芦笋(Asparagus officinalis L.)是百合科天门冬属植物,富含多糖、皂苷、黄酮、氨基酸、膳食纤维、维生素和矿物质等营养成分,具有较高的食用价值。目前,对芦笋的研究停留在芦笋成分的分离纯化和测定上,而关于利用生物发酵技术提升芦笋营养与功能的研究很少。乳酸菌在保护及提高果蔬汁的营养价值、感官风味、以及贮藏安全等方面发挥了重要作用。本研究通过预处理制备芦笋汁,采用不同植物乳杆菌发酵芦笋汁,优化植物乳杆菌S7发酵芦笋汁的制备条件,分析发酵芦笋汁的风味物质及生物功能。主要研究内容如下:(1)芦笋汁制备条件研究。对绿芦笋段进行热烫处理,对芦笋泥进行水浴、微波、超声波Ⅰ和超声波Ⅱ共4种榨汁处理,最后对芦笋汁进行巴氏杀菌处理。结果表明,最佳的热烫条件为95℃热烫1min,使芦笋汁护色效果最佳,同时对芦笋汁中各成分损失较少,此时芦笋汁中色度a值为-2.853,黄酮含量为0.392 mg/g、皂苷含量为38.259 mg/g、还原糖含量为7.267 mg/g和游离氨基酸含量为8.262 mg/g;最佳榨汁处理方式为超声波Ⅱ处理,即60℃、50 W超声波处理30min,提高了芦笋汁中各成分含量,此时芦笋汁中黄酮含量0.499 mg/g,皂苷含量38.307 mg/g,还原糖含量8.383 mg/g,游离氨基酸含量8.374 mg/g;最佳杀菌条件为90℃巴氏杀菌15 min,此时芦笋汁中菌落总数、大肠菌群、霉菌和酵母菌均未检测出。(2)不同植物乳杆菌对芦笋汁成分的影响研究。基于本实验室筛选获得的11株植物乳杆菌于30 ℃发酵芦笋汁18h过程发现,11株植物乳杆菌均能在芦笋汁中良好生长,植物乳杆菌的最大活菌数介于108-109CFU/mL之间,最低pH值介于3.00-3.20之间,最终总酸含量介于6.30-9.27 g/kg之间,表明植物乳杆菌均能很好在芦笋汁中生长发酵;11株植物乳杆菌发酵芦笋汁中有机酸含量具有显著变化(P<0.05),乳酸含量快速增加,草酸含量呈快速减少和缓慢增加2类变化趋势,酒石酸呈增加和减少2类变化趋势,苹果酸和抗坏血酸含量快速减少,柠檬酸含量波动性变化,琥珀酸含量呈现先增加后趋于稳定和先增加后减少2类变化趋势,乙酸含量先增加后减少。表明有机酸含量的变化规律能够将11株植物乳杆菌分离;11株植物乳杆菌发酵芦笋汁中活性成分的变化规律:还原糖、多糖、皂苷和游离氨基酸含量快速减少,而黄酮含量先增加后减少,最终还原糖含量介于0.653-2.461 mg/g之间,多糖含量介于1.626-7.561 mg/g之间,皂苷含量介于5.774-9.218 mg/g之间,游离氨基酸含量介于6.123-6.688mg/g之间(除了 S7外);植物乳杆菌S7发酵芦笋汁中皂苷、黄酮和游离氨基酸活性成分含量显著高于其他发酵芦笋汁(P<0.05),分别为9.218mg/g、0.613 mg/g 和 7.499 mg/g。(3)植物乳杆菌S7发酵芦笋汁制备条件优化。通过Plackett-Burman试验筛选出料液比、乳清粉添加量和糖添加量3个发酵芦笋汁显著因素并通过Box-Behnken试验,确定最佳芦笋汁发酵条件:料液比为1:1,乳清粉添加量为1.59g/100g,糖添加量为4.00g/100g,在此条件下S7发酵芦笋汁中黄酮含量1.12 mg/g、皂苷含量19.67 mg/g、活菌数7.21×109 CFU/mL、感官评分94.00。对发酵芦笋汁的稳定剂配比进行Box-Behnken试验,确定最佳稳定剂添加量:黄原胶添加量为0.25 g/kg,卡拉胶添加量为0.14 g/kg,果胶添加量为1.27 g/kg,在此条件下的发酵芦笋汁的离心沉淀率为8.51%。(4)植物乳杆菌S7发酵芦笋汁成分及功能分析。S7发酵芦笋汁的理化指标:可溶性固形物含量11.383%、总酸含量5.646 g/kg、还原糖含量3.887 mg/g、皂苷含量19.675 mg/g、黄酮含量1.142mg/g、游离氨基酸含量8.713mg/g。采用固相微萃取和GC-MS联合方法测定芦笋汁中风味物质,发现鲜芦笋汁、自然发酵芦笋汁和植物乳杆菌S7发酵芦笋汁中分别检测出风味物质41种、45种和33种,共88种;相对含量分别为94.58%、95.00%和94.25%。植物乳杆菌S7发酵使芦笋汁中酮类、酸类和其他风味物质增加,酯类和烃类风味物质减少,醇类和醛类风味物质无显著性差异。S7发酵芦笋汁的总抗氧化能力1.133、羟自由基清除率89.14%、胆固醇胶束溶解度抑制率95.29%、亚硝酸盐清除率69.14%和亚硝胺合成阻断率76.19%显著高于自然发酵芦笋汁和鲜芦笋汁,而总还原力0.432显著低于自然发酵芦笋汁和鲜芦笋汁,表明植物乳杆菌S7发酵改善了芦笋汁的抗氧化、降胆固醇、清除亚硝酸盐和清除亚硝胺能力。