哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料的研制

◎ 陳莫林，趙昌會(huì)

（湖南科技學(xué)院 化學(xué)與生物工程學(xué)院，湖南 永州 425199）

哈密瓜屬于葫蘆科，是甜瓜的一個(gè)變種，果肉形態(tài)飽滿、果香濃厚、口感清脆、營(yíng)養(yǎng)豐富，富含β-胡蘿卜素[1]、總酚物質(zhì)、類黃酮和花青素[2-3]。乳酸菌是能進(jìn)行糖發(fā)酵產(chǎn)乳酸的一類革蘭氏陽(yáng)性菌，在自然界中廣泛分布[4]。在食品行業(yè)中，常用于發(fā)酵食品的乳酸菌主要有乳桿菌、鏈球菌、腸球菌、雙歧桿菌[5]、乳球菌等。鏈球菌通常用于發(fā)酵動(dòng)物性食品如酸奶、奶酪等，代表種有嗜熱鏈球菌、乳酸鏈球菌等[6-7]。本研究以哈密瓜為主要原料，研制一款哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料，為哈密瓜精深加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮哈密瓜；全脂奶粉；白糖；穩(wěn)定劑：果膠、黃原膠；保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌均為商品發(fā)酵劑。

1.2 儀器與設(shè)備

DJ12B-Y63 榨汁機(jī)，蘇泊爾有限公司；HH.S11-6電熱恒溫水浴鍋，天津泰斯特儀器有限公司；AUY120電子分析天平、PB-10 型pH 計(jì)，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；XL-04B 發(fā)酵箱，興時(shí)利和設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料生產(chǎn)工藝流程[8]如圖1所示。

1.3.2 操作要點(diǎn)

原料選擇：新鮮哈密瓜去皮、去籽；漂燙：在100 ℃的沸水中漂燙2 ～3 min，然后取出，浸泡在冷水中冷卻，使哈密瓜蛋白酶失活，殺死微生物，使果肉軟化；打漿：向果肉里加入50%的水（質(zhì)量比）進(jìn)行打漿；稀釋溶解：溶于溫水中，煮沸冷卻至40 ～50 ℃；調(diào)配：將哈密瓜汁和奶粉、砂糖按一定比例混合，均質(zhì)；預(yù)熱：預(yù)熱溫度達(dá)到50 ～65 ℃；冷卻、接種：快速冷卻至42 ～45 ℃進(jìn)行接種，接種溫度不宜過低，否則產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)白斑[9-10]。

1.4 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1 哈密瓜汁添加量對(duì)飲料品質(zhì)的影響

設(shè)置發(fā)酵溫度42 ℃，發(fā)酵時(shí)間10 h，發(fā)酵接種量4%，奶粉添加量6%，白糖添加量為6%，pH 值為自然，采用單因素試驗(yàn)研究不同哈密瓜汁添加量（10%、20%、30%、40%、50%）對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響。

1.4.2 白糖添加量對(duì)飲料品質(zhì)的影響

設(shè)置發(fā)酵溫度42 ℃，發(fā)酵時(shí)間10 h，發(fā)酵接種量6%，哈密瓜汁添加量40%，奶粉添加量6%，pH 值為自然，采用單因素試驗(yàn)研究不同白糖添加量（4%、6%、8%、10%、12%）對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響。

1.4.3 奶粉添加量對(duì)飲料品質(zhì)的影響

設(shè)置發(fā)酵溫度42 ℃，發(fā)酵時(shí)間10 h，發(fā)酵接種量6%，哈密瓜汁添加量40%，白糖添加量為6%，pH 值為自然，采用單因素試驗(yàn)研究不同奶粉添加量（4%、6%、8%、10%、12%）對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響。

1.4.4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)飲料品質(zhì)的影響

設(shè)置發(fā)酵溫度42 ℃，發(fā)酵接種量6%，哈密瓜汁添加量40%，奶粉添加量為6%，白糖添加量為6%，pH 值為自然，采用單因素試驗(yàn)研究不同發(fā)酵時(shí)間（6 h、8 h、10 h、12 h、14 h）對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響。

1.4.5 接種量對(duì)飲料品質(zhì)的影響

設(shè)置發(fā)酵溫度42 ℃，發(fā)酵時(shí)間10 h，哈密瓜汁添加量40%，奶粉添加量為6%，白糖添加量為6%，pH 值為自然，采用單因素試驗(yàn)研究不同接種量（2%、4%、6%、8%、10%）對(duì)哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料品質(zhì)的影響。

1.4.6 發(fā)酵溫度對(duì)飲料品質(zhì)的影響

設(shè)置發(fā)酵接種量6%，發(fā)酵時(shí)間10 h，哈密瓜汁添加量40%，奶粉添加量為6%，白糖添加量為6%，pH 值為自然，采用單因素試驗(yàn)研究不同發(fā)酵溫度（40 ℃、41 ℃、42 ℃、43 ℃、44 ℃）對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響。

1.5 正交試驗(yàn)優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)哈密瓜汁添加量、白砂糖添加量、奶粉添加量和發(fā)酵時(shí)間4 個(gè)因素各取3 個(gè)水平，進(jìn)行正交試驗(yàn)。正交因素水平設(shè)計(jì)見表1，以感官評(píng)分為指標(biāo)確定不同因素的最佳條件以及哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料最佳配方。

表1 發(fā)酵條件正交試驗(yàn)因素水平表

1.6 感官評(píng)價(jià)

根據(jù)GB 7101—2022 規(guī)定，選擇10 位從事食品行業(yè)并且具有一定經(jīng)驗(yàn)的人，根據(jù)飲料的色澤、味道、組織狀態(tài)、香氣等對(duì)哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料進(jìn)行綜合評(píng)分，取平均值。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 感官指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

1.7 理化指標(biāo)的測(cè)定

可溶性固形物按照GB 12143—2008 規(guī)定的方法測(cè)定；總酸度按GB 12456—2021 規(guī)定的方法測(cè)定；蛋白質(zhì)按GB 5009.5—2016 規(guī)定的方法測(cè)定。

1.8 微生物指標(biāo)的測(cè)定

微生物指標(biāo)依據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 飲料》（GB 7101—2022）判定，包括乳酸菌總數(shù)（GB 4789.35—2016）、霉菌和酵母菌（GB 4789.15—2016）、致病菌（GB 29921—2013）。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 哈密瓜汁添加量對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響

由圖2 可知，在添加量為10%～40%，哈密瓜飲料的感官評(píng)分隨著哈密瓜汁添加量的增加而上升，并在添加量為40%時(shí)評(píng)分最高。繼續(xù)增加哈密瓜汁用量，哈密瓜汁感官評(píng)分下降。因此，選擇最適哈密瓜汁添加量為40%，此時(shí)哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料風(fēng)味較佳，色澤橙黃，和蜜瓜味適宜。

圖2 哈密瓜汁添加量對(duì)乳酸菌發(fā)酵飲料質(zhì)量的影響圖

2.1.2 白糖添加量對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響

由圖3 可知，隨著白糖添加量的增大，哈密瓜飲料的感官評(píng)分呈先升后降的趨勢(shì)。白糖添加量為6%時(shí)感官評(píng)分最高。當(dāng)糖添加量過低時(shí)飲料口感酸澀，過高時(shí)糖味較重，影響哈密瓜飲料口感。

圖3 白糖添加量對(duì)乳酸菌發(fā)酵飲料質(zhì)量的影響圖

2.1.3 奶粉添加量對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響

由圖4 可知，隨著奶粉添加量增大，哈密瓜飲料的感官評(píng)分呈先升后降的趨勢(shì)。添加奶粉的量在6%時(shí)感官評(píng)分最高，為80 分，加奶量過低或過高會(huì)導(dǎo)致飲料口感變澀。

圖4 奶粉添加量對(duì)哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料質(zhì)量的影響圖

2.1.4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響

由圖5 可知，發(fā)酵時(shí)間在6 ～10 h，感官評(píng)分呈上升趨勢(shì)，10 h 時(shí)評(píng)分為最高。隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，評(píng)分急劇下降，可能是發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)，酸含量過高，影響口感。因此最適的發(fā)酵時(shí)間為10 h，其感官評(píng)分達(dá)到90 分，口感風(fēng)味為最佳。

圖5 發(fā)酵時(shí)間對(duì)哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料質(zhì)量的影響圖

2.1.5 發(fā)酵接種量對(duì)哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料質(zhì)量的影響

由圖6 可知，在接種量為2%～10%，哈密瓜飲料的感官評(píng)分呈先升后降的趨勢(shì)，接種量為4%時(shí)評(píng)分最高。在其他條件確定情況下，接種量過小，發(fā)酵達(dá)不到預(yù)期就已結(jié)束，而接種量過高，發(fā)酵則超過預(yù)期，產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)分自然會(huì)低。因此最適接種量為4%，其感官評(píng)分達(dá)到84 分，口感風(fēng)味為最佳。

圖6 接種量對(duì)哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料質(zhì)量的影響圖

2.1.6 發(fā)酵溫度對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響

由圖7 可知，發(fā)酵溫度在40 ～42 ℃，哈密瓜飲料的品質(zhì)隨發(fā)酵溫度的增加而增加，42 ℃時(shí)哈密瓜汁的評(píng)分最高。發(fā)酵溫度在42 ～44℃，哈密瓜汁品質(zhì)隨著發(fā)酵溫度的增加而不斷下降，所以最適發(fā)酵溫度為42 ℃，評(píng)分為88 分。發(fā)酵溫度過低或過高會(huì)導(dǎo)致口感變澀，會(huì)導(dǎo)致乳酸菌失活，從而達(dá)不到預(yù)期成品要求。

圖7 發(fā)酵溫度對(duì)哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料質(zhì)量的影響圖

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

從表3 的極差分析可知RA＞RD＞RB＞RC，可以看出，哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料的感官評(píng)價(jià)的影響因素大小排序?yàn)楣芄现砑恿浚景l(fā)酵時(shí)間＞白糖添加量＞奶粉添加量。由表3 的K值分析可以得出最優(yōu)組合應(yīng)該是A2B2C1D3，即加入的哈密瓜汁量為40%，加入的白糖量為8%，加入的奶粉量為4%，發(fā)酵時(shí)間為10 h。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果表

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果及分析

根據(jù)表3 可以看出最優(yōu)組合為A2B1C2D3，而由K值分析得到的最佳組合是A2B2C1D3，因此需要進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。對(duì)A2B2C1D3進(jìn)行3 次打分，取其平均值為90 分，高于A2B1C2D3的88 分，所以組合A2B2C1D3為哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料的最佳發(fā)酵工藝。

2.4 產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

2.4.1 感官指標(biāo)

成品色澤均勻，呈橙黃色，有哈密瓜的清香味及淡淡的奶香，口感細(xì)膩潤(rùn)滑，酸甜可口。

2.4.2 理化指標(biāo)

乳酸菌發(fā)酵飲料的總酸度為45°T，可溶性固形物含量為13%，蛋白質(zhì)含量為0.9%；國(guó)標(biāo)中規(guī)定乳酸菌發(fā)酵飲料的總酸度為25°T ～80°T，可溶性固形物為≥10%，蛋白質(zhì)含量≥0.7%。因此，試驗(yàn)測(cè)得數(shù)值均符合國(guó)標(biāo)。

2.4.3 微生物指標(biāo)

微生物指標(biāo)為乳酸菌總數(shù)≥108個(gè)/mL，霉菌≤18 個(gè)/mL，酵母≤40 個(gè)/mL，致病菌未檢出，符合《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 飲料》（GB 7101—2022）規(guī)定：衛(wèi)生指標(biāo)為乳酸菌總數(shù)≥106個(gè)/mL，霉菌≤30 個(gè)/mL，酵母≤50 個(gè)/mL，致病菌不得檢出。

3 結(jié)論

本研究以哈密瓜為原料，研制出一款口感香甜、奶香濃厚的乳酸菌發(fā)酵飲料。通過單因素試驗(yàn)，以感官評(píng)分為指標(biāo)，大概得出了哈密瓜汁添加量、白砂糖添加量、奶粉添加量、發(fā)酵時(shí)間、接種量和發(fā)酵溫度的較優(yōu)水平。隨后對(duì)最主要的4 個(gè)因素即哈密瓜汁添加量、白砂糖添加量、奶粉添加量、發(fā)酵時(shí)間設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。綜合單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)結(jié)果得到哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料的最佳配方工藝為哈密瓜汁添加量40%、白糖添加量6%、奶粉添加量4%、接種量4%、發(fā)酵時(shí)間10 h、發(fā)酵溫度42 ℃。