莖瘤芥胡蘿卜混合汁乳酸菌飲料穩定性研究

徐安書，張洪禮，何軍

（1.重慶工貿職業技術學院，重慶 408000；2.重慶涪陵娃哈哈飲料有限公司，重慶 408000）

莖瘤芥胡蘿卜混合汁乳酸菌飲料穩定性研究

徐安書1，張洪禮1，何軍2

（1.重慶工貿職業技術學院，重慶 408000；2.重慶涪陵娃哈哈飲料有限公司，重慶 408000）

摘 要：開發研制涪陵地產莖瘤芥胡蘿卜混合汁復合乳酸菌發酵飲料，用分光光度計測定發酵飲料穩定系數作為測定指標，使用單一穩定劑和復合穩定劑對飲料的穩定效果的影響，采用四因素三水平正交實驗，研究穩定劑，均質壓力和均質溫度，殺菌時間對飲料的穩定性的影響。結果表明莖瘤芥胡蘿卜混合汁復合乳酸菌飲料穩定劑最佳添加量為：耐酸羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）0.3%，黃原膠0.01%，單硬脂酸甘油酯0.03%，海藻酸鈉0.05%；均質壓力20 MPa，均質溫度30℃～40℃；殺菌溫度100℃，殺菌時間20 min。

關鍵詞：莖瘤芥；胡蘿卜；乳酸菌飲料；穩定性

莖瘤芥（Brassica juncea var.tumida Tsen et Lee）為十字花科（Cruciferae）芥屬（Brassica）芥菜種的一個變種，是榨菜加工的原料作物。榨菜加工僅用莖瘤芥的瘤狀莖作原料，而數量巨大的莖瘤芥的葉（除了少量的制成橄欖菜以外）成為廢物，導致環境污染和生物資源的巨大浪費[1]。莖瘤芥葉柔軟多汁，具有一定硬度，葉片較薄，葉莖肉厚且含有豐富的維生素、膳食纖維、無機鹽等營養物質[2]。胡蘿卜含有多種營養素，其中β-胡蘿卜素的含量較高，另外含硫胺素、核黃素、尼克酸、鋅、錳、鉀、鈉、鈣、鐵等微量元素[3]。單純的蔬菜汁存在野蒿味重和風味欠佳等缺點，影響了蔬菜汁的商品價值[4]。通過添加復合乳酸菌發酵后的乳酸菌飲料綜合蔬菜原料的營養、保健成分與乳酸菌的獨特的保健功能，制成一種既營養又能提高莖瘤芥附加值的一種營養保健食品，相信消費者一定會喜愛。然而，本試驗研究在莖瘤芥葉胡蘿卜混合汁復合乳酸菌發酵飲料的研制中發現不添加穩定劑飲料放置一段時間后分層很明顯，嚴重影響產品的保質期及外觀[5]，因此本研究繼前面研究的基礎上進一步作穩定性研究，研究了單一穩定劑和復合穩定劑的用量、均質壓力、均質溫度、殺菌條件對莖瘤芥胡蘿卜混合汁乳酸菌飲料穩定性的影響,優化得到穩定性較強的工藝參數,為該類型產品工業化生產與研究提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

菌種：嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）簡寫 St，植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）簡寫 Lp、嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）簡寫 La：購買于中國食品發酵工業研究院；MRS培養基：市售；莖瘤芥：涪陵地產；胡蘿卜、食用級蔗糖和葡萄糖、脫脂奶粉：市售；氫氧化鈉，碳酸鈉，pH緩沖液（鄰苯二甲酸氫鉀）、黃原膠：涪陵娃哈哈飲料有限公司提供；羧甲基纖維素鈉、單硬脂酸甘油酯：成都市科龍化工試劑廠；海藻酸鈉：天津市大茂化學試劑廠；穩定劑均為食品級；檸檬酸、VC、氯化鈉：均由重慶工貿職業技術學院生物化學工程系實驗室提供。

PX-300B型生化培養箱：上海躍進醫療器械廠；梅特勒AR2140電子天平：奧豪斯國際貿易（上海）有限公司；B203LED生物顯微鏡：重慶奧特、BCD-2 22KSA低溫冰箱：青島海爾股份有限公司；SW-CJ-1FD潔凈工作臺：蘇凈集團蘇州安泰空氣技術有限公司；LDZX-50KB立式壓力蒸汽滅菌鍋：上海申安醫療器械廠；pHS-25數字式pH計：上海日島科學儀器有限公司；GYB60-6S高壓均質機：上海東華高壓均質機廠；飛利浦HR1871榨汁機、HH-1數顯恒溫水浴鍋：常州澳華儀器有限公司；S22PC分光光度計：上海棱光技術有限公司。

1.2 方法

1.2.1 母發酵劑的制備

蔬菜汁制備（莖瘤芥葉胡蘿卜混合汁配比6∶4）+4%蔗糖+4%脫脂乳→攪拌溶解→高溫殺菌（100℃10 min）→迅速冷卻至40℃→接種（2%經馴化后嗜熱鏈球菌：植物乳桿菌：嗜酸乳桿菌按1∶1∶1比例混合種子液）→恒溫培養（40℃）→測定其乳酸菌數達到要求→存放冰箱備用

1.2.2 莖瘤芥胡蘿卜混合汁復合乳酸菌飲料工藝流程

1.2.3 莖瘤芥胡蘿卜混合汁乳酸菌飲料穩定劑的選擇篩選

在乳酸菌飲料中分別添加單一穩定劑，觀察自然沉淀天數并測定其穩定系數，其添加量見表1，初步篩選出4種穩定劑。4種穩定劑選用正交L9（34）試驗進行篩選。以測定穩定系數為檢測指標，見表2。

表1 單一穩定劑添加量Table 1 The amount of stabilizer

表2 L9（34）不同穩定劑正交試驗Table 2L9（34）Orthogonal test of different stabilizers

1.2.4 殺菌條件及存放時間對莖瘤芥混合汁乳酸菌飲料穩定性的影響

設定相同殺菌溫度100℃，經過不同殺菌時間10、20、30 min的殺菌飲料在 37℃下放置 10 d，1個月、3個月、6個月測定其穩定系數。

1.2.5 穩定性測試方法[6]

樣品2 000 r/min離心10 min，取中間液稀釋100倍后，用分光光度計在750 nm測定吸光度值A2，與離心前的吸光度值A1比值，即為穩定系數R（R=A2/A1）。同時對選用的幾種穩定劑做單一實驗的同時，觀察其自然穩定性（沉淀天數）和感官流動性。

2 結果與討論

2.1 穩定劑對穩定性的影響

2.1.1 單一穩定劑對莖瘤芥胡蘿卜混合汁復合乳酸菌飲料穩定性的影響

將黃原膠、羧甲基纖維素鈉、單硬脂酸甘油酯、海藻酸鈉按不同用量分別加入到乳酸菌飲料中，分別測定其穩定系數，實驗結果見圖1～圖4。

圖1可知，乳酸菌飲料不加穩定劑時，穩定系數為29.73%，單獨用CMC-Na添加到飲料當中，當添加量增加至0.5%時，穩定性有所提高，隨著添加量的繼續提高，穩定性反而下降；因此單獨添加CMC-Na對莖瘤芥胡蘿卜混合汁乳酸菌飲料穩定性沒有顯著影響。

圖1 CMC-Na添加量對莖瘤芥胡蘿卜混合汁乳酸菌飲料穩定性影響Fig.1 The CMC-Na addition on Tumorous Stem Mustard carrot juice lactic acid bacteria beverage stability influence

圖2 黃原膠添加量對莖瘤芥胡蘿卜混合汁乳酸菌飲料穩定性影響Fig.2 Xanthan gum on Tumorous Stem Mustard carrot juice lactic acid bacteria beverage stability influence

圖2可知，隨著黃原膠的添加量增加，其穩定系數逐漸升高，當添加量＞0.01%時，隨著用量增大，其穩定系數顯著升高，待樣品冷卻到37℃并搖勻后24 h觀察其自然沉降時間＞5 d。

圖3 單硬酯酸甘油酯添加量對莖瘤芥胡蘿卜混合汁乳酸菌飲料穩定性影響Fig.3 Glyceryl monostearate on Tumorous Stem Mustard carrot juice lactic acid bacteria beverage stability influence

圖3可知，單硬脂酸甘油酯隨其用量的增加穩定系數沒有太大變化，因此單硬脂酸甘油酯對莖瘤芥胡蘿卜混合汁乳酸菌飲料穩定性沒有顯著影響。

圖4 海藻酸鈉添加量對莖瘤芥胡蘿卜混合汁乳酸菌飲料穩定性影響Fig.4 Sodium alginate on Tumorous Stem Mustard carrot juice lactic acid bacteria beverage stability influence

圖4可知，海藻酸鈉的添加對乳酸菌飲料穩定性的影響如同單硬酯，隨著用量的增加，其穩定性低于60%，而且穩定系數很不穩定。

由以上實驗結果可知，這4種穩定劑的單一穩定效果除黃原膠外，其余3種均比較差，穩定系數都比較低，在放置不到12 h后分層都比較明顯。單一品種的穩定劑往往效果不理想。因此，我們選擇了幾種穩定劑復合使用[7]，由于穩定劑之間存在著協同增效作用，多種穩定劑協同作用產生單一穩定劑所沒有的穩定特性[8]。

2.1.2 四種復合穩定劑對莖瘤芥胡蘿卜混合汁復合乳酸菌飲料穩定性影響

四種復合穩定劑穩定效果的正交試驗設計，選擇L9（34）正交表進行正交試驗，結果見表3。

表3 復合穩定劑穩定性效果正交試驗表Table 3 Effect of composite stabilizers stability of orthogonal test table

由表3得知，1、6、9號樣品在試驗過程中穩定系數較高，其穩定劑種類和用量配方為A1B1C1D1、A2B3C1D2和A3B3C2D1，根據方差分析可知，最佳配方為A3B1C1D1，從極差分析中可見，影響試驗的4個因素的大小順序是D＞C＞B＞A。為了得到最佳穩定劑種類和用量配方，將此4個配方作重復實驗，實驗結果見表4。

表4 復合穩定劑穩定效果重復實驗Table 4 Effect of repeated tests of composite stabilizers

由表4得知，通過重復試驗，正交試驗得出的優化配方穩定系數最高，感官品質最好，因此選擇K號樣品為最佳穩定劑種類和用量，即A3B1C1D1，即0.3%羧甲基纖維素鈉、0.01%黃原膠、0.03%單硬脂酸甘油酯和0.05%海藻酸鈉。

2.2 工藝對穩定性的影響

2.2.1 均質壓力對穩定性的影響

根據斯托克斯定律，沉降速度與顆粒直徑的平方成正比，粒子直徑愈大，沉降越快，反之越慢。均質可以有效減小產品的平均粒徑，提高產品穩定性，而均質效果主要取決于均質壓力與均質溫度，酸性乳飲料的均質通常是在酸化后進行[9]。

本實驗在添加復合穩定劑后進行均質，均質溫度30 ℃，測定其均質壓力 10、15、20、25、30 MPa時的穩定系數，結果見表5。

這次改革，國務院正部級機構減少4個，其中組成部門減少2個，副部級機構增減相抵數量不變。改革后，除國務院辦公廳外，國務院設置組成部門25個。

表5 均質壓力對莖瘤芥胡蘿卜混合汁乳酸菌飲料穩定性的影響實驗表Table 5 The pressure of homogenization on tumorous Stem mustard carrot juice lactic acid bacteria beverage stability test table

從表5可知，均質壓力對乳酸菌飲料穩定性有較大影響，不均質穩定系數40.00%，20 MPa壓力下均質，穩定系數89.93%，均質壓力自10 MPa增加到20 MPa，隨著均質壓力的增加，穩定系數逐漸增大，但增加到30 MPa以上，隨著壓力增大，穩定系數和感官反而降低。這是因為均質壓力過低，蛋白質粒子過大，容易沉降影響穩定性，均質壓力過高，蛋白質粒子過小，其吸附作用增強而凝聚，亦會降低穩定性[10]。綜合表5，莖瘤芥胡蘿卜混合汁復合乳酸菌飲料合適的均質壓力在15 MPa～25 MPa之間。

2.2.2 均質溫度對莖瘤芥胡蘿卜混合汁乳酸菌飲料穩定性的影響

均質效果不僅與均質壓力有關，與均質溫度也有直接關系，過高溫度下均質，可能引起蛋白質變性，過低溫度下均質穩定劑溶解不充分，乳化能力下降都會影響產品穩定性[11]。乳制品加工的均質溫度一般在60℃～70℃，低于55℃或溫度過高都會影響均質的效果[12]。由于莖瘤芥胡蘿卜混合汁乳酸菌飲料含有活性乳酸菌，均質溫度必須在活性乳酸菌耐受溫度范圍內，即低于52℃條件下均質，否則均質過程會殺死大量活性乳酸菌，會降低其營養價值。

本實驗在均質壓力20 MPa，測定均質溫度對穩定系數的影響，結果見表6。

表6 均質溫度對莖瘤芥混合果蔬汁乳酸菌飲料穩定性的影響實驗表Table 6 Temperature of homogenization on tumorous Stem mustard mixed fruit and vegetable juice lactic acid bacteria beverage stability test table

由表6可知，在20℃～40℃之間，隨著均質溫度的增加，穩定系數有所增加，在均質溫度40℃～60℃之間，隨著均質溫度升高，穩定系數反而降低，而且飲料顏色變暗，綜合考慮莖瘤芥胡蘿卜混合汁乳酸菌飲料均質溫度在30℃～40℃之間最適宜。

2.3 殺菌條件及存放時間對莖瘤芥胡蘿卜混合汁復合乳酸菌飲料穩定性的影響

表7 殺菌條件及存放時間對莖瘤芥混合果蔬汁乳酸菌飲料穩定性的影響Table 7 The sterilization condition and storage time on tumorous stem mustard mixed fruit and vegetable juice lactic acid bacteria beverage stability influence

由表7可知，殺菌條件對乳酸菌飲料穩定性有直接影響，隨著殺菌時間延長，乳酸菌飲料穩定性系數有所提高，隨著存放時間的延長，飲料穩定系數有所下降，其中第2組殺菌后乳酸菌飲料穩定性最好。第3個月以后飲料的穩定性趨于穩定。綜合考慮殺菌條件和存放時間對乳酸菌飲料穩定性的影響，殺菌溫度100℃，殺菌時間20 min為莖瘤芥胡蘿卜番茄混合汁乳酸菌飲料最佳殺菌工藝參數。

3 結論

1）穩定劑對莖瘤芥胡蘿卜混合汁乳酸菌飲料穩定性影響較明顯，以測定穩定系數為指標，由圖1～圖4可知，單一用某一種穩定劑其穩定效果不理想，加入后有的很快沉淀，穩定系數低，如CMC-Na、單硬脂酸甘油酯。通過正交實驗，確定四種復合穩定劑的添加配方，正交實驗結果：乳酸菌飲料穩定劑最佳添加量為0.3%羧甲基纖維素鈉、黃原膠0.01%、單硬脂酸甘油酯0.03%和海藻酸鈉0.05%。

2）均質壓力對莖瘤芥胡蘿卜混合汁復合乳酸菌飲料穩定性影響較為顯著，而均質溫度影響相對較小。為使莖瘤芥胡蘿卜混合汁復合乳酸菌飲料保持良好的穩定性，適宜的均質壓力20 Mpa，均質溫度30℃～40℃之間。

3）殺菌條件對莖瘤芥胡蘿卜混合汁復合乳酸菌飲料穩定性有直接影響，殺菌溫度100℃，殺菌時間20 min為莖瘤芥胡蘿卜混合汁復合乳酸菌飲料最佳殺菌工藝參數。

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Study on Stability of Mixed Juice Lacticillus Drink of Tumorous Stem Mustard and Carrot

XU An-shu1，ZHANG Hong-li1，HE Jun2
（1.Biochemistry Engineering Department，Chongqing Industry&Trade Polytechnic，Chongqing 408000，China；2.Fuling Wahaha Beverage Company Limited，Chongqing 408000，China）

Abstract：The development of Fuling real estate tumorous stem mustard carrot juice compound lactic acid bacteria fermented beverage， measured asindicesoffermented beverage stability coefficientby spectrophotometer， affect the stability effect of single and compound stabilizer for beverage，using four factors and three levels orthogonal experiment， study the stabilizer， homogenization pressure and homogenization temperature，the effect of stability beverage sterilization time.The results showed that the tumorous stem mustard carrot juice compound lactic acid bacteria beverage stabilizer contained acid and sodium carboxymethyl cellulose （CMC-Na）0.3%，xanthan gum 0.01%，glycerol monostearate 0.03%，sodium alginate 0.05%；homogenization pressure 20 MPa，homogeneous temperature 30℃～40℃；sterilization temperature is 100℃，sterilization time 20 min.

Key words：tumorous stem mustard；carrot；lactic acid bacteria beverage；stability

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2013.13.017

涪陵榨菜產業發展關鍵技術集成應用與創新服務體系建設（莖瘤芥原汁乳酸發酵飲品的研制（涪科委發[2011]30號）

徐安書（1964—），女（漢），副教授，學士，研究方向：微生物及微生物發酵技術，食品加工。

2013-03-08