開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳保健飲料的研制

趙策朗 杜志文 鄭 爽 張晨宇 秦秀麗

（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院 吉林·吉林 132101）

蛹蟲(chóng)草是著名的食藥用菌，其菌體內(nèi)蛋白質(zhì)含量豐富，氨基酸種類齊全，含有蟲(chóng)草素、蟲(chóng)草酸、蟲(chóng)草多糖、甘露醇、SOD、微量元素及維生素等多種生物活性物質(zhì)，具有顯著提高免疫力、抗腫瘤、抗衰老、抗疲勞、補(bǔ)肺益腎、補(bǔ)虛損、益精氣的作用[1-2]，以良好醫(yī)療保健等功效深受人們青睞，廣泛用于食品、醫(yī)藥、保健等領(lǐng)域。

開(kāi)菲爾是由乳酸菌與酵母菌等多種有益微生物形成的顆粒狀結(jié)構(gòu)的共生體，能夠?qū)⑴Ｄ讨械娜樘墙?jīng)發(fā)酵獲得乳酸、檸檬酸、少量的乙醇和CO2等多種代謝產(chǎn)物，同時(shí)獲得細(xì)膩柔軟的凝乳，形成獨(dú)特開(kāi)菲爾風(fēng)味的乳酸飲料[3]，比普通發(fā)酵乳具有更豐富營(yíng)養(yǎng)，并且具有降血壓、降膽固醇、提高免疫力、緩解乳糖不耐癥等功能[4-5]，因此開(kāi)菲爾又被稱為“健康飲品”。目前發(fā)酵乳制品多以保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌為發(fā)酵劑，以開(kāi)菲爾為發(fā)酵劑生產(chǎn)的發(fā)酵乳制品在市場(chǎng)上還是鳳毛麟角，開(kāi)發(fā)開(kāi)菲爾發(fā)酵乳飲料在我國(guó)具有廣闊的市場(chǎng)前景。

目前開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳飲料還沒(méi)有相關(guān)報(bào)道，本試驗(yàn)對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳飲料工藝條件進(jìn)行研究，為開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳保健飲料的生產(chǎn)及開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

菌種：蛹蟲(chóng)草試管菌種（由我校生物與制藥工程學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室提供）。

開(kāi)菲爾：開(kāi)菲爾粒從陜西的西安，宏圣堂健康產(chǎn)品有限公司購(gòu)買。原料乳：蒙牛純牛奶（全脂滅菌乳）。

其它原料：葡萄糖、瓊脂粉、KH2PO4、MgSO4、蔗糖酯、白砂糖、果膠、檸檬酸鈉為市售及化學(xué)純。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 蛹蟲(chóng)草菌種的活化：配制PDA加富斜面試管培養(yǎng)基，在無(wú)菌條件下，將蛹蟲(chóng)草菌種轉(zhuǎn)接到培養(yǎng)基上，24℃條件下培養(yǎng)7d，選擇菌絲萌發(fā)較快，菌絲長(zhǎng)勢(shì)旺盛，濃密無(wú)污染的試管菌種備用。

1.2.2 蛹蟲(chóng)草菌絲體的制備：配制蛹蟲(chóng)草液體發(fā)酵培養(yǎng)基，其配方為馬鈴薯200g（煮沸后過(guò)濾取汁），葡萄糖20g，蛋白胨10g，酵母浸粉10g，MgSO41.5g，KH2PO41.5g，pH值6.0，水1000mL。裝入500mL三角瓶，裝量為300mL，在120℃下滅菌30min，在無(wú)菌條件下接入蛹蟲(chóng)草斜面試管菌種后，放入24℃、轉(zhuǎn)速為120r/min電熱恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7d，然后將菌絲體過(guò)濾出來(lái)，再用無(wú)菌水沖洗數(shù)次，放入容器打碎成糊狀備用。

1.2.3 開(kāi)菲爾發(fā)酵劑的活化：將冷藏的開(kāi)菲爾粒取出，以純牛奶為培養(yǎng)液，在純牛奶中加入5%蔗糖，以1∶10（開(kāi)菲爾∶牛奶，g/mL）比例混合，然后在28℃下培養(yǎng)24h，按上述操作連續(xù)多次培養(yǎng)活化，直到形成新顆粒為止[6]。

1.2.4 開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳的工藝流程：原料乳預(yù)熱60℃→混合（加入蛹蟲(chóng)草菌絲、白砂糖、蔗糖酯）→均質(zhì)（65℃、20Mpa）→殺菌（95℃、5min）→冷卻（28℃左右）→接種（開(kāi)菲爾發(fā)酵劑）→發(fā)酵(溫度、時(shí)間)→冷卻→無(wú)菌灌裝→成品→感官評(píng)價(jià)及質(zhì)量檢測(cè)。

1.2.5 開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳的單因素試驗(yàn)

（1）制作發(fā)酵乳制品，要加入適量的穩(wěn)定劑，使乳酸凝固物穩(wěn)定，改變產(chǎn)品的硬度和黏度。本試驗(yàn)以蔗糖酯為穩(wěn)定劑，在原料乳中加入5%的白砂糖和15%的蛹蟲(chóng)草菌絲體，再分別添加0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1%的蔗糖酯，按照上述工藝流程進(jìn)行操作，接入8%的開(kāi)菲爾發(fā)酵劑，在30℃下培養(yǎng)24h，以沉淀率為指標(biāo)，確定開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳中蔗糖酯適宜的添加量。

（2）在原料乳中加入5%白砂糖和0.6%蔗糖酯，再分別添加5%、10%、15%、20%、25%的蛹蟲(chóng)草菌絲體，按照上述工藝流程進(jìn)行操作，開(kāi)菲爾發(fā)酵劑接種量、培養(yǎng)溫度、時(shí)間與（1）相同，以感官評(píng)分和酸度為指標(biāo)，確定開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳中蛹蟲(chóng)草菌絲體適宜的添加量。

（3）在原料乳中加入15%的蛹蟲(chóng)草菌絲體和0.6%蔗糖酯，再分別添加2%、4%、6%、8%、10%的白砂糖，按照上述工藝流程操作。開(kāi)菲爾發(fā)酵劑接種量、培養(yǎng)溫度、時(shí)間與（1）相同，以感官評(píng)分和酸度為指標(biāo)，確定開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳中白砂糖適宜添加量。

（4）在原料乳中加入15%蛹蟲(chóng)草菌絲體、6%白砂糖、0.6%蔗糖酯，按照上述工藝流程操作，分別接入2%、4%、6%、8%、10%開(kāi)菲爾發(fā)酵劑，培養(yǎng)溫度、時(shí)間與（1）相同，以感官評(píng)分和酸度為指標(biāo)，確定開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳中開(kāi)菲爾發(fā)酵劑適宜接種量。

（5）在原料乳中加入15%蛹蟲(chóng)草菌絲體、6%白砂糖、0.6%蔗糖酯，按照上述工藝流程進(jìn)行操作，開(kāi)菲爾發(fā)酵劑接種量、培養(yǎng)時(shí)間與（1）相同，分別在20℃、25℃、28℃、30℃、35℃下培養(yǎng)，以感官評(píng)分和酸度為指標(biāo)，確定開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳最適的發(fā)酵溫度。

（6）在原料乳中加入15%蛹蟲(chóng)草菌絲體、6%白砂糖、0.6%蔗糖酯，按照上述工藝流程進(jìn)行操作，開(kāi)菲爾發(fā)酵劑接種量、培養(yǎng)溫度與（1）相同，分別培養(yǎng)12h、16h、20h、24h、28h，以感官評(píng)分和酸度為指標(biāo)，確定開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳最適的發(fā)酵時(shí)間。

1.2.6 開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳正交試驗(yàn)：在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以開(kāi)菲爾接種量、蔗糖添加量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間為試驗(yàn)因素，設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)，確定開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳飲料最佳工藝條件。

1.2.7 沉淀率和酸度的測(cè)定方法：沉淀率的測(cè)定方法參考文獻(xiàn)[7]；酸度的測(cè)定方法參考文獻(xiàn)[8]，采用吉爾涅爾度（°T）。

1.2.8 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳的感官評(píng)定參照GB19302-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵乳》[9]，選8名具有食品感官評(píng)分經(jīng)驗(yàn)的員按表1進(jìn)行打分，取平均值，確定最佳因素水平。

表1 開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳飲料感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table1 sensory scoring standard of kefir Cordyceps militaris fermented milk beverage

1.2.9 微生物學(xué)檢驗(yàn)：按照GB 19302-2010發(fā)酵乳食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行微生物學(xué)檢測(cè)[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 蔗糖酯添加量對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳品質(zhì)的影響

沉淀率越小，說(shuō)明發(fā)酵乳的穩(wěn)定性越高。由圖1可知，不同濃度的蔗糖酯添加量對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳穩(wěn)定性是不同的。

圖1 蔗糖酯添加量對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳穩(wěn)定性的影響figure1 effect of sucrose ester on the stability of kefir Cordyceps militaris fermented milk

隨著蔗糖酯添加量的增加，沉淀率呈現(xiàn)先降后升的趨勢(shì)，當(dāng)蔗糖酯添加量為0.6%時(shí)達(dá)到最小，制得的發(fā)酵乳的組織狀態(tài)均勻細(xì)膩，凝集性較好。確定蔗糖酯添加量為0.6%時(shí)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳穩(wěn)定性最佳。

2.2 蛹蟲(chóng)草菌絲體添加量對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳品質(zhì)的影響

由圖2可知，不同菌絲體添加量對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳品質(zhì)有一定的影響。隨著蛹蟲(chóng)草菌絲體添加量的增加，感觀評(píng)分曲線開(kāi)始逐漸上升，當(dāng)添加量達(dá)到15%時(shí)感官評(píng)分最高，然后隨著添加量增加，感官評(píng)分曲線逐漸下降。從乳酸度的曲線可以看出，曲線呈現(xiàn)平穩(wěn)的下降趨勢(shì)，表明菌絲體的添加量對(duì)乳酸度的影響不大，在制作開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳飲料選擇15%菌絲體添加量。

圖2 蛹蟲(chóng)草菌絲體添加量對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳品質(zhì)的影響figure2 effect of mycelium addition on the quality of kefir Cordyceps militaris fermented milk

2.3 白砂糖添加量對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳品質(zhì)的影響

由圖3可知，白砂糖添加量對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳品質(zhì)有較大影響。隨著白砂糖添加量的增加，感官評(píng)分和乳酸度二條曲線都呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，當(dāng)添加量為4%時(shí)乳酸度最高，此時(shí)發(fā)酵乳的口感較酸，感官評(píng)分不高，當(dāng)添加量達(dá)到6%時(shí)，乳酸度降低，但感官評(píng)分最高，發(fā)酵乳酸甜適中，口味最佳。當(dāng)白砂糖添加量超過(guò)6%時(shí)，發(fā)酵乳的酸度和感官評(píng)分逐漸下降。

圖3 白砂糖添加量對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳品質(zhì)的影響figure3 effect of white granulated sugar on the quality of kefir Cordyceps militaris fermented milk

分析其原因主要是當(dāng)白砂糖添加量不足時(shí)，乳酸菌的產(chǎn)酸量低，粘度較差，當(dāng)白砂糖添加量過(guò)大時(shí)，原料中的滲透壓增高，抑制乳酸菌的生長(zhǎng)繁殖，使酸乳的粘度下降。因此在正交試驗(yàn)中選擇4%、6%、8%為白砂糖添加量的三個(gè)水平。

2.4 開(kāi)菲爾接種量對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳品質(zhì)的影響

由圖4可知，開(kāi)菲爾接種量對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳品質(zhì)有較大的影響。隨著開(kāi)菲爾接種量的增加，乳酸度逐漸增加，當(dāng)接種量為6%時(shí)，感官評(píng)分最高，當(dāng)接種量超過(guò)6%后，乳酸度增加較快，口感酸味越來(lái)越重，感官評(píng)分也越來(lái)越低。分析其原因主要是隨著接種量的增加，開(kāi)菲爾中乳球菌分解乳糖產(chǎn)乳酸量越來(lái)越多，當(dāng)接種量達(dá)到6%時(shí)，發(fā)酵乳飲料酸甜適中，口感較好。當(dāng)乳酸度較高時(shí)，造成凝乳中蛋白質(zhì)脫水收縮嚴(yán)重，使乳清析出，出現(xiàn)分層，同時(shí)較多的接種量，會(huì)導(dǎo)致大量的酵母菌體早衰和自溶，產(chǎn)生發(fā)酵臭，從而影響開(kāi)菲爾的風(fēng)味[4]。因此在正交試驗(yàn)選擇4%、6%、8%為開(kāi)菲爾接種量的三個(gè)水平。

圖4 開(kāi)菲爾接種量對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳品質(zhì)的影響figure4 effect of kefir inoculation amount on the quality of kefir Cordyceps militaris fermented milk

2.5 發(fā)酵溫度對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳品質(zhì)的影響

由圖5可知，發(fā)酵溫度對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳品質(zhì)有較大的影響。隨著發(fā)酵溫度的升高，發(fā)酵乳的感官評(píng)分先快速升高后略有下降。當(dāng)發(fā)酵溫度為30℃時(shí)感官評(píng)分最高，當(dāng)超過(guò)30℃時(shí)感官評(píng)分略有下降，但從感官評(píng)分曲線上看，當(dāng)溫度為28℃和35℃時(shí)，與30℃時(shí)感官評(píng)分接近，變化不大。乳酸度曲線一直呈上升趨勢(shì)。分析其原因主要是發(fā)酵溫度低，乳酸菌的活力下降，凝乳能力降低，隨著溫度升高，乳球菌繁殖速度加快，代謝活性增強(qiáng)，乳糖分解產(chǎn)生大量的乳酸，使發(fā)酵乳的酸度不斷升高。當(dāng)溫度為超過(guò)30℃時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到最高。因此在正交試驗(yàn)中選擇28℃、30℃、35℃為發(fā)酵溫度的三個(gè)水平。

圖5 溫度對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳品質(zhì)的影響figure5 effect of temperature on the quality of kefir Cordyceps militaris fermented milk

2.6 發(fā)酵時(shí)間對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳品質(zhì)的影響

由圖6可知，發(fā)酵時(shí)間對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳品質(zhì)有較大的影響。隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，乳球菌分解乳糖產(chǎn)生的乳酸量增加，乳酸度曲線逐漸升溫高，而感官評(píng)分曲線呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間達(dá)到24h時(shí)感謝官評(píng)分最高，超過(guò)24h后，感官評(píng)分曲折線下降。分析其原因主要是由于發(fā)酵時(shí)間較長(zhǎng)，乳酸度的過(guò)高，發(fā)酵乳的口感過(guò)酸。因此在正交試驗(yàn)中選擇16h、20h、24h為發(fā)酵時(shí)間的三個(gè)水平。

圖6 發(fā)酵時(shí)間對(duì)開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳品質(zhì)的影響figure6 effect of fermentation time on the quality of kefir Cordyceps militaris fermented milk

2.7 開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵乳正交試驗(yàn)的結(jié)果及分析

在以上單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表2，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析可知，最優(yōu)組合為A2B2C2D3，即白砂糖的添加量為6%，開(kāi)菲爾接種量為6%，發(fā)酵溫度為30℃，發(fā)酵時(shí)間24h。正交試驗(yàn)結(jié)果極差R值可知，開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草發(fā)酵飲料品質(zhì)影響主次因素為發(fā)酵溫度＞B發(fā)酵時(shí)間＞開(kāi)菲爾接種量＞白砂糖添加量。

表2 L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table2 L9（34)orthogonal experimental design

表3 L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果Table3 L9（34）orthogonal test results

3 產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

3.1 感官指標(biāo)

本產(chǎn)品的色澤為乳白色，具有光澤，具有發(fā)酵乳的香味，無(wú)異味，酸甜適口，組織均勻細(xì)膩。

3.2 理化指標(biāo)

總固形物≥12%，蛋白質(zhì)≥1.3%，酸度為65～80°T。

3.3 微生物學(xué)指標(biāo)

大腸菌群：無(wú)檢出；致病菌：無(wú)檢出。

4 結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)確定開(kāi)菲爾蛹蟲(chóng)草保健飲料生產(chǎn)的最佳工藝參數(shù)為蛹蟲(chóng)草菌絲體的添加量為15%，蔗糖酯添加量0.6%，白砂糖的添加量為6%，開(kāi)菲爾接種量為6%，發(fā)酵溫度為30℃，發(fā)酵時(shí)間為24h；L9（34）正交試驗(yàn)影響產(chǎn)品品質(zhì)的主次因素為發(fā)酵溫度＞發(fā)酵時(shí)間＞開(kāi)菲爾接種量＞白砂糖添加量。本產(chǎn)品為乳白色或微黃色，組織細(xì)膩，酸甜適口，具有開(kāi)菲爾發(fā)酵乳的獨(dú)特風(fēng)味。