藍莓果汁乳酸菌飲料的工藝研究

摘 要：選育適合乳酸菌飲料發酵的菌種：嗜熱乳鏈球菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種，進行1∶1復配，經40℃、8小時發酵，pH值可達到4.1，滴定酸度可達到100°T左右；研究飲料制作工藝，采用高壓均質處理和添加復合穩定劑CMC45%、黃原膠35%、藻酸丙二醇酯20%；產品配方的組合為白砂糖17%、藍莓果汁0.6%、產品酸度0.40%、復合穩定劑0.30%。

關鍵詞：乳酸菌；藍莓；飲料

藍莓果實是一種營養保健果品。其營養含量非常豐富，其中除了常規的糖、酸和VC外，富含花青苷、SOD、食用纖維以及礦質元素。根據分析測定，每百克藍莓鮮果中花青苷色素含量高達163mg，蛋白質400-700毫克、脂肪500-600毫克、碳水化合物12.3-15.3毫克， SOD5.39國際單位。藍莓含有較多的抗氧化植物性營養素，特別是花青素，因此，藍莓的保健功效顯著，在預防心血管疾病、糖尿病、癌癥，以及黃斑部退化和白內障等退化性眼疾方面，扮演了重要的角色。藍莓也含有另一種抗氧化劑-鞣花酸，能夠封鎖促進癌癥生成的新陳代謝管道。藍莓并含有豐富的果膠，這種可溶性的纖維可以舒緩腹瀉和便秘；藍莓所含的單寧酸，則可以減輕消化系統的發炎癥狀。本研究篩選的藍莓果汁產自我國黑龍江省大興安嶺森林保護區，由當地廠家制作成濃縮果汁，真空包裝，冷藏貯運，保證品質及營養價值。

乳酸菌飲料是將牛奶經乳酸菌發酵后，進行糖、酸比調配，口味酸甜可口，營養有益，深受青少年兒童喜愛。本研究是將藍莓與乳酸菌飲料保健功效有機結合，再結合先進殺菌工藝和灌裝技術，生產出的產品可在常溫下、無需冷鏈貯存，保質期達6個月以上，有利于在全國范圍市場銷售。

1 材料與方法

1.1 材料

藍莓果汁：購買黑龍江大興安嶺產區。

全脂奶粉：蛋白質含量24%，購于新西蘭恒天然公司。

菌種：嗜酸乳桿菌、德氏乳桿菌和嗜熱乳鏈球菌，公司自有。

羧甲基纖維素鈉、果膠、檸檬酸等符合食品添加劑標準。

1.2 主要設備

夾層鍋，酸奶恒溫發酵桶，高壓均質機，飲料灌裝封口機。

2 制作工藝方法

2.1 乳酸菌菌種的選育

乳酸菌菌種包括乳鏈球菌和乳桿菌類。

實驗流程：

2.3 操作要點

2.3.1 乳酸菌發酵實驗步驟

①按照下面配方進行稱料配制待發酵奶基，總重是5000g，將全脂奶粉和白砂糖溶到水中。具體見表1。

②水化30min，條件是60～65℃。

③水化結束后進行滅菌，90～95℃，30min。

④保鮮膜封口，進行冷卻，使溫度降低到40℃左右。

⑤移至無菌室，進行稱重補水，分裝到5個滅菌好的容器中，每個總重為1000g。即按5個平行樣進行發酵實驗，取平均值。

⑥在無菌室內的超凈工作臺上接入自有菌種進行發酵試驗，中間抽樣測定酸度和pH值。發酵溫度根據不同的菌種選取各自的最適溫度，發酵時間暫定為24～72h。

2.3.2 原料處理

奶粉按10%用量，充分溶解后，加熱至93～95℃，時間為15～20min。白糖溶解后，煮沸5分鐘；藍莓果汁熱水分散均勻。以上原料需用200目過濾。其余原料熱水溶解備用。

2.3.3 乳酸菌接種及發酵

用冷水循環方式使奶液降到40℃，接入2%發酵劑，攪拌均勻后，啟動發酵桶恒溫發酵裝置。經過8小時左右發酵，用滴定酸度法檢測其酸度，達0.9%～1%，則可終止發酵。

2.3.4 調配、均質、灌裝、殺菌

加入無菌水、藍莓果汁、其余原料，水與發酵奶比例為1：3。調配完成后升溫至60～70℃進行均質，均質壓力為20MPa。灌注入塑料瓶中，密封。熱水殺菌，溫度為90℃，10～15 min。殺菌后冷卻至40℃以下。

3 結果與討論

3.1 乳酸菌篩選與發酵

本試驗的乳酸菌為嗜熱乳鏈球菌ST和德氏乳桿菌保加利亞亞種LB。

3.1.1 嗜熱乳鏈球菌ST發酵情況

圖1為ST發酵過程情況。ST在實驗室配置的發酵奶基中進行發酵試驗時，該菌在發酵4h時進入生長對數期，pH值和滴定酸度值開始迅速變化，10h時進入穩定期，pH值和滴定酸度值變化較小。在發酵試驗時，最終的pH值為4.0左右，滴定酸度值為103°T左右。

3.1.2 德氏乳桿菌保加利亞亞種LB發酵情況

圖2為LB發酵過程情況。LB在發酵奶基中進行發酵試驗時，該菌在發酵5h時進入生長對數期，pH值和滴定酸度值開始迅速變化，18h時進入穩定期，pH值和滴定酸度值變化較小。在發酵試驗時，最終的pH值為4.0左右，滴定酸度值為108°T左右。

3.1.3 LB/ST進行復配后的發酵試驗情況

圖3為復配后的發酵試驗情況。LB與ST進行1∶1復配，然后在實驗室配置的發酵奶基中進行發酵試驗時，該復配乳酸菌在發酵3h時進入生長對數期，pH值和滴定酸度值開始迅速變化，10h后進入穩定期，pH值和滴定酸度值變化較小。在發酵試驗時，最終的pH值為3.8左右，滴定酸度值為131°T左右。

結合乳酸菌飲料實際生產考慮，德氏乳桿菌保加利亞亞種LB和嗜熱乳鏈球菌ST進行1∶1復配時的發酵時間可選擇在8h，發酵終點時pH值可達到4.1，滴定酸度可達到100°T左右。

3.2 飲料穩定性的研究

乳酸菌飲料是多種營養物質組成的不穩定體系，由于蛋白質（氨基酸）上的氨基和羧基所帶有相等的正負電荷，結合時就會完全凝聚沉淀，導致乳酸菌飲料中分散乳蛋白粒子凝集沉淀。因此，關于乳酸菌飲料中懸浮粒的穩定性的探討也是一重要課題。

3.2.1 均質處理

按照斯托克斯定理，采用均質機對乳酸菌飲料進行處理，讓蛋白粒子微細化從而使得粒子沉淀得以控制，這是一種可以防止乳酸菌飲料沉淀的物理方法。當選用在15～20MPa壓力下和溫度控制在60～70℃時來進行均質，所得出的效果最為顯著。

3.2.2 合適的穩定劑的選擇

乳酸菌飲料中富含蛋白質和脂肪，在產品殺菌和后貯藏的過程中，體系中的脂肪會隨時間的推移發生上浮，蛋白質會發生大分子聚集產生沉淀，因此，出現溶液分層現象。通過添加適合的穩定劑解決此問題。具體見表2。

從表2中可得，采用不同的單一穩定劑會對產品口感和穩定性產生不同的影響，但效果都不夠理想，因此對穩定劑進行復配，通過研究復配穩定劑使用的比例為：CMC45%、黃原膠35%、藻酸丙二醇酯20%，產品口感適宜，6個月內無脂肪上浮和蛋白質下沉現象，獲得理想的穩定效果。

3.3 產品配方的正交試驗結果

本試驗采用以白砂糖、藍莓果汁、產品酸度、穩定劑用量為條件的四因素三水平正交試驗L9（34）。

由表中結果可得，對產品口感的影響因素的順序為：白砂糖→產品酸度→藍莓果汁→穩定劑；最佳配方組合為A2B2C2D3，白砂糖15%，藍莓果汁0.6%，產品酸度0.40%，復合穩定劑0.30%。

4 結論

4.1 本研究選育適合生產乳酸菌飲料的菌種，最佳組合為嗜熱乳鏈球菌ST和德氏乳桿菌保加利亞亞種LB以1：1混合發酵，發酵時間在8h，發酵終點時pH值可達到4.1，滴定酸度可達到100°T左右，以此作為基料進行調配。對灌封后的產品應用熱水殺菌工藝，溫度為90℃，10～15 min。

4.2 針對乳酸菌飲料溶液不穩定性情況，應用高壓均質（15～20MPa壓力、溫度50～60℃）工藝并結合復配穩定劑。復合穩定劑使用的比例為：CMC45%、黃原膠35%、藻酸丙二醇酯20%；產品配方的組合為白砂糖17%，藍莓果汁0.6%，產品酸度0.40%，復合穩定劑0.30%。

4.3 按照本工藝方法，產品可達到以下的質量標準。

蛋白質≥1%，可溶性固形物（以折光計）：16±1%，酸度（檸檬酸計）：0.40±0.02%，菌落總數≤100CFU/mL，大腸菌群≤3MPN/100mL。產品保質期6個月以上。

參考文獻

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作者簡介：楊炳坤（1967，12-），男，廣東省東莞人，助理工程師，大專，研究方向：生物工程技術。