蓝莓分类上属于杜鹃花科越橘属,是多年生灌木植物[1]。蓝莓富含花青素、类黄酮、酚酸等活性成分,具有抗炎、抗氧化、改善视力、防治心血管疾病、降血糖、抑制肿瘤等多种功能[2]。虽然蓝莓具有良好的药食两用功效,但是蓝莓保质期短、贮藏困难,冷链运输成本高且易受到机械损伤引起腐烂,不可避免地造成经济损失。因此,将其加工成产品是有效的改善办法,但蓝莓深加工比例较低,且蓝莓的加工产品技术含量偏低,开发产品较为单一,主要为果汁饮料、果干、果酱等技术含量低的产品[3],因此,开发高附加值的蓝莓深加工产品尤为重要。

蓝莓浆果中花青素类占总多酚类物质的60%,花青素分子结构易受到外界环境的影响而造成损失[4],益生菌发酵可以提高生物活性和增加有效成分,如ZHANG等[5]通过植物乳植杆菌发酵后的蓝莓汁总酚类物质增加43.42%,花青素含量提高15.83%。但蓝莓直接发酵由于初始pH值较低,不利于菌株生长,吴万林等[6]发现蓝莓汁中不同初始pH值对乳酸菌的生长具有较大影响,较高的pH值利于菌株的生长,蓝莓初始pH值为3.5时乳酸菌生长受到抑制。目前采用发酵技术研究大多集中在蓝莓单独发酵,蓝莓复配发酵研究较少,此外,发酵过程中由于需要高温高压进行灭菌,但花青素对热极敏感,使得蓝莓中的花青素极易损失。因此,本研究通过与黄精配伍调节蓝莓初始pH值,提高蓝莓发酵的效率,其次优化了发酵工艺中的灭菌方式,使蓝莓中活性物质得到有效保留。

感官评价是产品质量的直接体现,可以发现产品中潜在的问题,从而确保产品的稳定性和可靠性,进一步提高消费者满意度和期望值。现大多数研究的感官评价方法为人群感官评价。如李虹甫等[7]通过人群感官评价对发酵蓝莓果汁的发酵温度、发酵时间和初始接种量进行评价。近年来,随着智能感官评价技术的发展,如电子鼻、电子舌仿生技术表现出良好的适用性,且具有多维的感官特征,可避免个体味觉的主观影响,对样品的物理参数(如气味、颜色)进行客观量化[8-9]。STEVANS等[10]通过电子鼻分析鉴别不同收获期的4种不同品种的发酵蓝莓饮料。同时电子鼻、电子舌联用也可有效避免单一智能感官技术数据不足以支撑食品风味评价分析的发生[11]。因此,为更好地满足市场需求并提升产品附加值,本文将人群感官评价与仿生技术(电子鼻、电子舌)结合,更客观、全面地评价产品。

本研究将蓝莓配伍黄精复合发酵,调节蓝莓初始pH,通过建立“组分含量、仿生技术、人群感官”多维评价标准,以花青素含量、多酚含量、电子鼻、电子舌为单因素试验的综合评价标准,在此基础上采用正交试验与人群感官评价对工艺进行优化,为开发高附加值的蓝莓深加工产品提供依据,用于多维度评价发酵工艺提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蓝莓(蓝美1号),浙江蓝美技术股份有限公司;植物乳植杆菌P9冻干粉(2 000亿CFU/g),江中药业股份有限公司;黄精(C22031017),河北省安国市安国润德药业有限公司,经江西中医药大学药学院付小梅教授鉴定为百合科植物黄精(Polygonatum kingianum)的根茎。

矢车菊素-3-O-葡萄糖苷标准品(纯度≥95%)、福林-酚试剂,上海源叶生物科技有限公司;没食子酸标准品(纯度≥99%),上海麦克林生化科技有限公司;甲醇(色谱纯),上海安谱实验科技股份有限公司;Na2CO3、无水醋酸钠、KCl、盐酸(均为分析纯),国药集团化学试剂有限公司;无水葡萄糖(食品级),山东保龄宝生物股份有限公司;三氯蔗糖(食品级),精禾实业有限公司;木糖醇(食品级),安阳豫鑫木糖醇科技有限公司;复合甜味剂(食品级),禹城乐富健生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

ZQZY-85BN振荡培养箱,上海知楚仪器有限公司;BSA8201电子天平(精度0.01 g),赛多利斯科学仪器有限公司;HH-4恒温水浴锅,常州国华电器有限公司;无菌操作台,济南鑫贝西生物技术有限公司;HM-928果蔬料理机,广东黑马电器有限公司;5424R离心机,德国Eppendorf公司;FE28-STANDARD型pH计,瑞士METTLER TOLEDO公司;MD SpectraMAX M2多功能酶标仪,德国Spectra公司;SA-402B电子舌,日本insent公司;Heracles NEO超快速气相电子鼻,法国Alpha MOS公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

蓝莓、黄精前处理→打浆→灭菌→发酵→离心→矫味→灭菌→成品

上述流程的工艺要点具体为:

前处理:蓝莓浆果,经烫漂5 min,黄精去除杂质后浸泡1 h,蓝莓、黄精以不同质量比进行打浆。

打浆:按料液比1∶4(g∶mL)加入超纯水后,添加质量分数2%无水葡萄糖进行打浆。

灭菌:经95 ℃沸水浴灭菌15 min后立即冷却至室温。

发酵:接种植物乳植杆菌P9冻干粉质量分数0.05%,置于37 ℃培养箱中发酵32 h。由于多酚为蓝莓、黄精中重要的活性成分,且花青素为蓝莓中最具代表性功效成分,因此优选发酵工艺时,选取花青素含量、多酚含量及电子舌电子鼻为综合评价指标。

离心:10 000 r/min、18 ℃离心20 min,取上清液测定pH值。

矫味:以感官评分为评价指标,选取复合甜味剂(99.8%赤藓糖醇与0.2%甜菊糖苷,质量分数)、木糖醇、三氯蔗糖为预调甜味剂。

1.3.2 单因素试验

1.3.2.1 蓝莓、黄精质量比的考察

按上述工艺流程,蓝莓、黄精以不同质量比(1∶1、2∶1、4∶1、6∶1、8∶1)进行打浆。

1.3.2.2 发酵温度的考察

按上述工艺流程,发酵温度设置为25、29、33、37、41 ℃。

1.3.2.3 发酵时间的考察

按上述工艺流程,发酵时间设置为16、24、32、40、48 h。

1.3.3 正交试验

根据单因素试验结果,选取3个发酵因素中综合评分较高的水平,进行3因素3水平正交试验,综合评分按公式(1)计算:

综合评分

(1)

式中:x,花青素含量,mg/L;X,最大花青素含量,mg/L;y,多酚含量,mg/L;Y,最大多酚含量,mg/L。

1.3.4 多维评价建立

1.3.4.1 花青素含量测定

以矢车菊素-3-O-葡萄糖苷为标准品,参考YU等[12]的方法采用pH示差法检测花青素含量。将pH 1.0和pH 4.5缓冲液加到平行孔中,在孔中加入标准液或样品,在读板器中将板摇动30 s,然后在535 nm和700 nm处读取,计算标准品和样品的吸光度,其计算如公式(2)所示:

吸光度=(A1-A2)-(A3-A4)

(2)

式中:A1, pH=1.0时535 nm处的吸光度;A2, pH=1.0时700 nm处的吸光度;A3, pH=4.5时535 nm处的吸光度;A1, pH=4.5时700 nm处的吸光度。

绘制矢车菊素-3-O-葡萄糖苷相对于浓度的吸光度,并根据线性方程式计算样品的花青素浓度。

1.3.4.2 多酚含量测定

以没食子为标准品,采用福林-酚检测多酚含量,参考李虹甫等[7]的方法略有改动。在孔中加入标准液或样品,随后分别加入0.2 mol/L的福林-酚试剂,轻轻振荡后静置10 min,最后分别加入质量分数7.5%的Na2CO3溶液,密封板,静置30 min,在765 nm处读取吸光度,绘制没食子酸相对于浓度的,并根据线性方程式计算样品的多酚浓度。

1.3.4.3 电子舌分析测定

采用电子舌对不同样品进行味觉变化分析。精确吸取32 g样品或基准液于电子舌专用杯中,每个样品重复测定4次,采集时间120 s,使用CAO、COO、AE1、CTO传感器分别对样品酸味、苦味、涩味、苦味回味、涩味回味、鲜味、鲜味回味、咸味进行检测。使用电子舌自带数据处理软件进行分析。

1.3.4.4 电子鼻分析测定

采用电子鼻对不同样品进行气味变化分析。根据前期预实验,精确吸取2 g样品于电子鼻专用顶空瓶中,每个样品重复测定3次,进样体积3 500 μL,孵化温度50 ℃,孵化时间10 min,加热振荡器振荡速度250 r/min,进样速度125 μL/s, 捕集阱初始温度40 ℃,捕集阱分流速率10 mL/min, 捕集时间17 s, 阀温度250 ℃, 柱温的程序升温方式1 ℃/s至80 ℃,以3 ℃/s至250 ℃,时间21 s, 采集时间110 s。使用Heracles电子鼻自带数据处理软件进行分析。

1.3.4.5 建立多维评价标准

本实验以花青素、多酚、电子鼻、电子舌4个指标建立综合评价标准,对单因素考察结果进行综合分析,电子鼻评分标准以最高3组峰面积的平均值为评价标准,电子舌以酸味、苦味、涩味、鲜味、咸味之和作为评价标准,其中考虑到花青素、多酚是蓝莓中主要有效成分,所以权重系数均设定为0.3,产品的风味、滋味导致消费者的满意度和购买决策的变化,电子鼻和电子舌作为智能仿生技术,不仅避免了人群感官评价的主观性,还能提供产品多维度的信息,从而有助于提升产品的附加值,故权重系数均设定为0.2,综合评分的计算如公式(3)所示:

综合评分

(3)

式中:x,花青素含量,mg/L;X,最大花青素含量,mg/L;y,多酚含量,mg/L;Y,最大多酚含量,mg/L;m,电子鼻最高3组峰面积的平均值,μV·s;M,最大电子鼻最高3组峰面积的平均值,μV·s;z,电子舌响应值之和;Z,最大电子舌响应值之和。

1.3.4.6 复合发酵饮人群感官测评试验

由20名评价员对产品的感官指标打分。在白光下评价样品,样品间至少间隔30 s以上,每个品评盘的样品量保持一致。感官分析评价标准具体见表1。

1.4 数据处理与分析

采用SPSS 27.0进行方差分析和Origin 2022软件对实验数据进行绘图。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 质量比对复合发酵饮的影响

如图1所示,花青素与多酚含量随着蓝莓的添加质量比的增加而增加,当质量比为6∶1、8∶1时,多酚含量最高,发酵后pH值均比发酵前低。通过Heracles超快速气相电子鼻对不同样品进行检测分析,得到2根不同极性色谱柱MXT-5(低极性)和MXT-1701(中极性)的气味图谱,通过Origin 2022拟合成图2,由气味指纹图谱可以看出,不同质量比色谱信息有明显差异,利用主成分分析(principal component analysis, PCA)样品组间气味差异所在。图3可知电子鼻PCA中PC1和PC2方差贡献率之和为95.098%,因此PC1和PC2可以代表样品中的实际情况,结合表2可知,当蓝莓黄精质量比为 6∶1 与4∶1或8∶1时的距离较远,表明它们之间的香气构成差异较大,1∶1与2∶1距离最小,说明气味相似,表明电子鼻技术可有效区分不同质量比样品。

电子鼻检测物质含量程度表现在峰面积上,可通过峰面积对样品的相对含量进行分析[13-14],将采集到的挥发性成分的色谱峰进行特征成分分析[15],表3列出了样品中峰面积、峰响应值、相关指数分别在500、2 000、80以上的主要差异化合物分别为乙醛、丙烯醛、丙-2-酮、3-甲基戊烷、环戊烷,并对气味进行描述。电子舌雷达图结果显示,8∶1时苦味、涩味、咸味最小,酸味最大(图4)。利用电子舌技术可以很好地区分不同蓝莓黄精质量比样品中的味觉差异。最后,电子舌PCA结果如图5所示,主要综合了酸味、苦味、涩味、咸味、鲜味,其中苦味、涩味、咸味、鲜味在PC1上呈正向分布,酸味、苦味、涩味则在PC2上呈正向分布,PC1与PC2的贡献率之和达到97.6%,因此可以很好地反映样品中的实际信息。图中可以看出,随着质量比的增加,苦味、涩味、咸味、鲜味减少,酸味增加。

2.1.2 发酵温度对复合发酵饮的影响

如图6所示,随着发酵温度的增加,花青素含量呈先平稳后下降的趋势,与白琳[16]的研究趋势一致,发酵温度为29 ℃时,花青素含量最高(217.67 mg/L),这可能是在适宜的温度时植物乳植杆菌在发酵过程中促进了花色苷的代谢能力[17],有益于花青素的水解,但当温度达到33 ℃时,花青素分子受到破坏,导致含量显著下降,这与花青素对温度极其敏感的属性相符[2];当发酵温度37 ℃时,多酚含量最高,推断是因为发酵过程中的环境条件可能影响酚类化合物的合成,或是前体物质的转化,大分子多酚被分解成小分子酚[3, 7]。图7中不同发酵温度色谱信息有明显差异。通过图8可知PC1和PC2方差贡献率之和为99.78%,可以看出不同样品聚集在不同的区域且相互没有重叠,结合表4,25 ℃与41 ℃的区别指数最大,说明气味差异较大,25 ℃与37 ℃区别指数最小,说明气味相似。因此,电子鼻技术在不同发酵温度样品中也可得到有效区分。表5可知,电子鼻通过获取不同样品的气味指纹图谱,借助Kovats保留指数和Arochembase数据库,对样品中的主要挥发性物质进行定性分析,具体成分为乙醛、丙烯醛、丙-2-酮、2,3丁二酮,并对它们的气味进行分析描述。电子舌雷达图结果显示,当发酵温度在37 ℃时酸味响应值最大(图9),PCA(图10)可以看到PC1和PC2的方差贡献率和为83.9%,表明主成分1和主成分2能够反映样品中的全部信息。不同发酵温度之间存在一定的距离,随着发酵温度的增加,酸味增加,鲜味、苦味、咸味减少,但当发酵温度达到37 ℃时,酸味、涩味变化最大,苦味最小。

2.1.3 发酵时间对复合发酵饮的影响

由图11可知,发酵时间在16～48 h时,花青素含量呈逐步上升后直至平稳再下降的趋势,当发酵时间为16 h花青素含量最高(147.64 mg/L);发酵时间<32 h时,多酚含量较为平稳,当发酵时间为32 h时,多酚含量达到最高值(312.99 mg/L),32～48 h多酚含量呈下降的趋势,推断是因为微生物在发酵过程中会产生一系列酶,可催化多酚类物质,同时还可能分解细胞壁,从而释放细胞内的酚类化合物[18],可见微生物发酵对多酚的生物可及性具有积极作用[19-20]。图12中不同发酵时间色谱信息有明显差异,PCA(图13)中PC1和PC2方差贡献率之和为98.937%,结合表6所示,24 h与40 h区别指数最大,且距离较远,说明气味差异最大,16 h与32 h距离最小,说明香气差异较小。表7列出了样品中主要差异化合物名称分别为乙醛、丙烯醛、丙-2-酮、己醛,并对气味进行描述。如图14所示,发酵40 h酸味、涩味响应值最大、咸味响应值最低,24 h酸味最小,如图15所示,随着发酵时间的增加,酸味增加,咸味减少,当发酵到40 h时酸味最突出,发酵32 h和48 h之间距离相差最小,即发酵滋味变化小。

2.1.4 单因素综合评分结果

根据单因素试验中建立的物质(花青素、多酚含量)、仿生技术(电子鼻和电子舌分析)多维评价结果可知,当蓝莓黄精质量比为8∶1时得分最高,总评分为85.786分;发酵温度在37 ℃时得分最高,总评分为90.718分;发酵时间在40 h时得分最高,总评分为88.029分,具体评分见表8。

2.2 正交试验设计与结果

2.2.1 正交试验设计

根据上述单因素试验结果选出综合评价较高的水平,因考虑发酵温度对工业生产的准确性,选择29、37、41 ℃更高宽度的实验范围来确定发酵温度。以花青素、多酚含量为考察指标,进行3因素3水平正交试验设计。具体见正交因素水平表L9(33)见表9。

根据正交因素水平表设计正交试验表10,由极差R值可知,影响因素C>B>A,即:发酵时间>发酵温度>质量比;最优的发酵工艺为A3B2C2,为质量比8∶1;发酵温度为37 ℃;发酵时间32 h。

2.2.2 验证试验

为验证发酵工艺的实践性,进一步验证正交试验得出的发酵工艺A3B2C2。计算平均值及相对标准偏差,结果见表11。

花青素、多酚含量平均值分别达到179.137、314.537 mg/L,相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)分别为2.254%、2.179%,RSD值均小于3%,本工艺重现性较好。

2.2.3 复合发酵饮人群感官测评试验

通过正交试验的发酵工艺,样品分别添加7%(质量分数,下同)复合甜味剂、8%木糖醇、0.025%三氯蔗糖3种甜味剂后进行感官评价。结果如表12所示,除甜味外,气味、色泽、酸味、整体风味、后味均无显著性差异,但从总评分上可以看出,添加0.025%三氯蔗糖的总评分低于其他2组,添加7%复合甜味剂与8%木糖醇的总评分接近。有研究发现在饮食中摄入的木糖醇能产生有益于人体健康的代谢物,同时也可达到优化产品生产工艺和提升品质的目的[21]。故最终确定添加8%的木糖醇矫味。

3 结论

益生菌发酵是一个降糖产酸的过程,对风味、口感、保质期均具有改善作用[22]。马晓娟等[23]发现接种植物乳植杆菌P9可使枸杞汁总糖、葡萄糖含量显著下降,短链脂肪酸、抗氧化活性显著提升。范俊华等[24]以柚子、苹果、梨的混合汁为主要原料,通过植物乳植杆菌发酵后,发酵饮料的贮藏时间可维持3个月,且口感基本无变化,极大地延长了果汁的货架期。蓝莓与其他浆果相比具有较高的多酚含量,可产生大量健康益处,但由于多酚具有较多的羟基,很容易发生降解,通过发酵可提高蓝莓多酚的稳定性与增加其含量[25]。此外,蓝莓中所含的花青素是一种天然水溶性植物色素,具有广泛的药理活性,但花青素极不稳定,如李洁雅等[26]发现随着贮藏时间的延长,马铃薯中花青素的含量大幅度下降,而在发酵过程中乳酸菌大量产酸。侯文焕等[27]发现贮藏温度对玫瑰茄中原花青素的含量具有显著下降的影响。但是在酸性条件下花青素显著提高,乳酸菌发酵是提高花青素稳定性的有效技术[28]。如张晨颜等[29]通过乳酸菌发酵蓝莓汁后发现花青素和总酚含量显著增加,其中锦葵色素-3-O-半乳糖苷含量增加16.87%,且发酵后抗氧化活性也显著增强。王静雯[30]发现乳酸菌发酵蓝莓后锦葵花素-3-O-半乳糖苷、锦葵花-3-O-葡萄糖苷、锦葵花-3-O-阿拉伯糖苷、飞燕草色素-3-O-半乳糖苷均有所增加。

仿生技术(电子鼻、电子舌)可实现实时质量检测和快速分析[14]。Heracles II型电子鼻分为快速气相色谱仪、氢离子火焰探测器、数据处理软件,可将采集到的挥发性成分的色谱峰进行特征成分分析,类似于气相色谱-质谱法的定性分析能力[15]。WANG等[31]通过电子鼻线性判别分析和PCA能够有效区分乳酸菌发酵蓝莓前后挥发性物质的变化。电子舌作为一种仿生技术,是模拟人舌头对样品进行分析、识别和判断,弥补了评价员在味觉上分辨力、敏感度、稳定性等方面存在的个体差异[32]。王利萍等[33]通过电子舌分析不同残糖含量蓝莓酒的整体风味。

本研究通过组分含量(花青素、多酚)、仿生技术(电子鼻、电子舌)及人群感官测试多维评价确定最佳发酵饮的工艺的质量比为8∶1(蓝莓:黄精)、发酵温度37 ℃、发酵时间32 h,木糖醇8%。该工艺条件下的蓝莓复合发酵饮具有独特的发酵风味和清新的果香。为深入研究蓝莓与乳酸菌发酵饮品的开发提供了理论基础与可行性,并为开发蓝莓高附加值产品提供新方法,为评价发酵工艺提供新思路。

蓝莓具有较强的清除体内自由基,降低氧化应激水平、抗炎等药理作用,如王储炎等[34]研究结果显示发酵后的蓝莓汁在清除DPPH自由基和ABTS阳离子自由基能力得到显著提升,杨琦等[35]通过复合菌种发酵蓝莓发现总多酚含量和抗氧化能力均得到提高。此外,还有文献报道植物乳植杆菌可以将大多数酚酸转化为一些强抗氧化物质,提高酚酸在人体的生物利用度[4],因此,未来将更全面地探讨发酵前后成分变化,在明确物质的基础下,进一步考察蓝莓复合饮的功能。通过体外抗氧化、细胞、动物等实验开展其功效及机制的研究,为开发高附加值的蓝莓提供更充分的科学依据。

参考文献

[1] 徐云, 徐建, 王婷婷, 等.功能性保健食品蓝莓的研究进展[J].食品研究与开发, 2013, 34(6):132-134.
XU Y, XU J, WANG T T, et al.Progress on blueberry health food[J].Food Research and Development, 2013, 34(6):132-134.

[2] 刘军波, 邹礼根, 赵芸.蓝莓花青素加工特性及功能活性研究进展[J].饮料工业, 2017, 20(6):56-60.
LIU J B, ZOU L G, ZHAO Y.Processing characteristics and functional activity of blueberry anthocyanins[J].Beverage Industry, 2017, 20(6):56-60.

[3] DUAN Y M, TARAFDAR A, CHAURASIA D, et al.Blueberry fruit valorization and valuable constituents:A review[J].International Journal of Food Microbiology, 2022, 381:109890.

[4] KALT W, CASSIDY A, HOWARD L R, et al.Recent research on the health benefits of blueberries and their anthocyanins[J].Advances in Nutrition, 2020, 11(2):224-236.

[5] ZHANG Y, LIU W P, WEI Z H, et al.Enhancement of functional characteristics of blueberry juice fermented by Lactobacillus plantarum[J].LWT, 2021, 139:110590.

[6] 吴万林, 余元善, 肖更生, 等.蓝莓汁乳酸菌的发酵特性[J].现代食品科技, 2020, 36(3):159-166.
WU W L, YU Y S, XIAO G S, et al.Fermentation characteristics of lactic acid bacteria in blueberry juice[J].Modern Food Science and Technology, 2020, 36(3):159-166.

[7] 李虹甫, 杨鑫焱, 刘昕宇, 等.植物乳杆菌发酵蓝莓果汁工艺优化及其抗氧化能力[J].食品工业科技, 2019, 40(17):127-133.
LI H F, YANG X Y, LIU X Y, et al.Fermentation process optimization of blueberry juice fermented by Lactobacillus plantarum and analysis of antioxidant capacity[J].Science and Technology of Food Industry, 2019, 40(17):127-133.

[8] 许春华, 肖作兵, 牛云蔚, 等.电子鼻和电子舌在果酒风味分析中的应用[J].食品与发酵工业, 2011, 37(3):163-167.
XU C H, XIAO Z B, NIU Y W, et al.Flavor analysis of fruit wine by electronic nose and electronic tongue[J].Food and Fermentation Industries, 2011, 37(3):163-167.

[9] 刘涛涛, 代悦, 于淼, 等.基于智能感官分析技术的九蒸九晒大黄饮片气味表征[J].中国实验方剂学杂志, 2022, 28(20):116-121.
LIU T T, DAI Y, YU M, et al.Flavor characterization of rhei radix et rhizoma processed with nine-time repeating steaming and sun-drying based on intelligent sensory technology[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae, 2022, 28(20):116-121.

[10] STEVAN S L, SIQUEIRA H V, MENEGOTTO B A, et al.Discrimination analysis of wines made from four species of blueberry through their olfactory signatures using an E-nose[J].LWT, 2023, 187:115320.

[11] DI ROSA A R, LEONE F, CHELI F, et al.Fusion of electronic nose, electronic tongue and computer vision for animal source food authentication and quality assessment-A review[J].Journal of Food Engineering, 2017, 210:62-75.

[12] YU Q Q, YU F Y, LI Q, et al.Anthocyanin-rich butterfly pea flower extract ameliorating low-grade inflammation in a high-fat-diet and lipopolysaccharide-induced mouse model[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2023, 71(31):11941-11956.

[13] 查圣华, 王俊亮, 周舒扬, 等.基于Heracles超快速气相电子鼻对不同产地西洋参快速鉴别研究[J].食品工业科技, 2023, 44(1):284-291.
ZHA S H, WANG J L, ZHOU S Y, et al.Rapid identification of American ginseng originated from varied places based on Heracles ultra-fast gas phase electronic nose[J].Science and Technology of Food Industry, 2023, 44(1):284-291.

[14] CHO S, MOAZZEM M S.Recent applications of potentiometric electronic tongue and electronic nose in sensory evaluation[J].Preventive Nutrition and Food Science, 2022, 27(4):354-364.

[15] 殷珍珍, 梁玉芝, 王梦, 等.基于超快速气相电子鼻对不同硫熏程度天麻的快速鉴别[J].中国实验方剂学杂志, 2022, 28(13):167-172.
YIN Z Z, LIANG Y Z, WANG M, et al.Rapid identification of gastrodiae rhizoma with different sulfur fumigation levels based on ultra-fast gas phase electronic nose[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae, 2022, 28(13):167-172.

[16] 白琳. 蓝莓酵素饮料的研制及其贮藏稳定性的研究[D].乌鲁木齐:新疆大学, 2022.
BAI L.Preparation of blueberry juice and study on its storage stability[D].Urumqi:Xinjiang University, 2022.

[17] 李思媛, 李双健, 张会, 等.植物乳杆菌和发酵乳杆菌发酵对蓝莓花色苷的影响[J].食品研究与开发, 2023, 44(8):30-37.
LI S Y, LI S J, ZHANG H, et al.Effects of Lactobacillus plantarum and L.fermentum fermentation on anthocyanins in blueberry[J].Food Research and Development, 2023, 44(8):30-37.

[18] KWAW E, MA Y K, TCHABO W, et al.Effect of fermentation parameters and their optimization on the phytochemical properties of lactic-acid-fermented mulberry juice[J].Journal of Food Measurement and Characterization, 2017, 11(3):1462-1473.

[19] TIAN Z X, LI Y F, LONG M X, et al.Effects of six different microbial strains on polyphenol profiles, antioxidant activity, and bioaccessibility of blueberry pomace with solid-state fermentation[J].Frontiers in Nutrition, 2023, 10:1282438.

[20] MUSTAFA S M, CHUA L S, EL-ENSHASY H A, et al.Effect of temperature and pH on the probiotication of Punica granatum juice using Lactobacillus species[J].Journal of Food Biochemistry, 2019, 43(4):e12805.

[21] 林少梅, 林冰君, 黄桂颖, 等.木糖醇的制备工艺及在食品中的应用[J].中国食品添加剂, 2023, 34(8):10-18.
LIN S M, LIN B J, HUANG G Y, et al.Preparation process of xylitol and its application in food[J].China Food Additives, 2023, 34(8):10-18.

[22] 赖婷, 刘汉伟, 张名位, 等.乳酸菌发酵对果蔬中主要活性物质及其生理功能的影响研究进展[J].中国酿造, 2015, 34(3):1-4.
LAI T, LIU H W, ZHANG M W, et al.Effect of lactic acid bacteria fermentation on active components and physiological function of fruit and vegetable[J].China Brewing, 2015, 34(3):1-4.

[23] 马晓娟, 谢有发, 倪彩新, 等.植物乳杆菌P9发酵对枸杞浆品质的影响[J].食品与发酵工业, 2023, 49(12):229-234.
MA X J, XIE Y F, NI C X, et al.Effect of Lactobacillus plantarum P9 fermentation on the quality of Lycium barbarum pulp[J].Food and Fermentation Industries, 2023, 49(12):229-234.

[24] 范俊华, 肖志剑, 张文.植物乳杆菌发酵柚子汁复合饮料的研制[J].食品与发酵工业, 2017, 43(3):140-143.
FAN J H, XIAO Z J, ZHANG W.Development of Lactobacillus plantarum fermented grapefruit compound beverage[J].Food and Fermentation Industries, 2017, 43(3):140-143.

[25] SIVAPRAGASAM N, NEELAKANDAN N, VASANTHA RUPASINGHE H P.Potential health benefits of fermented blueberry:A review of current scientific evidence[J].Trends in Food Science &Technology, 2023, 132:103-120.

[26] 李洁雅, 李红艳, 叶广继, 等.马铃薯储藏期花青素变化及合成相关基因表达分析[J].作物学报, 2022, 48(7):1669-1682.
LI J Y, LI H Y, YE G J, et al.Changes of anthocyanins and expression analysis of synthesis-related genes in potato during storage period[J].Acta Agronomica Sinica, 2022, 48(7):1669-1682.

[27] 侯文焕, 唐兴富, 廖小芳, 等.贮藏温度对玫瑰茄果实品质及生理特性的影响[J].食品研究与开发, 2024, 45(17):23-28.
HOU W H, TANG X F, LIAO X F, et al.Effects of storage temperature on quality and physiological characters of roselle(Hibiscus sabdariffa L.)fruits[J].Food Research and Development, 2024, 45(17):23-28.

[28] 衡洋洋, 周志磊, 陈超, 等.黑果枸杞乳酸菌发酵饮料生产工艺研究[J].食品与发酵工业, 2023, 49(15):114-121.
HENG Y Y, ZHOU Z L, CHEN C, et al.Production process of Lycium ruthenicum Murr.beverage fermented with lactic acid bacteria[J].Food and Fermentation Industries, 2023, 49(15):114-121.

[29] 张晨颜, 张丽霞, 魏照辉, 等.乳酸菌发酵蓝莓汁工艺优化及功能特性研究[J].河南工业大学学报(自然科学版), 2022, 43(5):77-85.
ZHANG C Y, ZHANG L X, WEI Z H, et al.Optimization of fermentation process and functional characteristics of blueberry juice by lactic acid bacteria[J].Journal of Henan University of Technology (Natural Science Edition), 2022, 43(5):77-85.

[30] 王静雯. 乳酸菌发酵对蓝莓酚类物质组成和抗氧化活性的影响[D].沈阳:沈阳农业大学, 2021.
WANG J W.Study on iactic acid bacteria fermentation on phenolic composition and antioxidant activity of blueberries[D].Shenyang:Shenyang Agricultural University, 2021.

[31] WANG J, WEI B C, ZHAI Y R, et al.Non-volatile and volatile compound changes in blueberry juice inoculated with different lactic acid bacteria strains[J].Journal of the Science of Food and Agriculture, 2024, 104(5):2 587-2 596.

[32] 黄嘉丽, 黄宝华, 卢宇靖, 等.电子舌检测技术及其在食品领域的应用研究进展[J].中国调味品, 2019, 44(5):189-193; 196.
HUANG J L, HUANG B H, LU Y J, et al.Detection technology of electronic tongue and its application in food field[J].China Condiment, 2019, 44(5):189-193; 196.

[33] 王利萍, 丁昱文, 吴颜欣, 等.顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术结合电子舌分析不同残糖含量蓝莓酒体风味[J].食品与发酵工业, 2024, 50(11):294-300.
WANG L P, DING Y W, WU Y X, et al.Flavor analysis of blueberry wines with different residual sugar contents by headspace solid phase microextraction gas chromatography-mass spectrometry combined with electronic tongue[J].Food and Fermentation Industries, 2024, 50(11):294-300.

[34] 王储炎, 张继刚, 杨柳青, 等.3种乳酸菌发酵对蓝莓多酚、原花青素含量及抗氧化活性的影响[J].食品科学, 2020, 41(24):87-94.
WANG C Y, ZHANG J G, YANG L Q, et al.Comparative effects of fermentation with three species of lactic acid bacteria on polyphenol and proanthocyanidin contents and antioxidant activity of blueberry fruit[J].Food Science, 2020, 41(24):87-94.

[35] 杨琦, 谢纯良, 周映君, 等.益生菌发酵蓝莓的体外抗氧化活性分析[J].食品与发酵工业, 2022, 48(9):112-116.
YANG Q, XIE C L, ZHOU Y J, et al.Antioxidant activity in vitro of probiotics fermented blueberry drink[J].Food and Fermentation Industries, 2022, 48(9):112-116.

Optimization of blueberry composite fermented beverage production process through a multi-dimensional evaluation of component composition, biomimetic technology, and sensory attributes

WANG Xinyu1,LI Qiong1,2,GUAN Yongmei1,2,LIU Minghui1, MA Shaolong2,3,LIU Jianbing2,3,YI Yumin1,MA Xiaojuan2,3*,ZHANG Hua1*

1(School of Pharmacy, Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine, Nanchang 330004, China) 2(National Key Laboratory for the Modernization of Classica and Famous Prescriptions of Chinese Medicine, Nanchang 330096,China)3(Jiangzhong Pharmaceutical Co. Ltd., Nanchang 330096, China)

ABSTRACT This study aimed to optimize the fermentation process of blueberries through a multi-dimensional evaluation and to develop a novel blueberry compound fermentation beverage with high value-added potential.Blueberry berries served as the primary raw material, which was mixed with Polygonatum, homogenized, sterilized in a water bath, and subsequently fermented using Lactiplantibacillus plantarum P9.The component composition (including anthocyanins and polyphenol content), biomimetic technology (analyzed via the electronic nose and electronic tongue), and sensory evaluations by trained panels were employed as assessment criteria.The optimization of the process was conducted through orthogonal testing based on single-factor experiments.The optimal fermentation conditions were established as follows:a mass ratio of blueberry to Polygonatum at 8∶1, 37 ℃, 32 hours, and an addition of 8% (mass fraction) xylitol for taste correction.Through comprehensive evaluation methods, this study elucidated the fermentation process for blueberry compound beverages.The resultant drink exhibited a sweet-and-sour flavor profile, rich fruity aroma, vibrant color, and elevated levels of beneficial components.This research provides both theoretical foundations and practical feasibility for developing high-value-added deep-processing products from blueberries.

Key words blueberry;fermentation;multidimensional evaluation;process;biomimetic technology

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.040540

引用格式：王心雨,李琼,管咏梅,等.基于“组分含量、仿生技术、感官”多维评价的蓝莓复合发酵饮工艺优化研究[J].食品与发酵工业,2025,51(15):125-135.WANG Xinyu,LI Qiong,GUAN Yongmei, et al.Optimization of blueberry composite fermented beverage production process through a multi-dimensional evaluation of component composition, biomimetic technology, and sensory attributes[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(15):125-135.

第一作者：硕士研究生(张华教授和马晓娟工程师为共同通信作者,E-mail:20191002@jxutcm.edu.cn;mxj@crjz.com)

基金项目：江西省重点研发计划基金项目(20224BBG71023);江西中医药大学博士科研启动基金项目(2023WBZR006);2024年度江西省研究生创新专项(YC2024-S753)

收稿日期：2024-07-22,改回日期：2024-12-03