红曲霉与发酵乳杆菌顺序发酵工艺显著提升龙眼灵芝果汁品质与GABA含量

该研究可为高附加值功能发酵食品开发提供新思路。

作者｜安 耘 运营｜魏雨欣 图片｜网 络 来源｜FFL未来食品实验室

FFL总结与推荐

一、技术推荐

随着消费者越来越重视膳食保健，富含营养的药食同源功能饮料成为研究热点。γ-氨基丁酸（GABA）、多酚是重要功能活性物质，具备抗氧化、调节代谢等多种生理作用，如何高效将二者富集于日常饮品，是功能食品领域的重点研究方向。

微生物发酵是开发功能食品的有效手段，可以改善风味、提升活性物质生物利用率。但单一菌株发酵存在代谢局限，很难同时实现功能成分积累与风味优化。红曲霉合成GABA能力强，但风味改造能力弱；乳酸菌产酸、改善香气、转化多酚的效果好，但自身缺少完整的基质水解酶系，需要前期预处理。顺序发酵能够利用不同菌株功能互补，实现代谢协同，是目前具备应用潜力的技术路线。

龙眼为药食同源食材，抗氧化、免疫调节活性突出；灵芝含有多糖、三萜等多种活性物质，但细胞壁致密，传统加工方式很难充分释放活性成分，而微生物发酵可以改善其生物利用度，提升产品附加值。

▲图源：网络

基于上述背景，四川师范大学生命科学学院缪玉志团队以代谢分工为基础，筛选功能互补菌株，开发龙眼-灵芝果汁（LLJ）的新型顺序发酵工艺；并优化两阶段发酵关键参数，解析GABA、多酚等功能组分与风味代谢物的动态变化及内在协同机制，同时评价产品贮藏稳定性，为药食同源原料高值化加工提供完整研究框架。

二、核心痛点

其一，单一菌株发酵存在代谢局限，红曲霉合成GABA能力强，但风味调控能力弱；乳酸菌产酸、修饰香气能力强，但水解植物基质的酶系不完善，需要上游预处理。同步共发酵时菌株之间存在代谢竞争，无法同时实现高活性物质积累与优良风味。

其二，灵芝细胞壁致密，多糖、三萜、酚类等活性物质释放困难；龙眼果汁糖分高，直接混合加工会导致功能成分含量低、风味单薄。

三、本技术核心优势

研究首先定向筛选功能菌株。从红曲米分离筛选无桔霉素、高产GABA紫色红曲霉H3；从泡菜卤水中筛选高产酸的发酵乳杆菌P4。测定两株菌温度、pH、耐糖、胆盐耐受性，确认二者生理特性互补。红曲霉适宜中温酸性环境；发酵乳杆菌耐高糖、耐热，适合后阶段发酵。

▲图1 高产γ-氨基丁酸红曲霉、高产乳酸菌的分离及环境耐受性评价

第一阶段接种红曲霉H3，32℃发酵48h，完成基质水解，释放前体物质；第二阶段接入发酵乳杆菌P4，38℃发酵24h。以GABA、总酚为指标优化料液比、接种量、温度、时间，确定最优工艺参数。最优条件下，顺序发酵体系使GABA达23.83mg/mL、总酚达625.78mg/L。

▲图2 龙眼-灵芝果汁不同发酵阶段单因素筛选结果

研究设置自然发酵、同步共发酵、顺序发酵三组，检测理化指标、GABA、总酚。图3表明，顺序发酵显著优于自然发酵和同步发酵。第一阶段48h时GABA达21.10mg/mL；第二阶段后进一步升至24.29mg/mL。总酚在第二阶段显著提高至625.78mg/L。这说明分阶段接种可避免菌种竞争，促进GABA和酚类协同积累。

▲图3 自然发酵、顺序发酵和同步发酵过程中龙眼-灵芝汁中GABA（A）和总酚（B）含量的变化

H3阶段总糖由257.12mg/mL降至113.73mg/mL，EPS较低；P4阶段EPS升至13.77mg/mL。pH在H3阶段约5.34~6.01，P4阶段快速降至3.44；TA由61.23°T升至109.23°T。蛋白在H3阶段升至8.07mg/mL，P4后降至4.34mg/mL。总三萜在24h达峰值0.134mg/mL，后期降至0.03mg/mL。GABA和总酚呈协同增加趋势。

▲图4 龙眼-灵芝汁发酵过程中理化参数变化

随后，研究利用GC-MS分析挥发性风味物质。原料汁以醇、酮、酸、醛为主。H3阶段富集呋喃、吡喃酮等美拉德/焦香前体，5-HMF早期升高后下降，形成烘烤、甜香基调。P4阶段发生风味重构，乙酸、3-羟基-2-丁酮、内酯及呋喃酮衍生物增加，最终呈现焦糖、烘烤、坚果、奶油、果香和酸味复合特征。OAV>1的关键香气成分包括5-HMF、2-呋喃甲醇、3-羟基-2-丁酮和乙酸。

▲图5 龙眼-灵芝汁发酵过程中挥发性风味化合物的变化

灭菌样品总体感官评分优于活性样品，尤其在高温和长时间贮藏下更明显。37℃贮藏56天后，活性样品总分约11.07分，灭菌样品约15.11分。4℃下活性龙眼-灵芝汁初期评分较高，但25℃和37℃下劣变更快。低温4℃最能保持感官品质；巴氏灭菌结合4℃贮藏可协同延缓品质劣变。

▲图6 龙眼-灵芝汁（LLJ）贮藏期间感官参数变化

4℃下pH变化较缓；37℃下活性LLJ的pH快速升至5.40。总酚在活性样品中波动较大，37℃时异常升高至694.67mg/L，灭菌样品则逐渐下降。GABA在4℃和25℃先降后回升，37℃活性样品持续降至10.41mg/mL，灭菌样品回升至18.10 mg/mL。乳酸菌在25℃第14天达峰值9.05logCFU/mL；霉菌在37℃第14天达峰值7.39logCFU/mL后骤降。整体表明，巴氏灭菌结合4℃贮藏可有效抑制微生物活动并维持品质稳定。

▲图7 龙眼-灵芝汁（LLJ）贮藏期间理化与微生物参数变化

四、总结

本研究建立紫色红曲霉H3与发酵乳杆菌P4的两阶段序贯发酵工艺，利用菌株生理耐受性互补实现代谢分工。红曲霉阶段水解植物基质提供代谢前体，发酵乳杆菌后期产酸酸化环境，协同提升龙眼-灵芝果汁中GABA、总酚等功能物质含量，同时重塑挥发性香气与氨基酸组成，改善产品风味，优于同步共发酵与自然发酵。

贮藏实验证实巴氏杀菌联合4℃冷藏可有效保障果汁理化、微生物与感官品质。该“真菌预处理-细菌转化”顺序发酵框架，不仅可用于龙眼-灵芝复合饮料开发，还可迁移到其他药食同源植物原料，为高附加值功能发酵食品开发提供新思路。

参考文献：

Chen W Y, Chen H, Liang S H, et al. Sequential fermentation with Monascus purpureus and Limosilactobacillus fermentum drives gamma-aminobutyric acid and phenolic compounds accumulation and flavor reconfiguration in longan-lingzhi juice [J]. Food Bioscience, 2026, 81: 109121.