果蔬發(fā)酵乳酸菌粉干燥制備工藝

譚靜，羅蓓蓓，周莉，平洋，朱海華*，王珂

河南省商業(yè)科學(xué)研究所有限責(zé)任公司（鄭州 450002）

試驗以植物乳酸菌或嗜酸乳酸菌等為發(fā)酵劑為研究對象，對水果和蔬菜進(jìn)行發(fā)酵，并在發(fā)酵后對其風(fēng)味和口感進(jìn)行調(diào)節(jié)，最后調(diào)制的果蔬汁飲料不但具有濃厚的乳酸風(fēng)味，而且還具有人體所需的各種維生素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分[1]。

目前我國工業(yè)上所應(yīng)用的干燥方法有很多，常見的有噴霧干燥[2-4]、冷凍干燥[5-6]和常壓干燥。雖然噴霧干燥和冷凍干燥最終產(chǎn)品的品質(zhì)很穩(wěn)定，但是操作成本很高。而常壓干燥節(jié)約成本，也最為經(jīng)濟(jì)有效，但是常壓干燥研究較少，所以試驗對果蔬乳酸菌在DD復(fù)配培養(yǎng)基下常壓干燥工藝條件進(jìn)行優(yōu)化研究，為以后產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展提供數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗菌株：為分離自發(fā)酵果蔬制品的益生菌，植物乳桿菌和噬酸乳桿菌[7-10]，實驗室保存菌種。

MRS肉汁種子培養(yǎng)基：在1 000 mL蒸餾水中加入MRS肉汁48 g，煮沸溶解，分別裝入三角瓶中，并在121℃下高壓滅菌15 min，滅菌后放入超凈工作臺備用。

DD培養(yǎng)基：β-環(huán)糊精60%、抗性糊精12%、大豆蛋白10%、菊粉10%、麥芽糊精8%、葡萄糖5%、蛋白粉1%、水10%。

PCA培養(yǎng)基：蒸餾水1 000 mL、葡萄糖1.0 g、胰蛋白胨5.0 g、酵母浸粉2.5 g、瓊脂15.0 g。

1.2 試驗設(shè)備與儀器

生化培養(yǎng)箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；超凈工作臺（蘇凈安泰）；電子天平（上海衡平儀器儀表廠）；快速水分測定儀（上海菁海儀器有限公司）；pH計（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）；分光光度計（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 菌種的培養(yǎng)

將實驗室保存的菌種在超凈工作臺上接種在MRS培養(yǎng)基中，并在生化培養(yǎng)箱中進(jìn)行37℃下培養(yǎng)，為后期菌種的擴(kuò)培做準(zhǔn)備。

1.3.2 菌種擴(kuò)培

將2%植物乳桿菌、2%嗜酸乳桿菌用移液管接入DD培養(yǎng)基（DD培養(yǎng)基制備的過程中邊加水邊攪拌，防止結(jié)塊）中，并在生化培養(yǎng)箱中37±1℃下培養(yǎng)24 h。

1.3.3 菌粉的干燥

將擴(kuò)培后的菌粉按照不同的平鋪高度分別放入不同溫度設(shè)置的電熱鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行不同時間的干燥，即正交試驗設(shè)計的九種不同的試驗方案。

1.3.4 平板計數(shù)培養(yǎng)基的制作

將PCA培養(yǎng)基所需的成分加入蒸餾水中，煮沸溶解，并調(diào)節(jié)pH 7.0±0.2，然后分別裝入試管或者錐形瓶，在121℃下高壓滅菌15 min。

1.3.5 菌種常壓干燥

以物料平鋪高度（A）、干燥時間（B）、溫度（C）三個因素為條件，以菌活力和含水量為考察指標(biāo)，依據(jù)前期試驗數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)，正交試驗因素水平見表1。

表1 干燥工藝正交試驗因素水平

1.3.6 菌粉包裝與檢驗

將干燥菌粉分別以常壓包裝和真空包裝，在4，22和37℃下保藏15 d。觀察包裝后的產(chǎn)品在外觀上隨著時間的變化，并對保藏了15 d的產(chǎn)品進(jìn)行菌落數(shù)的計數(shù)、水分和酸堿度的測定。

1.3.7 比濁法測定吸光度

取1 g干燥后的產(chǎn)品，溶解于10 mL的生理鹽水中，然后用移液槍取1 mL，再加入9 mL水，即將產(chǎn)品稀釋100倍。最后用分光光度計測定OD600。

1.3.8 菌落總數(shù)測定

25 g樣品加入225 mL稀釋液，均質(zhì)→10倍系列稀釋→選擇2或3個適宜稀釋度的樣品勻液，各取1 mL分別加入無菌培養(yǎng)皿內(nèi)→每皿中加入15 mL至20 mL，平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基，混勻→培養(yǎng)→計數(shù)各平板菌落數(shù)

1.3.9 SPSS正交分析

采用SPSS 16.0軟件對平鋪高度、時間和溫度三因素進(jìn)行正交試驗設(shè)計，得出正交試驗表，即L9(34)。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌粉培養(yǎng)基中的干燥工藝條件優(yōu)化

為了對菌粉干燥工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，按照表2對培養(yǎng)條件如培養(yǎng)基平鋪高度（A）、培養(yǎng)時間（B）、培養(yǎng)溫度（C）等進(jìn)行優(yōu)化試驗，得到表2中的9組優(yōu)化試驗組合，通過對其吸光度指標(biāo)對9組試驗組合結(jié)果進(jìn)行判定。由表2和表3可以看到，平鋪高度（A）、培養(yǎng)時間（B）、培養(yǎng)溫度（C）對菌粉中乳酸菌活性均有顯著性的影響（p＜0.05），其影響主次順序為B＞C＞A，即：干燥時間＞干燥溫度＞平鋪高度。最優(yōu)的干燥試驗為B2C3A2，即菌粉的平鋪高度為0.5 cm、干燥溫度為60℃、常壓干燥處理2 h。干燥后乳酸菌粉的水分含量均值為12.52%，pH為5.6±0.1，乳酸菌能保持80%以上。乳酸菌活量大而且水分含量低，同時能夠較好地抑制霉菌及其他腐敗菌的生長，適宜乳酸菌大量生長[11-14]，說明常壓條件下的干燥方法可行。

2.2 菌粉包裝及檢驗

常壓干燥后的菌粉菌活量很好，同時后期的包裝和貯藏也至關(guān)重要，它直接影響后期物料對菌粉的利用。一方面要考慮延長菌粉的貨架期；另一方面又要考慮菌粉在運(yùn)輸和貯藏過程中，盡量保持菌活力，且不受污染，因此非常有必要對包裝方法與儲存條件進(jìn)行合理性和可行性選擇。試驗將干燥后菌粉進(jìn)行真空包裝和常壓包裝并比較，把它們分別放置在4，22和37℃三個不同的溫度下存放15 d，然后對其乳酸菌數(shù)、霉菌數(shù)、水分含量、pH等指標(biāo)進(jìn)行測定，以比較不同包裝方法和儲存條件對干燥菌粉的影響，其結(jié)果見表4。

貯藏15 d后，菌粉顏色（即米黃色）變化不大，無結(jié)塊和霉變現(xiàn)象。由表4可以看出：在微生物指標(biāo)方面，15 d后的干燥菌粉乳酸菌量，真空條件高于83.9%，常壓條件高于75.6%，但由于氧氣的原因，真空包裝相對優(yōu)于常壓包裝。兩種包裝與不同溫度保存下霉菌數(shù)均低于1 000 CFU/g，達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)。由表4還可以看出，無論真空保存還是常壓保存，隨著貯藏溫度的升高，水分含量和pH均呈降低趨勢，這可能由乳酸菌在貯藏期的生長導(dǎo)致[15-16]。綜合以上結(jié)果，該干燥工藝條件生成的菌粉能夠滿足保存要求，同時可延長保質(zhì)期和保持菌活力。

表2 干燥工藝正交試驗結(jié)果

表3 干燥工藝方差分析結(jié)果

表4 菌粉包裝及檢驗

3 結(jié)論

通過對果蔬乳酸菌用于DD培養(yǎng)基優(yōu)化復(fù)配，常壓干燥菌粉制備及菌粉包裝與貯存條件比較研究，結(jié)果顯示：將生產(chǎn)所用乳酸菌按4%（植物乳桿菌2%，嗜酸乳桿菌2%）接種量接種于優(yōu)化復(fù)配DD培養(yǎng)基上，在37±1℃下培養(yǎng)24 h，培養(yǎng)后的乳酸菌平鋪高度為0.5 cm，在60℃下常壓干燥2 h，干燥效果最好，活菌量高，而且真空包裝干燥菌粉，在4℃下保存15 d，該干燥菌粉的活菌量能保持80%以上。這為直投式生物法發(fā)酵果蔬制品提供了前期的試驗數(shù)據(jù)，并在果蔬發(fā)酵食品的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展上提供了數(shù)據(jù)支持。