发酵果蔬的功能及应用现状

第9期

ExpertsForumChinaFruit&Vegetable第41卷,2021年9月

鲁军，男，博士，教授级高级工程师，中国食品发酵工业研究院副院长，北京食品学会副理事长，北京市蛋白功能肽工程技术研究中心副主任，全国发酵工程技术工作委员会委员，中国绿色食品协会绿色农业与食物营养专业委员会副主任委员；工信部《食品工业年度发展报告》编委会成员、《食品与发酵工业》等期刊编委。长期从事食品营养与生物技术、营养功能食品研究及开发，主持、主研国家自然科学基金、十一五、十二五、十三五国家重点研究计划、国家高技术研究发展计划、人事部留学回国人员择优项目等国家、省部级和国际合作研究项目20余项。获得授权美国发明专利5项、

日本发明专利6项、中国发明专利70余项；获得省级以上科技奖励3项；发表学术论文200余篇，其中SCI论文60余篇；副主编高等学校教材1部，参编英文著作2部。

我国是农业大国，果蔬总产量已连续多年居世界首位。随着果蔬品种的优化及种植技术的改善，果蔬产量不断提高。然而，以鲜品及初级加工产品为主的形式，已经远不能满足果蔬市场日益变化的需求。近年来，优质果蔬鲜品大量滞销、果蔬精深加工产业发展缓慢、果蔬产品综合利用率低、果蔬深加工技术落后等问题日益显现，给我国果蔬加工产业带来了巨大的挑战，

也刺激了我国果蔬加工领域的快速发展。提到果蔬发酵，很多人会想到泡菜或者葡萄酒。毋庸置疑，果蔬发酵工艺在我国已有数千年的历史，在漫长的发展历程中衍生出了一系列独具风味的食品和饮品，包括各种果酒、豆豉、腐乳、泡菜等。然而，由于受过去集约化生产等发酵工业特殊条件的，发酵领域的开拓和创新工作在很长一段时间内并没有得到很好的推动。

近年来，随着全球范围内消费者对食品营养健康诉求的急剧增加，果蔬发酵得到了食品行业人士的再次关注，这也加快了我国果蔬发酵领域对新技术、新工艺的探索、

研究和推广。发酵果蔬产品的研发是极具挑战性的，成功开发一个发酵产品需要考虑若干影响因素，如适宜微生物菌株的筛选、发酵环境条件的、发酵产品的品控水平等。如何在现代工业化和高效化的食品加工过程中，对传统的果蔬发酵流程进行有针对性的改良和创新，以适应现代农业大环境，满足消费者的健康营养需求，是广大科研工作者们需要重点思考和探索的方向之一。比如，对蔬菜发酵而言，从传统自然发酵模式向纯种现代发酵模式转化的关键在于发酵菌种的选取、提取和培育。如何筛选发酵菌种，使发酵过程中亚盐含量降低，将蔬菜又快又安全地变成泡菜类产品，

是值得思考的关键性技术的改良方向。近十年来，发酵果蔬汁是我国饮料行业的一个“后起之秀”，这使其短期内受到了广泛关注。发酵果蔬汁在提供水果和蔬菜营养的同时，又可以在发酵过程中产生有益于人体的功能性营养成分。在竞争力趋于饱和、产品出新放缓的果蔬饮料行业中，具有独特的市场竞争力。发酵果蔬汁类产品在日韩及其他一些国家发展较早，市场普及度也较高。然而，相较于国际水平，我国在发酵设备和发酵技术等方面的发展相对缓慢、研发和应用的水平亟需提高。虽然人工发酵相比于自然发酵工艺有很多优点，但是在风味、营养成分和标准化等方面还有一定的缺陷，而现代食品工业的发展，为微生物技术与传统果蔬发酵提供了很好的机遇和平台，值得我们密切关注。

随着我国果醋饮料、乳酸菌饮料等产业的快速发展，发酵果蔬汁饮料的前景将十分广阔。

发酵果蔬汁不仅仅是新兴消费的关注点———功能性食品和健康食品的代表，更是从加工工艺上缓解了新鲜果蔬深加工率低等制约果蔬产业发展的问题。我国的发酵工艺和果蔬汁产业一直在不断发展，

也有不同领域的学术研究及新技术新专利的开发。未来，发酵果蔬汁饮料产品如何进一步加强工艺、品类等的研究水平，或许需要在发酵菌种的选用及优化、果蔬汁品类发酵工艺的优化、以及风味调试等方面度进行技术和能力的提升，继而推动我国发酵果蔬汁的商业化和产业化。

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卷,第9期

ExpertsForumChinaFruit&Vegetable第412021年9月

发酵果蔬的功能及应用现状周明1，魏颖1，晏永球2,3，贾福怀3，凌空1，陆路1，毕园1，谷瑞增1，鲁军1*（1.中国食品发酵工业研究院有限公司，北京100015；2.浙江大学生物系统工程与食品科学学院，浙江杭州310058；

3.宁波御坊堂生物科技有限公司，浙江宁波315012）

摘要院果蔬中富含对人体有益的多种营养成分，经乳酸菌发酵后能改善风味和提高营养价值。本文对我国果蔬发酵

原料的应用现状、发酵乳酸菌的种类、发酵果蔬的功能和产品应用现状进行了综述，指出果蔬发酵的功能研究是持续关注的热点，开发功能性好、风味独特、形式多样的果蔬发酵产品是果蔬产业未来的发展趋势。关键词院果蔬发酵；乳酸菌；功能作用；产品应用中图分类号：TS252.54

文献标志码：A

文章编号：1008-1038(2021)09-0002-05

DOI：10.19590/j.cnki.1008-1038.2021.09.001FunctionandApplicationofFermentedFruitsandVegetables

ZHOUMing1,WEIYing1,YANYong-qiu2,3,JIAFu-huai3,LINGKong1,LULu1,BIYuan1,GURui-zeng1,LUJun1*(1.ChinaNationalResearchInstituteofFoodandFermentationIndustriesCO.,LTD,Beijing100015,China;2.CollegeofBiosystemsEngineeringandFoodScience,ZhejiangUniversity,Hangzhou310058,China;3.NingboYuFangTangBiotechnologyCo.,Ltd.,Ningbo315012,China)Abstract:Fruitsandvegetablesarerichinavarietyofnutrientsbeneficialtothehumanbody,whichcanimprovetheflavorandenhancethenutritionaladdedvalueafterlacticacidbacteriafermentation.Theapplicationstatusoffruitandvegetablerawmaterialsinourcountry,lacticacidbacteriafermentationclassification,thefunctionsandproductapplicationsoffruitandvegetablefermentationwerereviewedinthispaper.Itwaspointedoutthattheresearchonthefunctionalcharacteristicsoffruitandvegetablefermentationwasahottopicofcontinuousconcern.Itwasclearthatthedevelopmentoffruitandvegetablefermentationproductswithgoodfunctionality,uniqueflavorandvariousformswasthefuturedevelopmenttrend.Keywords:Fruitandvegetablefermentation;lacticacidbacteria;function;productapplication收稿日期院2020-11-20

基金项目院国家十三五重点研发计划（2016YFD0400600）

第一作者简介院周明（1981—），女，高级工程师，本科，

主要从事食品发酵研究工作*

通信作者简介院鲁军（1973—），男，教授级高级工程师，博士，主要从事食品营养、

生物技术和功能食品方面的研究工作.com.cn. All Rights Reserved.专家论坛

周明，等：发酵果蔬的功能及应用现状3随着生活水平的提高、消费观念的改变以及饮食结构的改善，消费者对自身健康意识逐步增强，他们普遍希望能从天然、绿色、营养的食材中获取有利于健康的食物。我国农产品种类丰富，可食用资源充足，但由于加工技术落后等原因，使大量有价值的果蔬原料未被有效利用，造成严重浪费。现代发酵技术的引入，不仅很好地解决了在食品行业的上述问题，还为人们的饮食增加了更多的选择。近年来，市场上陆续出现了一些利用益生菌对果蔬原料进行发酵的灭活发酵型产品[1-2]。所谓的果蔬发酵是指利用一种或多种新鲜水果、蔬菜、食用菌等，在单一或复合乳酸菌的作用下进行一定时间的发酵而得到的汁类饮品，也被称为酵素[3]。经发酵工艺制备的果蔬产品，不仅提升了原有营养物质的含量，还能引入新的功能成分和赋予全新的口感。在功效方面，也能起到增强机体免疫力、调节肠道菌群、增强抗氧化性、降血糖、降血脂等作用。在形式方面，随着包装技术和材料的改进与创新，果蔬产品包装上出现了很多新型终端产品样式，从而更符合现代人们的生活习惯与需求。除此之外，发酵制品仍存有不足之处，今后，专业研究人员还需继续通过更先进的手段、理念去加以优化、提升和完善。1我国果蔬原料应用现状

我国是果蔬生产大国，据国家统计数据显示，自1993年起我国果蔬产量已连续数年占世界总产量的第一位。我国果蔬在种植、加工等技术的提升下，产量呈逐年上升趋势。其中，2020年我国水果产量2.6万t、同期蔬菜产量达到7.2万t。在产品形式上，果蔬罐头、果蔬汁、速冻或干制果蔬制品、酱腌果蔬及鲜切果蔬在市场上较为常见[4]。果蔬的初加工是指对果蔬进行一次性的不涉及果蔬内在成分改变的加工，一般只是使果蔬发生量的变化而非质的变化。果蔬的精深加工是指对果蔬进行两次以上的加工，主要是指对蛋白质资源、纤维资源、油脂资源、新营养资源及活性成分的提取和利用。我国近年来尽管在果蔬加工方面具有一定的优势，但也存在一些问题：（1）我国果蔬加工利用率低，仅占30%，而发达国家高达70%，与发达国家相比还存在着较大的差距。其中，蔬菜加工率不到1%。由此造成新鲜原料损耗率高，水果损耗率在30%左右，蔬菜损耗率在50%左右；（2）原料种植规模小，收获期集中，供应周期短；（3）品质参差不齐，加工造成营养损失。如大量的风落果、残次果、下脚料等，这些原料中虽含有对人体有益的功效成分，如多糖、低聚糖、膳食纤维、多酚、黄酮等[5]，但因品质问题未能被有效利用。现代发酵技术的应用，能够有效防止新鲜果蔬腐烂、霉变等问题，还能使原料发生物理、感官、营养的变化，从而改善其口感、风味，增加营养[6]。2常见用于果蔬发酵的乳酸菌

乳酸菌（lacticacidbacteria，LAB）是将糖类（如葡萄糖、乳糖等）发酵为乳酸的一类无芽孢、革兰氏染色阳性细菌的总称[7-8]。乳酸菌种类多，并广泛分布于生物界。根据《伯杰氏系统细菌学手册》介绍，乳酸菌包括乳杆菌属、明串珠菌属、链球菌属、双歧杆菌属、片球菌属、产孢乳杆菌属等[9]。其中，发酵中应用最多的是乳杆菌属和明串珠菌属，根据发酵最终产物分为同型发酵和异型发酵两类。2.1同型乳酸发酵的乳酸菌

同型乳酸发酵是发酵中应用最广泛的一类，它是将碳源几乎全部转化为乳酸，常见的有保加利亚乳杆菌、瑞士乳杆菌、植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌等。有研究表明，利用保加利亚乳杆菌发酵红树莓汁，可以增加果汁风味，同时可使乳酸和柠檬酸含量分别增加2.48倍和1.75倍，总氨基酸和必需氨基酸含量提高41.55%和54.17%[10]。张业芳等[11]研究显示植物乳杆菌可提高猕猴桃果浆中总酚和总黄酮含量。Simsek等[12]利用植物乳酸菌对番茄、胡萝卜、菊苣等5种以上蔬菜进行发酵，发现所得产品具有葡萄糖苷酶抑制和凝血活性作用。李信等[13]研究了乳酸菌对菊芋汁发酵的影响，得出植物乳杆菌可提高乳酸含量至11.91mg/mL，同时产生微量香味成分双乙酰和乙偶姻。2.2异型乳酸发酵的乳酸菌

异型乳酸发酵型除能将碳源大部分转化为乳酸外，还会产生乙醇、乙酸、二氧化碳等物质，常见的有明串珠菌、短乳杆菌、乳酸杆菌等。Li等[14]研究显示肠膜明串珠菌YZ有利于苹果汁发酵，乳酸产量是复合发酵剂的3～6倍。姚永红等[15]将苹果酒用肠膜明串珠菌WZ30-2进行二次发酵后，经液相色谱分析得出，苹果酸含量降低了37.81mg/L，乳酸含量升高了2250.31mg/L。发酵后经GC/MS检测出51种风味物质，其中挥发性成分增加了8.727mg/L，香气也更加饱满圆润。张晶等[16]采用短乳杆菌发酵苹果汁，用高效液相色谱法测定得出苹果汁中的总酸含量为2.61g/100g，其中乳酸、富马酸、乙酸、奎宁.com.cn. All Rights Reserved.4

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酸含量明显提高。严维凌等[17]选用番茄汁、胡萝卜汁，对保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌和两歧双歧杆菌开展不同方式的混合，结果显示，嗜热链球菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌配合发酵，在产生乳酸基础上，还生成了部分乙酸和双乙酰、醛、醇等风味成分。3果蔬发酵后的功能功效

发酵果蔬中含有丰富的营养和功能性成分，因加工原料配比和工艺不同，而导致功能各异，研究发现其对人体有一定的生理功效。3.1增强机体免疫

机体免疫是人体自身的防御机制，多糖类、多酚类、黄酮类是具有一定免疫调节作用的功能性物质，也是果蔬发酵后研究较多的物质。尹曼等[18]

研究发现，十七种复合果蔬经发酵后形成的有机酸、小分子酚酸等物质对小鼠脾淋巴有一定的增殖和抗氧化能力。采用分级萃取后发现正丁醇相具有较好的促进T/B淋巴细胞增殖的作用，乙酸乙酯相具有保护脾淋巴细胞免受氧化应激损伤的作用。吴彬彬等[19]研究发现植物果蔬发酵液具有降低丙二醛含量和增强总过氧化氢歧化酶活性的能力，表明其可改善S180荷瘤小鼠免疫调节功能。王智鼎等[20]

研究发现，将54种果蔬混合发酵后的饮品对小鼠进行灌胃，通过迟发型变态反应试验和ConA诱导脾淋巴细胞转化实验证实，发酵汁可增加足趾厚度和增强T淋巴细胞活性；通过抗体生成细胞证实其还可显著增强B淋巴细胞产生相应抗体的功能。3.2调节肠道菌群

随着生活节奏加快、饮食结构改变，便秘、肥胖等病症的人数有所增加，影响身体健康[21]。发酵果蔬富含膳食纤维、有机酸、低聚糖等功能物质，可起到缓解和改善肠道菌群的作用。李倩倩[22]研究显示，小西芹浆水经乳杆菌属和片球菌属发酵的代谢物质对粪肠球菌具有明显的抑制作用。杨莉丽等[23]研究显示服用复合果蔬发酵汁后，能够对肠易激综合征患者肠道菌群丰度有一定的改善作用。朱艳等[24]研究显示，复合果蔬发酵汁能显著增强益生菌，有效抑制大肠菌群的黏附性。对发酵液进行分级萃取后，正丁醇相抑制大肠杆菌黏附的效果在质量浓度为200滋g/mL时最好，黏附率降低了20.11%。3.3增强抗氧化

人体因与外界的持续接触，导致污染、放射线照射、氧化呼吸等因素不断在体内产生自由基。研究表明，癌症、衰老或某些疾病与过量自由基产生氧化有关。果蔬发酵物中的酚类物质能在细胞和生理水平上起到防止氧化的作用。Galleano等[25]研究得出果蔬中酚类可以对某些人群起到改善血压的作用。陈永芳等[26]用鼠李糖乳杆菌对胡萝卜汁发酵后，结果发现，其中的槲皮素含量比发酵前提高了243.91%，对DPPH和羟基自由基的清除率分别为70.6%和26.45%，比发酵前提高了30.42%和21.45%。赖婷等[27]将桂圆肉用7种不同乳酸菌发酵，分析得出植物乳杆菌释放结合态酚类物质能力最强，可使游离态酚类含量增加11.9%，游离态总黄酮含量增加19.6%。乳酸菌发酵后，桂圆肉游离态铁离子还原能力和氧自由基吸收能力分别提高11.8%和59.1%。3.4其他功能

果蔬发酵物中还具有辅助降血糖、降血脂、抗疲劳等的功能性物质。张小凤[28]研究得出复合发酵饮料对-葡萄糖苷酶的抑制率为61.35%，显著高于未发酵液。甘奕[29]研究表明山楂经发酵后可使高脂饮食大鼠肝脏恢复正常，并可缓解肝脏中脂肪的堆积。褚巧芳等[30]研究发现果蔬发酵汁能明显增加乳酸脱氢酶含量，从而加速乳酸转化，减少在体内积累而延缓疲劳。4果蔬发酵产品现状

20世纪80年代，果蔬发酵类产品从日本流入欧、美，出现在养生会所、高档商场及餐厅，成为最受欢迎的健康饮品，也是营养专家推荐健康食谱中不可缺少的，常被人们用作礼品馈赠亲友。在日本及等地的传统制作中，采用的是大量应季果蔬，清洗后切块，利用高糖造成渗透压差，从果蔬块中采集汁液，再利用自然接种或者人工接入相应菌种进行发酵，属于传统发酵，缺乏现代生物加工技术，生产规模较小，产品品质难以保证，发酵周期长，产率低，风味不易控制，且原料来源受产地气候变化、时间等因素影响，产品品质不稳定；含糖量高，不适合诸如糖尿病等人食用。尽管如此，果蔬发酵饮料由于其天然性、安全性和保健功能，因此在市场中价格仍然居高不下，供不应求。世界各国都将生物技术视为21世纪最有潜力的技术，而天然果蔬发酵产品已成为当前的研究热点，果蔬发酵产品对人体的重要作用使其成为未来生物科技发展的重要领域。由于发酵饮料利用微生物发酵萃取天然.com.cn. All Rights Reserved.专家论坛

周明，等：发酵果蔬的功能及应用现状5果蔬原料之精华，浓缩了微生物代谢生成的有机酸、功能性低聚糖、多肽等功能成分，具有调节肠道菌群平衡、提高免疫力、润肠通便、排毒养颜、延缓衰老、消除自由基、抗肿瘤、抑制炎症、清除血管垃圾等功效，再加上易吸收、符合现代营养保健理念等，因此备受人们喜爱。日本、韩国、德国等国家都进行了发酵果蔬汁的研究与开发，尤其是日本，大力开发果蔬饮料市场，发展态势迅猛。2001年，日本大制药公司开发了名为“蔬菜的战士”的植物性乳酸菌发酵蔬菜汁饮料产品，其中有大蒜、甘薯、南瓜、西红柿等富含胡萝卜素的8种蔬菜，营养丰富，颇受市场欢迎。2010年，瑞典Skane公司推出了一款发酵果汁，医学证据表明其所含的益生菌可以促进女性对铁的吸收。发酵类产品在西方的功能性食品领域已占据很大份额，发酵果蔬汁随着日本、韩国市场的成熟逐渐引入了我国。最初，产品都是采用玻璃瓶装，这种包装存在体量大、沉重、不方便运输等问题。近年，随着生产技术和包装材料的不断改进，陆续出现了颗粒粉、片剂、胶囊、浓缩液等商品形式，解决了快节奏生活下，消费者的携带、服用、营养、储存等问题[31]。缘

结语

我国果蔬资源丰富、品种多、产量大，果蔬原料经过发酵，不仅改善了风味和口感，而且提升了功能成分的含量，形成了一种新的产品形式，为消费者提供了有益于身体健康的饮品。在菌种选择方面也可不局限于乳酸菌等传统益生菌类菌株，可考虑添加酵母菌、醋酸菌等，使其更好地分解果蔬中的大分子营养物质，便于人体吸收。发酵产品功能显著，尤其在增强免疫、调节肠道菌群、抗氧化方面有较明显的效果，但果蔬的营养物质被菌种利用和转化机理还有待进一步研究，同时针对产品中功能成分对人体的代谢作用也需深入研究，并且需要系统分析产物中起作用的物质成分。发酵技术有效缓冲了新鲜果蔬在集中收货期内不易贮藏的问题，且提高了果蔬产品的营养价值，但还是存在一些问题，如产品颜色单一、含活菌发酵型产品较少、功能性物质不明确等。未来可运用新工艺来改进发酵产品的感官等问题，可以采用新技术制备具有活性益生菌的产品来丰富市场，可以利用新科研手段明确产品中是哪些功能性物质起到了功效的作用。总之，在今后的研究中果蔬发酵的功能特性仍旧是市场关注的热点，开发出功能性好、风味独特、形式多样的果蔬发酵产品是消费者的诉求。参考文献院[1]陈历水,丁庆波,吴伟莉,等.发酵果蔬汁的功能特性研究进展[J].食品工业科技,2012,33(11):418-421,425.[2]王敏.发酵饮料研究现状与发展趋势[J].饮料工业,2016,19(5):69-70.

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