蘋果渣、復原羊乳無蔗糖發酵工藝研究

李 帥，郭玉蓉，吳 昊，鄭文龍，張 娟，張曉瑞

（陜西師范大學，食品工程與營養科學學院，陜西西安710062）

蘋果渣、復原羊乳無蔗糖發酵工藝研究

李 帥，郭玉蓉*，吳 昊，鄭文龍，張 娟，張曉瑞

（陜西師范大學，食品工程與營養科學學院，陜西西安710062）

以蘋果渣和復原羊乳為主要原料，生產固體復合發酵乳飲料。在單因素的基礎上，通過正交實驗，確定蘋果渣復合發酵乳的優化工藝條件為：復原羊乳量30%，43℃發酵8h，接種量5%，木糖醇5%。營養評價結果證明，此工藝參數生產的固體復合發酵乳飲品營養豐富、均衡，風味純正，是一種風味純正的飲料。

蘋果渣，復原羊乳，發酵，營養評價

蘋果渣是蘋果榨汁后的下腳料，是一種富含各種營養成分、工業附加值高、可綜合利用的農產品加工產物[1-4]。我國每年排出的鮮蘋果渣100多萬噸，其中只有25%～30%的用于肥料、燃料、飼料等，大部分被廢棄，造成了環境污染和資源浪費[5]。蘋果渣的粗纖維較多、蛋白質含量較低[6]。山羊乳富含蛋白質、脂肪、乳糖、礦物質及多種維生素，且含量均高于牛奶和人奶，具有營養、保健及食療多重功能，被人們視為乳類中的精品[7]。在酸羊乳中，由于乳酸菌的發酵作用，使其營養成分比鮮奶更完善，更易于消化吸收[8]。

目前，國內外把蘋果渣與乳結合進行加工利用的研究尚未見報道，本實驗以蘋果渣和復原羊乳為原料，制成具有蘋果清香和復合發酵乳香的固體復合發酵乳飲料，營養均衡、風味純正，還具有一定的保健作用。為蘋果渣的開發利用提供了新的途徑，同時豐富了復合發酵乳飲料的種類。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蘋果渣 陜西師范大學中試工廠；全脂羊乳粉陜西紅星乳業有限公司；乳酸菌（含保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌） 丹尼斯克公司；氫氧化鈉、硫酸、鹽酸、硫酸鉀、硫酸銅、鄰苯二甲酸氫鉀、酚酞等 均為分析純；木糖醇 為食品級。

電子天平 德國賽多利斯集團；SW-CJ-1F型超凈工作臺 上海躍進醫療器；LDZX-40AI型立式自動電熱壓力蒸汽滅菌器 上海優浦科學儀器有限公司；GSP-9080型恒溫培養箱 上海博迅實業有限公司；pHS-3C型pH計 雷磁上海儀電科學有限公司；PLA-1型手持糖度計 日本ATAGO公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 殺菌 將果渣與復原羊乳按照一定比例混勻后于100℃殺菌10min，然后冷卻至室溫。

1.2.2.2 接種發酵 將保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的混合菌種接種于經殺菌冷卻的混合乳中，以酸度達到65～70°T作為判斷發酵的終點[9]，然后于4℃條件下進行10～12h的后發酵。

1.2.3 測定方法 pH測定：采用pH計；酸度測定：參照GB/T 5409，結果用吉爾涅爾度（°T）表示；糖度測定：采用手持糖度計；蛋白質含量測定：參照GB/T 50095-2010食品中蛋白質測定方法，即凱氏定氮法；微生物指標根據GB 4789.2-2010測定菌落總數，根據GB 4789.3-2010對大腸菌群計數。

1.2.4 單因素實驗

1.2.4.1 加乳量單因素實驗 發酵蘋果渣加入羊乳能夠促進乳酸菌的生長繁殖，并賦予產品特有的發酵乳香。采用單因素實驗，研究加乳量分別為0%、10%、20%、30%、40%和50%，接種量為均為5%，并在43℃下培養10h后，觀察蘋果渣乳酸發酵產品外觀和滋氣味的變化。

1.2.4.2 溫度單因素實驗 加乳量30%，接種量為5%，分別在37、40、43、45℃下培養10h，每隔2h測量一次pH、酸度，研究溫度對發酵過程pH和酸度的影響。

1.2.4.3 接種量單因素實驗 接種量分別1%、3%、5%、7%和9%，加乳量為30%，在43℃下培養10h，每隔2h測定酸度變化，并測定發酵前和發酵10h后還原糖的變化，研究接種量對發酵過程的酸度和發酵前后還原糖的影響。

1.2.5 正交實驗設計 根據單因素結果，選擇加乳量、發酵溫度和接種量3個產品質量影響因素，采用L9（34）正交實驗優化工藝參數，正交實驗設計見表1。

表1 正交實驗因素水平表Table.1 Factors and levels of orthogonal test forpreparation processing

1.2.6 感官評定方法 組織經過感官評定專門培訓和考核的食品專業人員12人，按表2的評分標準進行綜合打分。

表2 復合發酵乳飲料感官評價指標Table.2 Sensory evaluation standard of apple pomace and goat yogurt

1.2.7 發酵前后氨基酸組成對比 對比發酵前后氨基酸組成，為進一步營養評價提供依據。氨基酸含量測定采用GB/T 5009.124-2003的方法。

1.2.8 產品營養評價方法 根據氨基酸平衡理論，利用WHO/FAO的必需氨基酸模式[10]，計算樣品中必需氨基酸的氨基酸比值（ratio of amino acid，RAA），氨基酸比值系數（ratio coefficient of amino acid，RC）和比值系數分（score of RC，SRC）。當RC＞1時，表示該種氨基酸含量過剩，當RC＜1時表示該種氨基酸不足；當SRC越接近100，表明這種蛋白質越接近標準蛋白質中氨基酸的比例[11]。常見作物中，小麥的SRC值較高，所以本研究采用小麥作為參照。

2 結果與分析

2.1 羊乳添加量的確定

羊乳添加量對產品酸度和感官品質影響的結果見表3。

表3 羊乳添加量對產品酸度和感官影響Table.3 Effect of content of goat yogurt on acid and sensory evaluation

由表3可知，純蘋果渣發酵幾乎不能進行；加乳量為10%時，產品外觀粗糙，滋氣味較平淡；加乳量為50%時，產品中的蘋果清香被乳香覆蓋，并伴有少許酸澀味。因此，加乳量以20%～40%為宜，此時產品既具有蘋果清香又有適宜的乳香，色澤均勻一致，酸味適中，呈現產品特有顏色。

2.2 發酵溫度的確定

溫度單因素實驗酸度和pH隨時間的變化結果見圖1、圖2。

由圖1和圖2可知，發酵8h酸度可達到55～70°T，并趨于穩定。發酵過程pH的變化與酸度的變化結果一致，發酵溫度低于40℃，嗜熱鏈球菌生長旺盛，產生乳酸的比例較小，導致產品酸味不足且達到規定酸度的時間較長，因此選擇發酵溫度在40～45℃較為合理。由此可見，發酵溫度對于酸度、產品風味等有很大影響，這與吳興壯等[12]的研究結果一致。

圖1 不同發酵溫度條件下復合發酵乳酸度變化值Fig.1 Change of acids during different fermentation temperature

圖2 不同發酵溫度條件下pH變化值Fig.2 Change of pH during different fermentation temperature

2.3 接種量的確定

不同接種量條件下，復合發酵乳酸度變化和消耗還原糖的結果見圖3、圖4。

圖3 不同接種量復合發酵乳酸度變化值Fig.3 Change of acids during different fermentation temperature

圖4 不同接種量復合發酵乳還原糖變化值Fig.4 Change of suger during different fermentation temperature

由圖3可知，接種量低于3%，產酸較少，可能由于接種量過低，乳酸菌得不到足夠的生長[13]；接種量太大，產酸過快，酸度過高，凝乳過快，給蘋果渣酸乳的風味和組織狀態帶來缺陷。由圖4發酵前后還原糖的變化可知，接種量1%～7%，隨著接種量的增加，發酵過程消耗還原糖量增加，接種量小于3%，消耗還原糖量較少，則發酵進行不完全，接種量大于5%，消耗還原糖的量基本不變。因此實驗選擇接種量應不低于3%，從生產成本考慮，接種量不宜太大，所以接種量為3%、5%、7%時較為適合。

2.4 發酵條件優化

由上述單因素實驗結果可知，發酵進行8h產物酸度可達到55～70°T并趨于穩定，因此確定前發酵時間為8h，以加乳量、發酵溫度、接種量為考察因素，采用L9（34）正交實驗優化工藝參數，以感官得分為評價指標，正交實驗結果與方差分析結果分別見表4、表5。

表4 正交實驗結果與分析Table.4 Results and analysis of orthogonal test for preparation processing

表5 發酵酸乳感官指標正交實驗結果方差分析Table.5 Analysis of variance of orthogonal experiment on flavor of fermented yogurt

由表4和表5正交結果極差分析和方差分析可知，各因素對發酵產物品質影響的順序為A＞B＞C，即加乳量最顯著，接種量最不顯著，發酵條件最優組合為A2B2C2，即加乳量為30%，發酵溫度為43℃，接種量為5%時，得到的發酵產物感官評價最優。經驗證發酵組合A2B2C2的感官得分為8.72。

2.5 產品風味調配

按照正交篩選出最佳發酵工藝條件，即加乳量為30%，發酵溫度為43℃，接種量為5%進行發酵，發酵結束后加入甜味劑進行調味，使產品酸甜可口。通過單因素實驗確定木糖醇的添加量，其結果見表6。

表6 木糖醇加量對發酵產品質量的影響Table.6 Effect of content of sugar on pH，living cell content and quality

由表6可知，添加量過低甜味不明顯，過高則口感風味不佳，因此產品調配用木糖醇添加量以5%最佳。

2.6 發酵前后氨基酸組成和產品營養評價結果

按照正交篩選出最佳發酵工藝條件進行發酵，對比發酵前后氨基酸的變化，結果見表7。對發酵前后必需氨基酸進行RC和SRC計算，結果見表8。

表7 發酵前后氨基酸組成及含量變化表Table.7 Changes of the kind and content of amino acid before and after the fermentation

表8 小麥和蘋果渣發酵前后必需氨基酸的RC和SRC比較Table.8 The comparative result of RC and SRC between the wheat and apple flesh pomace before and after the fermentation

由表7結果可知發酵過程中氨基酸變化顯著，發酵可以使產品中的各種氨基酸比例更加均衡，必需氨基酸比例提高，尤其是賴氨酸和亮氨酸增加顯著。由表8可以看出發酵后的蘋果渣固體飲品中氨基酸的存在比例更加符合標準模式，并且與小麥相比，發酵后的氨基酸組成更加合理，營養價值更高。

2.7 產品質量標準

感官指標：色澤呈淡黃色，組織狀態均勻，無析水、分層現象，無可見雜質。口味清爽、蘋果味清新自然，口感細膩，甜酸適宜，具有獨特的發酵風味，無異味。

微生物指標：細菌總數＜100cfu/mL，大腸菌群＜10cfu/mL，霉菌、酵母菌、致病菌未檢出。

3 結論

本研究以蘋果渣為主要原料，添加30%的復原羊乳，接種5%的嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌的混合菌，43℃發酵8h，發酵結束后添加5%木糖醇調配，得到的蘋果渣固體復合發酵乳飲料色澤淡黃，組織均勻，具有蘋果清香和乳香，酸甜可口，營養均衡，可作為一種功能性保健固體乳飲料，與市場上現有的其他固體乳飲料相比，其具有獨特的生物學保健作用。以蘋果渣和全脂羊乳為主要原料，不僅為蘋果渣的開發利用提供了新的途徑，同時豐富了復合發酵乳飲料的種類，具有積極的現實意義。

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Study on process and techonlogy of the no-sucrose fermentation with apple pomace and reconstituted goat milk

LI Shuai，GUO Yu-rong*，WU Hao，ZHENG Wen-long，ZHANG Juan，ZHANG Xiao-rui
（College of Food Engineering and Nutritional Science，Shaanxi Normal University，Xi’an 710062，China）

Taking apple flesh pomace and reconstituted goat milk as main material，the single-factor experiment and the orthogonal experiment design was adopted to study the effects of different factors and determine the optimum parameters on the process of yielding solid fermented beverage.The results indicated that the optimum technique parameters were as follows：reconstituted goat milk 30%，inoculation 5%，xylitol 5%，fermentated at 43℃for 8h.The results of nutritive evaluation showed that the final products obtained under the optimal condition exhibited well-balanced nutrition and special flavor.

apple pomace；reconstituted goat milk；fermentation；nutritive evaluation

TS275.4

A

1002-0306（2014）06-0189-05

2013－07－19 *通訊聯系人

李帥（1988-），女，碩士研究生，主要從事食品加工方面的研究。

國家現代農業（蘋果）產業技術體系建設專項（CARS-28）。