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導(dǎo)讀

我國(guó)南瓜種植面積大、產(chǎn)量高，但大多被直接食用，附加值不高。近年來(lái)，利用益生菌發(fā)酵果蔬汁飲品的研究日益增多。發(fā)酵果蔬汁與普通果蔬汁相比，不但能夠增加果蔬制品的營(yíng)養(yǎng)保健功能，改善果蔬制品的風(fēng)味，而且有利于延長(zhǎng)食品保質(zhì)期，提高經(jīng)濟(jì)效益。目前，用于發(fā)酵果蔬汁的益生菌以乳酸菌為主，有保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、干酪乳桿菌、植物乳桿菌、雙歧桿菌等。以多種乳酸菌和酵母菌共同發(fā)酵的研究還較少。賀銀鳳通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品開(kāi)菲爾及內(nèi)蒙酸馬奶酒的研究發(fā)現(xiàn)，酵母菌和乳酸菌之間有共生關(guān)系。葛磊采用先乳酸菌后酵母菌的發(fā)酵方式開(kāi)發(fā)了全燕麥發(fā)酵飲料。本研究以南瓜汁為原料，選取前期篩選獲得的3株優(yōu)質(zhì)的乳酸菌與釀酒酵母共同接種于南瓜汁中進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，通過(guò)發(fā)酵工藝參數(shù)的優(yōu)選為開(kāi)發(fā)有活性的南瓜功能飲料提供參考。

1材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料

南瓜、馬鈴薯、大豆；乳酸菌L.c、L.p、L.r；釀酒酵母SY。

1.1.2 設(shè)備

LX-B35L型立式自動(dòng)電熱壓力蒸汽滅菌鍋；DHP-9082型電熱恒溫培養(yǎng)箱；BSA1245-CW分析天平；YT-CJ-1N型超凈工作臺(tái)；XW80A漩渦混合器；FE20實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)等。

1.1.2 設(shè)備

LX-B35L型立式自動(dòng)電熱壓力蒸汽滅菌鍋；DHP-9082型電熱恒溫培養(yǎng)箱；BSA1245-CW分析天平；YT-CJ-1N型超凈工作臺(tái)；XW80A漩渦混合器；FE20實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)等。

1.2 方法

1.2.1 種子培養(yǎng)基的優(yōu)化

以南瓜漿作為乳酸菌的基礎(chǔ)培養(yǎng)基，選取葡萄糖補(bǔ)充碳源，加入豆?jié){補(bǔ)充氮源，添加碳酸鈣起緩沖作用，因?yàn)樘妓徕}可以中和乳酸菌產(chǎn)生的乳酸，避免培養(yǎng)基pH過(guò)低，更好地促進(jìn)乳酸菌的生長(zhǎng)。乳酸菌L.p、L.c、L.r以1∶1∶1（體積比）的接種量接種于培養(yǎng)基中，接種量為3%，在36℃下發(fā)酵12h。采用L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)乳酸菌群的種子培養(yǎng)基進(jìn)行優(yōu)化。試驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表1。

1.2.2 發(fā)酵工藝參數(shù)的優(yōu)化

為確定南瓜汁發(fā)酵的最佳條件，選擇發(fā)酵菌種配比，接種量，發(fā)酵溫度，發(fā)酵時(shí)間 4 個(gè)因素分別進(jìn)行單因素試驗(yàn)，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇菌種配比，發(fā)酵溫度，接種量設(shè)計(jì)三因素三水平的正交試驗(yàn)，最終確定發(fā)酵最佳工藝。

1.2.2.1 發(fā)酵時(shí)間的選擇

在待發(fā)酵南瓜汁中，按菌種配比（SY∶乳酸菌群 =1∶2，體積比）接入 3 %的種子培養(yǎng)液，37 ℃靜置發(fā)酵24 h，每 2 h 測(cè)定發(fā)酵過(guò)程 pH 的變化。

1.2.2.2 菌種配比的選擇

發(fā)酵溫度 37 ℃，接種量為 3 %，發(fā)酵時(shí)間為 12 h的條件下，采用不同菌種配比（SY∶ 乳酸菌群 =1∶1、1 ∶2、1 ∶ 3、1 ∶ 4、1 ∶ 5，體積比）對(duì)南瓜汁進(jìn)行發(fā)酵，根據(jù)pH、活菌數(shù)及感官得分確定最佳菌種配比。

1.2.2.3 接種量的選擇

發(fā)酵溫度 37 ℃，菌種配比（SY ∶ 乳酸菌群 =1 ∶ 2，體積比），發(fā)酵時(shí)間為 12 h 的條件下，采用不同接種量（1 %、2 %、3 %、4 %、5 %） 對(duì)南瓜汁進(jìn)行發(fā)酵， 根據(jù)pH、活菌數(shù)及感官得分確定最佳接種量。

1.2.2.4 發(fā)酵溫度的選擇

在接種量為 3 %，菌種配比（SY ∶ 乳酸菌群 =1 ∶ 2，體積比），發(fā)酵時(shí)間 12 h 的條件下，采用不同發(fā)酵溫度（30、33、36、39、42 ℃）對(duì)南瓜汁進(jìn)行發(fā)酵，根據(jù) pH、活菌數(shù)及感官得分確定最佳發(fā)酵溫度。

1.2.2.5 感官評(píng)價(jià)

采用評(píng)分檢驗(yàn)法對(duì)發(fā)酵南瓜汁進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。 分析評(píng)定的指標(biāo)有色澤、香氣、滋味和組織狀態(tài)，各指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表 2。

綜合得分為 4 個(gè)指標(biāo)評(píng)分之和， 即綜合得分=色澤得分+香氣得分+滋味得分+組織狀態(tài)得分。

1.2.2.6 發(fā)酵工藝條件正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步得到南瓜汁發(fā)酵的最佳工藝條件， 對(duì)影響南瓜汁發(fā)酵的 3 個(gè)主要因素：菌種配比（1 ∶ 2、1 ∶ 3、1 ∶ 4，體積比），接種量（2 %、3 %、4 %），發(fā)酵溫度（34、36、38℃）進(jìn)行優(yōu)化組合，選用三因素三水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，測(cè)定發(fā)酵過(guò)程的 pH、活菌數(shù)及感官得分，確定最佳發(fā)酵工藝條件。試驗(yàn)設(shè)計(jì)的各因素水平見(jiàn)表3。

2結(jié)果與討論

2.1 種子培養(yǎng)基的優(yōu)化

由表 4 的極差 R 值可以看出 RD>RB>RA>RC， 即在正交試驗(yàn)所設(shè)計(jì)的各因素水平中，豆?jié){、南瓜漿、葡萄糖、碳酸鈣的添加量對(duì)于種子液活菌數(shù)的影響依次增大，碳酸鈣對(duì)活菌數(shù)的影響最大，葡萄糖次之，兩種物質(zhì)對(duì)于乳酸菌的生長(zhǎng)作用明顯。從表 4 還可以看出，活菌數(shù)對(duì)數(shù)最高的是A3B2C1D3， 進(jìn)一步繪制各因素水平趨勢(shì)，如圖 1 所示。

直觀分析得出的最佳組合為 A3B2C1D3， 與正交試驗(yàn)結(jié)果一致， 因此種子液培養(yǎng)基的最佳組合為A3B2C1D3，即南瓜漿含量 40 %，葡萄糖 2 %，豆?jié){ 5 %和碳酸鈣 0.4 %。

2.2 發(fā)酵工藝優(yōu)化

2.2.1 發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵過(guò)程的影響

酸性飲料的 pH 一般為 3.8~4.2。由圖 2 可知，發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵過(guò)程pH 變化影響顯著。 在發(fā)酵初始階段（0 h~2 h），pH 下降較慢，在發(fā)酵 2 h~8 h 時(shí)，各菌株生長(zhǎng)旺盛，產(chǎn)酸較快，發(fā)酵 10 h 時(shí)，pH 為 4.09，已達(dá)到酸性飲料的要求，為了使發(fā)酵風(fēng)味更好，適當(dāng)延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間至 12 h，此時(shí) pH 為 3.94，發(fā)酵液感官評(píng)分較高，所以確定發(fā)酵時(shí)間為 12 h。

2.2.2 菌株配比對(duì)發(fā)酵過(guò)程的影響

從表 5 可以看出，在發(fā)酵溫度為 37 ℃，接種量為3 %，發(fā)酵 12 h 的條件下，不同菌種配比對(duì) pH、乳酸菌活菌數(shù)及感官得分都具有顯著性差異，菌種配比為 1 ∶3（體積比）時(shí)，pH 為 3.89，感官得分為 8.5，lg（CFU/mL）為 9.13，此時(shí)感官得分較高，乳酸菌含量豐富，因此確定菌種配比為 1 ∶ 3（體積比）。

2.2.3 接種量對(duì)發(fā)酵過(guò)程的影響

由表 6 可以看出， 不同接種量對(duì)于發(fā)酵過(guò)程具有顯著性差異。 隨著接種量的增加，產(chǎn)酸增加，pH 下降，感官評(píng)定分值升高，乳酸菌數(shù)量增加，當(dāng)接種量為 3 %，繼續(xù)增加接種量，pH 變化不顯著， 感官得分及活菌數(shù)量均有所下降。 因此，確定接種量為 3 %。

2.2.4 不同發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵的影響

由表 7 可以看出， 發(fā)酵溫度對(duì)于產(chǎn)品風(fēng)味和乳酸菌的含量有顯著影響。當(dāng)溫度在30 ℃~39 ℃時(shí)，隨著溫度的升高，產(chǎn)酸增加，pH 下降，產(chǎn)品風(fēng)味較好，但是當(dāng)溫度大于 36 ℃時(shí)，活菌數(shù)有所下降。 因此，綜合考慮，確定發(fā)酵溫度為36℃。

2.2.5 發(fā)酵工藝優(yōu)化結(jié)果

從表 8 正交試驗(yàn)結(jié)果的極差分析可以看出， 各試驗(yàn)組 pH 符合酸性發(fā)酵飲料的標(biāo)準(zhǔn)。 就感官得分的影響因素而言，菌種配比、發(fā)酵溫度、接種量對(duì)感官指標(biāo)的影響依次減少。 就乳酸菌活菌數(shù)的影響因素而言，接種量、發(fā)酵溫度、菌種配比對(duì)活菌數(shù)的影響依次減少。 進(jìn)一步繪制各因素水平與感官得分、活菌數(shù)對(duì)數(shù)值的效應(yīng)曲線圖。

由效應(yīng)曲線圖 3 可知，對(duì)于感官得分的影響，各因素的最優(yōu)水平為A2B2C2，從效應(yīng)曲線圖 4 可知，對(duì)活菌數(shù)的影響， 各因素的最優(yōu)水平為A2B2C2，最優(yōu)組合一致。與試驗(yàn)中出現(xiàn)的兩個(gè)最優(yōu)組合A2B1C2和A2B2C3相比較，是由于因素 B 和 C 有差異。 為了進(jìn)一步確定結(jié)果，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定 A2B2C2組的各項(xiàng)指標(biāo)，得到 pH3.83，感官得分 8.9，lg（CFU/mL）為 9.20，優(yōu)于試驗(yàn)組 A2B1C2和 A2B2C3，因此，選擇A2B2C2 作為最佳發(fā)酵工藝條件，即發(fā)酵溫度 36 ℃， SY∶乳酸菌群=1∶3， 接種量 3 %，發(fā)酵時(shí)間為 12 h。

3結(jié)論

本文以南瓜汁為原料，通過(guò)多種乳酸菌和酵母菌共同發(fā)酵， 開(kāi)發(fā)了一款風(fēng)味獨(dú)特的南瓜汁發(fā)酵飲料。 對(duì)發(fā)酵劑的種子培養(yǎng)基和發(fā)酵工藝進(jìn)行了研究。確定乳酸菌種子培養(yǎng)基為以南瓜漿為基礎(chǔ)， 添加豆?jié){、葡萄糖以補(bǔ)充氮源及碳源、添加碳酸鈣調(diào)節(jié)培養(yǎng)基 pH。 通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化了種子培養(yǎng)基配方為：南瓜漿含量 40 %，葡萄糖 2 %，豆?jié){ 5 %和碳酸鈣0.4%。在此條件下，乳酸菌對(duì)數(shù)值可以達(dá)到 9.37。對(duì)發(fā)酵過(guò)程中對(duì)釀酒酵母和乳酸菌群的菌種配比、 接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，確定了最佳發(fā)酵工藝：發(fā)酵溫度 36 ℃，釀酒酵母 SY∶乳酸菌群（體積比）=1∶3，接種量 3 %，發(fā)酵時(shí)間為 12 h。