乳酸菌发酵型冬瓜汁饮料的研制

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乳酸菌发酵型冬瓜汁饮料的研制

[浏览次数：755 次] [更新时间：2012-11-27]

乳酸菌发酵型冬瓜汁饮料的研制 张赟彬 徐丽蓓 黄晓艳 （上海应用技术学院香料香精技术与工程学院  上海 200235） 摘要：以冬瓜汁中加入乳酸菌进行发酵，通过改变发酵温度、菌种添加量以及口味的调配优化，以期得到满足消费者口味的新型冬瓜汁乳酸菌饮料。通过对发酵过程中的pH值、氨态氮、总酸、还原糖、乳酸菌数进行测定和对比，结合感官评定得出最佳的发酵条件为发酵温度33 ℃、接种量1.0%、发酵时间2 d；调配优化试验结果表明：当加白砂糖1.0%、柠檬酸0.025%、不加加盐时口感最佳。 关键词：冬瓜汁；乳酸菌；发酵 中图分类号：TS252.54                        文献标识码：B Study on the Fermentation Technology of White Gourd Juice with Lactic Acid Bacteria Zhang yun-bin   Xu li-bai   Huang xiao-yan (School of perfume and aroma technology, shanghai institute of technology, shanghai, 200235) Abstract: White gourd juice was fermented by adding lactic acid bacteria. Through changing fermentation temperature, amount of strain, as well as optimizing beverage tastes, a new kind of white gourd beverage containing lactic acid bacteria was developed to meet consumers’ tastes. By determination of changes of pH, ammonia nitrogen, total acid, reducing sugar, and lactic acid bacteria number during fermentation process, combined with sensory evaluation, the best fermentation conditions was archived as follows: the temperature 33 ℃, inoculation amount 1.0 %, fermentation time 2d; Results also showed that adding 1.0% sugar and 0.025% citric acid, without salt could get best taste. Keywords:  white gourd juice; lactic acid bacteria; fermentation; beverage 0 前言 冬瓜（Benincasa hispida Cogn.）为葫芦科植物，全国各地均有栽培。冬瓜营养成分丰富，耐贮藏运输、耐热性强、肉质洁白、脆爽多汁，是适于现代化农产品加工的良好原料，而且它还具有利尿、清热、化痰、解渴等功效，在医药领域中也有着广泛的用途。长期以来，冬瓜一直被奉为一种价廉物美、药食兼用的佳品而受到消费者的青睐。冬瓜包括果肉、瓤和籽，含有丰富的蛋白质、碳水化合物、维生素以及矿质元素等营养成分[1]。本实验以冬瓜汁为原料，通过添加乳酸菌进行发酵以开发一种新型的植物乳酸菌饮料，本实验可为工业化规模生产冬瓜饮料提供理论依据和工艺参数，对开发冬瓜资源、提高经济价值具有重要的现实意义。 1 材料及方法 1.1 实验材料及试剂 新鲜冬瓜，精制加碘盐，玉棠牌一级白砂糖，氢氧化钠，柠檬酸，葡萄糖，乙醇，溴麝香草酚蓝，甲醛，硫酸铜，次甲基蓝，酒石酸甲钠，亚铁氰化钾，改良MC琼脂培养基等。 注：改良琼脂培养基配方(g/L)：大豆蛋白胨10.0 g ，牛肉膏粉5.0 g，酵母浸粉5.0 g，乳糖20.0 g，葡萄糖20.0 g，碳酸钙10.0 g，琼脂15.0 g，中性红0.07 g，加蒸馏水至1 L；溶解后调节pH到7.0~7.4。 1.2 主要仪器及设备 DS-1型高速组织捣碎机，上海标本模型制造厂；PHS-3C型精密pH计，上海精密科学仪器有限公司；GZX-914 MBE型数显鼓风干燥箱，上海博迅实业有限公司医疗设备厂；GSP-9080MBE型隔水式恒温培养箱，上海博迅实业有限公司医疗设备厂；YJ-1450型超净工作台，苏州三兴净化公司；JY2001型电子天平，上海精密科学仪器有限公司；RS-232型精密电子天平，上海恒平科学仪器有限公司等。 1.3 实验方法 1.3.1乳酸菌发酵冬瓜汁饮料制作的工艺流程 原料处理→预煮灭酶→切块→打浆→过滤→煮浆→调配→冷却→接种→封口→发酵。 操作要点： (1)原料处理：选择无病害、无腐烂的新鲜冬瓜，去皮去籽。将冬瓜分别切成块状。 (2)预煮灭酶：将冬瓜块放入烧开的沸水中煮2min灭酶处理。将灭酶完毕的冬瓜捞出，令其冷却至室温。 (3)打浆：将冷却了的冬瓜切成丁，放入高速组织捣碎机中进行打浆。 (4)过滤：将榨出的冬瓜原汁用200目筛过滤，收集滤液待用。 (5)煮浆：将过滤后得到的滤液在不锈钢锅中加热至沸，以起到灭菌和熟化的作用。 (6)调配：将煮开后的冬瓜汁取200 mL倒入干燥1000 mL锥形瓶中，并加入800 mL开水。加入6.0%的食盐和10.0%的白砂糖。 (7)冷却：将调配好的冬瓜汁在超净工作台上自然冷却至40℃左右，期间打开紫外灯以避免杂菌污染。 (8)接种：用灭菌后的移液管吸取一定数量的自制酸奶加入到冬瓜汁中，用灭菌后的玻璃棒搅匀。 实验配方为：冬瓜汁：水=1：4，盐添加量2.0%，糖添加量5.0%。菌种添加量分别为0.75%、1%和1.25%。 1.3.2 菌种的制备 将保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌按照1：1的比例接种到10.0%的已灭菌的奶粉溶液中，培养温度41 ℃，传代培养3-4 次。如果4 h 内凝乳，说明乳酸菌的活力已达到要求，置于冰箱中备用[2]。 1.4 分析评价方法 1.4.1理化指标的测定 还原糖含量的测定：直接滴定法（GB/T 5009.7-2003）；pH：采用PHS-3C型精密pH计测定；氨态氮含量的测定:甲醛滴定法；总酸含量的测定：按中华人民共和国国家标准食品中总酸的测定方法（GB/T 12456-90）中的方法来测定样液总酸。 1.4.2 微生物指标测定 细菌总数，乳酸菌总数：平板计数法。 1.4.3 感官评定 运用感官评定评分法，挑选10人对每组样品进行结果分析，分别对外观、嗅觉和口感进行评定。本实验的感官评定评分细则如表1所示。满分为100分；90分以上的产品为感官质量优的产品；80-90分为感官质量一般的产品；60-80分为感官质量较差的产品；60分以下为感官不合格的产品。 表1 感官评分指标 项目 视觉（10分） 嗅觉（30分） 味觉（60分） 感官评测现象结果 汁液澄清，无分层及沉淀，无“生花”现象      8～10分 酸香气协调且有冬瓜清香，无异    味 25～30分 咸度适中，酸甜适口，无异味且爽口 50～60分 汁液尚澄清，有轻微分层及少量沉淀，稍有“生花”现象     5～7分 酸香气尚协调且有冬瓜清香，无异味 20～25分 咸度尚适中，酸甜尚适口，无异味且尚爽口 40～50分 汁液澄清度差，分层严重及有大量沉淀，伴有“生花”现象            5分以下 酸香气不协调且冬瓜清香不明显，有异味        20分以下 咸、酸、甜度比例失调，不爽口        40分以下 2 结果与讨论 2.1 乳酸菌发酵冬瓜汁饮料最佳发酵工艺的研究     模拟乳酸菌的发酵环境，取室温、参考乳酸菌生长的最适温度，再取两者的中间值，分别在25 ℃、33 ℃和41 ℃下进行发酵，每隔一段固定时间取样后测定pH值、总酸、氨态氮、葡萄糖及进行乳酸菌计数和感官评定。通过对各项指标的结果的对比研究，以确定乳酸菌发酵冬瓜汁饮料的最佳发酵条件。 2.1.1  不同发酵温度下冬瓜汁饮料的pH变化 图2.1 不同发酵温度时pH值变化曲线 a 25℃   b 33℃   c 41℃ 实验结果表明，随着发酵时间的延长，pH值呈下降趋势；25 ℃发酵的最初24 h和33 ℃、41 ℃发酵的最初12小时内，由于生长空间及营养素十分充裕，乳酸菌迅速生长，进入对数期，产生了大量有机酸，pH迅速下降。随后，pH值的下降速率较为平稳，主要是由于空间及营养素的逐渐减少导致乳酸菌生长缓慢，产酸的速度也逐渐减慢，且接种量为1.0% 时，pH值下降的幅度最大。可见接种量和发酵温度都影响着冬瓜乳酸菌发酵饮料中的pH值。 2.1.2  不同发酵温度下冬瓜汁饮料的总酸变化 图2.2 不同发酵温度时总酸含量变化曲线 a 25℃   b 33℃   c 41℃ 实验结果表明，总酸含量随着发酵的增长而增加。这个趋势在发酵最初的12 h内最为明显，而后在0.5~1.5 d，处于相对平缓期。接种量0.75%的样品，在随后几天内总酸含量变化缓慢，基本保持不变。而接种量1.0%和1.25%在1.5 d后又有一个明显的增长，在2.5d时达到最高值。且接种量1.0%的增长最快，说明它的发酵情况最好，产酸量最佳。41 ℃发酵时，在0.5 d后三个试样的总酸含量变化均已经趋于平稳，但最初的0.5 d内总酸的增长速率相对25 ℃和33 ℃发酵要快；其总的产酸量却没它们高，这是因为温度高，菌体繁殖较快，产酸也较快而多，但温度过高，培养基中的营养物质多消耗在细胞的生长繁殖上了，结果用于合成酸的底物量减少，最终的总酸含量减少。此项试验中接种量为1.25%的试样产酸量最高。 2.1.3 不同发酵温度下冬瓜汁饮料的氨态氮变化 图2.3 不同发酵温度时氨态氮含量变化曲线 a 25℃   b 33℃   c 41℃ 实验结果表明，氨态氮的总量是有一个增加的趋势，且接种量1.0%和1.25%的试样，氨态氮含量的增加趋势均比接种量为0.75%的试样明显，含量均比其高。氨基酸总量增加可能与乳酸菌能利用少量无机氮源合成氨基酸有关, 也可能是乳酸菌菌体生长繁殖的结果[1]。25 ℃发酵时，接种量1.0%的试样在第5 d时氨态氮含量达到最高；33 ℃发酵时，接种量为0.75%的试样在前2.5 d内氨态氮含量基本保持不变，在第2.5 d至第3 d中有一次明显的增长，而后又趋于平稳。而接种量为1.0%的试样氨态氮含量增加得最快最多，1.25%的次之。41 ℃发酵时，接种量为1.0%和1.25%的试样氨态氮含量在1.5 d内随着发酵过程含量逐渐增加，而后缓慢的减少；接种量0.75%的试样在前2 d内增加较快，而后减少的也较快。接种量1.25%的试样氨态氮含量最高，但这也可能与其基点较高有关。 2.1.4 不同发酵温度下冬瓜汁饮料的还原糖含量的变化 图2.4  不同发酵温度时还原糖含量变化曲线 a 25℃   b 33℃   c 41℃ 本实验用的混合菌种中，两种乳酸菌都能利用葡萄糖，嗜热链球菌还能利用蔗糖，而保加利亚乳杆菌则不能利用蔗糖。从图2.4 可以看出冬瓜汁中的还原糖均随着发酵的进行而减少，这是由于冬瓜汁中可被利用的糖经乳酸菌的作用，被消耗和转化成乳酸等产物。发酵过程中乳酸菌不断利用糖产酸，当pH 降低到一定程度时，其自身将受到抑制[3]。实验结果表明，还原糖含量随着发酵时间的增长逐渐减少，且41 ℃发酵时冬瓜汁中还原糖含量下降最快，这是由于41 ℃相对来说较适合乳酸菌的生长，所以菌体繁殖快，数量也多，所需的养分就相对较多。所以，41 ℃发酵时，还原糖减少的量多且减少的速度快。接种量1.25%的试样减少的最快、减少的量最多，接种量1.0%的次之，接种量0.75%的还原糖变化得相对来说最慢最少。 2.1.5  不同发酵温度下冬瓜汁饮料的乳酸菌数量 图2.5  不同发酵温度时乳酸菌数量变化曲线 a 25℃   b 33℃   c 41℃ 实验结果表明，25 ℃发酵时，乳酸菌生长缓慢，进入对数期较晚，且乳酸菌总数明显少于33℃和41℃发酵时的乳酸菌总数；33℃发酵时，三个试样的乳酸菌菌数均从第2d开始明显增多，达到对数期。且菌落总数比25℃发酵时要多10倍左右。33℃发酵时接种量1.0%的试样菌群生长最好。41℃发酵时，乳酸菌的生长繁殖速度高于前两个温度的，三个试样的菌落总数均从1.5d开始明显增多，达到对数期。但菌落总数没有明显多于33℃发酵时的菌数。 2.1.6 不同发酵温度下冬瓜汁饮料的感官评定 实验结果表明，25 ℃发酵时，按感官评定得分情况来看，感官品质最佳的为接种量1.0%的试样发酵5 d，得分最高为89分。33 ℃发酵时，三个试样均在第2 d达到最佳的发酵效果，在外观、口味风味各方面均较好。而后面几天各方面的品质均有所下降，如沉淀增多、酸香气变得不纯正，酸味过重等。其中接种量1.0%的试样发酵至第2d时的感官评定结果最佳。41℃发酵时，三个试样均在第1d达到最佳的发酵效果，在外观、口味风味各方面均较好。而后面几天各方面的品质均有所下降，沉淀增多、酸香气变得不纯正，酸味过重等。其中接种量1.25%的试样发酵至第1d时的感官评定结果最佳。由表2.1可知，2号试验的感官评定结果得分最高。且从经济效益等各方面条件考虑，2号试验为最佳方案，即发酵温度为33 ℃，接种量为1.0%，发酵时间为2 d。 表2.1 最佳发酵条件的确定方案及结果分析 序号 发酵温度 （℃） 接种量 （%） 发酵时间（d） 感官评定描述 视觉 10分 嗅觉 30分 味觉 60分 总分 1 2 3 25 33 41 1.0 1.0 1.25 5 2 1 汁液澄清有少量沉淀，有淡淡冬瓜清香及酸香，酸甜适中 汁液澄清有微量沉淀，冬瓜清香及酸香宜人，酸甜适中 汁液澄清但有较多沉淀，有淡淡冬瓜清香及浓郁酸香，酸甜适中 7 8 6 25 27 27 54 58 57 86 93 90 2.2 产品调配优化实验 2.2.1 加糖量实验 原料在初始调配时加入一定糖，一方面起到调味的作用，另一方面能为发酵菌发酵提供充足的能量，被其消耗利用掉一部分，且在发酵过程中会产生大量有机酸，故有可能在产品最终发酵成型后，甜味不佳，所以通过在调配加糖来提高产品的风味质量。实验结果得知，在再调配过程中须再加入1%的蔗糖，可使得口味更佳。 表2.2 加糖量选择 用量 口味 滋味评定 10分 空白 稍淡 6.5 1.0％ 甜度适中 6.8 2.0％ 偏甜 6.4 3.0％ 过甜 6.0 4.0％ 过甜，发腻 5.4   2.2.2 柠檬酸添加实验 由于柠檬酸能与促进氧化的微量金属离子螯合，促进离子钝化，从而防止油脂氧化酸败，在与酚类抗氧化剂同时使用时，可使抗氧化剂再生[4]。所以在调配过程中适量添加柠檬酸，能够起到较好的护色作用，通过实验得知，结合冬瓜汁饮料的口感以及色泽，添加0.025％的柠檬酸能使产品具有更好的外观和风味。 表2.3 加酸量选择 用量 口味 滋味评定 10分 护色效果 空白 酸味不协调 6.8 无效果 0.025％ 酸度适中协调 7.0 较好 0.05％ 稍酸，有后涩味 6.4 较好 0.075％ 偏酸 6.0 很好 0.1％ 过酸，咸味突出 5.8 很好 2.2.3 加盐量实验 原料在初始调配中通过添加一定量的盐来起到调味作用，另一方面也起到了一定的抑制杂菌的作用。在再调配过程中，再通过添加一定量的盐来使产品风味更佳。实验表明，原始的盐的添加量2.0%已经足够，再添加多余的盐将会使产品的风味质量大打折扣，原因在于人的味蕾对于咸味十分敏感，且作为饮料而言，其一贯给人的印象便是非淡即甜，而带有咸味的饮料市场上很少且不太为人接受，其加盐量应当严格控制于少量。表2.4可以看出，不加盐的冬瓜汁饮料口感更佳。 表2.4 加盐量选择 用量 口味 滋味评定 10分 空白 甜咸适口 6.8 0.5％ 稍咸 6.5 1.0％ 偏咸 6.4 1.5％ 过咸 5.8 2.0％ 咸涩 5.4 3  结论 经乳酸菌发酵冬瓜汁饮料发酵工艺条件的研究实验发现，乳酸菌发酵冬瓜汁饮料的最优方案是发酵温度33 ℃、接种量1.0%、发酵时间2天。通过对乳酸菌发酵冬瓜汁饮料的调配优化试验，得出最佳调配方案：加白砂糖1.0% 、加柠檬酸0.025%、无需加盐，得到的产品酸甜适口、风味协调、口感柔和细腻。 参考文献： [1] 姜觅，谢峰．冬瓜汁乳酸发酵饮料的研究[J].食品科学.2006，27( 3)：267- 271 [2] 方祥，胡文锋．乳酸菌的分离，鉴定及其生长特性[J] ．中国微生态学杂志，2000，12 (5)：260-264 [3] 孔学庆．植物性原料乳酸菌发酵饮料的研究进展．黑龙江八一农垦大学学报．2008，10(4)：64-66 [4] 刘程编著．食品添加剂食用大全．北京：北京工业大学出版社。1994．39-54

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