乳酸菌發(fā)酵型板栗酸乳發(fā)酵工藝的優(yōu)化

陳 潔，劉 智，汪浩明，黃行健，朱龍超，楊 芳*

（1.湖北大學(xué) 知行學(xué)院生物工程系，湖北 武漢 430011；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科技學(xué)院，湖北 武漢 430070）

板栗是經(jīng)濟(jì)價值較高的干果之一，營養(yǎng)豐富，栗果中除含有淀粉外尚含有人體必需的蛋白質(zhì)、糖類、脂肪、胡蘿卜素、核黃素、少量酚類物質(zhì)、多種維生素及其他大量微量元素。板栗既是果品，又具有顯著的藥用價值和保健功能，其滋補功能堪與人參、當(dāng)歸相媲美，常食可達(dá)到抗衰老和延年益壽的目的[1]。但板栗是一種季節(jié)性非常明顯的食物，且含水量高，使其不耐貯藏，常溫下放置容易腐爛[2-3]。目前的板栗加工品種不多，科技含量不高[3]，而發(fā)酵酸乳工藝較為成熟，研究熱點也主要集中在其他原料與牛乳復(fù)配用于開發(fā)新品種上[4-7]。因此，如能將板栗制成酸乳，有利于板栗的儲藏，使消費者在其他季節(jié)也能品嘗到板栗的味道。用板栗漿與鮮牛乳混合發(fā)酵制成板栗酸乳，有板栗特有的香味，還可增加了酸奶中維生素和多種微量元素，減少脂肪含量，達(dá)到動植物營養(yǎng)互補效果，也可為板栗深加工開辟了一條新的途徑[8]。同傳統(tǒng)酸奶一樣，在板栗酸乳制作過程中酸度和稠度等理化指標(biāo)易受菌種及其發(fā)酵機(jī)制的影響；乳酸菌的活菌數(shù)及其活性又易受加工貯藏條件的影響，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不易穩(wěn)定，這些均限制了此類產(chǎn)品的研究和推廣[9]。本論文通過研究板栗酸乳的工藝優(yōu)化，不僅是為優(yōu)化板栗酸乳制作工藝參數(shù)，也為能在板栗酸乳儲藏這些方面提供一點思路和方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

油栗：產(chǎn)地麻城；純牛奶：伊利乳業(yè)有限公司；乳酸菌丹尼斯克（中國）有限公司；氫氧化鈉（AR）：天津市博迪化工有限公司；次甲基藍(lán)（AR）：上海試劑三廠；草酸（AR）：上海誠心化工有限公司；葡萄糖（AR）：天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠等。[l2]

1.2 儀器與設(shè)備

JM-60膠體磨：溫州市鹿城精益膠體磨機(jī)械廠；PHS-3C數(shù)顯酸度計：上海宇隆儀器有限公司；NDJ-1旋轉(zhuǎn)式粘度計：上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；FW80高速萬能粉碎機(jī)：天津市泰斯特儀器有限公司；DNP-9612BS-Ⅲ電熱恒溫培養(yǎng)箱：上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋：國華電器有限公司；AR1140電子分析天平：奧豪斯國際貿(mào)易（上海）有限公司；WFJ7200紫外可見分光光度計：尤尼柯（上海）儀器有限公司；TBL組織搗碎機(jī)：天津市泰斯特儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 板栗漿的制備

選擇新鮮飽滿、無蟲蛀、無霉?fàn)€、無污染物的油板栗，手工去殼。去殼后的栗仁于沸水浴下熱燙1min，趁熱攪拌打破栗衣，去除板栗囊衣得凈栗仁。栗仁切碎用高速組織粉碎機(jī)粉碎1min～2min，過60目篩，將勻漿取出按1:3加入煮沸的蒸餾水，再煮沸30min。冷卻后的板栗汁打漿5min后用膠體磨均質(zhì)5min，要求均勻細(xì)膩。制備的板栗漿待用[10]。

1.3.2 板栗酸乳的發(fā)酵工藝

板栗漿→按比例添加牛奶調(diào)配→添加乳酸菌發(fā)酵劑→41℃恒溫培養(yǎng)至乳清析出→冷卻→冰箱冷藏后發(fā)酵[8]。

1.3.3 滴定酸度的測定

酸度測定參照GB 5413.34[11]。

1.3.4 美蘭褪色時間的測定

在發(fā)酵乳樣試管中按乳：美蘭為20:1的比例加入美蘭標(biāo)準(zhǔn)試劑，于38℃水浴觀察褪色反應(yīng)，以反應(yīng)乳由藍(lán)變白即算褪色完畢，記錄褪色時間[12]。

1.3.5 黏度的測定

旋轉(zhuǎn)式粘度計。

1.3.6 試驗板栗加工特性的分析

可食率：隨機(jī)選取60粒板栗，稱重得到單粒毛重，去皮和囊衣后稱重每粒板栗仁的重量得板栗仁的凈重，栗仁凈重與板栗毛重的比值即為可食率[10]；水分含量：參照GB5009.3測定[13]；總糖含量：蒽酮比色法[14]；總酸含量：酸堿滴定法，參照GB/T 12456-2008測定[15]；淀粉含量：酸水解法，參照GB/T 5009.9-2008[16]。[l3]

1.3.7 發(fā)酵型板栗酸乳工藝條件的優(yōu)化

（1）最適板栗漿和牛乳配比的確定

板栗漿中按板栗漿：牛乳比分別為3:7、4:6、5:5、6:4、7:3的比例添加純牛奶調(diào)配作為待發(fā)酵液，乳酸菌接種量為0.3g/L，于41℃的恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵8h。發(fā)酵結(jié)束后測定酸度、美蘭褪色時間及發(fā)酵乳的黏度，滴定酸度平行值3個，美蘭褪色時間、黏度平行值2個。

（2）最適發(fā)酵時間的確定

板栗漿：牛乳比為5:5配制發(fā)酵液，乳酸菌菌種接種量為0.3g/L，接種后的發(fā)酵液置于41℃恒溫培養(yǎng)箱中分別培養(yǎng)6h、7h、8h、9h、10h。發(fā)酵結(jié)束后同測定酸度、美蘭褪色時間及黏度。

（3）乳酸菌添加量的確定

板栗漿：牛乳比為5:5配制發(fā)酵液，乳酸菌菌種接種量依次為0.15g/L、0.20g/L、0.25g/L、0.30g/L、0.35g/L、0.40g/L、0.45g/L、0.50g/L、0.55、0.60g/L、0.65g/L、0.70g/L。置于41℃的恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵8h。發(fā)酵結(jié)束后測定酸度、美蘭褪色時間及黏度。

（4）發(fā)酵型板栗漿酸工藝條件的優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗確定板栗酸乳發(fā)酵過程中板栗漿和牛乳的配比、發(fā)酵時間、接種量影響因素的水平取值范圍，以滴定酸度作為主要評價指標(biāo)，結(jié)合發(fā)酵乳中乳酸菌活力和發(fā)酵乳黏度對結(jié)果進(jìn)行驗證，確定發(fā)酵型板栗酸乳的發(fā)酵工藝條件。

盡管我國消費稅制設(shè)立初衷是為了發(fā)揮調(diào)節(jié)功能，但是消費稅并非純粹的中央稅。在燃油稅費改革之后，地方養(yǎng)路費轉(zhuǎn)換而來的消費稅雖然在形式上仍然為中央稅，但絕大部分會通過轉(zhuǎn)移支付形式返還給地方，我國消費稅的共享稅探索實踐已經(jīng)走出了第一步。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗板栗加工特性的分析結(jié)果

表1 試驗板栗加工特性的分析結(jié)果Table 1 The processing properties of oily chestnut

表1反映出試驗板栗果形小，可食率高（81.70%），以板栗為原料制作發(fā)酵乳可充分利用其果肉，利用率高，因此制作成本也相對較低。油板栗含水量高（59.50%），約占總成分比例的一半以上，不利于長期貯藏，若對其制漿加工成飲品類產(chǎn)品能有效利用栗仁中的水分。

果蔬汁飲品主要呈味物質(zhì)是糖和酸，將板栗漿中測得的總糖含量與可滴定酸度進(jìn)行相除所得的值，即為糖酸比。糖酸比的數(shù)值大小直接影響著果汁飲品的口感，大部分飲品中都是通過調(diào)節(jié)糖酸比來控制食品口味，因此是水果制汁特性分析的一個重要指標(biāo)，也可影響乳酸飲料的風(fēng)味和穩(wěn)定性[17]。試驗板栗漿的糖酸比為45.39，口感甘甜，這在利用板栗制漿加工成飲料類產(chǎn)品上有一定優(yōu)勢。因為加工制汁過程中，板栗中富含的淀粉會被糊化，影響?zhàn)ざ鹊拇笮　ｐざ扰c透光率存在著緊密的聯(lián)系，兩者都是反映果汁加工過程的制汁狀態(tài)的。透明率（感官上從色澤判定）會受板栗制漿過程中加水量和磨漿粒度的影響，麻城油栗的透光率較高，黏度相對較小，加工后狀態(tài)較好，適合加工制汁。

制作板栗漿時，板栗淀粉經(jīng)加熱水解生成大量可發(fā)酵糖。試驗板栗淀粉含量較高（56.62%），可以為乳酸菌創(chuàng)造出一個良好的發(fā)酵環(huán)境，使得酸度提高。且板栗淀粉糊化起始溫度為68℃[19]，板栗乳制取過程中煮沸操作有利于板栗淀粉糊化成淀粉糊，增大板栗酸乳的黏度。

2.2 最適板栗漿和牛乳配比的確定

酸奶發(fā)酵終點的酸度可直接影響酸乳的品質(zhì)[20]。由圖1（a）可以看出，隨著板栗漿添加量的增大，發(fā)酵乳酸度成下降趨勢。由于板栗中淀粉含量較高（占干物質(zhì)的50%左右[21]），板栗漿添加量較大時，可供乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)酸的葡萄糖、乳糖等糖類減少，引起酸度降低。經(jīng)方差分析，板栗漿：牛乳為6:4時酸度（52.53±6.74）°T相比于7:3時的酸度（48.63±2.20）°T沒有顯著性提高；而當(dāng)牛乳添加比例提高至50%時，即板栗漿：牛乳為5:5時的酸度（65.80±3.30）°T開始有顯著性提高（p＜0.05），但與4:6組（67.33±2.85）°T、3:7組（70.00±1.54）°T的酸度相比，3組之間的酸度無顯著性差別，可見再通過降低發(fā)酵乳中板栗漿的含量已不能明顯提高自然發(fā)酵酸度。同時板栗漿添加量過少，板栗風(fēng)味不突出。粘度方面（圖1（c）），當(dāng)板栗漿:牛乳為4:6時的黏度值（1100±71）mPa·s相比于7:3（3050±212）mPa·s、6:4（2838±88）mPa·s和5:5（2775±247）mPa·s有顯著性降低。板栗淀粉糊化起始溫度為68℃，板栗漿制取過程中煮沸的操作使得大量的板栗淀粉糊化為淀粉糊，黏度增大。美蘭褪色時間（圖1（b））也是在板栗漿:牛乳為4:6時有顯著性降低（p＜0.05），反映出乳酸菌活力的隨牛乳含量的增加有顯著性提高。因此為保證自然發(fā)酵酸度，選擇板栗漿:牛乳為5:5左右為宜。

發(fā)酵時間對板栗發(fā)酵乳的影響見圖1，發(fā)酵8h的酸度（72.97±3.41）min達(dá)到最高，且與其他發(fā)酵時間有顯著性差別（p＜0.05）。反映出8h乳酸菌進(jìn)入穩(wěn)定期并大量產(chǎn)乳酸。發(fā)酵9h時的美蘭褪色時間（119±13）min還在降低，適當(dāng)延長發(fā)酵時間，對含有板栗漿發(fā)酵環(huán)境中提高乳酸菌活力是有益的。圖1（c）顯示不同發(fā)酵時間下的粘度無明顯差異，發(fā)酵時間對于板栗酸乳的黏度影響不大。發(fā)酵時間選擇8h～10h較為適宜。

2.4 最適乳酸菌添加量的確定

由圖1（a）看出接種量在從0.15g/L增至0.70g/L時的酸度成上升趨勢，但由于板栗漿中可供乳酸菌利用的單糖含量有限，繼續(xù)加大接種量對酸度的提高不顯著（p＞0.05）。接種量的改變主要反映在對美蘭褪色時間及乳酸菌活力上，加大接種量，有利于發(fā)酵板栗漿中乳酸菌活力的增強(qiáng)，添加量為0.40g/L、0.45g/L和0.50g/L時的美蘭褪色時間最短，分別為（130±4）min、（126±9）min和（126±4）min，且3組無顯著性差異。因此乳酸菌添加量選擇0.40g/L～0.50g/L比較適宜。

2.5 最優(yōu)發(fā)酵工藝參數(shù)的確定

表2 L9（34）正交試驗結(jié)果Table 2 Results of L9（34）orthogonal test

表3 正交試驗結(jié)果方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal experiment result

以酸度、美蘭褪色時間和黏度為指標(biāo)，乳酸菌發(fā)酵型板栗酸乳發(fā)酵工藝正交試驗各組結(jié)果值見表2。從方差分析（表3）反映出以酸度作為考察指標(biāo)，板栗漿和牛乳配比對結(jié)果有極顯著影響（p＜0.01），發(fā)酵時間和菌種添加量對板栗酸乳的酸度影響相對較小；以美蘭褪色時間和黏度為考察指標(biāo)時，板栗漿和牛乳配比對結(jié)果有顯著影響（p＜0.05）。根據(jù)綜合平衡法，以酸度是主要考察指標(biāo)，綜合考察美蘭褪色時間和黏度指標(biāo)。

表4正交試驗結(jié)果分析看出對于因素A板栗漿和純牛乳配比，3個指標(biāo)都是取A1好。從極差分析看出，以酸度和美蘭褪色時間為考察指標(biāo)時，因素C乳酸菌接種量的影響大于因素B發(fā)酵時間，且都表現(xiàn)出取C3好。以酸度和粘度為指標(biāo)，因素B取B3較好，以美蘭褪色時間為指標(biāo)，取B1較好；方差分析（表3）反映出發(fā)酵時間僅對美蘭褪色時間影響較小，但隨發(fā)酵時間延長，黏度有增大趨勢，故綜合評價，選取最佳工藝組合為A1B3C3，即板栗漿和純牛乳配比為4:6，乳酸菌添加量0.50g/L，發(fā)酵10h。為進(jìn)一步考察上述最優(yōu)條件和提高試驗的準(zhǔn)確性，驗證該工藝條件試驗組酸度為79.8，美蘭褪色時間為125min，黏度為2220mPa·s，酸度適宜。

3 結(jié)論

3.1 麻城油栗可食率達(dá)81.7%，其中水分含量高，糖酸比適宜。果仁中含有的淀粉經(jīng)加熱制漿后可部分轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵糖，板栗淀粉糊化后利于增大黏稠度，適宜作為發(fā)酵型板栗酸乳的原料。

3.2 本文研究了工藝條件對板栗酸乳品質(zhì)的影響，以酸度黏度和乳酸菌活力為指標(biāo)，通過正交試驗發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)板栗酸乳工藝條件為：板栗漿:牛乳為5:5，發(fā)酵時間10h，菌種添加量為0.50g/L，采用以上工藝參數(shù)制作的板栗酸乳具有板栗果香，凝乳性好。

3.3 板栗中含有大量淀粉，淀粉經(jīng)加熱水解生成葡萄糖。乳酸菌在發(fā)酵過程中，葡萄糖經(jīng)EMP途徑降解為丙酮酸，丙酮酸再被NADH還原成乳酸；乳酸使乳中酪蛋白膠粒中的膠體磷酸鈣轉(zhuǎn)變成可溶性磷酸鈣，從而使酪蛋白膠粒的穩(wěn)定性下降，酪蛋白發(fā)生凝集沉淀形成酸乳。油栗單重小，但去殼去皮后可食性部分含量高?？墒承圆糠职税ㄌ恰⒌鞍踪|(zhì)、脂肪在內(nèi)的絕大部分營養(yǎng)成分，因而食用價值高，根據(jù)板栗加工適應(yīng)性指標(biāo)將板栗加工為板栗酸乳具有可行性。

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