摘要
发酵功能性食品是食品加工业的重要组成部分。发酵对食物有几种特性影响，包括增强感官特性、延长保质期和产生新的有益于健康的化合物。然而，除了食物中存在的宏量营养素外，次级代谢产物如多酚也正在成为合适的可发酵底物。尽管传统观点认为多酚类物质具有抗菌作用，但越来越多的研究表明，多酚类物质在抑制病原微生物生长的同时，同时促进益生菌的增殖和存活，对细菌群落具有不同的作用。相反，益生菌不仅能在多酚中生存，还能诱导多酚发酵，从而提高多酚的生物利用度，产生新的代谢中间体，增加多酚含量，从而提高发酵食品的功能性。此外，对富含多酚的食物组合进行选择性发酵或用多酚进行强化可以产生新的功能食品。本文着重探讨了多酚作为功能性食品发酵基质的潜力。本文探讨了多酚与益生菌之间的双向关系，旨在促进益生菌与多酚融合的新型功能食品的开发。
图形抽象
简介
自古以来，人类就以发酵食品为主食。从历史上看，发酵是一种有效的食物保存方式，因此几种不同类型的食物，如乳制品、蔬菜、肉类、谷物和水果都经过了发酵(Tamang et al。2020)．然而，如今营养学家、生物学家和消费者都对理解和开发新型发酵食品重新产生了兴趣，因为发酵食品富含独特的生物活性成分，这可能与它们优越的健康有益属性有关(Şanlier等。2019)．在不同的文化和社会中，人们通过自然发酵来食用几种类型的本土发酵食品，这些食品通常是理想益生菌菌株的新来源，这些益生菌菌株可用于其他发酵食品的工业制备(Harnentis等。2020；Surve等。2022)．因此，对发酵食品仔细解释和理解的必要性最近被强调，发酵食品现在已被重新定义为“通过所需的微生物生长和食物成分的酶转化制成的食品”(Marco et al。2021)．发酵使食品发生了一些特有的物理化学和生物变化，如延长保质期，增强感官特性，增加维生素和矿物质的生物利用度。此外，临床前和临床研究都表明，发酵食品对人类慢性疾病如癌症有效(Bermejo等。2019；Zhang等。2019)、心血管疾病(Companys et al.;2021；Zhang等。2020)，肠道微生物生态失调(Stiemsma et al.;2020)、肥胖(Mohammadi et al.;2021)、糖尿病(de Almeida Souza et al.;2020)、炎症加重(Wastyk et al.;2021)，以及免疫衰老(Sharma et al。2014)最终导致生物体寿命的提高(Das et al。2020)．
在发酵过程中，微生物代谢食物中的营养物质，并将其转化为更简单且通常具有独特特征的成分。例如，生物活性肽通常是发酵过程中微生物降解蛋白质的结果，这与几种有益健康的影响有关(Chakrabarti等。2018)．类似地，微生物在碳水化合物发酵过程中也合成了胞外多糖，这有助于发酵食品的风味和药理作用(Lynch等。2018)．然而，重要的是要考虑到主要的宏量营养素不是食物中微生物发酵的唯一底物。越来越多的证据表明，次生植物代谢物，如多酚，可能与发酵微生物，特别是益生菌有更深的联系(Piekarska-Radzik & Klewicka)2021)．事实上，多酚和益生菌之间的双向关系，包括在发酵食品和健康的背景下，正在迅速引起人们的关注(Banerjee & Dhar2019；Kawabata等人。2019)．本论文旨在向读者介绍益生菌介导的富含多酚食品发酵的最新进展。我们首先提供了宏量营养素发酵的概述，然后具体回顾了现有的知识关于多酚发酵食品。论述了多酚类物质与益生菌的相互关系以及发酵多酚类食品的适用性和实用性，重点论述了新型功能性食品的开发。
食品宏量营养素的微生物发酵
根据发酵罐微生物的类型，发酵可大致分为两种类型:自发发酵和依赖发酵剂的发酵。自发发酵发生在微生物自然存在于生食品或加工环境中，如在达或者泡菜(Dimidi et al。2019)．另一方面，发酵剂发酵是将特定微生物直接接种到食品材料中，以使发酵食品发生更可预测和期望的变化(García-Díez & Saraiva2021)．发酵剂广泛应用于食品工业，因为它们通常与特定的感官、营养和健康有益的变化相关(García-Díez & Saraiva2021)．无论来源如何，由于食物中存在的各种宏量营养素的代谢，微生物发酵广泛地改变了发酵食品的化学成分。为了达到这一目的，微生物具有几种特征酶，如蛋白酶、肽酶、脲酶、多糖降解酶、脂肪酶、淀粉酶、酯酶和酚氧化酶，否则宿主可能缺乏这些酶(Chugh & Kamal-Eldin)2020)．食物原料由多种碳水化合物组成，包括单糖、双糖和多糖，这些碳水化合物是益生菌的底物。不同种类的益生菌可以代谢不同类型的碳水化合物，因此可以在食品工业中用于特定和不同的应用(Hedberg等。2008)．益生菌通常表达几种碳水化合物代谢酶，如糖基水解酶、糖ABC转运蛋白、磷酸烯醇丙酮酸和磷酸转移酶系统，这些酶可以作用于植物和动物来源的碳水化合物(Pokusaeva等。2011)．碳水化合物主要被益生菌用于满足能量需求，并被转化为有机酸，如短链脂肪酸(SCFAs)，而不可消化的低聚糖，如半纤维素和果胶也作为益生元，促进益生菌的生长(Kelly等。2021；王，吴，吕，等。2021)．短链脂肪酸尤其重要，发酵食品中短链脂肪酸的高水平通常与改善健康益处有关，因为有文献记载其改变细胞信号通路的能力(Tan et al。2014)，改善肠道上皮屏障的完整性(Silva等。2020)，并抑制肠道中的促炎免疫反应(Annunziata et al.。2020；Parada Venegas等人。2019)．此外，细菌在碳水化合物发酵过程中产生的胞外多糖是发酵食品理化特性的重要决定因素，包括其质地、风味和保质期(Baruah等。2022)．此外，特定的胞外多糖可以作为益生元，并可以对宿主的健康产生有益的影响，包括调节免疫系统和肠道微生物组(Oerlemans等。2021)．
除了碳水化合物，蛋白质的降解也是决定发酵食品质量和营养价值的重要因素，尤其是乳制品。在发酵过程中，大的蛋白质被分解成更小的片段，通常产生具有抗血栓形成、抗氧化、抗高血压和抗炎活性的生物活性肽，这些活性已在许多实验中得到验证在体外以及临床前研究(Daliri等。2017；Daroit & Brandelli2021；Karami & Akbari-Adergani2019)．根据所使用的食物来源和益生菌微生物，几种不同类型的生物活性肽已经被确定，并在最近开发的数据库中进行了管理(Chaudhary et al。2021)．乳制品蛋白(Ali et al。2022；范等人。2019)、肉蛋白(Xing et al.;2019)，以及植物蛋白(Chatterjee et al。2018；Montesano等人。2020)已被很好地表征为其发酵的生物活性肽。此外，特定蛋白质(如酪蛋白)的发酵也可以减轻某些食物成分(如牛奶及其制品)的潜在致敏性，从而提高其在弱势人群中的普遍接受度(Anggraini等。2018；等。2021)．类似地，益生菌微生物可以通过将复杂的储存蛋白质分解为更可吸收的可溶性形式来提高食物中蛋白质的整体消化率和营养价值(Skalickova et al.)。2022)．此外，益生菌可以通过脱氨和脱羧等过程代谢氨基酸，最终有助于调节食物中生物胺的产生，否则被认为是有毒的(Fong等。2020)．在一项针对健康受试者的随机临床试验中，将豌豆蛋白与益生菌菌株共同摄入乳酸菌paracasei两周后显著提高了蛋氨酸、组氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、酪氨酸等氨基酸的吸收，从而提高了所食用食物的营养价值(Jäger等。2020)．
油脂是发酵食品风味和生物活性的重要决定因素。研究表明，发酵可以影响短链和长链脂肪酸的组成，如丁酸、油酸、棕榈酸和共轭亚油酸。这主要归因于特定益生菌的脂解和蛋白水解酶活性(Feng等。2021)．例如，用益生菌发酵的牛奶嗜酸乳杆菌而且干酪乳杆菌导致丁酸和亚油酸水平升高(Yadav et al。2007)．最近研究表明，添加特定的益生菌菌株可以提高发酵香肠的游离脂肪酸含量和风味(Wang, Hou等。2022)．另一项研究观察到在发酵后，发芽豆的脂肪酸谱发生了明显的变化乳酸菌Ziarno et al.;2020)．也有报道称，增加牛奶中的脂肪含量显著影响发酵脂肪酸的分布，这可以通过增加细菌脂肪分解、蛋白质水解和新型挥发性化合物的合成来证明(Bao等。2016)．综上所述，这些观察结果表明，发酵是自然提高食品中脂肪酸含量的关键途径，可以用来生产具有更高营养价值的功能性食品(Annunziata et al.)。2020)．图总结了益生菌发酵对食物中主要宏量营养素代谢的影响。1)．
益生菌对食物中大量营养素发酵的影响
益生菌发酵引起酚类物质质的和量的变化
多酚是一类广泛分布在水果、蔬菜、香料、坚果、谷物和豆类中的次级代谢产物。化学上，这些分子包含至少一个与一个或多个羟基缀合的芳香环，基于羟基，多酚被进一步分为几类，如类黄酮、酚酸、二苯乙烯和木脂素(Tijjani et al.)。2020)．无论是天然丰富的还是强化的，富含多酚的食物被高度重视，长期以来，食用它们与健康有益的效果有关(Cory等人。2018；麦克杜格尔,2017)．这主要归因于多酚的强抗氧化能力，在动物和人类研究中已被证明可以增强细胞氧化还原稳态(Basu等。2013；赫斯特等人。2020；潘迪和里兹维2009；Wang等。2021)．天然多酚通常被认为是抗微生物的，然而，越来越多的证据表明，益生菌和多酚之间有更深层次的双向联系，这对新型发酵功能食品的发展有影响(Ray & Mukherjee)2021)．多酚的益生菌发酵可以将复杂的多酚生物转化为更简单、自由和更可溶的化合物，最终导致总生物活性化合物水平的提高，以及发酵产品中多酚的整体生物利用度的提高(Escrivá等。2021；Hole等。2012；Hwang等人。2021)另一方面，食物中多酚的存在可能对益生菌的特定生长有一定的优势，因为多酚对微生物种群的促生长作用似乎有所不同本身阿尔维斯-桑托斯等。2020；Pacheco-Ordaz等人。2018）．此外，多酚在小肠中的吸收相当差，并被大量传递到结肠，其中它们被肠道微生物群广泛代谢为低分子量的酚酸，然后被门静脉吸收到肝脏进行进一步的代谢(Marín等。2015；Scalbert等人。2002)．多酚的吸收率较低，导致它们在肠道中的持久性较长，从而允许肠道微生物群进行广泛的生物转化。研究表明，用特定的益生菌菌株发酵各种富含多酚的食品，可以引起其多酚成分和生物活性的定性和定量变化，从而增强其功能性食品属性，如下所述(图2)。2)．
益生菌发酵对各种食品中多酚质的和定量变化的影响
发酵茶
茶是一种全球流行的饮料，因其感官和有益健康的属性而被公认，因为茶中含有大量的多酚，如表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG) (Sharma & Diwan)2022)．传统上，茶的发酵是指在多酚氧化酶等天然酶的存在下，其植物分子的缩合和聚合，从而形成不同品种的茶，如绿茶或红茶(Chacko et al。2010)．然而，研究表明，茶也可以通过益生菌发酵，这通常会增强其植物化学成分和生物活性。例如，最近的一项研究报告称，绿茶的发酵与益生菌酵母的组合酿酒boulardiiCNCM I-745和Lactiplantibacillus杆菌细菌转化其生物活性成分，从而产生新的化合物，如水杨酸甲酯、香叶醇和2-苯乙醇，这些化合物也改善了茶的香气(Wang, Sun, et al.)。2022)．另一份最近的报告表明，绿茶发酵用Levilactobacillus短显著提高了茶中生物活性γ-氨基丁酸含量(高达232.52%)(Jin等。2021)，同时发酵红茶提取物与嗜酸乳杆菌提高了对致病性的细胞毒潜能大肠杆菌通过提高各种儿茶素的水平(Yang et al。2018)．与天然形式相比，黑茶的微生物发酵也可以通过增加糖基化、羟基化、甲基化和氧化产物来增加其酚类成分(Shi等。2021；朱等。2020)．由六种益生菌乳酸菌(LAB)组成的联合发酵绿茶和红茶，可增加几种酚类物质的产量，如邻苯三酚、香豆酰奎宁酸衍生物、槲皮素和山奈酚，这些物质也表现出Caco-2细胞对其吸收的改善，从而表明发酵可能是提高酚类生物利用度的有益方法(Zhao & Shah)2016 b)．同样,一个在活的有机体内对小鼠的研究表明，LAB发酵红茶可将茶类黄酮的生物利用度提高50%，并通过减轻氧化和炎症损伤而赋予全身健康有益作用(Zhao & Shah2016年,一个)．另一份报告指出，豆奶茶饮料是由三种不同的益生菌(乳酸链球菌，乳酸菌delbrueckiissp。发酵剂,保加利亚而且双歧杆菌longum)导致总多酚含量增加(高达300%)，并提高了2,2-二苯基-1-苦酰肼(DPPH)自由基的清除能力(Zhao & Shah)2014)．进一步，用绿茶发酵乳酸杆菌酵母菌株OCS19表现出显著的酒精代谢酶活性，并对小鼠酒精诱导的肝损伤具有保护作用(Park等。2012)．
发酵水果和蔬菜
水果，如苹果、菠萝、浆果和柑橘类水果是多酚的重要来源，这也决定了它们对健康的有益作用(Calderón-Oliver & Ponce-Alquicira2018)．随着消费者意识的提高，开发非乳制品为基础的益生菌来源，如使用富含多酚的水果，越来越受欢迎，因为它们不仅含有丰富的生物活性次生代谢产物，而且相对便宜，对乳糖不耐受的消费者来说是可以接受的(Küçükgöz & trzskowska2022)．特别是，苹果富含独特的多酚类物质，如根皮素、根色素和原花青素，苹果汁被认为是益生菌发酵的可接受培养基(Dimitrovski et al。2015)．研究表明，用选定的益生菌菌株发酵，通过改变苹果汁中的酚类物质，可以对感官和健康产生一些有益的影响。例如，最近的一项研究发现，用三种益生菌菌株发酵苹果汁，即嗜酸乳杆菌，干酪乳杆菌,而且乳杆菌通过ABTS自由基阳离子清除能力和血浆铁离子还原能力(FRAP)以及对常见食品微生物污染物的抗菌能力测定，显著提高了其抗氧化能力大肠杆菌而且金黄色葡萄球菌通过改善酚和有机酸代谢(Yang等。2022)．苹果汁发酵用乳杆菌提高了总黄酮含量和DPPH自由基清除能力(高达36.08%)，同时还产生了新的挥发性化合物，如丙醇、香茅醇、乳酸乙酯和丁酸己酯(Li et al.)。2021)．同样地，6株LAB发酵苹果汁通过增加咖啡酸和间苯甲苷的含量来增强其抗氧化状态，同时还产生了几种新的挥发物，如醇和酯，改善了发酵产品的风味(Wu等。2020)．另一项研究表明，苹果汁发酵乳杆菌ATCC14917可使DPPH自由基和ABTS自由基阳离子清除活性分别提高23%和28%，并增强细胞抗氧化能力在体外尽管总多酚含量下降(Li等。2018)．作者发现发酵改变了总多酚的组成，发酵后具有较强抗氧化活性的特定多酚如5- o -咖啡酰奎宁酸、槲皮素和根皮素的水平显著提高(Li et al.)。2018)．另一项研究报告称，选择用于发酵的苹果品种的类型会影响发酵特性和剖面，这应该在产品开发过程中考虑到(Peng et al。2021)．
除了苹果，浆果也在益生菌发酵后进行了广泛的多酚和功能测试。发酵蓝莓汁用乳杆菌提高总酚含量，其特征是增加四种不同类型的花青素(花青素，氯佩尼丁，pelargoridin和peonidin)，从而提高氧化损伤后的细胞保护作用在体外张等。2021)．另一项研究表明，用三种不同的益生菌发酵蓝莓和黑莓汁(乳杆菌，乳酸链球菌,双歧杆菌bifidum)导致酚类结构的改变，其中丁香酸、阿魏酸、没食子酸和乳酸增加p-香豆酸、原儿茶酸、绿原酸、批评家酸和苹果酸似乎下降，尽管导致ABTS自由基阳离子清除活性和感官质量整体增加(Wu等。2021)．蓝莓发酵乳杆菌显示出酚酸水平的增加，如malvidin 3- o -吡喃葡萄糖苷，没食子酸，原儿茶酸，儿茶酚，绿原酸，丁香酸和表没食子儿茶素，这些共同导致了更好的DPPH自由基清除活性和对人宫颈癌细胞的抗增殖活性，与未发酵对照相比(Ryu等。2019)．用两种LAB菌株发酵蓝莓渣增加了总酚和类黄酮含量(高达300%)，与对照组相比，小鼠食用蓝莓渣提高了体力(Yan等人。2019)．一项最新研究表明，益生菌发酵蓝莓汁对ABTS自由基阳离子的清除活性增强，具有较强的抑菌作用大肠杆菌，金黄色葡萄球菌,鼠伤寒沙门氏菌还有在体外与未发酵和自发发酵的果汁相比，HepG2细胞系的抗糖尿病活性(Zhong等。2021)．当用本地LAB发酵时，蓝莓汁的酚含量大幅增加(高达81.2%)，其特征是杨梅素和没食子酸等特定化合物的合成增强(Li等。2021)．用不同的益生菌LAB发酵的接骨木汁的挥发性特征也有菌株依赖性的增加(Ricci等。2018)．发酵桑椹汁用乳酸菌菌株通过增加黄烷醇和花青素来提高酚含量，从而增强(高达23.7%)DPPH自由基和ABTS自由基阳离子清除活性(Kwaw et al.;2018)．除了浆果，其他水果如菠萝(Nguyen et al。2019)、猕猴桃(Wang et al.;2022；Zhou等。2020)，樱桃(Frediansyah et al.)2021；Lizardo等人。2020)、番石榴(Bhat et al.)2015)，Ziziphus枣(Li, Jiang等。2021)、石榴(Valero-Cases et al.)2017)、梨(Wang et al.;2021)，以及柑橘类水果(Tang et al。2022)显示出益生菌发酵的潜力，从而丰富酚类成分和生物活性成分。与水果类似，用益生菌发酵蔬菜也有报道，以增加其化学成分和健康益处。最近的一项研究发现，实验室介导的蔬菜汁发酵来自四种作物品种(芸苔属植物oleraceavar。性的，芸苔属植物oleraceavar。italica，胡萝卜胡萝卜L。,甜菜属)与未发酵的果汁相比，增加了总多酚含量以及DPPH自由基清除活性(Lee等。2021)．另一项研究使用先进的NMR代谢组学报告了益生菌在五种市售蔬菜汁发酵特性中的菌株特异性作用(Tomita等。2017)．用多种益生菌发酵甘薯乳酸菌提高了总酚含量、有机酸水平和DPPH自由基清除能力(Wu等。2012)．辣椒发酵用乳杆菌，嗜酸乳杆菌,枯草芽孢杆菌通过改变脂质代谢和激素反应的基因表达谱，显著提高了其抑制C57BL/6小鼠高脂饮食诱导的肥胖的疗效(Liu et al。2019)．此外，将含有苹果、梨和胡萝卜的水果和蔬菜混合制成的饮料用不同的LAB发酵，发酵后的果汁显示出更高水平的酚类、类黄酮和糖，以及由ABTS自由基阳离子和DPPH自由基清除活性测定的抗氧化活性(Yang, Zhou等人)。2018)．
发酵豆奶
豆浆是大豆的水提取物，富含类黄酮，如异黄酮，以及酚酸，如丁香，绿原，没食子，香草和阿魏酸(Rodríguez-Roque等。2013)．豆浆中的异黄酮以苷元和糖苷缀合物两种形式存在。研究表明，苷元形式比糖苷形式更容易被吸收(Izumi等。2000)，用益生菌发酵被认为对开发新型豆浆营养品有用(Sirilun等。2017)．先前的研究表明，产生β-葡萄糖苷酶的益生菌发酵豆浆可以增加葡萄糖苷向苷元的转化，从而提高大豆酚的生物利用度(Chien et al。2006；Ding & Shah2010；Hati等人。2015；Rekha和Vijayalakshmi2010，2011)．最近的一项研究揭示了大豆品种依赖的影响嗜酸乳杆菌而且干酪乳杆菌发酵对豆浆异黄酮含量和流变学特性的影响(Ahsan等。2022)．动物模型中的其他报告表明，益生菌发酵豆浆可以诱导抗高血压、抗氧化、抗糖尿病和低胆固醇作用，因此可能具有更大的功能相关性(Kumari等。2021)．在这方面，最近的一项研究表明，食用豆浆发酵与乳酸菌delbrueckii无性系种群。delbrueckiiTUA4408L增强了猪的抗病能力大肠杆菌感染和减少肠道粘膜的病原体相关炎症损伤(Suda等。2022)．另一项调查观察到，发酵豆浆与乳酸菌酵母CQPC04显著提高d-半乳糖诱导的加速衰老模型小鼠血清、肝脏和脑组织中与氧化损伤衰减和抗氧化防御指标相关的异黄酮含量(Zhou et al.;2021)．此外，还观察到食用益生菌发酵豆乳对小鼠抗生素相关肠道微生物失调的抑制作用(Dai等。2019)．表格1总结了益生菌介导的多种食品中多酚成分生物转化的研究。
多酚对细菌生长有不同的调节作用
传统上，多酚被认为具有抗氧化和抗微生物的特性，在食品的自然保存中也被认为是有用的(Martinengo等。2021)．然而，最近的研究提供了多酚对特定微生物的不同生长促进作用的证据，特别是考虑到益生菌(Ray & Mukherjee)2021)．现在越来越明显的是，饮食中的植物多酚可以抑制致病菌的生长，同时促进有益益生菌的生长(图2)。3.)．最近的一项研究表明，不同药用植物中富含多酚的部分的存在可以直接刺激益生菌的增殖Lactiplantibacillus杆菌和酵母酿酒boulardii同时特异性抑制病原体的增殖，如粪肠球菌、单核增生李斯特菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌和白色念珠菌体外培养米卢蒂诺维奇等。2021)．同样，也报道了水果和蔬菜中常见的各种生物活性多酚(儿茶素、没食子酸、香草酸、阿魏酸和原儿茶酸)的益生菌生长促进和病原体抑制活性(Pacheco-Ordaz et al.)。2018)．乌龙茶中分离出的多酚对人体肠道菌群的生长有调节作用在体外通过诱导增殖双歧杆菌属而且乳酸菌、肠球菌同时抑制物种的生长Bacteroides-Prevotella，histolyticum梭状芽胞杆菌,而且Eubacterium-Clostridium但对细菌总数没有任何影响(Zhang et al.;2013)．一个在活的有机体内在小鼠实验中使用从葛根根证明在肠道有益微生物的增殖增加涉及乳杆菌科而且拟杆菌门同时抑制了丰富的Ruminococcaceae，Prevotellaceae,BurkholderiaceaeXu et al.;2022)．我们还观察到绿茶儿茶素EGCG对微生物的生长有不同的影响在体外可强烈抑制致病微生物(大肠杆菌，伤寒沙门氏菌，金黄色葡萄球菌，弗氏志贺菌,霍乱弧菌)，对LAB益生菌的生长几乎或没有影响(乳杆菌，乳酸菌planatarum，乳酸菌酵母)(夏尔马等。2019)．此外，长期食用EGCG可以改善老年小鼠的健康寿命，这与改善肠道生态失调和增强益生菌LAB特征有关(Sharma等。2022)．虽然多酚类物质对细菌生长影响明显不同的确切原因尚不清楚;然而，这可能与特定细菌的多酚代谢活性有关，这可能直接促进其生长，最近的EGCG研究也观察到这一点(Xia et al.)。2021)．从本质上讲，多酚的应用很可能通过抑制潜在的致病微生物来改变整个微生物群落结构，从而允许益生菌的增殖，从而可能维持肠道菌群的良性共生(图2)。3.)．在后一种情况下，多酚似乎起到了益生元的作用，了解多酚的这一特性被认为在食品工业中具有重要的应用(Nazzaro等。2020)．值得一提的是，传统的基于寡糖的益生元在选择性、效率和固有生物活性方面存在某些明显的缺点，这进一步突出了识别益生元和合生素的新型非碳水化合物来源的必要性，例如基于多酚的益生元(Ampatzoglou等)。2015；吉布森等人。2017)．此外，还有几个相对较新的在活的有机体内动物研究已经证明，不同多酚在代谢综合征、肥胖和结直肠癌等疾病中的细胞保护和健康有益作用通常与肠道微生物组的调节有关，其特征是增加对健康有益的益生菌物种(Kuhn等。2018；乔等人。2021；Wang等。2022；袁等。2021；赵等。2019)．此外，已证明与多酚混合可以提高肠道内益生菌的存活率以及在食物储存期间(Vodnar & Socaciu)2012)，相反，与益生菌孵育可以通过生物转化诱导多酚特征的定性和定量变化，最终导致多酚食品的生物特性(例如，抗氧化能力)增强(López de Lacey等。2014)．综上所述，可以合理地得出结论，多酚在益生菌发酵的基质中是独特的，因为它们不仅保护益生菌免受致病菌的侵害，使其具有更大的活力和增殖，而且本身具有生物活性，它们还可能导致特别优越的功能食品配方。
食品多酚对微生物种群的影响。多酚能抑制条件致病菌的生长，最终导致益生菌的增殖。此外，多酚可以直接促进益生菌的生长，同时仍能抑制致病性生长，从而有利于重塑食品中的微生物群落结构
基于益生菌发酵多酚的新型功能性食品
益生菌不仅能在富含多酚的条件下生存，还能在各种食物中发酵，从而导致天然生物活性多酚含量的生物转化，这为开发新型功能食品开辟了道路(图。4)．在此基础上，我们系统地鉴定了一种益生菌的共生组合乳酸菌酵母以及绿茶EGCG，与单独使用EGCG或益生菌治疗相比，饮用绿茶EGCG可增强老年小鼠的抗氧化和抗免疫衰老活性(Sharma等。2019)．类似地，另一项研究观察到一种使用多酚的新型共生配方Triphala以及三种不同的益生菌(乳杆菌NCIMB 8826,乳酸菌酵母NCIMB 5221和双歧杆菌longum无性系种群。对象的NCIMB 702255)更有效地缓解饮食诱导的糖尿病和肥胖的多种标志物黑腹果蝇与个别治疗相比(Westfall等。2018)．此外，富含多酚的葡萄酒葡萄籽粉和克非尔衍生的益生菌LAB的混合在高脂肪饮食诱导的肥胖小鼠模型中显示出协同抗肥胖和抗糖尿病作用(Cho等。2018)．之间的共生关系Cudrania tricuspidata叶提取物和益生菌加氏乳杆菌据报道，在牛奶中添加后，会导致酚酸的代谢和新的代谢物- 3,4-二羟基羟基肉桂酸和生物活性肽的产生，从而增加了发酵牛奶的自由基清除潜力，并改善了发酵牛奶的自由基清除能力在活的有机体内功效(Ha et al.;2020；等等。2016；等等。2020)．一种利用益生菌制备的新型黑巧克力芽孢杆菌coagulans表现出更高水平的多酚，同时仍保持其与对照样品相似的感官属性(Kobus-Cisowska等人)。2019)．这些观察结果为多酚与特定益生菌的共生特性提供了证据，可用于开发新型功能食品。同样，一些研究报告称，通过将富含多酚的食物/药用植物与选定的益生菌发酵组合，可以开发出新的和改进的功能性食品。例如，结合Houttuynia cordata将茶叶和绿茶混合发酵乳酸菌paracasei无性系种群。paracasei与未发酵的茶相比，EGCG、EGC和绿原酸水平更高，这也表现出对脂肪细胞更好的细胞保护作用在体外王等。2018)．将绿茶提取物和绿茶提取物混合发酵，制备了一种功能性食品Morinda citrifolia林恩。(诺丽)果汁乳杆菌SK15表现出明显的低pH值、糖和果胶含量，同时总酚类物质水平增加(Saelee等。2019)．最近用益生菌LAB发酵耶路撒冷洋蓟、菠萝、南瓜、菠菜、苹果和黄瓜制备了一种新型蔬菜-果汁混合物，该混合物显示出更高的LAB活力和可接受的感官反应(Güney & Güngörmüşler)2021)．用多酚强化不同的食物，然后用益生菌发酵，是另一种公认的增加其功能特性的方法。一种添加橄榄多酚并用益生菌LAB发酵的功能性乳饮料被开发出来，该饮料显示出持久的LAB活力、改善的氨基酸结构和酚含量(Servili等人)。2011)．富含类黄酮的强化牛奶Cudrania tricuspidate粉末提高了发酵后的酚类和类黄酮含量，提高了其抗氧化(DPPH自由基和ABTS自由基阳离子清除)和抗诱变活性(Lee等。2020)．同样，绿茶酸奶，这是由传统酸奶与不同品种的茶浓缩而成的，作为一种新的功能食品越来越受欢迎(Amirdivani & Baba2015)．最近的研究表明，绿茶提取物可以成功地加入到酸奶中，诱导新的酚类化合物的合成，增强抗氧化能力，同时仍然保持原始酸奶的感官质量和有益微生物的活力(Mediza Romero et al.)。2021；Najgebaue-Lejko2019；Rahmani等人。2021；Shori等人。2021；Świąder等。2020)．不仅是绿茶，红姜提取物的发酵也被证明可以增强酸奶的生物活性潜力，而不会对益生菌的生长产生负面影响(Larasati等。2018)．一项临床研究进一步强调了一种由益生菌、益生元低聚糖(2%)和石榴汁浓缩物(20%)混合而成的共生酸奶的实用性，该酸奶可改善轻度至中度高胆固醇血症和高血压患者的收缩压和血液胆固醇标志物(Miremadi等人)。2017)．表中列出了益生菌选择性发酵制备多酚类新型功能食品的代表性清单2．
多酚与益生菌混合开发新型功能食品的不同策略。1.益生菌和多酚的组合可以作为合生素，改善功能反应2.不同来源的多酚可以组合在一起，然后与特定的益生菌发酵，从而提高组合食品的整体酚含量，同时保持其益生菌活力3.用多酚强化食品及其后续的益生菌发酵也可以增强其生物活性潜力，同时仍然保留新型功能食品的感官体验
结论
目前已有几种不同类型的食品被发酵和商业化，但人们关注的焦点是富含多酚的发酵食品，其在食品工业中的潜力尚未得到充分的重视。这可能部分归因于多酚的传统抗菌性质，然而，正如本文中讨论的那样，这在新兴研究中受到了挑战。使用多酚发酵食品的核心原理与它们的双重益处有关，即多酚能够抑制各种病原体(同时促进益生菌生长)，益生菌在发酵过程中对多酚进行生物转化，从而提高生物利用度和天然酚含量，这对开发新型功能性食品具有巨大潜力。然而，需要谨慎，因为多酚和益生菌之间的相互作用可能并不总是普遍的，而可能取决于益生菌种类的菌株以及所使用的多酚的类型。因此，确定益生菌和多酚的适当组合是谨慎的，这些组合与发酵性和可能的健康益处有关在体外而且在活的有机体内测试。此外，探索富含多酚的药用植物与益生菌的发酵性组合以及其天然化学特征的潜在转化及其健康益处的研究也缺乏，应继续进行。综上所述，建议将食品中的益生菌和多酚混合放在协同作用的范围内看待，因为它代表了一个尚未开发的研究领域，可能成为下一代功能性食品的重要来源。
数据和材料的可用性
应通讯作者的要求，将提供数据。
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确认
作者感谢Shoolini大学为这项工作提供必要的设施。
资金
作者非常感谢印度政府科学与技术部在INSPIRE教师计划下提供的资金(批准号为no。IFA17-LSPA79)。
作者信息
作者及隶属关系
贡献
RS构思了这个想法，收集了数据，撰写并编辑了手稿。BD为数据收集和管理做出了贡献。BPS收集数据并编辑手稿。SK对手稿设计和数字有贡献。所有作者都阅读并批准了最终的手稿。
相应的作者
道德声明
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不适用
发表同意书
不适用
相互竞争的利益
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关于本文
引用本文
沙玛，R.，迪万，B.，辛格，B.P.et al。益生菌发酵多酚:新型功能性食品的潜在来源。食品生产加工与营养4， 21(2022)。https://doi.org/10.1186/s43014-022-00101-4
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DOI：https://doi.org/10.1186/s43014-022-00101-4
关键字
- 益生菌
- 多酚类物质
- 发酵食品
- 乳酸菌
- 茶