(λmax)和700 nm处测定溶液的吸光值,计算如公式(6)～公式(8)所示:

CD=[(A420-A700)]+[(A510-A700)]×DF

(6)

PC=[(A420-A700)]+[(A510-A700)]×DF

(7)

(8)

式中:Ai(i=420、510、700),特定波长下的吸光值;DF,稀释倍数,DF=8;PPC以聚合物颜色的百分比表示。

1.3.8 总酚含量(total phenolic content, TPC)、总黄酮含量(total flavonoids content, TFC)及抗氧化能力测定

将样品用80%(体积分数)甲醇稀释5倍、超声波提取20 min后,在4 ℃、8 000 r/min离心5 min。取上清液作为甲醇提取物用于测定TPC、TFC以及抗氧化能力。采用福林酚法和AlCl3比色法测定TPC和TFC[15]。TPC以每100 mL样品中含有的没食子酸当量(gallic acid equivalents,GAE)来表示(mg GAE/100 mL),TFC以每100 mL样品含有的芦丁当量(rutin equivalents,RE)来表示(mg RE/100 mL)。采用自由基清除能力法(DPPH自由基和ABTS阳离子自由基清除能力)[16]测定FPJ的抗氧化能力,测定结果均以μmol TE/L表示。

1.3.9 总糖(total sugar, TS)测定

采用蒽酮-硫酸法[17],以无水葡萄糖配制标准溶液,根据浓度和吸光值的关系建立标准曲线以测得样品的TS含量,测定结果表示为mg/mL。

1.3.10 电子鼻分析

取10 mL样品于50 mL样品瓶中,置于30 ℃平衡5 min后采用顶空抽样的方法检测其香气成分,每个样品重复3次。电子鼻参数设置如下:电子鼻样品准备时间5 s,进样时间1 s,清洗时间120 s,检测时间120 s,进样流量120 mL/min。cNose电子鼻共由18个传感器组成,S1、S7、S9、S13、S14响应物质为短链烷烃类;S2、S15响应物质为含碳类物质、醇类、醛类等;S3、S10响应物质为含氢气体;S4、S16响应物质为硫化物;S5、S17响应物质为含氮类物质;S6、S18响应物质为醛酮有机类;S8响应物质为液化气;S11响应物质为烷烃、CO等;S12响应物质为其他部分有机溶剂。

1.3.11 感官评价分析

参照LABOISSIRE等[18]的方法,挑选10名评分员按照QDA方法建立评价特性及描述词,制定评分标准,详细见表1。评价分数根据强度量表以0(不可感知)至5(强感知)为分值,以0.1为分阶。感官评价总分为各指标得分之和的平均值。

1.4 数据处理

采用Origin 64.0和SPSS 26对数据进行统计分析,结果用平均值±标准差(n≥3)表示。采用单因素方差分析(ANOVA)进行Tukey显著性差异检验,P<0.05,差异显著。采用在线处理软件MetaboAnalyst和Bioinformaticsa进行PCA,以及Pearson相关性分析。

2 结果与分析

2.1 LAB活菌数的变化

PJ的初始pH为4.11,因此用于PJ发酵的LAB应具有耐酸性环境的能力。如图1所示,本研究选取的类干酪乳杆菌Lp20241、德氏乳杆菌保加利亚亚种Ld20247、植物乳杆菌Lp20265、鼠李糖乳杆菌Lr20990和发酵乳杆菌Lf21800,以7.0 lg CFU/mL的初始浓度接种后均可在PJ基质中生长,但5个菌株间的生长状况存在显著差异(P<0.05)。结果表明,发酵乳杆菌[(8.24±0.07) lg CFU/mL]、鼠李糖乳杆菌[(7.92±0.03) lg CFU/mL]和植物乳酸菌[(7.38±0.02) lg CFU/mL]在发酵72 h后活菌数均显著高于其他2株菌(P<0.05),而类干酪乳杆菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种发酵后活菌数仅为(7.25±0.02) lg CFU/mL和(7.24±0.04) lg CFU/mL。不同LAB菌种应对酸胁迫反应的适应性不同,果汁体系pH降低、有机酸积累、营养物质消耗等因素是使其在同一发酵基质中生长性能不同的主要原因[19]。本研究表明,发酵乳杆菌和鼠李糖乳杆菌更适应在PJ基质中生长。

2.2 酸和糖的变化

由表2可知,对照组的pH、TSS、TA、TS分别为(4.11±0.01)、(14.83±0.06) °Brix、(5.90±0.11)%、(235.81±2.39) mg/mL。5个菌株发酵后FPJ中pH、TSS和TS较对照组均显著降低,TA显著升高(P<0.05)。LAB在发酵过程中会利用果汁中的糖类物质进行代谢将其转化成大量的乳酸,使pH降低,酸度增加[20]。发酵乳杆菌发酵后FPJ的pH、TSS和TS下降最多,分别降低了12.4%、8.29%和15.13%,对应的TA增加了157.8%;而德氏乳杆菌保加利亚亚种发酵后FPJ的pH和TA分别为(4.07±0.01)和(5.67±0.07)%,与对照相比无显著变化,推测原因可能是德氏乳杆菌保加利亚亚种对PJ中的碳源利用率较低,因此无法有效利用糖类物质产生有机酸。LIU等[21]也发现利用该类菌种在发酵沙棘汁后上述指标无显著变化。不同菌种发酵FPJ的糖和酸具有显著差异的原因可能是由于不同LAB对PJ的糖利用率和产酸能力不同[21]。

2.3 颜色的变化

如表3所示,对照的初始L*、a*和b*分别为25.60±0.14、21.20±0.06和4.95±0.02。经5个菌株发酵后FPJ的L*均显著降低、a*和b*均显著升高(P<0.05),表示发酵后FPJ的颜色偏暗红色。另外,发酵后所有FPJ的ΔE变化都大于3,表示LAB发酵对PJ的颜色产生了显著影响[22]。这推测可能是由于发酵过程中PJ中的单体花色苷的聚合导致[8]。所有发酵样品的C*和H*增加表明发酵后FPJ的颜色较未发酵PJ更深。5个菌株中发酵乳杆菌对FPJ的颜色影响最大,与对照组相比,发酵后FPJ的L*降低了18.7%,a*增加了32.1%,ΔE为9.54±0.16,说明发酵乳杆菌发酵后FPJ的颜色变化最大。这可能是因为其在发酵过程中活菌数增量最大、FPJ的浊度增加。

2.4 颜色相关属性的变化

FPJ的色泽相关属性如图2所示。对照的TAC为(16.12±0.08) mg CGE/L,发酵72 h后FPJ的TAC显著降低了10.92%～18.30%(P<0.05)(图2-a),其中发酵乳杆菌发酵的FPJ降低最多为18.30%。WANG等[23]利用植物乳杆菌LP-01发酵桑葚汁时也发现,发酵结束后其TAC从1 128.94 mg CGE/L降低为734.81 mg CGE/L。在发酵过程中微生物自身代谢作用和发酵器皿中残余O2的氧化作用也可能会降低花色苷含量[24]。对照的PC和PPC分别为(0.69±0.01)%和(7.51±0.16)%,LAB发酵后所有FPJ的PC、PPC均显著增加(P<0.05)(图2-b和图2-d)。发酵乳杆菌发酵FPJ的PC和PPC变化最大,分别增加了176.8%和178.2%。一般认为富含花色苷的水果及产品中聚合物颜色的变化与花色苷的降解、聚合和色素共沉着等有关[25]。

如图2-e所示,采用Pearson相关性分析方法对不同FPJ的CIELAB参数和色泽相关属性进行了相关性分析。结果表明,LAB活菌数与ΔE、b*、PPC、PC等呈现正相关(P≤0.05,r>0.70),说明在FPJ中LAB的生长使其总色差出现了显著的变化。TAC和PC、PPC呈显著负相关,|r|分别为0.94和0.97,表明PJ中单体花色苷在发酵过程中由于LAB的生物转化作用以及环境影响使之聚合形成了聚合花色素,从而促进了FPJ中PC的形成。此外,L*与TAC呈显著正相关(r=0.95),而a*、b*与TAC呈负相关(|r|=0.84,0.97),表明了发酵后花色苷的降解使FPJ颜色发生了显著变化。pH也是影响FPJ颜色的重要因素。当pH<4时,随着pH的降低,花色苷富集为黄素阳离子增强了其红色特性,a*随之升高;当pH为5～6时,花色苷会转化成其他无色形式[26]。因此,在发酵过程中花色苷是PJ重要的呈色物质,其变化直接影响PJ的色泽。

2.5 抗氧化能力的变化

酚类物质是石榴的主要次生代谢物之一,LAB的类型会影响果汁酚类物质的代谢和转化。本研究发现PJ的TPC在发酵后均显著降低,且不同LAB发酵后FPJ的TPC具有显著差异(P<0.05)。这可能是由于不同LAB的生长情况以及其产生的糖苷水解酶对酚类物质的水解能力不同[8]。如表4所示,对照的初始TPC为(86.66±0.85) mg GAE/100 mL,发酵后FPJ的TPC显著降低了7.69%～13.62%(P<0.05),其中类干酪乳杆菌发酵后FPJ的TPC降低最多为13.62%,而鼠李糖乳杆菌发酵的FPJ降低最少为7.69%。对照的初始TFC为(24.21±1.98) mg RE/100 mL,不同LAB发酵后FPJ中TFC较对照并无显著变化。兰永丽[27]在研究石榴乳酸菌发酵饮料时发现利用干酪乳杆菌和鼠李糖乳杆菌发酵后,TPC和TFC分别下降了74.08%和69.76%。果蔬汁经LAB发酵后酚类和黄酮类物质的变化不仅与LAB类型和其水解酚类物质的能力有关,还与发酵参数及发酵基质种类有关[28]。

本研究采用ABTS阳离子自由基和DPPH自由基法测定了FPJ的抗氧化活性,结果如表4所示。对照的初始抗氧化能力分别为(2 328.13±164.06)和(2 373.05±164.92) μmol TE/L。所有菌株发酵后FPJ的抗氧化能力无显著变化。MOUSAVI等[29]在石榴汁发酵过程中发现酚类物质含量降低,但抗氧化活性没有降低。酚类物质的抗氧化活性不仅与其总酚含量有关,还与酚类物质的组成、性质、结构及其与抗氧化剂之间的相互作用有关[30]。

2.6 主成分分析

以对照组和FPJ作为样本单元,选取糖、酸、颜色及相关参数、抗氧化物质及能力等指标作变量进行聚类,通过PCA对不同FPJ的品质指标差异进行综合评价。由图3可知,PC1贡献率为73.0%,PC2贡献率为12.1%,总贡献率达到85.1%。从PC1看,发酵后FPJ的ΔE、PC、PPC等颜色相关属性,以及TA和LAB活菌数与其呈正相关,而TAC、TSS、pH、ASR、L*、ABTS阳离子自由基、DPPH自由基与其呈负相关。对照以pH、TSS、TAC、L*较高为特征,与PC1呈负相关;发酵乳杆菌发酵的FPJ以颜色相关属性(ΔE、PC、PPC、a*、b*、H*)、TA和LAB活菌数较高,L*、pH、TSS、TAC等较低为特征,与PC1呈正相关,显著区分于对照组和其他4株LAB发酵的FPJ。从PC2看,德氏乳杆菌保加利亚亚种发酵的FPJ以pH、ASR较高,TSS、TAC、L*较低为特征区分于对照。总的来说,PCA能够有效地将5种FPJ的特征区分出来,这在一定程度上可以说明糖、酸、颜色及相关参数、抗氧化物质及能力等指标对不同LAB发酵石榴汁的贡献。

2.7 电子鼻分析

为了区分不同样品间的香气特征,采用电子鼻对未发酵PJ和发酵结束后的FPJ进行分析,并对响应值进行归一化和绘制,图4-a显示了18个传感器对所有样品的响应值。总的来说,对照的总响应值最高,5种FPJ中发酵乳杆菌发酵后的FPJ总响应值最高。所有样品的响应值在S4、S5、S6、S7、S8、S9、S11、S12、S13、S14、S16、S17、S18传感器上均有显著差异(P<0.05),其中S9响应值最高,S4、S5、S6、S14、S16、S17次之。上述结果表明FPJ的HS、含氮化合物、醛类、醇类、酮类、烷烃(甲烷等)等成分的浓度较高。

为进一步区分5种FPJ与对照之间风味物质的差异性,采用PCA反应属性和样本之间的总体关系,PC1贡献率为58.2%,PC2贡献率为26.2%,总贡献率达到84.4%。如图4-b所示,PCA能较好地将不同FPJ样品区分开来,说明不同LAB发酵后的FPJ之间挥发性香气成分存在差异。传感器S2、S5、S8、S9、S11、S12、S13、S14聚集在PC1的左侧,与德氏乳杆菌保加利亚亚种和植物乳杆菌发酵的FPJ呈负相关,说明这2株LAB发酵的FPJ中上述传感器所代表的化合物浓度较低,与雷达图中对应传感器上的响应值较低的趋势一致。PC2可将S2、S3、S5、S9、S14和S8、S11、S12、S13区分开,表明PC2将鼠李糖乳杆菌和发酵乳杆菌发酵的FPJ与其他样品区分开,且二者在PCA中的位置接近,表明2种发酵样品间存在某些相似的芳香族成分。此外,S8、S11、S12、S13四个传感器与PC1呈负相关、与PC2呈正相关,将对照组和其他样品区分开。

2.8 感官评价分析

如图5所示,感官评价结果发现利用不同LAB发酵后的FPJ在石榴原汁香气、酸香、天然石榴汁味道、酸味、甜味、刺激性方面具有显著性差异(P<0.05);而在天然石榴汁颜色、透明度方面无显著性差异。除了发酵乳杆菌外,其余4株LAB发酵FPJ的感官评价曲线高度相似。发酵乳杆菌发酵的FPJ在发酵香、酸香、酸味以及刺激性方面得分最高,分别为3.36、3.51、3.73和3.66;在甜香和甜味方面得分最低,分别为2.26和2.08。较高的有机酸含量有助于FPJ产生酸味,也使得FPJ在保留其原本属性方面有所减弱。德氏乳杆菌保加利亚亚种由于在发酵过程中生长增量低于其他菌株,该菌株发酵后的FPJ在酸和甜方面得分与其他菌株呈现出相反的趋势。通过感官评价与理化指标测定的结果相结合,二者总体趋势是一致的。

3 结论

本研究分析了5种不同LAB发酵后FPJ中活菌数、糖和酸、色泽相关属性、抗氧化能力、电子鼻和感官特性的变化。发酵后FPJ的活菌数均在7.0 lg CFU/mL以上,表明5个菌株均可在PJ中生长。由于LAB的自身生长特性和发酵特性不同,在发酵过程中其对PJ的糖利用率和产酸量也表现出显著差异。在5种LAB发酵的FPJ中,发酵乳杆菌发酵后FPJ的活菌数、糖利用率、产酸量最高。电子鼻分析和感官评定结果也表明,该菌株产生的挥发性香气成分含量以及感官评价得分方面(发酵香、酸味、酸香、刺激性)最高。此外,5种LAB发酵后FPJ的颜色均有显著变化,发酵后FPJ的总花色苷含量降低、聚合色素含量升高。相关性分析结果表明,在发酵过程中单体花色苷聚合成了聚合花色素,从而影响了FPJ的色泽。与未发酵的PJ相比,所有FPJ的总酚含量显著降低,而总黄酮含量没有显著差异;采用ABTS阳离子自由基和DPPH自由基法评价FPJ的抗氧化能力后发现,FPJ的抗氧化活性也都没有显著变化。本研究将有助于筛选适合于石榴汁发酵的优质乳酸菌,可用于开发具有较好感官和营养品质的乳酸菌发酵石榴汁。

参考文献

[1] 刘春, 方锡佳, 李锦锦.中国石榴种质资源研究进展[J].安徽农业科学, 2022, 50(12):34-36;40.

LIU C, FANG X J, LI J J.Research progress of pomegranate germplasm resources in China[J].Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2022, 50(12):34-36;40.

[2] KARIMI M, SADEGHI R, KOKINI J.Pomegranate as a promising opportunity in medicine and nanotechnology[J].Trends in Food Science &Technology, 2017, 69(Part A):59-73.

[3] 张海峰, 白杰, 张英.我国石榴资源及其开发利用的研究进展[J].饮料工业, 2009, 12(8):1-3.

ZHANG H F, BAI J, ZHANG Y.Advances in researches on exploitation and utilization of pomegranate resources in China[J].The Beverage Industry, 2009, 12(8):1-3.

[4] 陆晓雨, 周慧丽.我国石榴加工产业发展现状及问题对策研究[J].农村经济与科技, 2020, 31(7):16-17.

LU X Y, ZHOU H L.Research on the development status and problems of pomegranate processing industry in China[J].Rural Economy and Science-Technology, 2020, 31(7):16-17.

[5] PUTNIK P, KRESOJA Ž, BOSILJKOV T, et al.Comparing the effects of thermal and non-thermal technologies on pomegranate juice quality:A review[J].Food Chemistry, 2019, 279:150-161.

[6] DUAN W H, GUAN Q J, ZHANG H L, et al.Improving flavor, bioactivity, and changing metabolic profiles of goji juice by selected lactic acid bacteria fermentation[J].Food Chemistry, 2023, 408:135155.

[7] YAN Y H, ZHANG F, CHAI Z Y, et al.Mixed fermentation of blueberry pomace with L.rhamnosus GG and L.plantarum-1:Enhance the active ingredient, antioxidant activity and health-promoting benefits[J].Food and Chemical Toxicology, 2019, 131:110541.

[8] KWAW E, MA Y K, TCHABO W, et al.Effect of lactobacillus strains on phenolic profile, color attributes and antioxidant activities of lactic-acid-fermented mulberry juice[J].Food Chemistry, 2018, 250:148-154.

[9] LIAO X Y, GUO L Q, YE Z W, et al.Use of autochthonous lactic acid bacteria starters to ferment mango juice for promoting its probiotic roles[J].Preparative Biochemistry &Biotechnology, 2016, 46(4):399-405.

[10] XU X X, BAO Y J, WU B B, et al.Chemical analysis and flavor properties of blended orange, carrot, apple and Chinese jujube juice fermented by selenium-enriched probiotics[J].Food Chemistry, 2019, 289:250-258.

[11] YE Z, SHANG Z X, LI M Q, et al.Evaluation of the physiochemical and aromatic qualities of pickled Chinese pepper (Paojiao) and their influence on consumer acceptability by using targeted and untargeted multivariate approaches[J].Food Research International, 2020, 137:109535.

[12] YUAN L, NIU H H, YUN Y R, et al.Analysis of coloration characteristics of Tunisian soft-seed pomegranate arils based on transcriptome and metabolome[J].Food Chemistry, 2022, 370:131270.

[13] LEE J, DURST R W, WROLSTAD R E, et al.Determination of total monomeric anthocyanin pigment content of fruit juices, beverages, natural colorants, and wines by the pH differential method:Collaborative study[J].Journal of AOAC INTERNATIONAL, 2005, 88(5):1269-1278.

[14] JIANG T, MAO Y, SUI L S, et al.Degradation of anthocyanins and polymeric color formation during heat treatment of purple sweet potato extract at different pH[J].Food Chemistry, 2019, 274:460-470.

[15] NIU H H, YUAN L, ZHOU H L, et al.Comparison of the effects of high pressure processing, pasteurization and high temperature short time on the physicochemical attributes, nutritional quality, aroma profile and sensory characteristics of passion fruit purée[J].Foods, 2022, 11(5):632.

[16] YUAN L, CHENG F Y, YI J J, et al.Effect of high-pressure processing and thermal treatments on color and in vitro bioaccessibility of anthocyanin and antioxidants in cloudy pomegranate juice[J].Food Chemistry, 2022, 373:131397.

[17] YUN Y R, LI J, PAN F, et al.A novel strategy for producing low-sugar pomegranate jam with better anthocyanin stability:Combination of high-pressure processing and low methoxyl &amidated pectin[J].LWT, 2023, 179:114625.

[18] LABOISSIRE L H E S, DELIZA R, BARROS-MARCELLINI A M, et al.Effects of high hydrostatic pressure (HHP) on sensory characteristics of yellow passion fruit juice[J].Innovative Food Science &Emerging Technologies, 2007, 8(4):469-477.

[19] YEZ R, MARQUES S, GíRIO F M, et al.The effect of acid stress on lactate production and growth kinetics in Lactobacillus rhamnosus cultures[J].Process Biochemistry, 2008, 43(4):356-361.

[20] SUN X, ZHANG Y, LI F, et al.Effects of lactic acid bacteria fermentation on chemical compounds, antioxidant capacities and hypoglycemic properties of pumpkin juice[J].Food Bioscience, 2022, 50(Part B):102126.

[21] LIU Y Y, SHENG J, LI J J, et al.Influence of lactic acid bacteria on physicochemical indexes, sensory and flavor characteristics of fermented sea buckthorn juice[J].Food Bioscience, 2022, 46:101519.

[22] CSERHALMI Z, SASS-KISS , TTH-MARKUS M, et al.Study of pulsed electric field treated citrus juices[J].Innovative Food Science &Emerging Technologies, 2006, 7(1-2):49-54.

[23] WANG K H, QI J, JIN Y, et al.Influence of fruit maturity and lactic fermentation on physicochemical properties, phenolics, volatiles, and sensory of mulberry juice[J].Food Bioscience, 2022, 48:101782.

[24] WU Y, HAN Y B, TAO Y, et al.In vitro gastrointestinal digestion and fecal fermentation reveal the effect of different encapsulation materials on the release, degradation and modulation of gut microbiota of blueberry anthocyanin extract[J].Food Research International, 2020, 132:109098.

[25] KABAKCI S A, TÜRKYILMAZ M, ÖZKAN M.Changes in the quality of kefir fortified with anthocyanin-rich juices during storage[J].Food Chemistry, 2020, 326:126977.

[26] LU C F, LI Y F, WANG J Y, et al.Flower color classification and correlation between color space values with pigments in potted multiflora chrysanthemum[J].Scientia Horticulturae, 2021, 283:110082.

[27] 兰永丽. 石榴酒及石榴乳酸饮料发酵工艺优化及其风味和抗氧化性研究[D].杨凌:西北农林科技大学, 2017.

LAN Y L.Study on fermentation process and flavor and antioxidant quality of pomegranate wine and pomegranate lactic acid drink[D].Yangling:Northwest A &F University, 2017.

[28] LEONARD W, ZHANG P Z, YING D Y, et al.Fermentation transforms the phenolic profiles and bioactivities of plant-based foods[J].Biotechnology Advances, 2021, 49:107763.

[29] MOUSAVI Z E, MOUSAVI S M, RAZAVI S H, et al.Effect of fermentation of pomegranate juice by Lactobacillus plantarum and Lactobacillus acidophilus on the antioxidant activity and metabolism of sugars, organic acids and phenolic compounds[J].Food Biotechnology, 2013, 27(1):1-13.

[30] ZHONG J H, WANG Y, DONG R, et al.Natural variation on free, esterified, glycosylated and insoluble-bound phenolics of Rubus chingii Hu:Correlation between phenolic constituents and antioxidant activities[J].Food Research International, 2022, 162(Part A):112043.

Effects of different lactic acid bacteria fermentation on physicochemical, nutritional, and sensory quality of pomegranate juice

ZOU Wenhui1,2, PENG Yijin1,2, YI Junjie1,2, ZHANG Xian3, ZHOU Linyan1,2*

1(Faculty of Food Science and Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China)2(Yunnan Engineering Research Center for Fruit &Vegetable Products, Kunming 650500, China)3(Mengzi Mengsheng Pomegranate Production and Marketing Professional Cooperative, Honghe Hani Yi Autonomous Prefecture 661100, China)

ABSTRACT The study investigated the effects of five lactic acid bacteria (LAB), namely Lactobacillus paracasei Lp20241, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus Ld20247, Lactobacillus plantarum Lp20265, Lactobacillus rhamnosus Lr20990 and Lactobacillus fermentum Lf21800 on physicochemical properties, color and related properties, antioxidant substances and capacities of fermented pomegranate juice (FPJ), as well as sensory qualities. After fermented at 37 ℃ for 72 h, the counts of viable bacteria in five FPJ were all above 7.0 lg CFU/mL, and the FPJ fermented by L. fermentum had the highest counts of viable bacteria (8.24 lg CFU/mL). The pH, total soluble solids, total sugar, and total anthocyanin content of the FPJ fermented by L. fermentum showed the greatest reduction, and they decreased by 12.40%, 8.29%, 15.13%, and 18.30% in comparison with unfermented pomegranate juice, respectively. While the corresponding total titratable acidity, polymeric color and percent polymeric color were increased by 157.8%, 176.8%, 178.2%, respectively. The L* values of all FPJ were notably decreased, and both a* and b* values were notably increased, indicating all FPJ with dark red color. After fermentation, the total phenolic contents of all FPJ were decreased by 7.69%-13.62%, however, there were no significant changes in total flavonoids contents and antioxidant activities. Both electronic nose analysis and sensory evaluation observed that the different FPJ showed significant differences in the aroma and taste. In general, LAB fermentation can improve the sensory quality of pomegranate juice, and provide certain theoretical basis for the development of pomegranate juice fermented beverage.

Key words lactic acid bacteria; fermentation; pomegranate; electronic nose; antioxidant capacity; sensory evaluation

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.034994

引用格式：邹文惠,彭亦瑾,易俊洁,等.不同乳酸菌发酵对石榴汁理化、营养及感官品质的影响[J].食品与发酵工业,2023,49(19):143-151.ZOU Wenhui, PENG Yijin, YI Junjie, et al.Effects of different lactic acid bacteria fermentation on physicochemical, nutritional, and sensory quality of pomegranate juice [J].Food and Fermentation Industries,2023,49(19):143-151.

第一作者：硕士研究生(周林燕教授为通信作者,E-mail:zhoulinyan916@hotmail.com)

基金项目：云南省乡村振兴专项课题(202204BP090025-02);云南省千人计划青年人才专项(YNQR-QNRC-2018-102);云南省重大专项(202102AE090050)

收稿日期：2023-02-02,改回日期:2023-03-14