摘 要：多酚具有抗氧化、抗腫瘤、抗動脈硬化、抗炎、抗病毒等生理藥理活性，這些健康效應取決于人體對其生物利用度。雖然食品中天然多酚的含量很高，但由于多酚的大分子、穩(wěn)定性低、被動擴散等原因，其利用率很低。乳酸菌是腸道益生菌，能產(chǎn)乳酸及促進營養(yǎng)物質的吸收，具有抗氧化、抑菌等功能，廣泛用于發(fā)酵果蔬汁。乳酸菌發(fā)酵可將結合酚轉化為更易被人體吸收利用的游離酚，提高多酚的生物利用度。該文對乳酸菌發(fā)酵果蔬汁中多酚成分經(jīng)乳酸菌發(fā)酵進行代謝轉化，提高多酚生物利用度等問題進行綜述，以期為開發(fā)益于人體健康的發(fā)酵果蔬汁提供依據(jù)。

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

發(fā)酵果蔬汁富含天然多酚，酚類物質按照化學結構可分為黃酮類和非黃酮類；按其結合狀態(tài)可分為游離酚、結合酚和酯化酚等[5-8]。由于天然多酚類化合物具有多種生理活性，例如抗氧化性、抗腫瘤、抗動脈硬化等作用，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化合物在體內經(jīng)過一系列化學變化并且形成其衍生物以及分解物的過程稱為生物轉化，也叫代謝轉化[9-12]。

生物利用度被定義為人體通過吸收某種物質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。因此，如何提高天然多酚的生物利用度，受到了專家學者們的重視[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)物促進果蔬制品中多酚成分的生物轉化，可以提高多酚類化合物的生物利用度[19-20]。為促進多酚類物質生物轉化相關領域的研究，本文對乳酸菌發(fā)酵果蔬汁提高果蔬中天然多酚的生物利用度進行了綜述，以期為開發(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。乳酸菌對人們身體健康非常重要，是人體腸道內最重要的益生菌群，具有多種生理功能，包括：①能將乳糖轉化成乳酸，促進人體乳糖吸收，避免乳糖不耐受癥[21]；②乳酸菌能促進人體蛋白質、鈣、鎂等營養(yǎng)物質的吸收，產(chǎn)生維生素等有益物質[22]；③能夠清除人體自由基，增強抗氧化性，抗衰老作用等；④具有調節(jié)人體胃腸道功能特性，保持人體腸道菌群均衡[23]；⑤在人體內能夠抑制膽固醇吸收、降血壓和降血脂等作用[24]；⑥增強人體免疫力和抵抗力[25]。大多數(shù)的乳酸菌在世界范圍內被公認為“generally recognized as safe（GRAS）”等級的食品微生物[26]，已廣泛應用于食品發(fā)酵工業(yè)的各個方面。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)定的營養(yǎng)物質更易保存[27-31]。我國水果蔬菜資源豐富，但是具有時令性和貯藏加工能力較差等缺點，造成部分果蔬原料浪費的情況。通過乳酸菌發(fā)酵果蔬汁，不僅解決了資源浪費，而且發(fā)酵果蔬飲料作為當前新興的的綠色健康飲品，已然成為了新的經(jīng)濟增長點[32-34]。

1.1 調節(jié)胃腸道菌群

乳酸菌發(fā)酵果蔬汁的一個最重要的功能特性就是調節(jié)人體腸道菌群，抑制人體腸道內有害菌的繁殖。乳酸菌發(fā)酵果蔬汁中的多種微生物可分泌維生素、有機酸、酶和無毒的抗菌物質來改善腸道微生態(tài)[35]。王報貴等[36]研究發(fā)酵泡菜中乳酸菌對非酒精性脂肪肝病的小鼠腸道菌群穩(wěn)態(tài)的影響，發(fā)酵泡菜中分離出來的菌株經(jīng)16S rDNA分子生物學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）和菌液進行灌胃，檢測糞便菌種多樣性。結果表明，經(jīng)過菌液進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)，采用高通量測序技術分析復合益生菌對小鼠腸道菌群失調癥狀具有調節(jié)作用。靳志敏等[38]通過研究對小鼠灌胃不同劑量的植物乳桿菌X3-2B對小鼠腸道菌群的調節(jié)作用，結果表明，小鼠腸道菌群中，腸桿菌和腸球菌含量顯著降低（P＜0.05），說明植物乳桿菌對腸道內致病菌有一定抑制作用，以及對腸道微生態(tài)具有調節(jié)作用。

1.2 免疫調節(jié)作用

乳酸菌發(fā)酵果蔬汁中的微生物能在人體腸道內繁殖，刺激腹膜內的巨噬細胞，使之產(chǎn)生干擾素，從而發(fā)揮吞噬作用，巨噬細胞通過吞噬、攝取和消滅感染的細胞、病毒以及損傷的細胞、衰老的紅細胞以促進細胞分裂，增強機體免疫力[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具有免疫調節(jié)作用，該菌株從西藏傳統(tǒng)乳制品中分離得來，研究結果表明，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，小鼠血清中的白介素-2（interleukin-2，IL-2）和干擾素-γ（interferon-γ，IFN-γ）質量濃度顯著提高，腫瘤壞死因子顯著降低，表明植物乳桿菌TD109通過促進小鼠免疫臟器發(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延緩機體衰老具有重要作用，陳亞楠等[42]對植物乳桿菌發(fā)酵的陳皮柑飲料進行抗氧化能力檢測，結果表明，該飲料對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%，說明發(fā)酵陳皮柑飲料具有很強的抗氧化能力。高潔[43]在乳酸菌發(fā)酵酸漿果汁的研究中，進行了發(fā)酵酸漿果汁與酸漿果原汁的抗氧化能力測定，結果表明，當發(fā)酵酸漿果汁與酸漿果原汁對ABTS自由基與羥自由基清除率達到50%時，體積分數(shù)分別為2.297%和3.553%，12.56%和24.68%，說明發(fā)酵后的酸漿果汁對ABTS自由基和羥自由基的清除能力比酸漿果原汁強，進一步說明了發(fā)酵酸漿果汁的抗氧化能力強。HASHEMI S M B等[44]研究植物乳桿菌LS5發(fā)酵甜檸檬汁，結果發(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]研究結果表明，植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌能夠在石榴汁中生長并代謝酚類化合物，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化合物自由形式的增加以及通過發(fā)酵產(chǎn)生其他副產(chǎn)品有關。

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、增加營養(yǎng)風味的作用。降低膽固醇作用機制可能是乳酸菌發(fā)酵過程中產(chǎn)生了利于人體吸收利用的活性物質[46]；抗疲勞作用機理可能是發(fā)酵過程中產(chǎn)生可以改變人體能量代謝的活性物質[47]；乳酸菌發(fā)酵過程中產(chǎn)生的各種酶可以增加果蔬汁的營養(yǎng)風味[48]。

2 微生物對天然多酚化合物生物轉化影響

多酚對人體的健康益處已在許多流行病學和營養(yǎng)學研究中得到證實，可預防多種退行性疾病，包括心血管和神經(jīng)退行性疾病，還可預防一些癌癥[49]。多酚類化合物一般被分為3大類：①小分子酚酸類物質，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物質鏈接而形成不同聚合度的多酚，也叫原花色素，水解單寧是由沒食子酸與葡萄糖等糖類上的羥基成酯而形成；③多羥基黃酮類，一類為花色苷，另一類為黃酮及其糖苷[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，可到達結腸區(qū)域，被腸道菌群代謝，從而生成各種較簡單的可吸收酚類化合物[51]。

2.1 多酚類化合物的生物利用度

多酚在常見的蘋果、梨等水果中含量高達200～300 mg/100 g，多酚總攝入量通?？蛇_1 g/d。根據(jù)不同的多酚類物質，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，多酚雖然在食物中含量高，但是因其低水溶性、低穩(wěn)定性以及被動擴散的方式，導致人體對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行試驗，結果表明，面包中的咖啡酸、香草酸等物質使其具有高抗氧化活性，但是生物利用度比較低。多酚是一類生物活性物質，生物利用度低，代謝強度大。一些研究表明，多酚類物質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，高劑量的多酚類物質有時會產(chǎn)生不同的效果[54]。此外，有報道表明，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 腸道菌群對多酚類化合物轉化的影響

人類的腸道菌群是由500多種細菌組成的，其中99%以上是厭氧菌。腸道菌群總生物量達100萬億，能夠產(chǎn)生對寄主的營養(yǎng)和健康有重要影響的酶，并參與其代謝活動[56]。成人腸道微生物群的代謝能力可高達肝臟代謝率的100倍。因此，腸道微生物群對食物中各種化合物的代謝非常重要，對其中許多人來說，腸道微生物轉化在其體內發(fā)揮的作用至關重要[57]。人體腸道微生物菌群具有廣泛的水解活性，當多酚到達結腸時會被腸道菌群產(chǎn)生的酶分解，從而提高多酚在體內的生物利用度。這些酶負責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，導致化學結構變化，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，然后到達大腸，被大腸菌群進一步代謝轉化。多酚類化合物在腸道內通過微生物產(chǎn)生的酶進行類似的代謝轉化，并釋放出代謝產(chǎn)物；同時，每種酚類化合物在不同人群之間的健康效應不同，是腸道微生物生態(tài)個體間差異性決定其吸收的結果[60]。

2.3 乳酸菌對多酚類化合物生物轉化的影響

乳酸菌可以促進果蔬制品中多酚成分的生物轉化，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異黃酮糖苷生物轉化為苷元、礦物質和維生素來提高生物利用度。PARK SB等[64]在研究乳酸菌生物轉化綠茶提取物的試驗中得出結論，發(fā)酵茶經(jīng)過乳酸菌的發(fā)酵，其中表沒食子兒茶素沒食子酸酯、表兒茶素和表兒茶酸的含量降低，使酚類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)酵轉化西蘭花菜汁中酚類化合物的研究中發(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)酵對多酚類化合物抗氧化活性的影響

乳酸菌發(fā)酵果蔬汁過程中代謝產(chǎn)物的變化也會影響抗氧化活性。乳酸菌發(fā)酵主要以多酚和多糖為底物，將其轉化為酚酸和乳酸，從而降低果蔬汁pH值。pH值與微生物生長以及植物化學物質的結構變化有關，pH值的變化可以通過改變抗氧化化合物如花青素、兒茶素、維生素C等的含量和結構來影響抗氧化活性[67]。MOUSAVI Z E等[68]對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，經(jīng)過發(fā)酵對糖的消耗會導致游離羥基和相關苷元的釋放，從而提高酚類化合物的生物利用度以及抗氧化活性。HE L等[69]在干酪乳桿菌對桑葉青貯飼料抗氧化活性與化學成分的研究中發(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進行發(fā)酵，其主要代謝產(chǎn)物為沒食子酸和原兒茶酸，轉化率高、抗氧化活性增強。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行轉化，發(fā)酵過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。一般來說，包括類黃酮在內的許多多酚類物質都以糖苷的形式存在，發(fā)酵可以引起糖苷的生物轉化，可以通過增加植物性食品中黃酮類化合物的釋放來提高抗氧化活性，是增加天然抗氧化物質的有效方法[72]。

2.5 研究現(xiàn)狀中的不足

目前，乳酸菌對多酚類化合物的代謝轉化研究主要集中在黃酮類成分，對其他多酚種類的研究相對較少。乳酸菌利用不同的多酚類化合物為底物，代謝產(chǎn)物不同，對人體產(chǎn)生的影響也不同。在有微生物發(fā)酵參與的多酚類化合物生物轉化的過程中，多酚類成分的轉化產(chǎn)物大都還未被確定，需要研究人員通過更先進的儀器設備和研究手段，如超高效液相色譜-四極桿-飛行時間串聯(lián)質譜和全二維氣相色譜-飛行時間質譜等分析檢測儀器來發(fā)現(xiàn)多酚類成分的衍生物成分。乳酸菌發(fā)酵代謝轉化多酚類化合物的代謝機制也是需要未來通過代謝組學等技術手段攻克的難題之一。另外，酚類化合物通過腸道微生物群轉化為酚酸或內酯結構，結腸是微生物發(fā)酵的主要場所，代謝物在血漿中循環(huán)，通過尿液排出。腸-肝循環(huán)確保它們在血漿中的停留時間比母體化合物延長，因此這些代謝物可能會產(chǎn)生全身效應，但這些效應尚未得到充分研究。乳酸菌發(fā)酵果蔬汁中多酚物質生物利用度提高的研究多為實驗室條件下進行，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)上的應用仍亟待解決。

3 結論與展望

傳統(tǒng)的果蔬汁產(chǎn)品缺乏發(fā)酵特有風味，同時果蔬汁中的多酚成分消化吸收率低，造成資源浪費。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合，具有許多營養(yǎng)優(yōu)勢。經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵的果蔬汁中多酚類化合物在發(fā)酵和在人體腸道內被代謝轉化為小分子代謝產(chǎn)物，從而提高生物利用率，增強機體抗氧化能力和免疫調節(jié)功能。乳酸菌發(fā)酵果蔬汁中提高多酚類化合物的代謝轉化和生物利用度的研究，仍然是未來需要面對的難題，多酚類化合物的代謝轉化仍不充分，生物利用率還有進一步提高的空間。

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