植物乳桿菌發(fā)酵柚子汁復(fù)合飲料的研制

范俊華，肖志劍，張文

(北京美滋樂(lè)源食品有限公司，北京，101200)

植物乳桿菌發(fā)酵柚子汁復(fù)合飲料的研制

范俊華*，肖志劍，張文

(北京美滋樂(lè)源食品有限公司，北京，101200)

以柚子、蘋(píng)果、梨的混合汁為主要原料，采用植物乳桿菌進(jìn)行發(fā)酵，研制出一款純益生菌發(fā)酵的復(fù)合果汁飲料。通過(guò)單因素分析，探討了菌種接種量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間對(duì)產(chǎn)品口感的影響。采用正交試驗(yàn)，以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，優(yōu)化了發(fā)酵工藝參數(shù)，以及柚子、蘋(píng)果、梨、白砂糖的添加量。結(jié)果表明，接種量3%、發(fā)酵溫度30 ℃、發(fā)酵時(shí)間40 h為最佳的發(fā)酵工藝參數(shù)；確定發(fā)酵飲料的最佳配方為：柚子汁20%、蘋(píng)果汁10%、梨汁15%、白砂糖9%。由此制得的產(chǎn)品口感酸甜適宜，既有柔和發(fā)酵風(fēng)味，又不失濃郁果香味；在4 ℃冰箱冷藏，活菌數(shù)在3個(gè)月內(nèi)可維持在106CFU/mL以上，且口感基本無(wú)變化。

發(fā)酵飲料；柚子；植物乳桿菌

柚子含有豐富的生理活性物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分，如柚皮苷、新橙皮苷、類(lèi)胰島素、揮發(fā)油、VB1、VB2、VC、煙酸、果糖、葡萄糖、蛋白質(zhì)、脂類(lèi)、鐵、鈣、磷及粗纖維等[1-2]。

植物乳桿菌是從泡菜中提取的一種乳酸菌，可發(fā)酵果蔬，具有耐酸耐膽鹽的特性[3-4]；相對(duì)于普通的乳酸菌，植物乳桿菌能夠在人體腸道中定植并繁殖，改善腸道菌群[5-6]。

本研究選用植物乳桿菌為發(fā)酵菌株，對(duì)柚子進(jìn)行前處理以脫除苦味；以柚子、蘋(píng)果、梨的混合汁為原料進(jìn)行調(diào)配發(fā)酵，旨在開(kāi)發(fā)出一款純益生菌發(fā)酵、含有活菌、口感風(fēng)味俱佳的發(fā)酵柚子汁復(fù)合飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮柚子、梨、蘋(píng)果、纖維素酶(諾維信)、果膠酶(諾維信)、β-環(huán)狀糊精(江蘇豐園)、復(fù)配穩(wěn)定劑(果膠、羧甲基纖維素鈉、檸檬酸鈉)、植物乳桿菌(科漢森)等。

1.2 儀器設(shè)備

皮渣分離機(jī)，金壇市杰瑞爾電器有限公司；均質(zhì)機(jī)，上海東華高壓均質(zhì)廠(chǎng)；恒溫箱，東莞市華凱檢測(cè)設(shè)備科技有限公司；水浴鍋，上海合恒儀器設(shè)備有限公司；pH計(jì)，上海雷滋儀器廠(chǎng) ；電子天平，上海舜宇恒平公司；分析天平，德國(guó)賽多利斯；黏度計(jì)，上海標(biāo)卓科學(xué)儀器有限公司。

1.3 工藝流程

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 柚子、梨、蘋(píng)果前處理

(1)柚子前處理：選取新鮮、無(wú)抗生素和農(nóng)藥殘留的柚子，清洗、去皮、稱(chēng)重；將柚子果肉破碎、榨汁；添加果膠酶0.3 mL/kg、纖維素酶 0.25 mg/kg，在55～60 ℃下保溫水解3 h后過(guò)濾，200目，得柚子清汁。

(2)柚子脫苦處理：向柚子清汁中添加0.5%的β-環(huán)糊精，對(duì)其苦味進(jìn)行包埋，降低柚子汁的苦味。

(3)梨、蘋(píng)果前處理：清洗、稱(chēng)重；然后放入離心式皮渣分離機(jī)中破碎榨汁；添加果膠酶、纖維素酶水解，過(guò)濾(同柚子前處理)，獲得梨清汁和蘋(píng)果清汁。

1.4.2 調(diào)配殺菌

將柚子清汁、梨清汁和蘋(píng)果清汁按比例混合，然后添加9%白砂糖、0.2%復(fù)配穩(wěn)定劑，混合攪10～15 min，用0.1 mol/L NaHC3溶液或5%檸檬酸溶液(具體視混合果汁初始pH值而定)調(diào)pH值在4.5左右；然后加熱至65 ℃、20 MPa均質(zhì)；冷卻至30 ℃，在無(wú)菌條件下加入植物乳桿菌進(jìn)行發(fā)酵，接種量3%。

1.5 發(fā)酵工藝的研究

1.5.1 菌種接種量對(duì)口感的影響

選擇發(fā)酵溫度30 ℃、發(fā)酵時(shí)間36 h，菌種接種量1%、3%、5%的乳酸菌培養(yǎng)液進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，以總酸度和感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，考察菌種接種量對(duì)口感的影響。

1.5.2 發(fā)酵溫度對(duì)口感的影響

選擇菌種接種量3%、發(fā)酵時(shí)間36 h，發(fā)酵溫度25、30、35 ℃進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，以總酸度和感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，考察發(fā)酵溫度對(duì)口感的影響。

1.5.3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)口感的影響

選擇菌種接種量3%、發(fā)酵溫度30 ℃，發(fā)酵時(shí)間12、24、36 h進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，以總酸度和感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，考察發(fā)酵時(shí)間對(duì)口感的影響。

1.5.4 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，以感官綜合評(píng)分作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行L9(33)正交試驗(yàn)，對(duì)菌種接種量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，具體因素水平表見(jiàn)表1。

表1 發(fā)酵工藝正交試驗(yàn)因素水平表

1.6 發(fā)酵飲料配方的研究

以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，對(duì)柚子汁、梨汁、蘋(píng)果汁、白砂糖添加量進(jìn)行4因素、3水平正交試驗(yàn)，確定出發(fā)酵飲料的最優(yōu)配方，具體因素水平表見(jiàn)表2。

表2 發(fā)酵果汁復(fù)配比例正交試驗(yàn)因素水平表

1.7 貨架期內(nèi)活菌數(shù)和口感變化

發(fā)酵結(jié)束后，將產(chǎn)品放置4 ℃冰箱冷藏，考察3個(gè)月貨架期內(nèi)，活菌數(shù)和口感的變化，活菌數(shù)測(cè)定參考GB4789.35乳酸菌檢驗(yàn)[7]。

1.8 酸度測(cè)定

GB/T12456食品中總酸的測(cè)定[8]。

1.9 感官評(píng)價(jià)(GE 3)

表3 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與討論

2.1 發(fā)酵工藝的確定

2.1.1 菌種接種量對(duì)產(chǎn)品酸度和口感的影響

由圖1可以看出，隨著菌種添加量的提高，酸度逐漸增加，感官分值則先升后降；分析原因是菌種添加量越高，初始活菌數(shù)越多，菌種增殖也越快，代謝產(chǎn)酸越多[9]；當(dāng)菌種添加量為5%時(shí)，產(chǎn)品口感過(guò)酸，風(fēng)味不佳；菌種添加量為1%時(shí)，初始活菌數(shù)較少，導(dǎo)致發(fā)酵速度較慢，發(fā)酵時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，不符合經(jīng)濟(jì)性考慮。故確定菌種添加量為3%。

圖1 菌種添加量對(duì)酸度和口感的影響Fig.1 Effect of strain inoculation amount on the total acid concentration and product taste

2.1.2 發(fā)酵溫度對(duì)產(chǎn)品酸度和口感的影響

由圖2可以看出，隨發(fā)酵溫度的提高，酸度逐漸增加，感官分值也是先升后降；原因是相同菌種添加量和發(fā)酵時(shí)間內(nèi)，發(fā)酵溫度越高(均在植物乳桿菌合適的發(fā)酵溫度范圍內(nèi))，菌種代謝越旺盛，產(chǎn)酸越快[10]，但35 ℃時(shí)，可能產(chǎn)酸量過(guò)高，導(dǎo)致口感由于過(guò)酸而不愉悅；發(fā)酵溫度為25 ℃時(shí)，代謝不活躍，產(chǎn)酸不足，使酸甜不協(xié)調(diào)；故確定發(fā)酵溫度為30 ℃。

圖2 發(fā)酵溫度對(duì)酸度和口感的影響Fig.2 Effect of fermentation temperature on the total acid concentration and product taste

2.1.3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)產(chǎn)品酸度和口感的影響

由圖3可以看出，隨發(fā)酵時(shí)間的增加，酸度逐漸增加，感官分值也逐漸增加；分析原因是發(fā)酵12～24 h，發(fā)酵時(shí)間相對(duì)較短，菌種由延滯期進(jìn)入對(duì)數(shù)期需要一定的時(shí)間，在此期間內(nèi)產(chǎn)酸不足，使產(chǎn)品酸甜比不協(xié)調(diào)，而發(fā)酵36 h，則可以產(chǎn)生足夠的酸度，使酸甜協(xié)調(diào)，口感飽滿(mǎn)[10-11]。故確定發(fā)酵時(shí)間為36 h。

圖3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)酸度和口感的影響Fig.3 Effect of fermentation time on the total acid concentration and product taste

2.1.4 正交試驗(yàn)確定最佳發(fā)酵工藝

在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，以感官評(píng)分作為指標(biāo)，進(jìn)行L9(33)正交試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表4。

表4 發(fā)酵工藝正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

由表4可以看出，影響發(fā)酵工藝的主次因素排列次序?yàn)椋喊l(fā)酵時(shí)間>菌種接種量>發(fā)酵溫度。根據(jù)感官評(píng)價(jià)和極差分析的結(jié)果來(lái)看，A2B2C3為最佳方案，即菌種接種量為3%、發(fā)酵溫度為30 ℃、發(fā)酵時(shí)間40 h。

2.2 發(fā)酵飲料配方的確定

前期實(shí)驗(yàn)表明，單獨(dú)采用柚子汁發(fā)酵，即使使用了β-環(huán)糊精苦味包埋技術(shù)[11]，整體口感仍偏苦，不愉悅，需其他的水果汁搭配進(jìn)行復(fù)合發(fā)酵；通過(guò)前期實(shí)驗(yàn)篩選，本實(shí)驗(yàn)確定使用蘋(píng)果汁和梨汁與柚子汁進(jìn)行復(fù)合發(fā)酵。

以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，采用L9(34)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，正交試驗(yàn)結(jié)果如表5。

表5 發(fā)酵飲料配方正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

由表5可以看出，影響柚子汁發(fā)酵飲料的主次因素排列次序?yàn)椋鸿肿又?梨汁>蘋(píng)果汁>白砂糖，根據(jù)感官評(píng)價(jià)結(jié)果，A2B2C2D1為最優(yōu)配方。從極差分析的結(jié)果來(lái)看，最佳組合為A2B2C3D2。所以對(duì)A2B2C2D1與A2B2C3D2進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)不變，其得分分別為89和91，最終確定A2B2C3D2為最佳配方，即柚子汁、蘋(píng)果汁、梨汁、白砂糖的添加量分別為：20%、10%、15%、9%。

2.3 貨架期內(nèi)活菌數(shù)、酸度和口感的變化

2.3.1 貨架期內(nèi)活菌數(shù)的變化

圖4 貨架期內(nèi)產(chǎn)品活菌數(shù)的變化Fig.4 Changes of viable count in product shelf life

發(fā)酵終止后，將樣品放入4 ℃冰箱，考察3個(gè)月內(nèi)活菌數(shù)的變化，結(jié)果如圖4所示。由于菌體衰亡，3個(gè)月內(nèi)活菌數(shù)逐漸下降[5]，但基本維持在106CFU/mL以上，滿(mǎn)足活性乳酸菌飲料的要求。

2.3.2 貨架期內(nèi)酸度和口感的變化

發(fā)酵終止后，將樣品放入4 ℃冰箱考察，考察3個(gè)月內(nèi)酸度和口感的變化，結(jié)果如表6。

表6 貨架期內(nèi)酸度和口感的變化

如表6所示，由于產(chǎn)品中有活菌，在貨架期內(nèi)菌體會(huì)緩慢代謝產(chǎn)酸，使酸度增長(zhǎng)，3個(gè)月內(nèi)產(chǎn)品總酸達(dá)到0.3%左右，導(dǎo)致口感上酸感上升，發(fā)酵味明顯，但整體口感變化在可接受范圍內(nèi)。

3 結(jié)論

(1)通過(guò)試驗(yàn)，確定了植物乳桿菌的接種量為3%、發(fā)酵溫度為30 ℃、發(fā)酵時(shí)間為40 h；

(2)正交試驗(yàn)確定了柚子汁、蘋(píng)果汁、梨汁、白砂糖的添加量分別為20%、10%、15%、9%；

(3)由以上配方和工藝制作出的產(chǎn)品口感最佳：酸甜適宜，既有發(fā)酵風(fēng)味，又有濃郁的果香味；

(4)4 ℃冰箱冷藏，活菌數(shù)在3個(gè)月內(nèi)可維持在106CFU/mL以上，且口感基本無(wú)變化。

[1] 任大勇,呼妍帥,孟思宇，等.發(fā)酵型柚子汁乳酸菌飲料的研制[J].飲料工業(yè), 2013,16(8):9-11.

[2] 陳孝祥. 柚子皮脫苦方法及其應(yīng)用:103637032 A[P].2013-12-12.

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[7] GB4789.35-2010 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)[S].

[8] GB/T12456-2008食品中總酸的測(cè)定[S].

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Development ofLactobacillusplantarumfermented grapefruit compound beverage

FAN Jun-hua*, XIAO Zhi-jian, ZHANG Wen

(Beijing MagicLord Food Co.,LTD,Beijing 101200, China)

Mixture of grapefruit, apple, pear juice was used as raw material to produce a fermented compound juice beverage byLactobacillusparaplantarum. By single factor analysis, effect of inoculation amount, fermentation temperature and fermentation time on product taste was discussed. Using orthogonal experiment and sensory evaluation as quality index, optimum process conditions for fermentation and the addition of grapefruit, apple, pear juice and sucrose were studied. It was fermented with inoculum of 3% at 30 ℃ for 40h was the best fermentation condition. The optimum addition amount for grapefruit juice, apple juice, pear juice, sugar was 20%, 10%, 15%, 9%, respectively. Product obtained by this formula had the best mouth feel, appropriate sweet and sour flavor, soft fermentation taste, and fruit aroma. Stored at 4℃refrigerator in three months, product can keep viable cell count of 106cfu/ml or more and unchanged taste.

fermented beverage; grapefruit; probiotics

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201703025

碩士研究生(本文通訊作者，E-mail：fanjunhua620@163.com)。

2016-08-11，改回日期：2016-11-09