植物乳桿菌發酵柚子汁復合飲料的研制

范俊華，肖志劍，張文

(北京美滋樂源食品有限公司，北京，101200)

植物乳桿菌發酵柚子汁復合飲料的研制

范俊華*，肖志劍，張文

(北京美滋樂源食品有限公司，北京，101200)

以柚子、蘋果、梨的混合汁為主要原料，采用植物乳桿菌進行發酵，研制出一款純益生菌發酵的復合果汁飲料。通過單因素分析，探討了菌種接種量、發酵溫度和發酵時間對產品口感的影響。采用正交試驗，以感官評價為指標，優化了發酵工藝參數，以及柚子、蘋果、梨、白砂糖的添加量。結果表明，接種量3%、發酵溫度30 ℃、發酵時間40 h為最佳的發酵工藝參數；確定發酵飲料的最佳配方為：柚子汁20%、蘋果汁10%、梨汁15%、白砂糖9%。由此制得的產品口感酸甜適宜，既有柔和發酵風味，又不失濃郁果香味；在4 ℃冰箱冷藏，活菌數在3個月內可維持在106CFU/mL以上，且口感基本無變化。

發酵飲料；柚子；植物乳桿菌

柚子含有豐富的生理活性物質和營養成分，如柚皮苷、新橙皮苷、類胰島素、揮發油、VB1、VB2、VC、煙酸、果糖、葡萄糖、蛋白質、脂類、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，可發酵果蔬，具有耐酸耐膽鹽的特性[3-4]；相對于普通的乳酸菌，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酵菌株，對柚子進行前處理以脫除苦味；以柚子、蘋果、梨的混合汁為原料進行調配發酵，旨在開發出一款純益生菌發酵、含有活菌、口感風味俱佳的發酵柚子汁復合飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮柚子、梨、蘋果、纖維素酶(諾維信)、果膠酶(諾維信)、β-環狀糊精(江蘇豐園)、復配穩定劑(果膠、羧甲基纖維素鈉、檸檬酸鈉)、植物乳桿菌(科漢森)等。

1.2 儀器設備

皮渣分離機，金壇市杰瑞爾電器有限公司；均質機，上海東華高壓均質廠；恒溫箱，東莞市華凱檢測設備科技有限公司；水浴鍋，上海合恒儀器設備有限公司；pH計，上海雷滋儀器廠 ；電子天平，上海舜宇恒平公司；分析天平，德國賽多利斯；黏度計，上海標卓科學儀器有限公司。

1.3 工藝流程

1.4 實驗方法

1.4.1 柚子、梨、蘋果前處理

(1)柚子前處理：選取新鮮、無抗生素和農藥殘留的柚子，清洗、去皮、稱重；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-環糊精，對其苦味進行包埋，降低柚子汁的苦味。

(3)梨、蘋果前處理：清洗、稱重；然后放入離心式皮渣分離機中破碎榨汁；添加果膠酶、纖維素酶水解，過濾(同柚子前處理)，獲得梨清汁和蘋果清汁。

1.4.2 調配殺菌

將柚子清汁、梨清汁和蘋果清汁按比例混合，然后添加9%白砂糖、0.2%復配穩定劑，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pH值在4.5左右；然后加熱至65 ℃、20 MPa均質；冷卻至30 ℃，在無菌條件下加入植物乳桿菌進行發酵，接種量3%。

1.5 發酵工藝的研究

1.5.1 菌種接種量對口感的影響

選擇發酵溫度30 ℃、發酵時間36 h，菌種接種量1%、3%、5%的乳酸菌培養液進行單因素實驗，以總酸度和感官評價為指標，考察菌種接種量對口感的影響。

1.5.2 發酵溫度對口感的影響

選擇菌種接種量3%、發酵時間36 h，發酵溫度25、30、35 ℃進行單因素實驗，以總酸度和感官評價為指標，考察發酵溫度對口感的影響。

1.5.3 發酵時間對口感的影響

選擇菌種接種量3%、發酵溫度30 ℃，發酵時間12、24、36 h進行單因素實驗，以總酸度和感官評價為指標，考察發酵時間對口感的影響。

1.5.4 正交實驗設計

在單因素實驗基礎上，以感官綜合評分作為評價指標，進行L9(33)正交試驗，對菌種接種量、發酵溫度和發酵時間進行優化，具體因素水平表見表1。

表1 發酵工藝正交試驗因素水平表

1.6 發酵飲料配方的研究

以感官評價為指標，對柚子汁、梨汁、蘋果汁、白砂糖添加量進行4因素、3水平正交試驗，確定出發酵飲料的最優配方，具體因素水平表見表2。

表2 發酵果汁復配比例正交試驗因素水平表

1.7 貨架期內活菌數和口感變化

發酵結束后，將產品放置4 ℃冰箱冷藏，考察3個月貨架期內，活菌數和口感的變化，活菌數測定參考GB4789.35乳酸菌檢驗[7]。

1.8 酸度測定

GB/T12456食品中總酸的測定[8]。

1.9 感官評價(GE 3)

表3 感官評價標準

2 結果與討論

2.1 發酵工藝的確定

2.1.1 菌種接種量對產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，初始活菌數越多，菌種增殖也越快，代謝產酸越多[9]；當菌種添加量為5%時，產品口感過酸，風味不佳；菌種添加量為1%時，初始活菌數較少，導致發酵速度較慢，發酵時間會延長，不符合經濟性考慮。故確定菌種添加量為3%。

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

2.1.2 發酵溫度對產品酸度和口感的影響

由圖2可以看出，隨發酵溫度的提高，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酵時間內，發酵溫度越高(均在植物乳桿菌合適的發酵溫度范圍內)，菌種代謝越旺盛，產酸越快[10]，但35 ℃時，可能產酸量過高，導致口感由于過酸而不愉悅；發酵溫度為25 ℃時，代謝不活躍，產酸不足，使酸甜不協調；故確定發酵溫度為30 ℃。

圖2 發酵溫度對酸度和口感的影響Fig.2 Effect of fermentation temperature on the total acid concentration and product taste

2.1.3 發酵時間對產品酸度和口感的影響

由圖3可以看出，隨發酵時間的增加，酸度逐漸增加，感官分值也逐漸增加；分析原因是發酵12～24 h，發酵時間相對較短，菌種由延滯期進入對數期需要一定的時間，在此期間內產酸不足，使產品酸甜比不協調，而發酵36 h，則可以產生足夠的酸度，使酸甜協調，口感飽滿[10-11]。故確定發酵時間為36 h。

圖3 發酵時間對酸度和口感的影響Fig.3 Effect of fermentation time on the total acid concentration and product taste

2.1.4 正交試驗確定最佳發酵工藝

在單因素實驗基礎上，以感官評分作為指標，進行L9(33)正交試驗，試驗結果如表4。

表4 發酵工藝正交試驗結果與分析

由表4可以看出，影響發酵工藝的主次因素排列次序為：發酵時間>菌種接種量>發酵溫度。根據感官評價和極差分析的結果來看，A2B2C3為最佳方案，即菌種接種量為3%、發酵溫度為30 ℃、發酵時間40 h。

2.2 發酵飲料配方的確定

前期實驗表明，單獨采用柚子汁發酵，即使使用了β-環糊精苦味包埋技術[11]，整體口感仍偏苦，不愉悅，需其他的水果汁搭配進行復合發酵；通過前期實驗篩選，本實驗確定使用蘋果汁和梨汁與柚子汁進行復合發酵。

以感官評價為指標，采用L9(34)進行正交實驗設計，正交試驗結果如表5。

表5 發酵飲料配方正交試驗結果與分析

由表5可以看出，影響柚子汁發酵飲料的主次因素排列次序為：柚子汁>梨汁>蘋果汁>白砂糖，根據感官評價結果，A2B2C2D1為最優配方。從極差分析的結果來看，最佳組合為A2B2C3D2。所以對A2B2C2D1與A2B2C3D2進行驗證實驗，評分標準不變，其得分分別為89和91，最終確定A2B2C3D2為最佳配方，即柚子汁、蘋果汁、梨汁、白砂糖的添加量分別為：20%、10%、15%、9%。

2.3 貨架期內活菌數、酸度和口感的變化

2.3.1 貨架期內活菌數的變化

圖4 貨架期內產品活菌數的變化Fig.4 Changes of viable count in product shelf life

發酵終止后，將樣品放入4 ℃冰箱，考察3個月內活菌數的變化，結果如圖4所示。由于菌體衰亡，3個月內活菌數逐漸下降[5]，但基本維持在106CFU/mL以上，滿足活性乳酸菌飲料的要求。

2.3.2 貨架期內酸度和口感的變化

發酵終止后，將樣品放入4 ℃冰箱考察，考察3個月內酸度和口感的變化，結果如表6。

表6 貨架期內酸度和口感的變化

如表6所示，由于產品中有活菌，在貨架期內菌體會緩慢代謝產酸，使酸度增長，3個月內產品總酸達到0.3%左右，導致口感上酸感上升，發酵味明顯，但整體口感變化在可接受范圍內。

3 結論

(1)通過試驗，確定了植物乳桿菌的接種量為3%、發酵溫度為30 ℃、發酵時間為40 h；

(2)正交試驗確定了柚子汁、蘋果汁、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品口感最佳：酸甜適宜，既有發酵風味，又有濃郁的果香味；

(4)4 ℃冰箱冷藏，活菌數在3個月內可維持在106CFU/mL以上，且口感基本無變化。

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

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

[3] 王水泉,包艷,董喜梅.植物乳桿菌的生理功能及應用[J].中國農業科技導報,2010,12(4):49-55.

[4] 林曉姿,梁璋成,何志剛，等.兩株自選乳酸菌的益生特性[J].食品科學技術學報, 2012,30(1):30-35.

[5] 馬千里，劉冬，顧瑞霞.植物乳桿菌的益生特性及其在乳制品中的應用[J].中國奶牛，2014(1):36-40.

[6] 廖雪義,郭麗瓊,林俊芳.益生乳酸菌在發酵果蔬飲品開發上的應用[J].食品工業,2014,35(7):223-229.

[7] GB4789.35-2010 食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 乳酸菌檢驗[S].

[8] GB/T12456-2008食品中總酸的測定[S].

[9] 趙蓓,李鋒.發酵型復合果蔬乳飲料的制備工藝研究[J].食品安全導刊,2015(6):131-134.

[10] 鄒玉紅,韓秋霞.乳酸菌發酵果蔬飲料的制備工藝[J].食品研究與開發, 2011,32(3):113-116.

[11] 陳歷水,丁慶波,吳偉莉.發酵果蔬汁的功能特性研究進展[J].食品工業科技,2012, 33(11):418-421.

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