植物乳桿菌發(fā)酵枸杞胡蘿卜汁工藝的優(yōu)化

安興娟，張 瑤，，姬阿美，馬翠萍，牛天鳴，羅學剛，（. 工業(yè)發(fā)酵微生物教育部重點實驗室，天津科技大學生物工程學院，天津 300457；. 天津市工業(yè)微生物重點實驗室，天津科技大學，天津 300457）

植物乳桿菌發(fā)酵枸杞胡蘿卜汁工藝的優(yōu)化

安興娟1，張 瑤1，2，姬阿美1，馬翠萍1，牛天鳴1，羅學剛1，2
（1. 工業(yè)發(fā)酵微生物教育部重點實驗室，天津科技大學生物工程學院，天津 300457；2. 天津市工業(yè)微生物重點實驗室，天津科技大學，天津 300457）

以枸杞和胡蘿卜為原料、植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）CGMCC8198為發(fā)酵菌株，通過單因素實驗及正交實驗，優(yōu)化建立了植物乳桿菌發(fā)酵果蔬汁的制作工藝.發(fā)酵原料的最佳配比為枸杞汁與胡蘿卜汁體積比3﹕7、蔗糖6%，、明膠0.03%，、羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）0.02%、L. plantarum CGMCC8198接種量5%，30，℃發(fā)酵5，h后轉(zhuǎn)0～4，℃熟化處理20，h.由此所得發(fā)酵果蔬汁呈橘紅色，相態(tài)均勻；口感酸甜柔和、爽口，具有胡蘿卜和枸杞特有的香味.利用傾注法測得活菌數(shù)為7.1×107，mL-1，生物傳感分析儀測得葡萄糖含量為0.098%，.

發(fā)酵果蔬汁；植物乳桿菌；發(fā)酵工藝；感觀評價

當今，生活水平提高、生活模式變遷所帶來的生活作息不規(guī)律等問題，致使越來越多的人患上高脂血癥等慢性疾?。?-3］.

乳酸菌是一種存在于人體內(nèi)的益生菌［4-7］，可以改善人體胃腸道功能，恢復人體腸道內(nèi)的菌群平衡［8-9］；抑制腐敗菌繁殖［10］，清除腸道垃圾；增強人體免疫力和抵抗力；有效降低高血脂引發(fā)的各種心腦血管疾病發(fā)病率［11-14］等.前期研究篩選獲得了1株益生菌新菌株——植物乳桿菌（L.plantarum）CGMCC 8198，研究表明該菌株具有優(yōu)良的益生功效，小鼠實驗證實其具有明顯的調(diào)節(jié)胃腸道功能，并能顯著降低因攝入高脂飲食所造成的肥胖及高血脂病變［15］，有效預防動脈粥樣硬化的發(fā)生，其在灌胃給予5×107kg-1時的效果與臨床一線降血脂藥物辛伐他汀10，mg/kg劑量效果相當，且安全無毒副作用.目前，已將該菌株及其功能申報了國家專利［16-17］.

水果與蔬菜是低熱量的食物，其中所含的單糖、無機鹽、維生素均易被人體吸收，而且是人體不可缺少的營養(yǎng)成分.其中，特別是藥食同源性果蔬，因其優(yōu)良的營養(yǎng)健康功效，歷來為人們所重視.枸杞為茄科枸杞屬植物的成熟果實，是我國的名貴傳統(tǒng)中藥.《本草綱目》就有枸杞養(yǎng)生的記載［18］.此外，《本草綱目》稱蘿卜為“蔬中最有益者”，胡蘿卜素有“小人參”的美譽，含有較多的胡蘿卜素，用油炒熟后食用，在人體內(nèi)轉(zhuǎn)化為維生素A，可提高機體免疫力［19］，間接消滅癌細胞.另外，胡蘿卜還含有硫胺素、核黃素、尼克酸、Zn、Mn、K、Na、Ca、Fe等微量元素，可以補中氣、健胃消食、安五臟，輔助治療消化不良、咳嗽、夜盲癥.目前，國內(nèi)外尚未見有枸杞胡蘿卜混合果蔬汁乳酸菌發(fā)酵飲料的研究報道.因此，本研究利用胡蘿卜、枸杞為原料，通過單因素實驗及正交實驗等方法，優(yōu)化建立了植物乳桿菌（L.plantarum） CGMCC 8198發(fā)酵果蔬汁的制備工藝，從而為相關(guān)發(fā)酵果蔬類飲品的研究開發(fā)提供實驗依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌種與培養(yǎng)基

植物乳桿菌（L.plantarum）CGMCC8198為本實驗室保存.

MRS培養(yǎng)基：蛋白胨10，g，牛肉膏10，g，酵母膏5，g，乙酸鈉5，g，檸檬酸三銨2，g，磷酸氫二銨2，g，MgSO4·7H2O 0.58，g，MnSO4·4H2O 0.25，g，葡萄糖20，g，吐溫80 1，mL，定容至1，L，115，℃滅菌20，min.

1.1.2 原料、試劑與儀器

枸杞和新鮮胡蘿卜均為市售產(chǎn)品.

酵母膏、牛肉膏、蛋白胨、葡萄糖、乳糖、氯化鈉、蔗糖、明膠、羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）等，均為市售產(chǎn)品.

TG16B型高速臺式離心機，湖南凱達科學儀器有限公司；LRH-150型生化培養(yǎng)箱，上海齊欣科學儀器有限公司；4R2204CN型電子天平，奧豪斯儀器（上海）有限公司；SW-CJ-2FD型雙人超凈工作臺，蘇凈集團蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；PSSJ-4V型精密pH計，上海精密科學儀器公司；LDZX-75KBS型立式壓力蒸汽滅菌鍋，上海申安醫(yī)療器械廠；DY-2型厭氧培養(yǎng)箱，浙江義烏冷凍機總廠；生物傳感分析儀，山東省科學院生物研究所；NDJ-5S 型數(shù)字旋轉(zhuǎn)黏度計，上海地學儀器研究所.

1.2 實驗方法

1.2.1 菌種發(fā)酵劑的凍存與活化制備

凍存：取活化至對數(shù)生長期的菌液800，μL于1，mL的EP管中，加入200，μL 60%，的甘油，混勻，-80，℃保存.

活化：取-80，℃凍存的乳桿菌，以1%，的接種量接入10，mL的MRS培養(yǎng)基中，37，℃厭氧培養(yǎng)箱中培養(yǎng)至活菌數(shù)達到108，mL-1，按此法活化3代.

1.2.2 工藝流程

原料→清洗→預煮（切片）→榨汁→過濾調(diào)配比例→添加食品添加劑→滅菌→冷卻→接種→發(fā)酵→低溫熟化→成品

其操作要點為：選擇成熟度適中、表皮與果肉呈鮮艷紅色或橙紅色、無病蟲害、無機械損傷的胡蘿卜及紅潤、較大的干枸杞，洗凈后將胡蘿卜切成薄片后與水按1﹕2的比例放入溫度90～100，℃的熱水中煮5，min后冷卻，枸杞則放入1﹕10的熱水中浸泡3，min.將冷卻后的胡蘿卜薄片、枸杞分別連同水一起放入榨汁機中榨汁.用濾網(wǎng)過濾即可得胡蘿卜汁與枸杞汁.將二者以一定比例混合后，添加一定量的蔗糖、明膠、CMC-Na，接種一定量的L.plantarum CGMCC8198，在一定溫度下發(fā)酵5，h后轉(zhuǎn)0～4，℃低溫熟化處理20，h，即得最終產(chǎn)品.

1.3 優(yōu)化實驗

1.3.1 枸杞汁和胡蘿卜汁配比的優(yōu)化

將乳酸菌按5%，的接種量接入枸杞汁與胡蘿卜汁體積比分別為1﹕9、2﹕8、3﹕7和4﹕6的混合液中，在30，℃下發(fā)酵5，h，0～4，℃冷藏熟化20，h.然后比較色澤及口感，選擇枸杞汁、胡蘿卜汁的最佳配比.

1.3.2 發(fā)酵條件優(yōu)化［20-27］

（1）發(fā)酵時間的確定：在發(fā)酵溫度30，℃、接種量5%，、蔗糖8%，、枸杞汁與胡蘿卜汁體積比3﹕7的條件下對果蔬汁分別發(fā)酵4、5、6、7，h，0～4，℃冷藏熟化20，h，對不同發(fā)酵時間的果蔬汁進行感官評價.

（2）發(fā)酵溫度的選擇：在接種量5%，、蔗糖8%，、枸杞汁與胡蘿卜汁體積比3﹕7、發(fā)酵時間為5，h的條件下，分別在28、30、32、34，℃對果蔬汁進行發(fā)酵，在0～4，℃冷藏熟化20，h，對不同發(fā)酵溫度的果蔬汁進行感官評價.

（3）接種量的選擇：在發(fā)酵溫度30，℃、蔗糖8%、枸杞汁與胡蘿卜汁體積比3﹕7、發(fā)酵時間為5，h的條件下，分別按接種量3%、4%、5%、6%，對果蔬汁進行發(fā)酵，在0～4，℃冷藏熟化20，h，對不同接種量的果蔬汁進行感官評價.

（4）蔗糖含量的選擇：在發(fā)酵溫度30，℃、接種量5%、枸杞汁與胡蘿卜汁體積比3﹕7、發(fā)酵時間5，h的條件下，分別采用蔗糖含量為4%、6%、8%、10%，對果蔬汁進行發(fā)酵，在0～4，℃冷藏熟化20，h，對不同蔗糖含量的果蔬汁進行感官評價.

（5）穩(wěn)定劑的選擇：將胡蘿卜汁與枸杞汁調(diào)配好比例后，按不同比例添加明膠及耐酸性CMC-Na，然后按工藝流程操作得到成品.將成品置于4，℃冰箱保存，通過觀察明顯的相界面（即分層現(xiàn)象）出現(xiàn)的時間，記錄得到穩(wěn)定時間.

1.4 產(chǎn)品檢測

1.4.1 菌落總數(shù)測定

按照 GB 4789.2—2010《食品安全國家標準·食品微生物學檢驗·菌落總數(shù)測定》［28］的傾注法進行測定：取1，mL成品進行10倍梯度稀釋，取10-6、10-7、10-8這3個稀釋度與MRS培養(yǎng)基進行傾注，37，℃恒溫生化培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)過夜.

1.4.2 產(chǎn)品的感官品質(zhì)評價［29］

本實驗通過評分（10分制）測試，選擇固定的10人綜合樣品的色、香、味、組織狀態(tài)等指標做出評分，評分標準見表1.采用生物傳感分析儀測定發(fā)醇果蔬汁中葡萄糖的含量.

表1 枸杞、胡蘿卜發(fā)酵果蔬汁感官評定標準Tab. 1Sensory evaluation on the fermented fruitvegetable juice

2 結(jié)果與分析

2.1 枸杞汁和胡蘿卜汁配比的確定

為了確保發(fā)酵飲料能夠具有理想的色澤和口感，首先對原料枸杞汁與胡蘿卜汁的配比進行了優(yōu)化，結(jié)果見表2.由表2可知，枸杞汁與胡蘿汁的體積比為3﹕7時，發(fā)酵液為橘紅色，顏色亮，枸杞與胡蘿卜口味適中，澀味較輕，兼有兩者的香味，因此，選用枸杞汁、胡蘿卜汁以體積比3﹕7混合比較合適.

表2 枸杞、胡蘿卜不同配比時發(fā)酵果蔬汁的感官評價Tab. 2 Sensory evaluation on the fermented fruit-vegetable juice with different proportions of medlar and carrot

2.2 單因素實驗

2.2.1 發(fā)酵時間的確定

當發(fā)酵時間為5，h的時候，產(chǎn)品綜合評分最高（表3）.此時，產(chǎn)品酸度適宜、香氣較濃，因此選擇發(fā)酵時間為5，h作為單因素最佳發(fā)酵時間.

表3 不同發(fā)酵時間枸杞、胡蘿卜發(fā)酵果蔬汁的感官評價Tab. 3 Sensory evaluation on the fermented medlar/carrot juice with different fermentation time

2.2.2 發(fā)酵溫度的優(yōu)化

當發(fā)酵溫度由28，℃逐漸升高到34，℃時，產(chǎn)品的綜合評分先升高后降低，當溫度為30，℃的時候發(fā)酵產(chǎn)品口感最好（表4）.因此，選擇發(fā)酵溫度為30，℃.

表4 不同發(fā)酵溫度枸杞、胡蘿卜發(fā)酵果蔬汁的感官評分Tab. 4Sensory evaluation on the fermented medlar/carrot juice with different fermentation temperature

2.2.3 接種量的優(yōu)化

當接種量為5%，時產(chǎn)品綜合品質(zhì)較高，接種量太高，產(chǎn)品中會有殘留菌種的不良氣味，且發(fā)酵速度過快，香氣較差（表5）.因此，選擇5%，作為發(fā)酵劑的接種量.

表5 不同接種量枸杞、胡蘿卜發(fā)酵果蔬汁的感官評價Tab. 5 Sensory evaluation on the fermented medlar/carrot juice with different inoculation

2.2.4 蔗糖含量的優(yōu)化

蔗糖含量太低，產(chǎn)品偏酸；蔗糖含量太高，產(chǎn)品偏甜.當蔗糖含量為8%，時，酸甜適中口感好，產(chǎn)品綜合品質(zhì)較高（表6）.因此，蔗糖最適含量為8%，.

表6 不同蔗糖含量枸杞、胡蘿卜發(fā)酵果蔬汁的感官評價Tab. 6 Sensory evaluation on the fermented medlar/carrot juice with different concentration of saccharose

2.2.5 穩(wěn)定性實驗結(jié)果

枸杞、胡蘿卜發(fā)酵果蔬汁穩(wěn)定性實驗結(jié)果見表7.由表7可知，枸杞、胡蘿卜發(fā)酵果蔬汁穩(wěn)定劑的最適用量為明膠0.03%，、CMC-Na 0.02%，.

表7 枸杞、胡蘿卜發(fā)酵果蔬汁穩(wěn)定性實驗結(jié)果Tab. 7 The results of phase stability test on the fermented medlar/carrot juice

2.3 枸杞、胡蘿卜發(fā)酵果蔬汁正交實驗結(jié)果

根據(jù)前面各單因素實驗對評分結(jié)果的影響，選擇蔗糖、接種量和時間對評分結(jié)果影響較大的3個因素進行正交實驗.由正交實驗結(jié)果（表8）可知，3個因素中主次影響順序為：蔗糖＞接種量＝時間，即蔗糖的添加量對產(chǎn)品的最終口感有著重要的影響，接種量和發(fā)酵時間對產(chǎn)品品質(zhì)的影響程度相當.因此，確定最佳工藝條件為蔗糖含量6%、接種量5%、發(fā)酵時間5，h.

表8 枸杞、胡蘿卜發(fā)酵果蔬汁正交實驗結(jié)果Tab. 8The results of orthogonal test for the fermentation parameters of medlar/carrot juice

2.4 產(chǎn)品檢測

2.4.1 菌落總數(shù)測定

按照 GB 4789.2—2010《食品安全國家標準·食品微生物學檢驗·菌落總數(shù)測定》［28］的傾注法進行測定，菌落總數(shù)為7.1×107，mL-1，菌落總數(shù)符合國家標準.

2.4.2 產(chǎn)品的感官品質(zhì)

按照最優(yōu)工藝條件優(yōu)化所制的枸杞、胡蘿卜發(fā)酵果蔬汁呈橘紅色，混合狀態(tài)均勻，無明顯分層；口感酸甜柔和、爽口，具有枸杞和胡蘿卜特有的香味.

作為活菌飲料，產(chǎn)品中應含有適量的葡萄糖以維持乳桿菌的存活，但同時又不宜太多以確保菌株不發(fā)生旺盛的增殖與發(fā)酵.通過生物傳感分析儀分析測得本實驗所制備的成品中每100，mL中葡萄糖含量為98.33，mg即（0.098%）.根據(jù)前人研究顯示：在葡萄糖含量為0.09%的饑餓脅迫條件下，植物乳桿菌在30，℃發(fā)酵培養(yǎng)條件下約6，h可將這些葡萄糖基本耗盡；而在溫度低于7，℃時，植物乳桿菌的生長將處于停滯狀態(tài)［30-32］.結(jié)合這些研究可知，優(yōu)化制備的成品中含有適宜的殘留葡萄糖含量（0.09%），將有助于在常規(guī)4，℃低溫長期貯存及室溫短期放置條件下維持產(chǎn)品中植物乳桿菌（L.plantarum）CGMCC8198的基本存活.

3 結(jié) 論

枸杞、胡蘿卜混合果蔬汁的乳酸菌發(fā)酵工藝為：新鮮胡蘿卜榨成汁，枸杞用溫水泡開后榨汁，然后經(jīng)接種活化的植物乳桿菌（L.plantarum）CGMCC8198，30，℃發(fā)酵5，h后轉(zhuǎn)至0～4，℃進行熟化處理20，h.根據(jù)感官評價得到最佳配比為：枸杞汁與胡蘿卜汁體積比3﹕7、蔗糖6%、明膠0.03%、CMC-Na 0.02%.利用傾注法測得活菌數(shù)為7.1×107，mL-1.產(chǎn)品呈橘紅色，均勻混合狀態(tài)，無明顯分層沉淀；口感酸甜柔和、爽口，具有胡蘿卜和枸杞特有的香味.目前，我國市場上真正意義上的益生菌發(fā)酵果蔬汁飲品十分稀少，大多是一些復配勾兌飲品，因此本工作可為相關(guān)保健飲品的研究開發(fā)提供實驗依據(jù)，同時所研制的益生菌發(fā)酵果蔬汁飲料將具有廣闊的市場前景.

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責任編輯：郎婧

Optimizing the Preparation Technics for Lactobacillus plantarum-fermented Medlar-carrot Juice

AN Xingjuan1，ZHANG Yao1，2，JI Amei1，MA Cuiping1，NIU Tianming1，LUO Xuegang1，2
（1.Key Laboratory of Industrial Fermentation Microbiology，Ministry of Education，College of Biotechnology，Tianjin University of Science & Technology，Tianjin 300457，China；2.Tianjin Key Laboratory of Industrial Microbiology，Tianjin University of Science & Technology，Tianjin 300457，China）

To establish the optimum technics for L.plantarum-fermented fruit-vegetable juice，the juice of medlar and carrot was used in this research as the raw material and L.plantarum CGMCC8198，as the starter strain，and then single factor experiments and orthogonal experiments were performed.The optimum fermentation conditions were as follows：the radio of medlar juice to carrot juice was 3∶7，saccharose was 6%，，gelatin 0.03%，，carboxymethylcellulose sodium（CMCNa）0.02%，and L.plantarum CGMCC8198 with an inoculation amount of 5%，.The optimum fermentation was carried out at 30，℃ for 5，h and followed by mature treatment at 0～4，℃ for 20，h.The fermented fruit-vegetable juice was orangein color and homodispersed.It tastes sweet，sour and soft，and has the unique flavor of carrot and medlar.Using the plate pouring method，we found the living bacterium number was 7.1×107，mL-1in the final product.In addition，the detection with the biosensor analyzer and the viscosimeter showed that the content of glucose is 0.098%.

fermented fruit-vegetable juice；L.plantarum；fermentation technology；sensory evaluation

Q81

A

1672-6510（2016）03-0020-05

10.13364/j.issn.1672-6510.20150029

2015-03-11；

2015-11-26

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）資助項目（2012AA022108）；天津科技大學大學生實驗室創(chuàng)新基金資助項目（1404A301X）

安興娟（1992—），女，河北人，本科生；通信作者：羅學剛，副教授，luoxuegang@tust.edu.cn.