發(fā)酵型核桃乳發(fā)酵工藝的研究

趙娟娟，吳榮榮，程書(shū)梅

（1.衡水學(xué)院生命科學(xué)系，河北衡水053000；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，河北保定071001）

發(fā)酵型核桃乳發(fā)酵工藝的研究

趙娟娟1，吳榮榮1，程書(shū)梅2

（1.衡水學(xué)院生命科學(xué)系，河北衡水053000；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，河北保定071001）

以核桃乳為主要原料，采用乳酸菌干粉制劑HS101通過(guò)發(fā)酵工藝的研究開(kāi)發(fā)發(fā)酵型核桃乳飲料。試驗(yàn)結(jié)果表明：最適宜的輔料配比為3%乳清粉，4%葡萄糖；殺菌溫度88℃。最佳發(fā)酵條件為pH 7.0，接種量0.014 g/250mL，培養(yǎng)時(shí)間8.0 h，培養(yǎng)溫度42℃。發(fā)酵型核桃乳的13種氨基酸均有不同程度的提高，其中賴(lài)氨酸含量增加了0.19%、色氨酸含量增加了0.03%。由此可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)乳酸菌發(fā)酵，提高了核桃乳的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

核桃乳；乳酸菌；發(fā)酵工藝；氨基酸

核桃，又稱(chēng)胡桃、姜桃，屬性溫和、味甘，為世界四大干果之一。核桃仁富含油脂、蛋白質(zhì)、糖類(lèi)和維生素等多種營(yíng)養(yǎng)成分，具有極高的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。核桃仁中的不飽和脂肪酸和卵磷脂能夠補(bǔ)腦益智，鋅、錳、鉻等可以補(bǔ)充人體衰老過(guò)程中微量元素的流失。將核桃仁加工制成核桃乳，色澤乳白，香味濃郁，是一種新型的保健營(yíng)養(yǎng)飲料[1]。

經(jīng)過(guò)乳酸菌發(fā)酵制成的核桃乳飲料，能夠利用乳酸菌降解核桃乳中的蛋白質(zhì)，使制品的風(fēng)味更加醇厚，并且可強(qiáng)化核桃乳的腸道保健功能[2-3]。在核桃乳中添加一定量的對(duì)人體有益的乳酸菌，經(jīng)發(fā)酵凝固制成發(fā)酵型核桃乳，不僅提高了核桃的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，易為人體吸收利用，而且為核桃的開(kāi)發(fā)利用擴(kuò)展了途徑，同時(shí)豐富了市場(chǎng)上植物蛋白飲料產(chǎn)品的品種[4]，市場(chǎng)前景廣闊。

1 材料及設(shè)備

1.1 原輔料

核桃：河北養(yǎng)元智匯股份有限公司；乳清粉：戴維林國(guó)際貿(mào)易公司。

1.2 菌種

衡水學(xué)院食品實(shí)驗(yàn)室保存的乳酸菌干粉制劑HS101。

1.3 改良TJA培養(yǎng)基

表1 改良TJA培養(yǎng)基Table1 Modified TJA medium

1.4 儀器設(shè)備

LDZX-50KA高溫滅菌鍋：深圳市凱銘杰儀器公司；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋：江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；AB104-N電子天平：上海精密科學(xué)儀器有限公司；st2118電磁爐：美的集團(tuán)有限公司；DHP-9052生化培養(yǎng)箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；SBJS-1超凈工作臺(tái)：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司。

2 試驗(yàn)方法

2.1 前處理工藝對(duì)發(fā)酵的影響

考察殺菌溫度和配料對(duì)發(fā)酵的影響，邀請(qǐng)10人對(duì)核桃乳進(jìn)行感官評(píng)分，同時(shí)檢測(cè)核桃乳的酸度，確定前處理工藝條件。

2.2 發(fā)酵條件的單因素試驗(yàn)[5-6]

考察接種量、pH、培養(yǎng)時(shí)間、培養(yǎng)溫度對(duì)發(fā)酵的影響，邀請(qǐng)10人對(duì)核桃乳進(jìn)行感官評(píng)分，同時(shí)檢測(cè)核桃乳的酸度，綜合感官和酸度結(jié)果，確定最適宜發(fā)酵條件。

2.3 發(fā)酵工藝條件的正交試驗(yàn)研究

采用四因素三水平的L9（34）正交試驗(yàn)，以培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時(shí)間、接種量、pH為考核因素，確定發(fā)酵型核桃乳的最佳發(fā)酵工藝。因素水平見(jiàn)表2。

表2 L9（34）正交試驗(yàn)因素水平表Table2 Factors and levels of L9（34）orthogonal tests

2.4 發(fā)酵型核桃乳的質(zhì)量評(píng)定

2.4.1 理化指標(biāo)測(cè)定

按照GB 5009.5-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》，檢測(cè)發(fā)酵型核桃乳中蛋白質(zhì)含量；按照GB/T 5009.6-2003《食品中脂肪的測(cè)定》，檢測(cè)發(fā)酵型核桃乳中脂肪含量；按照GB/T 5009.124-2003《食品中氨基酸的測(cè)定》，檢測(cè)發(fā)酵型核桃乳中氨基酸含量；按照減量法測(cè)定發(fā)酵型核桃乳中碳水化合物的含量。

2.4.2 微生物指標(biāo)測(cè)定

按照GB 4789.35-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)乳酸菌檢驗(yàn)》，測(cè)定發(fā)酵型核桃乳中乳酸菌數(shù)量。

2.4.3 感官評(píng)定

以色澤、香氣、滋味及形態(tài)作為感官評(píng)分指標(biāo)，邀請(qǐng)10人進(jìn)行試飲評(píng)判。評(píng)分結(jié)果取其平均值計(jì)算。具體評(píng)定細(xì)則如表3。

表3 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table3 Sensory evaluation criteria

3 結(jié)果與分析

3.1 前處理工藝對(duì)發(fā)酵的影響結(jié)果

3.1.1 殺菌溫度對(duì)發(fā)酵的影響

分別在88、95℃和110℃將核桃乳殺菌15min，接種發(fā)酵后對(duì)發(fā)酵型核桃乳進(jìn)行感官評(píng)分，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 殺菌溫度測(cè)定Table4 The measurement of sterilization temperature

由表4顯示，核桃乳的最適殺菌溫度為88℃，此殺菌溫度下得到的核桃乳顏色、香氣及組織狀態(tài)最佳。

3.1.2 配料對(duì)發(fā)酵的影響

在核桃乳原漿中，加入不同比例的乳清粉和葡萄糖，接種進(jìn)行發(fā)酵之后對(duì)發(fā)酵型核桃乳進(jìn)行感官評(píng)分和酸度測(cè)定。結(jié)果見(jiàn)圖1和表5。

圖1 配料對(duì)核桃乳的酸度影響Fig.1 Effect of the walnut milk ingredients on the acidity

從圖1和表5的數(shù)據(jù)可以看出，核桃乳中乳清粉的添加量為3%，葡萄糖的添加量為4%時(shí)，得到的核桃乳感官得分最高，達(dá)到81分，其組織狀態(tài)，色澤，香氣及滋味是最佳的。

表5 感官評(píng)分結(jié)果Table5 The results of sensory evaluation

3.2 發(fā)酵條件單因素試驗(yàn)結(jié)果

3.2.1 接種量的確定

分別按照0.010、0.014、0.017 g/250mL和0.022 g/ 250mL的接種量接入菌種，在42℃進(jìn)行發(fā)酵。對(duì)發(fā)酵型核桃乳進(jìn)行感官評(píng)分和酸度測(cè)定。結(jié)果見(jiàn)圖2和表6。

圖2 接種量對(duì)核桃乳的酸度影響Fig.2 Effect of walnut milk inoculum on acidity

表6 感官評(píng)分結(jié)果Table6 The results of sensory evaluation

圖2和表6的數(shù)據(jù)可以看到，乳酸菌接種量為0.014 g/250mL時(shí)，發(fā)酵得到的核桃乳狀態(tài)、口味最佳。接種量越大，延遲期越短，但過(guò)大養(yǎng)分消耗快，由于空間及營(yíng)養(yǎng)成分是定量的，不利于微生物細(xì)胞持續(xù)增長(zhǎng)和產(chǎn)物合成；而接種量過(guò)小，細(xì)胞量不足，生長(zhǎng)延遲期過(guò)長(zhǎng)，也不利于代謝產(chǎn)物的積累。

3.2.2 pH的確定

在pH值分別為6.5、7.0和7.5的核桃乳中加入輔料后，在42℃進(jìn)行發(fā)酵。對(duì)發(fā)酵型核桃乳進(jìn)行感官評(píng)分和酸度測(cè)定。結(jié)果見(jiàn)圖3和表7。

從圖3和表7數(shù)據(jù)可知，核桃乳的pH值為7.0，口感評(píng)分結(jié)果最好，狀態(tài)最穩(wěn)定、口味最佳。最佳pH值條件下，酶的活性最高，微生物的生長(zhǎng)情況最好。

圖3 pH值對(duì)核桃乳的酸度影響Fig.3 Effect of walnut milk pH on acidity

表7 感官評(píng)分結(jié)果Table7 The results of sensory evaluation

3.2.3 培養(yǎng)時(shí)間的確定

核桃乳發(fā)酵時(shí)間分別為7.5、8.0、8.5和9.0 h。對(duì)發(fā)酵型核桃乳進(jìn)行感官評(píng)分和酸度測(cè)定。結(jié)果見(jiàn)圖4和表8。

圖4 培養(yǎng)時(shí)間對(duì)核桃乳的酸度影響Fig.4 Effect of walnut milk cultivation time on acidity

表8 感官評(píng)分結(jié)果Table8 The results of sensory evaluation

由圖4和表8中的數(shù)據(jù)得到，發(fā)酵培養(yǎng)的時(shí)間為8.0 h時(shí)，核桃乳的口感及狀態(tài)最好，為最適宜的發(fā)酵時(shí)間。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，微生物的數(shù)量逐漸增加，代謝產(chǎn)物的量逐漸增大，到達(dá)一定時(shí)期時(shí)，微生物代謝產(chǎn)生的酸對(duì)自身的生長(zhǎng)有抑制作用，對(duì)蛋白質(zhì)的降解能力下降，影響核桃乳的狀態(tài)及口感。

3.2.4 培養(yǎng)溫度的確定

在39、41、42℃和43℃對(duì)核桃乳進(jìn)行發(fā)酵。對(duì)發(fā)酵型核桃乳進(jìn)行感官評(píng)分和酸度測(cè)定。結(jié)果見(jiàn)圖5和表9。

圖5 培養(yǎng)溫度對(duì)核桃乳的酸度影響Fig.5 Effect of walnut milk cultivation termperature on acidity

表9 感官評(píng)分結(jié)果Table9 The results of sensory evaluation

從圖5和表9可以看出，發(fā)酵培養(yǎng)的溫度為40℃以上時(shí)，得到的核桃乳總體水平較好，其中42℃時(shí)，色澤、香氣、組織狀態(tài)、滋味綜合評(píng)分最高，得到的發(fā)酵產(chǎn)品最佳。隨著溫度的升高，細(xì)胞生長(zhǎng)速度加快，延滯期縮短，代謝產(chǎn)物的積累量相對(duì)低溫時(shí)明顯提高，但溫度太高時(shí)，細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)快，易出現(xiàn)早衰，也不利于代謝產(chǎn)物的積累。

3.3 發(fā)酵條件的正交試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時(shí)間、接種量和pH值4個(gè)因素進(jìn)行四因素三水平的正交試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10和表11。

表10 發(fā)酵條件L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果Table10 The orthogonal test results of fermentation conditions L9（34）

表11 核桃乳發(fā)酵試驗(yàn)方差分析結(jié)果Table11 Walnut milk fermentation test analysis of variance

表10和表11數(shù)據(jù)顯示，溫度對(duì)核桃乳的感官綜合得分影響最大，其次為時(shí)間和接種量，pH的影響最小。方差分析結(jié)果顯示，在95%的置信區(qū)間內(nèi)，溫度對(duì)核桃乳感官綜合得分影響顯著。正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果表明，最佳發(fā)酵工藝組合為A1B2C2D2，與2號(hào)試驗(yàn)組合一致，最佳發(fā)酵工藝為發(fā)酵溫度42℃，發(fā)酵時(shí)間8.0 h，接種量0.014 g/250mL，pH值為7.0。

3.4 發(fā)酵型核桃乳質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果

3.4.1 發(fā)酵型核桃乳感官指標(biāo)

采用上述最佳工藝條件，發(fā)酵得到的核桃乳感官指標(biāo)的得分為89，顏色呈白色微顯灰色，具有核桃香氣，酸甜適口，乳酸味較濃，無(wú)肉眼可見(jiàn)的細(xì)小顆粒，組織狀態(tài)均一。

3.4.2 發(fā)酵型核桃乳理化指標(biāo)

經(jīng)檢測(cè)，發(fā)酵型核桃乳中蛋白質(zhì)2.67%，脂肪2.78%，碳水化合物7.2%。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量比較豐富，且與未發(fā)酵的核桃乳相比，13種氨基酸的含量均有所升高，其中色氨酸由0.01%升高到發(fā)酵型核桃乳中的0.04%，是未發(fā)酵核桃乳中含量的4倍，賴(lài)氨酸由0.05%升高到0.24%，是未發(fā)酵核桃乳中含量的4.8倍。

發(fā)酵型核桃乳與未發(fā)酵的核桃乳中氨基酸種類(lèi)與含量見(jiàn)表12。

表12 核桃乳氨基酸含量Table12 The content of amino Acids in walnut milk

續(xù)表12核桃乳氨基酸含量Continue table12 The content of amino Acids in walnut milk

3.4.3 發(fā)酵型核桃乳微生物指標(biāo)

發(fā)酵型核桃乳采用TJA培養(yǎng)基，測(cè)得乳酸菌活菌數(shù)量為2×108CFU/mL。

4 結(jié)論

本研究依據(jù)感官評(píng)分及酸度測(cè)定，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)，確定了核桃乳在發(fā)酵過(guò)程中最適宜的輔料配比為3%乳清粉，4%葡萄糖；最適宜的殺菌溫度88℃。采用四因素三水平正交試驗(yàn)確定了最佳工藝參數(shù)組合，即培養(yǎng)溫度42℃，發(fā)酵時(shí)間8.0 h，接種量0.014 g/250mL，pH 7.0。在最佳工藝條件制備的發(fā)酵型核桃乳13種氨基酸含量均有不同程度提高。由此可知，經(jīng)過(guò)乳酸菌的發(fā)酵作用，大大提升了核桃乳的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

[1]周玉宇,呂兵.核桃乳飲料的研制[J].食品科技,2006,31(2):69-72

[2]王子娜.核桃乳酸菌發(fā)酵飲料的工藝研究[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2012

[3]李彬.核桃乳酸飲料的工藝研究[J].食品科學(xué),2003,24(4):90-93

[4]王銀瑞,蔡靜,樊明濤.核桃酸乳加工技術(shù)研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),1995,10(3):60-63

[5]周超進(jìn),何錦風(fēng),蒲彪.植物蛋白飲料穩(wěn)定性影響因素和分析方法的研究[J].食品工業(yè)科技,2011,32(1):377-379,384

[6]楊李.山藥花生露的加工工藝研究[D].保定:河北農(nóng)業(yè)大學(xué),2013

Study on Walnut Milk Fermentation Process

ZHAO Juan-juan1，WU Rong-rong1，CHENG Shu-mei2
（1.Department of Life Science，Hengshui University，Hengshui 053000，Hebei，China；2.College of Food Science and Technology，Hebei Agricultural University，Baoding071001，Hebei，China）

The fermentation process of walnut milk by lactic acid bacteria HS101 was studied.The results showed the most suitable materials ratio was：3% whey powder，4%glucose，best sterilization temperature was 88℃.The optimum conditions were pH 7.0，inoculum 0.014 g/250mL，cultivation time8.0 h and temperature 42℃.13 kinds of amino acid increased at different degrees in fermented walnut milk，in which lysine increased 0.19%，tryptophan 0.03%.According to the above result there was a significantly improvement in the nutritional value of walnuts milk after the fermentation.

walnut milk；lactic acid bacteria；fermentation process；amino acids

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.03.022

2016-05-06

趙娟娟（1982—），女（漢），講師，碩士，研究方向：食品生物技術(shù)。