榛仁乳的開菲爾粒發(fā)酵工藝

肖 智 王錫香 張秋菊

(通化師范學(xué)院，通化，134001) (通化師范學(xué)院分院) (通化師范學(xué)院)

榛子，為樺木科榛屬植物，果實(shí)為堅(jiān)果，是一種集營(yíng)養(yǎng)、保健和食療于一體的天然功能性食品。榛子味甘性平，具有補(bǔ)脾腎、養(yǎng)氣血、開胃等多種功能，對(duì)治療飲食不佳、機(jī)體消瘦、體倦無力等有重要的食療作用［1］。開菲爾粒內(nèi)含有乳酸菌、酵母菌及醋酸菌等多種有益微生物，是外形不規(guī)則的顆粒，其主要成分是水、多糖、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等［2］。用開菲爾粒做發(fā)酵劑，制備的開菲爾奶除具有乳酸發(fā)酵外，還伴有少量酒精發(fā)酵，屬于一種酒精性發(fā)酵乳制品。它具有改善胃腸道菌群、抑制腫瘤生長(zhǎng)、緩解壓力、抗疲勞、美容、提高免疫力等功能［3］。

目前，開菲爾粒發(fā)酵工藝主要用于核桃乳、蘋果汁、花生香蕉乳等發(fā)酵研究中［4-5］，開菲爾粒發(fā)酵榛仁乳未見報(bào)道。本研究以開菲爾粒為發(fā)酵劑發(fā)酵榛仁乳，通過正交試驗(yàn)L9(34)，確定開菲爾榛仁乳發(fā)酵的最佳工藝條件。

1 材料與方法

1.1 材料

長(zhǎng)白山野生平榛果采于吉林省通化市和集安市境內(nèi)。開菲爾粒為試驗(yàn)保存。鮮牛奶為市售。

主要藥品及試劑：乳糖(分析純)、葡萄糖(分析純)、蔗糖(食品級(jí))、碳酸氫鈉(分析純)、氫氧化鈉(分析純)、標(biāo)準(zhǔn)磷酸鹽緩沖液(pH=4)。

SPX型智能生化培養(yǎng)箱、PC-3C精密酸度計(jì)、GYB60-60S型均質(zhì)機(jī)、CP214型電子天平、YX-280B型手提式壓力蒸汽消毒器、BCD-196TXZ冰箱。

1.2 工藝流程

榛仁乳的開菲爾粒發(fā)酵工藝分為原料與處理、榛仁乳培養(yǎng)基的制備、開菲爾粒的活化、開菲爾粒的馴化、接種發(fā)酵等工序，工藝流程如圖1。

1.3 原料預(yù)處理

榛果去外殼后，挑選籽粒飽滿、無蟲蛀、無霉變、沒被氧化的榛仁，稱質(zhì)量后用1%的氫氧化鈉溶液100℃下熱處理1～2 min，再用清水漂洗，除去內(nèi)皮，洗凈浸泡備用。

1.4 榛仁乳培養(yǎng)基的制備

打漿：按所需的比例加入適量水，加熱到50℃用打漿機(jī)打漿2～3次，經(jīng)膠體細(xì)磨后，再用180目尼龍網(wǎng)過濾去渣，所得漿液經(jīng)離心除脂［6］，除脂后的漿液加入碳酸氫鈉調(diào)pH值，用 PC-3C精密酸度計(jì)測(cè)定，使pH=7.5～7.6。

調(diào)配、均質(zhì)與殺菌：按試驗(yàn)比例要求加入糖、穩(wěn)定劑等進(jìn)行調(diào)配，并在均質(zhì)機(jī)中均質(zhì)，均質(zhì)溫度為60℃，均質(zhì)壓力為25 MPa，均質(zhì)次數(shù)為2次。105℃殺菌10 min，均質(zhì)、殺菌后的培養(yǎng)基冷卻至常溫。

1.5 開菲爾粒的活化

將冷凍的開菲爾粒常溫下自然解凍后反復(fù)沖洗，洗凈瀝干水分按5%比例加入到20℃的滅菌鮮牛乳中，23℃恒溫培養(yǎng)，定期攪拌，當(dāng)酸度達(dá)80～100°T時(shí)，移入冰箱4℃冷藏24 h，然后將開菲爾粒濾出，再按上述方法培養(yǎng)數(shù)代，待其活力穩(wěn)定，23℃條件下24 h酸度可達(dá)到80～100°T，發(fā)酵時(shí)氣泡豐富、酸味柔和、酒香清淡，即可終止活化［7］。

1.6 開菲爾粒的馴化

將活化好的開菲爾粒按5%的接種量在含榛仁乳10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100% 牛乳培養(yǎng)基中反復(fù)繼代培養(yǎng)［8］。待其發(fā)酵穩(wěn)定，酸度可達(dá)80～100°T，并產(chǎn)生豐富氣泡，散發(fā)柔和的酸味和清淡的酒香時(shí)即馴化完成。

1.7 接種發(fā)酵

將殺菌后的榛仁乳培養(yǎng)基冷卻至常溫，選取加糖量、接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間4個(gè)因素設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)，以感官評(píng)價(jià)和酸度為指標(biāo)，確定開菲爾榛仁乳發(fā)酵的最佳工藝條件［3］。

1.8 指標(biāo)測(cè)定

感官指標(biāo)：根據(jù)色澤、口感、風(fēng)味和組織狀態(tài)等進(jìn)行綜合評(píng)分，其中組織狀態(tài)、色澤、氣體狀態(tài)占總分的10%，爽口性和發(fā)酵味占總分的20%，酸甜度占總分的30%，感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

圖1 榛仁乳的開菲爾粒發(fā)酵工藝流程

表1 發(fā)酵效果感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

理化指標(biāo)：pH值和酸度、酒度。pH值采用Starter3C精密pH計(jì)測(cè)定;酸度采用NaOH滴定法測(cè)定，結(jié)果用吉爾涅爾度(°T)表示;酒度采用氧化還原滴定法測(cè)定。每個(gè)試驗(yàn)測(cè)定3個(gè)樣本，求其平均數(shù)。

微生物指標(biāo)：乳酸菌及酵母菌活計(jì)數(shù)均采取平板菌落計(jì)數(shù)法。

1.9 單因素試驗(yàn)

加糖量單因素試驗(yàn)：以乳糖、蔗糖、葡萄糖為試劑，單一或任二種糖混合加入到榛仁乳培養(yǎng)基中，但總加糖量為4%，按5%接種量接種開菲爾粒，23℃，恒溫培養(yǎng)12 h，觀察榛仁乳培養(yǎng)基凝集、產(chǎn)酸、產(chǎn)氣情況，測(cè)定其酸度，觀察其菌相，同時(shí)與不加糖的榛仁乳培養(yǎng)基作對(duì)照試驗(yàn)。

接種量單因素試驗(yàn)：含4%乳糖的榛仁乳標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基中，分別按 0.5%、2.5%、5%、10%、15%的接種量接種開菲爾粒，23℃下恒溫培養(yǎng)12 h，觀察榛仁乳培養(yǎng)基凝集情況和產(chǎn)氣情況，測(cè)定其酸度，觀察其菌相。

發(fā)酵時(shí)間單因素試驗(yàn)：在含4%乳糖的榛仁乳培養(yǎng)基中，按5%接種量接種開菲爾粒，23℃恒溫分別培養(yǎng)3、6、9、12、15、18、21、24 h，觀察凝集、產(chǎn)氣情況，測(cè)定其酸度、酒度，觀察其菌相。

發(fā)酵溫度單因素試驗(yàn)：在含4%乳糖的榛仁乳培養(yǎng)基中，按5%接種量接種開菲爾粒，于15、23、31℃恒溫分別培養(yǎng)12 h，觀察其凝集、產(chǎn)氣情況，測(cè)定其酸度、酒度，觀察其菌相。

1.10 發(fā)酵工藝正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)4個(gè)因素、3個(gè)水平的正交試驗(yàn)［9-10］，選用 L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表(表2)。

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2 結(jié)果與分析

2.1 加糖量對(duì)發(fā)酵的影響

從表3中可以看出，榛仁乳培養(yǎng)基中加混合糖比加單一糖發(fā)酵快，含蔗糖的榛仁乳培養(yǎng)基產(chǎn)氣更明顯，因蔗糖可促進(jìn)酵母菌的生長(zhǎng)。各混合糖發(fā)酵結(jié)果差異不顯著，從經(jīng)濟(jì)和風(fēng)味上綜合考慮，選擇榛仁乳培養(yǎng)基中加入2%乳糖和2%蔗糖調(diào)配，可作為開菲爾粒發(fā)酵的原料乳。

表3 不同加糖量對(duì)發(fā)酵的影響

2.2 接種量對(duì)發(fā)酵的影響

從表4中可以看出，開菲爾粒接種量對(duì)榛仁乳培養(yǎng)基發(fā)酵酸度影響很大，接種量越大，酸度上升越快，產(chǎn)生酸味刺激［11］。接種量越小，酸度上升越慢，產(chǎn)生酸味較柔和，開菲爾粒接種量對(duì)發(fā)酵產(chǎn)氣量影響不大。

表4 不同開菲爾粒接種量對(duì)發(fā)酵的影響

2.3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵的影響

從表5中可以看出，發(fā)酵的前段時(shí)間酸度上升很快，后段時(shí)間酸度上升緩慢，但酒度開始上升，氣體也開始產(chǎn)生?？梢婇_菲爾粒發(fā)酵特點(diǎn)是前段時(shí)間以乳酸菌發(fā)酵為主，后段時(shí)間以酵母菌發(fā)酵為主，因開菲爾粒中乳酸菌數(shù)量多，繁育世代時(shí)間較酵母菌短，發(fā)酵初期活躍，能快速地提高制品的酸度，而酵母數(shù)量較少，繁育世代時(shí)間較乳酸菌長(zhǎng)，不耐酸，易受制品中其他菌生產(chǎn)的丁二酮等抑制發(fā)酵所致［12-13］。

表5 不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵的影響

2.4 發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵的影響

從表6中可以看出，在相同的接種量和發(fā)酵時(shí)間內(nèi)，當(dāng)發(fā)酵溫度在31℃時(shí)，發(fā)酵液酸味較強(qiáng)，產(chǎn)氣不明顯，發(fā)酵液中乳酸菌數(shù)量增多，酵母菌數(shù)量減少;當(dāng)發(fā)酵溫度為15℃時(shí)，發(fā)酵緩慢，酸味柔和，酸度上升緩慢，產(chǎn)氣量與23℃時(shí)大致相當(dāng)，發(fā)酵液中乳酸菌數(shù)量變化不明顯，酵母菌數(shù)量增多。

表6 不同發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵的影響

2.5 發(fā)酵特性正交試驗(yàn)結(jié)果分析

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，為考查各因素之間的交互作用，以加糖量、接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間4個(gè)因素為影響因素，選用L9(34)正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)［8］，結(jié)果見表7。

表7 正交試驗(yàn)極差分析

參試的 9 組配比的酸度依次為 47.7、75.9、104.1、60.0、91.1、99.7、71.5、80.0、96.7°T;感官分值依次為 60、80、78、70、92、82、72、84、82 分。其中酸度上升最快的是 A3B2C3D2組，但該組感官評(píng)價(jià)得分不高;感官評(píng)價(jià)最好的是A2B2C2D2組。發(fā)酵酸度上升快并不意味著風(fēng)味好，因?yàn)?，開菲爾粒發(fā)酵是復(fù)和發(fā)酵［14］，開菲爾粒乳酸發(fā)酵過快，酸度上升過快，會(huì)使產(chǎn)品酸味增加，且酵母發(fā)酵受到抑制，CO2、酒精等風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生受到抑制，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的口感風(fēng)味。

2.6 開菲爾粒發(fā)酵條件的確定

影響開菲爾粒發(fā)酵的因素很多，糖用量、接種量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間對(duì)開菲爾粒發(fā)酵榛仁乳均有不同程度的影響［15］，從感官評(píng)價(jià)角度出發(fā)，接種量和糖用量是影響開菲爾粒榛仁乳感官質(zhì)量的顯著因子。各因素對(duì)開菲爾粒發(fā)酵榛仁乳感官質(zhì)量的影響由大到小的順序?yàn)椋築、C、A、D。從酸度角度出發(fā)，接種量和發(fā)酵溫度是影響開菲爾粒榛仁乳酸度的顯著因子。各因素對(duì)開菲爾粒發(fā)酵榛仁乳酸度影響由大到小的順序?yàn)椋築、C、A、D。通過對(duì)比確定榛仁乳開菲爾粒發(fā)酵生產(chǎn)的最佳工藝參數(shù)為A2B2C2D2，即糖用量(2%乳糖+5%蔗糖)、接種量5%、發(fā)酵溫度23℃、發(fā)酵時(shí)間15 h。

3 結(jié)論

在榛仁乳培養(yǎng)基中加入2%的乳糖和5%的蔗糖及適量穩(wěn)定劑，將馴化好的開菲爾粒按5%的接種量接種到上述最佳原料榛仁乳培養(yǎng)基中，23℃下恒溫發(fā)酵15 h，發(fā)酵榛仁乳，產(chǎn)品色澤均勻乳白，凝集均勻，含有豐富的CO2氣泡，口感純正，酸甜可口，既有碳酸飲料的爽口感，又具有清淡的醇香等發(fā)酵味。本研究首次報(bào)道了利用開菲爾粒制作開菲爾榛仁乳，并對(duì)開菲爾粒的發(fā)酵特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究，研究獲得的制品具有發(fā)酵乳的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)和傳統(tǒng)開菲爾風(fēng)味，制作成本不高，便于工業(yè)化生產(chǎn)，具有廣闊的開發(fā)前景。

［1］龍作義，魯昌華.黑龍江省榛子資源分布狀況與開發(fā)利用研究的進(jìn)展［J］.中國(guó)林副特產(chǎn)，2005(4)：41-42.

［2］楊世增，魏鑫，劉毅，等.榛屬植物資源的研究現(xiàn)狀［J］.北方園藝，2010(5)：216-220.

［3］王宇，韓建榮，王晴，等.開菲爾核桃乳飲料的研制［J］.食品工業(yè)科技，2010，31(4)：310-312.

［4］焦宇知.無糖花生香蕉開菲爾飲料生產(chǎn)工藝研究［J］.食品科學(xué)，2009，30(2)：286-288.

［5］袁勇軍，黃麗金，陳偉.發(fā)酵乳飲料：開菲爾的研究進(jìn)展［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37(23)：11154-11156.

［6］邢建華，王高峰，黃濤，等.發(fā)酵型核桃獼猴桃飲料研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38(10)：5301-5303.

［7］林曉珊，楊汝德.中華開菲爾發(fā)酵乳制品的研制［J］.中國(guó)乳品工業(yè)，2009，37(5)：28-30.

［8］王陶，李文.正交法優(yōu)化酸性植酸酶固態(tài)發(fā)酵工藝［J］.食品科學(xué)，2010，31(17)：286-289.

［9］常景玲，鄧小莉，王斌，等.石榴果酒酵母的分離及發(fā)酵工藝［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26(20)：90-93.

［10］Guzel-Seydim Z，Seydim A C，Greene A K.Organic acids and volatile flavor during refrigerated storage of kefir［J］.Dairy Sci，2000，83：275-277.

［11］劉慧，李平蘭，張永春，等.開菲爾的生理功能、特性及其產(chǎn)品開發(fā)研究進(jìn)展［J］.食品科學(xué)，2005，26(4)：252-255.

［12］趙聲蘭，李濤，陳朝銀，等.打漿條件對(duì)核桃蛋白溶出率的影響［J］.食品工業(yè)科技，2000，21(6)：42-44.

［13］劉景圣，王玉華，田忠華，等，兩歧雙歧桿菌發(fā)酵榛子乳及其發(fā)酵特性的研究［J］.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，25(2)：221-223，227.

［14］王德純，張國(guó)亮，金萍，等.開菲爾菌種發(fā)酵蘋果汁的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代食品科技，2009，25(4)：423-424.

［15］滕艷玲.榛仁蛋白飲料制備工藝初探［J］.吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，14(4)：3-6.