玫瑰茄發(fā)酵酸乳生產(chǎn)工藝研究

潘　爽，鮑　明，徐蓓蓓，常倩倩，杜新永(聊城大學農(nóng)學院，山東聊城　252000)

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玫瑰茄發(fā)酵酸乳生產(chǎn)工藝研究

潘爽，鮑明，徐蓓蓓，常倩倩，杜新永
(聊城大學農(nóng)學院，山東聊城252000)

摘要:目的:將具有抗氧化活力的玫瑰茄與酸乳發(fā)酵結(jié)合起來，開發(fā)玫瑰茄發(fā)酵酸乳。方法:玫瑰茄活性物質(zhì)采用溫水浸提法，獲得玫瑰茄花茶并將pH調(diào)整至6.0后進行酸乳的發(fā)酵。玫瑰茄活性物質(zhì)通過測定540nm和280 nm吸光度值，分別對應(yīng)玫瑰茄色素與精油的含量;玫瑰茄發(fā)酵酸乳的生產(chǎn)工藝以感官評價分數(shù)為響應(yīng)值，通過單因素試驗與響應(yīng)面優(yōu)化，最終獲得玫瑰茄發(fā)酵酸乳的最佳生產(chǎn)工藝。結(jié)果:玫瑰茄浸液會對乳酸菌的生長造成一定的影響，玫瑰茄用量要小于0.5%;玫瑰茄浸提活性物質(zhì)最佳條件為40℃溫水浸提40 min。結(jié)論:最終確定的玫瑰茄發(fā)酵酸乳最佳生產(chǎn)工藝為玫瑰茄用量0.3%、奶粉用量5%、發(fā)酵時間24 h。

關(guān)鍵詞:玫瑰茄;活性物質(zhì);發(fā)酵酸乳;抗氧化;益生菌

玫瑰茄的花中富含花青素、多酚、原兒茶酸和類黃酮類物質(zhì)［1］，是保健型食品開發(fā)的重要原料之一［2］。對于玫瑰茄活性物質(zhì)的研究，主要集中于花青素、粗多糖、活性精油等物質(zhì)，李升鋒［3］等的研究表明，影響玫瑰茄花青素提取效率的因素分別是:提取溫度＞液料比＞提取時間＞乙醇濃度;而影響玫瑰茄精油中的多酚類物質(zhì)提取效率的因素分別是:乙醇濃度＞提取時間＞提取溫度＞液料比［4］。王銳等［5］研究表明，玫瑰茄粗多糖具有良好的抗氧化活性。馮艷群等［6］研究表明，玫瑰茄多糖可以增強電離輻射小鼠抗氧化應(yīng)激的能力。

玫瑰茄在食品工業(yè)上的應(yīng)用，包括復合飲料［7］、風味糕點［8］、保健酒［9］等。本文首先采用溫水浸提的方案提取玫瑰茄活性物質(zhì)，再把玫瑰茄花茶與益生菌發(fā)酵酸乳［10，11］整合在一起，設(shè)計并優(yōu)化了玫瑰茄酸乳的生產(chǎn)工藝，為探索新式保健型飲料提供了一定的參考。

1　材料和方法

1.1材料與試劑

玫瑰茄干花萼:購自本地超市;乳酸菌發(fā)酵劑:保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌(本實驗室保存菌種) ;主要試劑:培養(yǎng)基所用酪蛋白胨、胰蛋白胨、酵母粉為Oxid公司產(chǎn)品，試驗所用其余試劑均為分析純。

1.2主要儀器設(shè)備

高壓滅菌鍋:三洋(SANYO)立式MLS-3750;培養(yǎng)箱:科析250B;分光光度計:北京普析通用TU-1810。

1.3試驗方法

1.3.1玫瑰茄浸液對菌落總數(shù)的影響菌落總數(shù)的測定采用平板計數(shù)法，培養(yǎng)基為MRS培養(yǎng)基。按照玫瑰茄干花質(zhì)量(g)與培養(yǎng)基總體積(mL)的比例，在培養(yǎng)基煮制時，分別添加0.05%、0.1%、0.5%和1%的玫瑰茄干花萼，測定玫瑰茄浸液對于乳酸菌生長情況的影響。菌落計數(shù)方法:取1 mL樣品用無菌水10倍梯度稀釋后，再吸取200 μL傾入培養(yǎng)皿中，接著倒入溫度約60℃、未凝固的MRS瓊脂培養(yǎng)基中。經(jīng)37℃培養(yǎng)48 h后，對肉眼可見的菌落進行計數(shù)。菌落數(shù)要求在30 ～300個為有效稀釋梯度，根據(jù)稀釋的倍數(shù)，計算出原樣品中的菌落數(shù)。

1.3.2玫瑰茄活性成分浸提工藝選用玫瑰茄干花萼，按照0.05%～1%的比例(干花質(zhì)量與溫水的體積之比，g/mL)，用溫水浸提玫瑰茄活性成分。浸提溫度選擇30～70℃，每10℃為一個梯度;浸提時間設(shè)定為20～60 min，每10 min為一個梯度。浸提完成后，即為玫瑰茄花茶。分別檢測玫瑰茄花茶540 nm［12，13］和280 nm［14］的吸光度值，對應(yīng)結(jié)果分別相當于牡丹花色素與牡丹精油的含量。用于酸乳發(fā)酵之前，使用食用堿將玫瑰茄花茶的pH值調(diào)整到6.0左右，防止后續(xù)發(fā)酵中酪蛋白的析出。

1.3.3玫瑰茄發(fā)酵酸乳生產(chǎn)工藝發(fā)酵乳生產(chǎn)的基本工藝為:玫瑰茄按1.3.2所述浸提玫瑰茄花茶，按花茶體積(mL)為基準，按比例加入奶粉、蔗糖(5%)、黃原膠(0.1%)［15］，充分溶解后，按2%接種量接種事實活化的乳酸菌發(fā)酵劑，并在40℃靜置發(fā)酵。發(fā)酵完成后，將玫瑰茄發(fā)酵乳保存于4℃冰箱內(nèi)過夜，實現(xiàn)發(fā)酵乳的后熟，以改善其風味［16］。選擇玫瑰茄用量(0.05%～0.5%)、奶粉用量(2%～6%)、發(fā)酵時間(12～42 h)為單因素指標，以感官評價得分為響應(yīng)值，確定最佳發(fā)酵工藝。

1.3.4感官評價指標組織15名同學按照表1的標準，對于玫瑰茄發(fā)酵乳的終產(chǎn)品進行打分。最終得分=粘稠度×30% +酸度×20% +滋味×30% +顏色×20%。感官評價總分為20分。

表1　玫瑰茄發(fā)酵乳感官評分表

1.3.5數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2010，圖表的繪制采用Sigmaplot 10.0以及Excel 2010。用Design Expert 8.0進行響應(yīng)面的設(shè)計與分析，統(tǒng)計學分析及相關(guān)性計算采用SPSS 13.0，顯著性差異的分析選擇Turkey法，alpha =0.05。

2　結(jié)果與分析

2.1玫瑰茄浸液對乳酸菌生長情況的影響

以4～36 h乳酸菌的菌落總數(shù)平均值來看(表2)，添加玫瑰茄浸液對于乳酸菌的生長會產(chǎn)生一定的抑制作用，隨著玫瑰茄濃度的升高，抑制作用更加明顯。其中，添加1%玫瑰茄(m/v，g/mL)浸液的菌落總數(shù)，僅占對照組的63.4%，隨著玫瑰茄用量的減少(0.5%～0.05%)，菌落總數(shù)達到對照組的79.4%～87.2%，說明適當降低玫瑰茄的用量，可以保證乳酸菌的正常生長。從生長速度來看，4 h培養(yǎng)之后，添加玫瑰茄浸液組的菌落總數(shù)為對照組的67.8%～71.2%，說明玫瑰茄浸液延長了乳酸菌的延滯生長期，在發(fā)酵酸乳的生產(chǎn)工藝中，應(yīng)該適當?shù)匮娱L發(fā)酵時間。

表2　玫瑰茄浸液對乳酸菌生長的影響　單位: logcfu/mL

根據(jù)曹麗萍等［17］的報道，玫瑰茄水提液對于t-BHP造成的肝細胞急性損傷有一定的保護作用，馮艷群等的試驗則證明玫瑰茄多糖可以增強電離輻射小鼠抗氧化應(yīng)激的能力［6］，其他試驗也表明玫瑰茄浸提物具有較強的抗氧化活性［5，14］。分析本試驗的結(jié)果，雖然玫瑰茄浸液對于乳酸菌生長的菌落總數(shù)造成了一定的影響，但是隨著玫瑰茄用量的減少，抑制作用也會隨之降低。比較不同玫瑰茄用量實驗組中乳酸菌的菌落總數(shù)，可以看出，0.5%～0.05%用量的菌落總數(shù)差異不顯著，只有1%用量的試驗組與其他試驗組差異顯著(P＜0.05)，因此，玫瑰茄用量應(yīng)該小于0.5%，從而充分保證乳酸菌的正常生長。

2.2玫瑰茄活性成分提取

采用溫水浸提玫瑰茄活性成分，雖然浸提效率受到一定的限制，但是有利于后續(xù)發(fā)酵酸乳中直接應(yīng)用，不存在化學物質(zhì)殘留的問題。從圖1中可以看出，隨著溫度的升高，玫瑰茄色素的浸提效率在40℃達到最高值，而玫瑰茄精油的含量在50℃達到最高值，隨著溫度的上升，色素和精油的提取效率均有明顯的下降。根據(jù)任順成的報道，玫瑰茄色素的熱穩(wěn)定性不好，在光照條件下色素降解速率較大，而且蔗糖對于色素的穩(wěn)定性也有著較強的影響［12］。而玫瑰茄精油屬于易揮發(fā)的酚、酮類物質(zhì)，穩(wěn)定性也較差［4］，因此，最終確定玫瑰茄的浸提溫度為40℃。從浸提時間來看，隨著時間的延長，玫瑰茄色素、精油成分的溶出率均有所提高(圖2)，但是因為色素與精油的不穩(wěn)定性［4，12］，浸提時間超過50 min后，玫瑰茄色素和精油相繼出現(xiàn)嚴重的損失。結(jié)合圖1和圖2的試驗結(jié)果，最終確定玫瑰茄浸液的最佳工藝條件為: 40℃溫水浸提40 min。

圖1　玫瑰茄有效成分在不同浸提溫度下的效果

2.3玫瑰茄酸乳發(fā)酵工藝

2.3.1單因素試驗從單因素試驗結(jié)果(圖3)可以看出，玫瑰茄用量(A)設(shè)定為0.05%～0.5%之間時，玫瑰茄發(fā)酵酸乳的感官評價得分為12～14.5分，影響不顯著。而奶粉用量(B)從2%提高到5%之后，感官評價得分提升到156%，差異顯著(P＜0.01)，可見奶粉用量的增加，對于發(fā)酵酸乳的得分有著較為顯著的影響。隨著發(fā)酵時間(C)的延長，乳酸菌生長充分、風味較好，在發(fā)酵18～24 h時，感官評價得分較高。之后，隨著發(fā)酵時間的延長，酸化嚴重，感官評價得分再次降低。最終確定單因素的試驗結(jié)果為:玫瑰茄用量0.3%、奶粉用量5%、發(fā)酵時間24 h，并以此作為響應(yīng)面設(shè)計的中心點，對玫瑰茄發(fā)酵酸乳工藝進行響應(yīng)面優(yōu)化。

圖2　玫瑰茄有效成分在不同浸提時間內(nèi)的效果

圖3　玫瑰茄酸乳發(fā)酵單因素試驗

2.3.2響應(yīng)面優(yōu)化

(1)響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果。根據(jù)單因素試驗結(jié)果，確定試驗因素為玫瑰茄用量、奶粉用量、發(fā)酵時間，按照CCD (Central Composite Design)試驗要求，設(shè)定-1—1水平(表3)。利用Design Expert設(shè)計試驗方案，選擇感官評價得分為惟一響應(yīng)值(表4)。

(2)響應(yīng)面方差分析及模型擬合。從表5可以看出，本試驗回歸模型P＜0.01，有顯著性差異，對于工藝的優(yōu)化有一定的實際指導意義。從表6中可以看出，R2=0.999 4，修正后R2=0.995 2，具有一定的可信度，可以用于進行回歸方程擬合。

表3　響應(yīng)面設(shè)計因素

表4　響應(yīng)面優(yōu)化試驗設(shè)計及試驗結(jié)果

表5　試驗方差分析

表6　試驗可信度分析

(1)式中，Y =感官評價得分; X1=玫瑰茄用量(%) ; X2=奶粉用量(%) ; X3=發(fā)酵時間(min)。從方程系數(shù)可以看出，X1對Y值影響較大，而X2和X3對Y值的影響較小。即玫瑰茄用量對于發(fā)酵酸乳的感官得分影響最大，而奶粉用量和發(fā)酵時間對于感官評價的得分影響較小。這個結(jié)果與單因素的試驗結(jié)果不太一致，可能是奶粉用量和發(fā)酵時間已經(jīng)達到最佳范圍，而玫瑰用量對于發(fā)酵酸乳的口味，起到了極為重要的影響。

(3) 3D響應(yīng)面分析。從圖4中可以看出，玫瑰茄用量與奶粉用量對于發(fā)酵酸乳感官得分均有一定的最佳范圍，其中，玫瑰茄用量在0.2%～0.4%之間、奶粉用量在4.5%～5.5%之間，可以獲得較高的感官評價得分。玫瑰茄用量在0.2%～0.4%范圍內(nèi)感官評價得分較高，而發(fā)酵時間在18～30 h范圍內(nèi)，感官評價得分差別不顯著。奶粉用量4.2%～5.6%、發(fā)酵時間18～30 h，感官評價的得分較高，但總體來看，差異不顯著。

圖4　玫瑰茄酸乳發(fā)酵響應(yīng)面分析

結(jié)合單因素試驗結(jié)果，最終確定玫瑰茄發(fā)酵酸乳的生產(chǎn)條件為:玫瑰茄用量0.3%、奶粉用量5%、發(fā)酵時間24 h。該結(jié)果與單因素優(yōu)化的結(jié)果一致。通過驗證試驗，得到感官評價得分為15.10，與表3中同樣工藝條件得分平均為15.00相接近。

3　結(jié)論

(1)玫瑰茄浸液會對乳酸菌的生長造成一定的影響，包括菌落總數(shù)的減少、延滯期的延長等，但是，玫瑰茄用量小于0.5%時，乳酸菌的生長完全能夠正常發(fā)酵酸乳。(2)采用溫水浸提玫瑰茄時，因為玫瑰茄色素、精油的不穩(wěn)定，無論提高溫度或是延長浸提時間，都會造成玫瑰茄活性物質(zhì)的損失，最終確定的玫瑰茄浸液的最佳工藝條件為: 40℃溫水浸提40 min。(3)根據(jù)單因素試驗結(jié)果，確定玫瑰茄用量0.3%、奶粉用量5%、發(fā)酵時間24 h，并以此作為響應(yīng)面設(shè)計的中心點，對玫瑰茄發(fā)酵酸乳工藝進行響應(yīng)面優(yōu)化。(4)響應(yīng)面采用CCD設(shè)計17輪試驗，試驗結(jié)果采用平方模型，回歸模型P＜0.01，有顯著性差異。通過3D響應(yīng)面分析，最終確定的玫瑰茄酸乳發(fā)酵工藝為玫瑰茄用量0.3%、奶粉用量5%、發(fā)酵時間24 h，與單因素試驗結(jié)果一致。

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(責任編輯李燕妮)

Processing Technology of Roselle Tea Fermented Yoghurt

PAN Shuang，BAO Ming，XU Bei-bei，CHANG Qian-qian，DU Xin-yong
(Food Science and Engineering Department，Agricultural School，Liaocheng University，Liaocheng 252000，China)

Abstract:Objective We combined the anti-oxidant ingredients of roselle with the yoghurt fermentation to present a new type of yoghurt fermented by roselle tea.Method Those active ingredients of roselle were extracted by warm water with pH value adjusted to 6.0 and then added into the yoghurt fermentation.Result The pigment and essential oil of roselle were measured by the adsorption value at 540 nm and 280 nm respectively，and the sensory value was applied to evaluate the quality of roselle yoghurt.Single factor assays and respond surface method were used to optimize the processing technology.The results showed that roselle extract could inhibit the growth of lactic acid bacteria in the starter and the roselle ratio should be lower than 0.5%，and the extracting parameters were 40℃for 40 min.Conclusion The final optimized technology of roselle yoghurt was roselle amount 0.3%，milk powder 5%，and fermentation period 24 h.

Keywords:roselle; active ingredient; fermented yoghurt; anti-oxidant; probiotics

通訊作者:杜新永(1973—)，男，博士，研究方向:益生乳酸菌、保健食品。

作者簡介:潘爽(1993—)，女，本科生，大學生科技創(chuàng)新項目負責人。

基金項目:聊城大學大學生科技創(chuàng)新項目。