乳酸菌發酵型板栗酸乳發酵工藝的優化

陳 潔，劉 智，汪浩明，黃行健，朱龍超，楊 芳*

（1.湖北大學 知行學院生物工程系，湖北 武漢 430011；2.華中農業大學 食品科技學院，湖北 武漢 430070）

板栗是經濟價值較高的干果之一，營養豐富，栗果中除含有淀粉外尚含有人體必需的蛋白質、糖類、脂肪、胡蘿卜素、核黃素、少量酚類物質、多種維生素及其他大量微量元素。板栗既是果品，又具有顯著的藥用價值和保健功能，其滋補功能堪與人參、當歸相媲美，常食可達到抗衰老和延年益壽的目的[1]。但板栗是一種季節性非常明顯的食物，且含水量高，使其不耐貯藏，常溫下放置容易腐爛[2-3]。目前的板栗加工品種不多，科技含量不高[3]，而發酵酸乳工藝較為成熟，研究熱點也主要集中在其他原料與牛乳復配用于開發新品種上[4-7]。因此，如能將板栗制成酸乳，有利于板栗的儲藏，使消費者在其他季節也能品嘗到板栗的味道。用板栗漿與鮮牛乳混合發酵制成板栗酸乳，有板栗特有的香味，還可增加了酸奶中維生素和多種微量元素，減少脂肪含量，達到動植物營養互補效果，也可為板栗深加工開辟了一條新的途徑[8]。同傳統酸奶一樣，在板栗酸乳制作過程中酸度和稠度等理化指標易受菌種及其發酵機制的影響；乳酸菌的活菌數及其活性又易受加工貯藏條件的影響，導致產品質量不易穩定，這些均限制了此類產品的研究和推廣[9]。本論文通過研究板栗酸乳的工藝優化，不僅是為優化板栗酸乳制作工藝參數，也為能在板栗酸乳儲藏這些方面提供一點思路和方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

油栗：產地麻城；純牛奶：伊利乳業有限公司；乳酸菌丹尼斯克（中國）有限公司；氫氧化鈉（AR）：天津市博迪化工有限公司；次甲基藍（AR）：上海試劑三廠；草酸（AR）：上海誠心化工有限公司；葡萄糖（AR）：天津市北方天醫化學試劑廠等。[l2]

1.2 儀器與設備

JM-60膠體磨：溫州市鹿城精益膠體磨機械廠；PHS-3C數顯酸度計：上海宇隆儀器有限公司；NDJ-1旋轉式粘度計：上海舜宇恒平科學儀器有限公司；FW80高速萬能粉碎機：天津市泰斯特儀器有限公司；DNP-9612BS-Ⅲ電熱恒溫培養箱：上海新苗醫療器械制造有限公司；HH-2數顯恒溫水浴鍋：國華電器有限公司；AR1140電子分析天平：奧豪斯國際貿易（上海）有限公司；WFJ7200紫外可見分光光度計：尤尼柯（上海）儀器有限公司；TBL組織搗碎機：天津市泰斯特儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 板栗漿的制備

選擇新鮮飽滿、無蟲蛀、無霉爛、無污染物的油板栗，手工去殼。去殼后的栗仁于沸水浴下熱燙1min，趁熱攪拌打破栗衣，去除板栗囊衣得凈栗仁。栗仁切碎用高速組織粉碎機粉碎1min～2min，過60目篩，將勻漿取出按1:3加入煮沸的蒸餾水，再煮沸30min。冷卻后的板栗汁打漿5min后用膠體磨均質5min，要求均勻細膩。制備的板栗漿待用[10]。

1.3.2 板栗酸乳的發酵工藝

板栗漿→按比例添加牛奶調配→添加乳酸菌發酵劑→41℃恒溫培養至乳清析出→冷卻→冰箱冷藏后發酵[8]。

1.3.3 滴定酸度的測定

酸度測定參照GB 5413.34[11]。

1.3.4 美蘭褪色時間的測定

在發酵乳樣試管中按乳：美蘭為20:1的比例加入美蘭標準試劑，于38℃水浴觀察褪色反應，以反應乳由藍變白即算褪色完畢，記錄褪色時間[12]。

1.3.5 黏度的測定

旋轉式粘度計。

1.3.6 試驗板栗加工特性的分析

可食率：隨機選取60粒板栗，稱重得到單粒毛重，去皮和囊衣后稱重每粒板栗仁的重量得板栗仁的凈重，栗仁凈重與板栗毛重的比值即為可食率[10]；水分含量：參照GB5009.3測定[13]；總糖含量：蒽酮比色法[14]；總酸含量：酸堿滴定法，參照GB/T 12456-2008測定[15]；淀粉含量：酸水解法，參照GB/T 5009.9-2008[16]。[l3]

1.3.7 發酵型板栗酸乳工藝條件的優化

（1）最適板栗漿和牛乳配比的確定

板栗漿中按板栗漿：牛乳比分別為3:7、4:6、5:5、6:4、7:3的比例添加純牛奶調配作為待發酵液，乳酸菌接種量為0.3g/L，于41℃的恒溫培養箱中發酵8h。發酵結束后測定酸度、美蘭褪色時間及發酵乳的黏度，滴定酸度平行值3個，美蘭褪色時間、黏度平行值2個。

（2）最適發酵時間的確定

板栗漿：牛乳比為5:5配制發酵液，乳酸菌菌種接種量為0.3g/L，接種后的發酵液置于41℃恒溫培養箱中分別培養6h、7h、8h、9h、10h。發酵結束后同測定酸度、美蘭褪色時間及黏度。

（3）乳酸菌添加量的確定

板栗漿：牛乳比為5:5配制發酵液，乳酸菌菌種接種量依次為0.15g/L、0.20g/L、0.25g/L、0.30g/L、0.35g/L、0.40g/L、0.45g/L、0.50g/L、0.55、0.60g/L、0.65g/L、0.70g/L。置于41℃的恒溫培養箱中發酵8h。發酵結束后測定酸度、美蘭褪色時間及黏度。

（4）發酵型板栗漿酸工藝條件的優化

根據單因素試驗確定板栗酸乳發酵過程中板栗漿和牛乳的配比、發酵時間、接種量影響因素的水平取值范圍，以滴定酸度作為主要評價指標，結合發酵乳中乳酸菌活力和發酵乳黏度對結果進行驗證，確定發酵型板栗酸乳的發酵工藝條件。

盡管我國消費稅制設立初衷是為了發揮調節功能，但是消費稅并非純粹的中央稅。在燃油稅費改革之后，地方養路費轉換而來的消費稅雖然在形式上仍然為中央稅，但絕大部分會通過轉移支付形式返還給地方，我國消費稅的共享稅探索實踐已經走出了第一步。

2 結果與分析

2.1 試驗板栗加工特性的分析結果

表1 試驗板栗加工特性的分析結果Table 1 The processing properties of oily chestnut

表1反映出試驗板栗果形小，可食率高（81.70%），以板栗為原料制作發酵乳可充分利用其果肉，利用率高，因此制作成本也相對較低。油板栗含水量高（59.50%），約占總成分比例的一半以上，不利于長期貯藏，若對其制漿加工成飲品類產品能有效利用栗仁中的水分。

果蔬汁飲品主要呈味物質是糖和酸，將板栗漿中測得的總糖含量與可滴定酸度進行相除所得的值，即為糖酸比。糖酸比的數值大小直接影響著果汁飲品的口感，大部分飲品中都是通過調節糖酸比來控制食品口味，因此是水果制汁特性分析的一個重要指標，也可影響乳酸飲料的風味和穩定性[17]。試驗板栗漿的糖酸比為45.39，口感甘甜，這在利用板栗制漿加工成飲料類產品上有一定優勢。因為加工制汁過程中，板栗中富含的淀粉會被糊化，影響黏度的大小。黏度與透光率存在著緊密的聯系，兩者都是反映果汁加工過程的制汁狀態的。透明率（感官上從色澤判定）會受板栗制漿過程中加水量和磨漿粒度的影響，麻城油栗的透光率較高，黏度相對較小，加工后狀態較好，適合加工制汁。

制作板栗漿時，板栗淀粉經加熱水解生成大量可發酵糖。試驗板栗淀粉含量較高（56.62%），可以為乳酸菌創造出一個良好的發酵環境，使得酸度提高。且板栗淀粉糊化起始溫度為68℃[19]，板栗乳制取過程中煮沸操作有利于板栗淀粉糊化成淀粉糊，增大板栗酸乳的黏度。

2.2 最適板栗漿和牛乳配比的確定

酸奶發酵終點的酸度可直接影響酸乳的品質[20]。由圖1（a）可以看出，隨著板栗漿添加量的增大，發酵乳酸度成下降趨勢。由于板栗中淀粉含量較高（占干物質的50%左右[21]），板栗漿添加量較大時，可供乳酸菌發酵產酸的葡萄糖、乳糖等糖類減少，引起酸度降低。經方差分析，板栗漿：牛乳為6:4時酸度（52.53±6.74）°T相比于7:3時的酸度（48.63±2.20）°T沒有顯著性提高；而當牛乳添加比例提高至50%時，即板栗漿：牛乳為5:5時的酸度（65.80±3.30）°T開始有顯著性提高（p＜0.05），但與4:6組（67.33±2.85）°T、3:7組（70.00±1.54）°T的酸度相比，3組之間的酸度無顯著性差別，可見再通過降低發酵乳中板栗漿的含量已不能明顯提高自然發酵酸度。同時板栗漿添加量過少，板栗風味不突出。粘度方面（圖1（c）），當板栗漿:牛乳為4:6時的黏度值（1100±71）mPa·s相比于7:3（3050±212）mPa·s、6:4（2838±88）mPa·s和5:5（2775±247）mPa·s有顯著性降低。板栗淀粉糊化起始溫度為68℃，板栗漿制取過程中煮沸的操作使得大量的板栗淀粉糊化為淀粉糊，黏度增大。美蘭褪色時間（圖1（b））也是在板栗漿:牛乳為4:6時有顯著性降低（p＜0.05），反映出乳酸菌活力的隨牛乳含量的增加有顯著性提高。因此為保證自然發酵酸度，選擇板栗漿:牛乳為5:5左右為宜。

發酵時間對板栗發酵乳的影響見圖1，發酵8h的酸度（72.97±3.41）min達到最高，且與其他發酵時間有顯著性差別（p＜0.05）。反映出8h乳酸菌進入穩定期并大量產乳酸。發酵9h時的美蘭褪色時間（119±13）min還在降低，適當延長發酵時間，對含有板栗漿發酵環境中提高乳酸菌活力是有益的。圖1（c）顯示不同發酵時間下的粘度無明顯差異，發酵時間對于板栗酸乳的黏度影響不大。發酵時間選擇8h～10h較為適宜。

2.4 最適乳酸菌添加量的確定

由圖1（a）看出接種量在從0.15g/L增至0.70g/L時的酸度成上升趨勢，但由于板栗漿中可供乳酸菌利用的單糖含量有限，繼續加大接種量對酸度的提高不顯著（p＞0.05）。接種量的改變主要反映在對美蘭褪色時間及乳酸菌活力上，加大接種量，有利于發酵板栗漿中乳酸菌活力的增強，添加量為0.40g/L、0.45g/L和0.50g/L時的美蘭褪色時間最短，分別為（130±4）min、（126±9）min和（126±4）min，且3組無顯著性差異。因此乳酸菌添加量選擇0.40g/L～0.50g/L比較適宜。

2.5 最優發酵工藝參數的確定

表2 L9（34）正交試驗結果Table 2 Results of L9（34）orthogonal test

表3 正交試驗結果方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal experiment result

以酸度、美蘭褪色時間和黏度為指標，乳酸菌發酵型板栗酸乳發酵工藝正交試驗各組結果值見表2。從方差分析（表3）反映出以酸度作為考察指標，板栗漿和牛乳配比對結果有極顯著影響（p＜0.01），發酵時間和菌種添加量對板栗酸乳的酸度影響相對較??；以美蘭褪色時間和黏度為考察指標時，板栗漿和牛乳配比對結果有顯著影響（p＜0.05）。根據綜合平衡法，以酸度是主要考察指標，綜合考察美蘭褪色時間和黏度指標。

表4正交試驗結果分析看出對于因素A板栗漿和純牛乳配比，3個指標都是取A1好。從極差分析看出，以酸度和美蘭褪色時間為考察指標時，因素C乳酸菌接種量的影響大于因素B發酵時間，且都表現出取C3好。以酸度和粘度為指標，因素B取B3較好，以美蘭褪色時間為指標，取B1較好；方差分析（表3）反映出發酵時間僅對美蘭褪色時間影響較小，但隨發酵時間延長，黏度有增大趨勢，故綜合評價，選取最佳工藝組合為A1B3C3，即板栗漿和純牛乳配比為4:6，乳酸菌添加量0.50g/L，發酵10h。為進一步考察上述最優條件和提高試驗的準確性，驗證該工藝條件試驗組酸度為79.8，美蘭褪色時間為125min，黏度為2220mPa·s，酸度適宜。

3 結論

3.1 麻城油栗可食率達81.7%，其中水分含量高，糖酸比適宜。果仁中含有的淀粉經加熱制漿后可部分轉化為可發酵糖，板栗淀粉糊化后利于增大黏稠度，適宜作為發酵型板栗酸乳的原料。

3.2 本文研究了工藝條件對板栗酸乳品質的影響，以酸度黏度和乳酸菌活力為指標，通過正交試驗發現優質板栗酸乳工藝條件為：板栗漿:牛乳為5:5，發酵時間10h，菌種添加量為0.50g/L，采用以上工藝參數制作的板栗酸乳具有板栗果香，凝乳性好。

3.3 板栗中含有大量淀粉，淀粉經加熱水解生成葡萄糖。乳酸菌在發酵過程中，葡萄糖經EMP途徑降解為丙酮酸，丙酮酸再被NADH還原成乳酸；乳酸使乳中酪蛋白膠粒中的膠體磷酸鈣轉變成可溶性磷酸鈣，從而使酪蛋白膠粒的穩定性下降，酪蛋白發生凝集沉淀形成酸乳。油栗單重小，但去殼去皮后可食性部分含量高。可食性部分包含了包括糖、蛋白質、脂肪在內的絕大部分營養成分，因而食用價值高，根據板栗加工適應性指標將板栗加工為板栗酸乳具有可行性。

[1]李 魁，毛利廠，路洪義.山藥板栗保健稠酒的研究[J].中國釀造，2009（11）：172-174.

[2]GOUNGA M E,XU S,WANG Z.Nutritional and microbiological evaluations of chocolate-coated Chinese chestnut (Castanea mollissima) fruit for commercial use[J].J Zhejiang U-Sci B，2008，9（9）：675-683.

[3]徐同成，王文亮，劉 潔，等.板栗制品開發現狀及發展趨勢[J].中國食物與營養，2011，17（8）：17-19.

[4]李宏高.攪拌型馬鈴薯酸奶的研制[J].食品科學，2007，28（7）：597-599.

[5]杜 冰，姜龍波，劉長海，等.木瓜發酵乳酸飲料的研究[J].食品科學，2008，29（11）：752-755.

[6]顧仁勇，銀永忠.葛粉雙歧桿菌發酵飲料發酵條件的研究[J].食品科學，2009，30（21）：294-296.

[7]王曉琴，曹寶明，張芬琴，等.響應曲面法優化黃參酸奶生產工藝[J].食品科學，2011，32（12）：39-44.

[8]盛 瑋，謝筆鈞.乳酸發酵型板栗乳飲料工藝的研究[J].食品科技，2007（5）：206-207.

[9]李 鋒.不同類型的大豆蛋白制備大豆酸奶的研究[D].無錫：江南大學碩士論文，2004.

[10]陳 潔，張 美，張叢蘭，等.油板栗的營養成分及加工適應性研究[J].化學與生物工程，2011，28（11）：81-83.

[11]GB 5413.34-2010 乳和乳制品酸度的測定[S].北京：中國標準出版社，2010.

[12]唐雨萌，陳 潔，傅學彪，等.酸豆乳發酵菌種的馴化研究[J].食品工業科技，2012，33（2）：185-188.

[13]GB 5009.3-2010 食品安全國家標準食品中水分的測定[S].北京：中國標準出版社，2010.

[14]張水華.食品分析實驗[M].北京：化學工業出版社，2010.

[15]GB/T 12456-2008 食品中總酸的測定[S].北京：中國標準出版社，2008.

[16]GB/T 5009.9-2008 食品中淀粉含量的測定[S].北京：中國標準出版社，2009.

[17]黃高明.活性乳酸菌飲料生產工藝研究[J].中國釀造，2006，25（12）：64-67.

[18]張 穎，但曉容，盧曉黎.板栗漿制備工藝參數對感官質量的影響[J].食品工業科技，2009（1）：255-258.

[19]吳雪輝，張加明.板栗淀粉的性質研究[J].食品科學，2003，24（6）：38-41.

[20]劉 亮，盧 琪，段加彩，等.杜仲茶酸奶的研制及茶粉、綠原酸對酸奶品質的影響[J].食品科學，2010，31（12）：114-118.

[21]王蔚新，付曉燕，程水明.板栗酒生產中糖化工藝研究[J].中國釀造，2011，30（1）：177-179.