發酵核桃乳研究現狀及展望

秦 明,賈英民

(北京工商大學食品與健康學院,北京 100048)

核桃(JuglansregiaL.)屬胡桃科(Juglandaceae)核桃屬(JuglansL.)[1],是世界重要堅果,我國核桃產量占世界總產量的48%,居世界第一。核桃中的核桃殼一般用來制作活性炭,核桃青皮可入藥,核桃仁則主要用來榨油及制作核桃飲品[2],核桃仁中含有4%的水,15%的蛋白質,65%的脂肪和14%的碳水化合物(其中7%為膳食纖維),核桃仁中18種氨基酸齊全,8種必需氨基酸的含量合理，多不飽和脂肪酸也較高(占總脂肪酸的72%),其中大多數為α-亞麻酸(14%)和亞油酸(58%)[3-4],且其不含膽固醇[5],更有一些研究表明攝取核桃仁后人體內總膽固醇含量、LDL/HDL比率顯著下降[6];目前,核桃類飲品中接受度最高的為核桃露,它是將核桃仁與水經磨漿、調配、均質、殺菌等工藝制成的飲品,核桃露的出現極大的提高了核桃類加工產品的市場占有率,提升了核桃類產品的經濟效益,以“六個核桃”為例,截至2018年,公司產品總銷量87.4萬噸,總銷售收入81.4億元,位居國內植物蛋白行業產值第一。發酵核桃乳是一種以核桃為原料,經磨漿、發酵、后熟等步驟制得的乳酸菌發酵植物蛋白飲品。乳酸菌(lactic acid bacteria,LAB)是一類能利用可發酵碳水化合物產生大量乳酸的革蘭氏陽性菌的統稱,它通過產生有機酸(主要是乳酸)引起原料快速酸化,同時產生各類香氣化合物和營養成分。這種過程可以延長食品的保質期,防止有害微生物的侵襲,同時達到改善質地,提升風味的目的[7]。在以往研究中,乳酸菌制成的發酵飲品多是以酸奶為主的。但由于素食主義者和乳糖不耐人群對發酵飲品需求的日益增加,以發酵豆乳、發酵核桃乳等為對象的植物發酵乳相關研究應運而生。

發酵核桃乳分為純核桃發酵乳和添加牛奶的發酵核桃乳兩種。敬思群[8]、夏君霞等[9]以核桃仁為原料,經磨漿、均質、殺菌等工藝制作核桃乳,并向其中接種乳酸菌,研制出了純核桃發酵乳,更適合乳糖不耐和素食主義者的消費習慣;李彬[10]、鄭曉霞等[11]用核桃仁輔以牛奶,經乳酸菌發酵制成的則為核桃酸奶飲料。近年來,發酵核桃乳研究主要集中在純核桃發酵乳。研究發現,核桃乳經發酵后,儲藏穩定性更高[12]且香氣豐富[13]。且由于乳酸菌的生長代謝,核桃飲品中的糖分會降低[14],脂肪和蛋白質等大分子物質也會部分分解為更易吸收、功能活性較強的小分子[15],如必需氨基酸、亞油酸、亞麻酸等;乳酸菌的產酸、產香特性使飲品具有濃郁的核桃香味和發酵香味的同時[10]也使產品抑菌性提高,發酵核桃乳解決了核桃露存在的一些問題,豐富了核桃加工產品的種類,提升了核桃加工產品的功能活性,具有很大的發展潛力。

為了掌握發酵核桃乳未來的發展趨勢,更好的豐富植物發酵乳產業,提升核桃類產品市場占有率。本文綜述發酵核桃乳相關國內外文獻,探討其發酵菌株的選擇、發酵工藝的優化及發酵過程中營養物質的轉化等研究內容及進展,并對研究現狀進行總結和分析,以期對未來發酵核桃乳深入研究提供參考。

1 發酵菌種的選擇及應用

乳酸菌屬于厭氧菌和兼性厭氧菌,乳酸菌接入核桃乳后會利用其中的發酵性糖類產生能量、乳酸以及一些還原性產物,但由于不同乳酸菌對核桃乳中的糖類等碳源、蛋白質、肽等氮源和其他營養因子利用程度不同,產生的代謝產物也各有差異,因此,發酵菌種的選擇在一定程度上決定著發酵核桃乳的品質和口感,也是目前發酵核桃乳研究的最主要因素之一。已報道的用于發酵核桃乳的菌種(表1)有乳桿菌屬(Lactobacillus)菌種15種,包括保加利亞乳桿菌(L.bulgaricus)、植物乳桿菌(L.plantarum)、植物乳桿菌亞種(L.plantarumsubsp.Plantarum)嗜酸乳桿菌(L.acidophilus)、食果糖乳桿菌(L.fructivorans)、雙發酵乳桿菌(L.Doublefermentation)、短乳桿菌(L.brevis)、戊糖乳桿菌(L.pentosus)、發酵乳桿菌(L.fermentum)、德氏乳桿菌乳酸亞種(L.delbrueckiisubsp.Lactis)、瑞士乳桿菌(L.helveticus)、哈爾濱植物乳桿菌(HarbinL.plantarum)、鼠李糖乳桿菌(L.rhamnosus)、干酪乳桿菌(L.casei)、副干酪乳桿菌(L.paracasei),球菌屬4種,包括戊糖片球菌(Pediococcuspentosaceus)、乳酸片球菌(P.acidilacticii)、嗜熱鏈球菌(Streptococcusthermophilus)、意大利腸球菌(Enterococcusitalicus),另外還有食竇魏斯氏菌(Weissellacibaria)和欺詐明串珠菌(Leuconostocfallax)。目前應用最廣的菌種是嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌,它們也是牛乳中最主要應用的菌種;而其他應用菌株則是各研究者們從不同原料中篩選所得,篩選主要依據為酸度、pH、活菌數等生化指標及感官評價。如張加敏等[16]通過研究菌株在純核桃乳中的生長活力、產酸特性及感官性能,篩選出了適宜發酵核桃乳的干酪乳桿菌05-20和植物乳桿菌07-191;趙娟娟等[17]從發酵面包、白芥絲、泡菜、酸菜中分離到14株乳桿菌,經核桃乳發酵產酸特性初篩,確定鼠李糖乳桿菌、副干酪乳桿菌、食竇魏斯氏菌、干酪乳桿菌四株菌適合發酵核桃乳;張洪禮等[18]通過pH、酸度及感官評定分析,從9株乳酸菌中篩選出嗜酸乳桿菌和植物乳桿菌進行核桃乳的發酵。隨著研究的深入,學者們發現,兩種適用于核桃乳發酵的單一菌種混合發酵后會出現“共生現象”(symbiosis)[22],這能更好地保證核桃乳的穩定性和發酵性能,從此混菌發酵液逐漸成為首選方法。如敬思群等[19]發現利用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌在1∶1比例下共同發酵核桃乳,發酵結束時活菌數可達到7.9×108CFU/mL,產品凝固狀態及感官評價良好。張洪禮等[18]研究發現,應用嗜酸乳桿菌和植物乳桿菌1∶1復配發酵的核桃乳營養價值及感官評分明顯優于相同發酵條件下保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混菌發酵的核桃乳,表明核桃乳發酵最適菌種仍需深入研究。除應用單菌或兩種菌混菌發酵外,也有采用多菌種共同發酵的例子,如夏君霞等[9]采用丹尼斯克復合益生菌進行發酵,Cui等[20]直接將含豐富菌種的開菲爾粒投入核桃乳發酵,但由于開菲爾粒中菌種復雜,因此,其中各菌種活菌數與其他研究相比較低,同時此研究分析了不同菌種在核桃乳中的存活比例,并發現乳桿菌屬在核桃乳中的存活能力比其他類型菌種稍強。乳酸菌的篩選在一定程度上能改善發酵核桃乳的品質和營養價值,是改良發酵核桃乳產品的方法之一,但目前針對發酵核桃乳篩選菌株的研究并未有探討其功能性的研究,參考其他發酵豆乳研究中的菌種篩選,未來可以從生物可及性[21]、降膽固醇能力[22]、降血壓血脂能力[23]、抑菌能力[24-25]等方面入手,有針對性地篩選菌株應用于未來發酵核桃乳相關研究中。

表1 核桃乳發酵菌株的選擇 Table 1 Selection of fermentation strains in walnut milk

為了提升菌株活性,更好的發揮其在核桃乳中的功能特性,很多研究還會對發酵菌種進行“馴化”。馴化即采用在牛乳中逐步增加核桃乳含量的方法,使乳酸菌能夠在100%含量核桃乳中很好的生長。如劉俊果等[15]將乳酸菌逐步投入牛奶與核桃乳原漿不同比例的培養基進行培養,同時在每種培養基中添加乳清粉,馴化至第9代時菌種即可用于制作生產發酵劑。張洪禮等[18]將待篩選的9株乳酸菌逐步馴化至活菌數>106CFU/mL后再進行實驗,以此發揮菌株的最大潛力。周杏子等[26]將乳酸菌經漸進馴化法培養后,產酸量比馴化前提高了50%,活菌數增加至(0.32±0.02)×108CFU/mL,比馴化前提高約17倍。菌種馴化主要針對的是未進行以核桃乳為基料篩選菌種的情況,采用菌種馴化的方法可以提升菌種在核桃乳中的適應性和活性,使其在核桃乳的發酵中更好的發揮作用,因此,在未來研究中,可以選取一些上文中提到的具有降膽固醇、降血脂等功能性的乳酸菌進行馴化,使其能在核桃乳發酵中發揮作用。

菌株接種量的大小在一定范圍內直接影響乳酸菌在核桃乳中的定殖,對產酸速度有較大影響。一般來講,接種量增加時產酸速度會增加,但產酸速度過快,又不利于產品風味物質的形成,會造成香氣變差甚至產生異味;且產生的酸性物質過多時會抑制乳酸菌自身生長、繁殖[9],因此,在發酵過程中應選擇合適的接種量。一般發酵核桃乳的接種量控制在3%～6%之間[8-9,20],經過發酵及其工藝的優化后,發酵核桃乳內活菌數大部分能達到108CFU/mL以上,酸度范圍在38～105 °T之間,此范圍內可以視為核桃乳成功發酵。綜上所述,在發酵核桃乳研究中,菌種的篩選決定著發酵核桃乳的品質和營養價值,而菌種馴化和接種量的優化是保障核桃乳成功發酵的條件之一,在發酵核桃乳研究中,菌種的選擇和利用問題是首先要考慮的問題,也是決定發酵核桃乳功能性的決定性因素。

2 發酵工藝研究

發酵飲料的技術研究主要集中在菌種和工藝。上文中提到的菌種是發酵產品生產的核心競爭力;而發酵工藝則決定著發酵周期和產品質量。發酵核桃乳的研究也是如此,在選擇好適合發酵的菌種后,要在適宜菌種生長的條件下對發酵工藝進行優化,以達到目標發酵產物含量的增加或風味、口感提升的目的,目前發酵核桃乳的工藝優化主要集中于碳源和發酵條件的優化。

2.1 碳源的優化

由于碳源是微生物培養和發酵時最重要的營養物質,決定著微生物的存活。因此,在發酵核桃乳工藝優化研究中,碳源優化一般作為首要的優化因素。由于核桃乳自身所含有的碳源較少,無法滿足乳酸菌的正常發酵[14],為此通常會外源添加碳源。

碳源優化主要包括碳源種類、比例及碳源添加量的優化,在碳源種類和比例優化方面,夏君霞[9]在核桃乳中同時添加葡萄糖和蔗糖,發現當葡萄糖∶蔗糖=4∶3時,產品的組織狀態較好,無析水分層現象,無異味,酸度合適,感官評分最高[15],而超過4∶3后,可滴定酸度過大,產品感官評價分數下降,因此,選擇葡萄糖∶蔗糖=4∶3為最后的碳源比例。敬思群[8]在核桃乳中先加入3%的乳糖促進發酵,再加入蔗糖緩和產品酸味,改善了產品的口味。劉俊果等[15]在核桃乳中分別添加乳清粉,復合糖原(乳清粉∶果葡糖漿=4∶6)的和不同濃度的果葡糖漿,發現乳清粉的發酵速度最快,復合糖原居中,果葡糖漿最慢,但由于乳清粉成本較高,因此,選擇了復合糖原作為碳源,此時發酵速度適中且成本較低。

在碳源添加量優化方面,目前優化的碳源多為蔗糖,如朱俊玲等[27]、李彬[10]、鄭曉霞等[11]制作的添加牛奶的發酵核桃乳從感官評價出發,均確定核桃乳發酵最優蔗糖添加量為7%。而在純發酵核桃乳方面,周杏子等[26]添加1%～6%的蔗糖進行發酵,經正交實驗后確定在蔗糖添加量為5%時,發酵核桃乳中活菌數最高。Cui等[20]添加3%～10%的蔗糖進行發酵,最終以可滴定酸度和感官評價為指標,確定核桃乳添加8%蔗糖時發酵效果最好。

綜合以上研究發現,在發酵核桃乳中常用的碳源為蔗糖,蔗糖口味溫和,且不易高溫褐變[10],它也是與蛋白質親和性最高的糖類,能夠防止均質處理后已微細化的蛋白質分子聚沉,利于提高產品穩定性[9],雖也有研究添加葡萄糖、乳糖、乳清粉或復合糖原等其他碳源進行發酵,但從適用性和成本考慮,大部分研究均使用蔗糖作為碳源。當碳源在3%～8%的范圍內,既能保證發酵的穩定,也能獲得較好的口感,而具體的添加量與發酵菌種、目標產物及口味相關。因此,在碳源優化中應根據生化指標,營養指標及感官評價等指標及時調整配比,達到最優搭配。

2.2 發酵條件的優化

發酵核桃乳發酵條件的優化主要針對發酵溫度及發酵時間。發酵溫度的選擇通常依據菌種自身的特性,如以保加利亞乳桿菌及嗜熱鏈球菌為發酵菌種時,發酵溫度一般定為這兩株菌生長的最適溫度,即42 ℃左右。還有一些研究其發酵溫度基本為菌株被篩選出時的溫度,如張加敏等[16]的研究中利用的13株益生菌,最適溫度為37 ℃左右。張洪禮等[12]利用植物乳桿菌及嗜酸乳桿菌發酵核桃乳時發酵溫度為42 ℃。而在Cui等[21]的研究中,由于其應用的發酵劑為菌種復雜的開菲爾粒,在綜合可滴定酸度和感官評價進行正交實驗后,確定其最適發酵溫度為30 ℃。夏君霞等[9]也通過以上兩種指標進行正交實驗判斷發酵核桃乳使用的丹尼斯克混合菌劑的最適溫度為42 ℃。因此,在優化發酵溫度時,應綜合考慮產品風味、生化指標、營養成分及成本,根據實際情況及研究目的選擇適宜的發酵溫度。

發酵核桃乳的發酵過程通常會在6～8 h內完成。敬思群[8]研究發現,發酵核桃乳中菌株對數生長期出現在3 h以后,最高菌數出現在4 h左右(8.42×108CFU/mL),4 h以后菌數下降,但酸度增加,最終以感官評價和酸度為指標確定發酵時間為6 h。夏君霞等[9]研究發現,6～8 h內,發酵時間越長,產品的可滴定酸度越高,當發酵時間超過8 h,產酸慢慢趨于平衡,這是因為產生的有機酸和代謝產物會抑制益生菌自身的生長代謝。且在8～10 h左右,部分營養指標如脂肪和氨基態氮的含量變化也趨于平緩[19],最終確定發酵時間為8 h。其他研究中,核桃乳發酵時間也多在6～8 h之間,但Cui等[20]將含有多種菌的開菲爾粒投入核桃乳,分別發酵9、12、15 h,最終通過可滴定酸度及感官評價確定最優發酵時間為12 h。發酵時間的確定與菌種代謝息息相關,當不同研究之間的發酵條件、應用菌種差別較大時,發酵時間可能會有較大的變化。因此,應綜合考慮菌種生長代謝過程、各生化與營養指標與感官評價確定發酵時間。

3 核桃乳發酵過程中主要營養物質轉化規律

核桃乳經乳酸菌發酵后,原有成分中的蛋白質、脂肪、碳水化合物等大分子營養物質被部分分解,產生小分子肽和氨基酸、脂肪酸、單糖等物質,一方面使飲品更易吸收,另一方面也提升了營養價值,使風味更加豐富。

3.1 蛋白質的降解和小分子氨基態氮的變化

劉俊果等[15]研究發現,發酵前核桃乳中蛋白質約為1.50%,而在發酵后下降為約0.50%,下降比例近2/3,說明乳酸菌會利用蛋白質進行繁殖代謝,目前關于乳酸菌如何利用核桃蛋白進行發酵的研究較少,但張加敏等[16]測定發現干酪乳桿菌05-20和植物乳桿菌07-191發酵的核桃乳蛋白酶活力較強,說明兩株菌在發酵核桃乳過程中分泌了蛋白酶,促進了蛋白質向小分子肽和氨基酸轉化,更易于人體的消化吸收,這也說明了不同乳酸菌對蛋白質利用的程度不同。由于核桃乳中的蛋白質在水中的溶解性差,對熱極為敏感,在儲藏過程中易出現蛋白沉淀及掛壁現象[12],因此,蛋白質的降解增加了乳液的穩定性,使產品貨架期相應延長。

核桃乳發酵后氨基態氮含量明顯增加,敬思群等[19]研究發現,核桃乳發酵6 h后,氨基態氮含量從原來的1.01%增加至6.90%,氨基態氨的變化可間接說明可溶性蛋白增加及蛋白質向肽、氨基酸的轉化,這種變化有利于人體對蛋白質的吸收,提高了蛋白質的利用率。核桃乳經發酵后,氨基酸總含量明顯增加(1.62%±0.03%到3.15%±0.07%),且8種必需氨基酸含量均有不同程度的增加(必需氨基酸總量從0.80%±0.2%增加到1.62%±0.34%)[9],由此可以看出發酵過程使核桃乳中氨基酸的含量和比例發生了變化。趙娟娟等[17]則發現不同菌株發酵產生氨基酸的含量比例不同,副干酪乳桿菌L7發酵后產品氨基酸含量增幅最大,由0.67%提高至1.60%,其中賴氨酸含量提高了5倍,亮氨酸含量提高了1.5倍。核桃乳經發酵后氨基態氮的增加不僅使營養成分更易于吸收,也顯著提高了發酵核桃乳的營養價值。

3.2 脂肪的降解及脂肪酸的變化

核桃乳中約含有5%的脂肪,這些含量過高的脂肪容易引起氧化酸敗,影響核桃乳的風味和口感[28],且由于密度原因,脂肪含量過高會引起脂肪上浮,使飲品分層,影響產品穩定性。核桃乳經發酵后,脂肪由4.79%降至2.68%[15,19],近一半被降解或利用,提高了乳液的穩定性。陳臣等[28]將發酵乳桿菌,戊糖片球菌等五個菌種分別接入核桃乳中進行發酵后發現(表2),油酸含量降低,亞油酸、亞麻酸等多不飽和脂肪酸含量升高,棕櫚酸、硬脂酸等飽和脂肪酸含量變化不大。其中,亞油酸、亞麻酸是人體必需脂肪酸,他們是體內合成前列腺素和PGE的必需物質,而PGE有著防治血栓、降血壓、促進卵磷脂合成、抗衰老的特殊功效。另外有研究發現用丹尼斯克復合益生菌發酵核桃乳產生了活性物質共軛亞油酸[9],其是亞油酸的一組構象和位置異構體。共扼亞油酸具有清除自由基,增強人體的抗氧化能力和免疫能力,防止動脈粥樣硬化等作用。核桃乳中本身含有大量的脂肪及不飽和脂肪酸,除了脂肪轉化為脂肪酸外,研究表明亞油酸可以利用微生物產生的亞油酸異構酶或含有該酶的細胞,將亞油酸及其衍生物有選擇地轉化成共軛亞油酸[29]。

表2 乳酸菌發酵對核桃乳中脂肪酸比例的影響Table 2 Effects of lactobacillus fermentation on fatty ratio in walnut drink

3.3 糖類的變化

目前關于發酵核桃乳發酵前后糖類變化的研究較少。僅發現李佳[14]系統研究過核桃乳發酵前后糖類含量變化的情況,其在原核桃乳中共檢測到5種糖類,分別是果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、棉籽糖,由于在檢測中發現核桃乳內的總糖含量過低,因此在發酵前補加了40 g/L的蔗糖。在發酵結束后,蔗糖含量由59.27 g/L降至51.39 g/L,棉子糖含量由0.71 g/L降至0.61 g/L,原含量為0.70 g/L的麥芽糖則全部被消耗,而果糖和葡萄糖兩種單糖含量變化不明顯。盡管果糖和葡萄糖可以直接供乳酸菌的消耗利用,使其含量降低,但由于蔗糖、麥芽糖和棉籽糖可以被微生物水解成單糖,使單糖的含量升高,因此,發酵前后果糖和葡萄糖的含量變化不大。

發酵核桃乳中糖類總量隨著發酵和后熟時間而降低,糖類不僅為乳酸菌的生長繁殖提供原料,也會被微生物利用產生單糖和有機酸,一方面會使其更易吸收,另一方面有機酸的形成會使發酵核桃乳pH降低并使其凝結,也會使其產生獨特風味,同時適量的酸度會抑制有害微生物的繁殖,促進胃液分泌和胃腸蠕動,提升機體對各類營養成分的利用率。

3.4 香氣成分的變化

香氣成分的種類和含量影響飲品的風味和營養價值,是飲品研究中的重要考察指標之一。發酵核桃乳中有機酸、脂肪酸等營養成分含量的增減在一定程度上會改變物質的香氣成分,李佳在研究中發現,未發酵核桃乳中共有47種香氣物質[14],其中主要為醇類和醛類物質,含量較高的為正己醇(14.52%)和正己醛(13.92%),醛類物質是不飽和脂肪酸氧化后的產物,主要呈現生味和油脂味,這種異味即使加熱也難以去除[30]。但在核桃乳中加入意大利腸球菌和植物乳桿菌共同進行發酵后,醛類含量從19.13%降到1.12%,醛類種類也相應減少,說明乳酸菌發酵在一定程度可以減少核桃乳的生味和油脂味,改善風味。同時乳酸菌的產酸、產香特性使風味物質種類增加近50%,酮類、酸類、醇類化合物含量呈明顯增加的趨勢[10],酮類主要的增加的物質是乙偶姻,主要表現出清香、脂香和甜香,是乳制品發酵后的特征香氣物質;酸類主要增加的為己酸,主要呈椰肉油氣味;醇類主要為具有芳香氣味的正己醇,其含量的增加可能是由于乳酸菌在脂肪代謝過程中在乙醇脫氫酶的作用下生成。因此,發酵在一定程度上改善了核桃乳的風味,使其口感更加豐富,適口性更強。

4 發酵核桃乳功能性成分研究

功能性食品是目前食品產業發展的主流,現今發酵核桃乳的發展主要集中在提高發酵性能和菌種篩選的研究上,而對特定活性成分提升的研究較少?，F對發酵核桃乳中的功能性成分進行總結,以期對其未來研究提供參考。

目前發酵核桃乳的功能活性研究主要集中于抗氧化活性研究,如周杏子等[26]發現發酵核桃乳具有明顯的抗氧化活性,發酵核桃乳(C=0.988 g/mL)對DPPH自由基的清除率、羥基自由基的清除率和總抗氧化能力分別相當于質量濃度為(0.46±0.02)、(6.32±0.17)和(0.21±0.02) mg/mL的抗壞血酸溶液,且其抗氧化活性遠高于相同質量濃度的蘋果多酚提取物。目前發酵核桃乳的抗氧化活性機理還不完全清楚,但發酵核桃乳中的核桃肽含量的增加可能是其抗氧化活性提升的原因之一,如有研究[31]發現模擬胃腸消化制備的脫脂核桃粗蛋白水解物(DWMPH)具有抗氧化性且具有改善大腦神經元功能障礙的功能[32],因此,可參照Aguilar等[33]對植物乳桿菌發酵牛乳產生的肽的研究方法,采用肽的分級定量,SDS-PAGE等方式追蹤探討發酵核桃乳中小分子肽與抗氧化活性的關系,以此為依據優化提升營養價值。另一個可能則是發酵核桃乳中多酚含量的提升促進了抗氧化活性的增加,如Sina等[34]發現,核桃中含有包括阿魏酸,香草酸,香豆酸,丁香酸,楊梅素和胡桃醌等的酚類有機酸,這些有機物具有很高的抗氧化生理活性,但目前研究較少,可以在之后的研究中有針對性的檢測和監控發酵核桃乳中相應活性成分含量變化,分析探討其與抗氧化性的關系。

除抗氧化活性外,目前關于發酵核桃乳功能性的研究幾乎沒有。但發酵核桃乳中具有一些潛在的功能活性成分非常值得進一步探究,如核桃乳中含有較高含量的谷氨酸和亞油酸,其分別是γ-氨基丁酸[35]及共軛亞油酸的合成前體。γ-氨基丁酸是中樞神經系統中很重要的抑制性神經遞質,它能促進腦的活化性,健腦益智,具有良好的降血壓功效;共軛亞油酸也是具有清除自由基,防止動脈粥樣硬化等作用的活性物質。在其他發酵植物蛋白飲品研究中已有對γ-氨基丁酸或共軛亞油酸含量提升的研究。如韓昱姝等[36]在泡菜汁中篩選高產γ-氨基丁酸的乳酸菌,并在含有0.50% L-谷氨酸鈉的牛奶中發酵,γ-氨基丁酸終產量可達1.68 mg/mL;Song等[37]以赤小豆乳為基料,篩選出產γ-氨基丁酸含量最高的鼠李糖乳桿菌并進行發酵優化,研究發現,添加1.44%半乳糖,2.27%谷氨酸鈉和0.20%吡哆醇可以使γ-氨基丁酸產量增加22.40倍,因此,未來可以考慮選取適宜的菌種篩選方法和發酵工藝來進行富含γ-氨基丁酸發酵核桃乳的研制。在共軛亞油酸方面,目前有研究發現乳酸菌中的嗜酸乳桿菌可以大大提高共軛亞油酸的產量[29],Haraguchi等[25]則利用植物乳桿菌發酵豆漿,共軛亞油酸產量達到29.83 μg/mL。但目前少有以核桃乳為底物進行發酵提升共軛亞油酸產量的研究的先例,可以以此為參考,篩選菌種,優化發酵,強化發酵核桃乳的功能性。

此外,發酵核桃乳還可以效仿其他植物蛋白飲品的研究思路,向其中添加維生素、礦物質、氨基酸、益生元等[38]來增強飲品的功能性。由于植物蛋白中可溶性碳水化合物濃度較低[39],因此,大部分乳酸菌在其中活性受到限制,添加益生元可以提升乳酸菌活性,調節腸道,是目前發酵植物蛋白飲品發展趨勢之一[40]。Devi等[24]就將核桃和其他谷物共同以益生菌發酵,制成了新型合生元飲品,有效的增加了益生菌在其中的活性。Rinaldoni等[41]在超濾豆奶中加入菊粉、Chavan等[42]在果汁中加入混合發芽的谷類、Rossana等[43]研制出由谷物,大豆和葡萄混合制成的酸奶類飲料都使益生菌更好的發揮作用,增強了胃腸功能和免疫系統,影響血糖水平和改善血漿脂質,強化了產品的營養特性。這對純核桃乳發酵有一定啟示,益生元等膳食補充劑在適宜的配比下可能會改善核桃發酵乳的理化性質與營養成分,提升益生菌的活性,增強核桃發酵乳的功能性。

5 總結與展望

核桃仁營養成分豐富,且我國核桃產量居世界第一,因此,其作為飲品原料具有很好的發展前景,目前核桃露是市場份額最高的核桃產品,為更好的發揮核桃的營養特性,提升飲品的消化吸收能力和乳液儲存穩定性,發酵核桃乳應運而生。發酵核桃乳目前常用發酵菌種為保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌,發酵溫度大多為42 ℃左右,發酵時間6～8 h,接種量3%～6%。發酵后的核桃乳,糖類、蛋白質及脂肪部分被分解為單糖及有機酸、氨基酸和脂肪酸,既更易被人體吸收,提升了營養價值,也增強了乳液穩定性。此外,發酵后的核桃乳香氣成分及抗氧化活性增加,增強其營養特性與風味,提升了植物蛋白飲品的價值。但是,發酵核桃乳也存在著一些未來需要重點關注的問題:核桃乳發酵菌種種類過于單一,主要應用的仍為嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌,而篩選菌種時大多僅關注酸度和感官評價,因此,在未來更應該考慮篩選使發酵核桃乳營養成分和功能活性提升的菌種;關于發酵核桃乳發酵前后營養成分和功能性的探討過少,促進人體健康的機制尚不清楚,這也是發酵核桃乳在國內外受關注程度較低的原因之一[44]。因此,需要對發酵核桃乳營養成分變化進行全面的分析,并參考其他類發酵乳產品對于乳酸菌營養代謝相關的研究[45],有針對性的篩選菌種、進行工藝優化,深入挖掘其功能性,為打造核桃類健康食品,形成發酵核桃乳產業打下堅實基礎。