凝固型胡蘿卜乳酸菌發(fā)酵酸乳的研制

謝小花，肖陸飛，陳 靜，安曉婷

胡蘿卜（Daucus carota），又名紅蘿卜，是我國居民膳食中的主要蔬菜之一，胡蘿卜價(jià)格低廉、口感脆嫩，具有特殊的風(fēng)味，李時(shí)珍稱之為菜蔬之王［1］.胡蘿卜富含葡萄糖、淀粉、蔗糖等糖類物質(zhì)，同時(shí)還含有β-胡蘿卜素、核黃素、尼克酸、硫胺素等維生素和鈣、鐵、鋅、磷、錳、鉬等微量元素，營養(yǎng)價(jià)值很高［2］.胡蘿卜還具有很高的藥用價(jià)值，中醫(yī)認(rèn)為胡蘿卜性甘平，歸肺脾，具有清涼降熱、潤腸通便、健脾化滯、增進(jìn)食欲等功效.現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究證明，胡蘿卜可增強(qiáng)免疫力，具有治療VA缺乏癥、抗衰老、抗癌防病、健胃和降血壓等功能，胡蘿卜中含有的芥子油和淀粉酶能促進(jìn)脂肪的新陳代謝，促進(jìn)脂肪的分解，防止肥胖，保持健康.美國學(xué)者則認(rèn)為胡蘿卜是可以促進(jìn)頭發(fā)生長和皮膚健康的美容菜［3-5］.

乳酸菌是一類革蘭氏陽性菌的總稱，無芽孢，可發(fā)酵糖類獲得能量，主要產(chǎn)物為乳酸［6］.乳酸菌具有抑制腐敗菌生長、促進(jìn)腸道健康、改善肝功能、增強(qiáng)機(jī)體免疫功能，還具有抗腫瘤、抗衰老、降低血清膽固醇、改善乳糖不耐受癥等特殊功能和作用，對(duì)促進(jìn)人體健康，尤其是對(duì)保持腸胃功能具有積極作用，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn)中［7-10］.

酸乳是在牛乳中加入活性乳酸菌發(fā)酵制成的一種兼保健與風(fēng)味為一體的新型飲料，是一種典型的保健食品.酸乳完全保留了牛奶中的營養(yǎng)價(jià)值，同時(shí)又提高了牛乳中各營養(yǎng)素的利用率.牛乳發(fā)酵后，原本含有的乳糖、蛋白質(zhì)被分解成為半乳糖、乳酸、小的肽鏈和氨基酸等更易吸收的小分子物質(zhì)，更容易被人體消化和吸收［11］.酸乳發(fā)酵所產(chǎn)生的乳酸可有效地提高乳中的鈣、磷等礦物質(zhì)在人體中的利用率.酸乳還具有刺激胃酸分泌，提高食欲，增強(qiáng)胃腸消化功能，防止便秘，抑制吲哚及胺類有害物質(zhì)在腸道內(nèi)產(chǎn)生積累，防止細(xì)胞老化，兼具抗刺激，抗輻射和美容等功能，長期食用酸乳可以使皮膚白嫩、富有彈性和光澤［12］.

胡蘿卜原料易得、價(jià)格低廉且營養(yǎng)豐富，具有多種功能.利用胡蘿卜為原料開發(fā)胡蘿卜深加工產(chǎn)品，所得產(chǎn)品無論外觀、色澤、口味、內(nèi)在的營養(yǎng)價(jià)值還是保健功能等方面都具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)，受到研究人員的廣泛關(guān)注.利用乳酸菌對(duì)胡蘿卜和鮮牛乳混合汁進(jìn)行發(fā)酵得到胡蘿卜發(fā)酵酸乳，所得產(chǎn)品既可保留胡蘿卜本身的營養(yǎng)成分，又可使胡蘿卜濃烈的氣味得以改善，富含乳酸，風(fēng)味獨(dú)特，營養(yǎng)豐富.研究發(fā)現(xiàn)，胡蘿卜酸乳能改善胃腸功能，治療便秘，抗腫瘤，提高人體免疫力，抗衰老，是一種非常理想的保健飲品［5］.本文以安徽滁州市售的胡蘿卜為生產(chǎn)原料，研究原料配比、糖的添加量、發(fā)酵pH等發(fā)酵條件對(duì)凝固型胡蘿卜乳酸菌發(fā)酵酸乳成品質(zhì)量的影響.以期得到凝固型胡蘿卜乳酸菌發(fā)酵酸乳的最佳工藝參數(shù)，制得色澤良好、組織均勻、口感良好、營養(yǎng)豐富的酸乳制品，為安徽滁州地區(qū)胡蘿卜的深加工開發(fā)提供新的途徑.

1 材料與方法

1.1 供試材料與設(shè)備

胡蘿卜（市售）；鮮奶（上海光明乳業(yè)有限公司生產(chǎn)，市售）；酸奶（益益乳品公司生產(chǎn)，市售）；檸檬酸、羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）、白砂糖、果膠酶、山梨酸鉀（均為食用級(jí)）；PHB-4型pH計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司；WVT手持糖度計(jì)，成都儀器廠；電爐（220V，1KVA），江蘇通州市申通電熱器廠；立式壓力蒸汽滅菌器，上海華線醫(yī)用核子儀器有限公司；電子天平，北京賽多利斯天平有限公司；GZX-9070MBE數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；HZP-FI60型全溫振蕩培養(yǎng)箱，哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司；SL10K電子秤，上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司；電熱恒溫水浴鍋，江蘇省金壇縣岸頭醫(yī)療器械廠；無菌操作臺(tái)，蘇州凈化設(shè)備有限公司；HL-56榨汁機(jī)，上海海菱電器有限公司.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

胡蘿卜→切塊→榨汁→酶解→殺菌→過濾→冷卻→加鮮奶攪拌→接種→加適量砂糖、CMC-Na→發(fā)酵→后熟→再調(diào)配→成分檢測(cè)→成品.

1.2.2 操作要點(diǎn)

（1）原料要求.胡蘿卜應(yīng)該新鮮、無腐爛、霉變及病蟲害、無明顯機(jī)械傷；白糖應(yīng)潔白無雜質(zhì)；乳酸菌要求發(fā)酵能力強(qiáng)，發(fā)酵完全，具有穩(wěn)定的發(fā)酵特性；牛乳為優(yōu)質(zhì)鮮牛乳，不含任何添加劑和防腐劑.

（2）酶解.按0.002%的添加量稱取果膠酶，加入50mL胡蘿卜汁中，在45℃條件下活化20min，并用玻璃棒進(jìn)行攪拌.

（3）滅菌.檸檬酸調(diào)節(jié)胡蘿卜漿液的pH值為6.5，在溫度為75℃～80℃條件下水浴滅菌10～15min后，立即冷卻至40℃左右進(jìn)行接種.

（4）接種.本實(shí)驗(yàn)中的菌種是從酸奶中分離、純化、培養(yǎng)而得的，其具體操作如下：

①乳酸菌培養(yǎng)基的配比.酸化MRS培養(yǎng)基［13］：蛋白胨4g，牛肉膏4g，酵母膏2g，葡萄糖20g，土溫-80 1 mL，乙酸納5g，磷酸氫二鉀2g，檸檬酸三銨 2g，MnSO4·H2O 2g，F(xiàn)eSO4·4H2O 0.03g，水 1L，滅菌前調(diào)pH為6.2～6.6，121℃滅菌15min.

②菌種的分離與純化［14］.從益益酸奶中取1mL酸奶，放入盛有9 mL的蒸餾水試管中，振蕩20～30s使細(xì)胞充分分散，然后按常規(guī)方法稀釋.分別取稀釋度10-2～10-4各0.1mL，涂于平板培養(yǎng)基中，在42℃下培養(yǎng)2～3天，經(jīng)過多次平板劃線純化出單個(gè)乳酸菌菌落后，將所得的菌落接種于斜面進(jìn)行培養(yǎng)、保存以供使用.

③菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)與接種.在無菌操作臺(tái)中，將斜面上的乳酸菌挑2～3環(huán)放入液態(tài)培養(yǎng)基（盛有10mL液態(tài)MRS的試管）中，42℃條件下培養(yǎng)2天后，將其倒入盛有100mL MRS的250mL三角瓶中，42℃條件下培養(yǎng)2天.然后進(jìn)行接種，同時(shí)添加已配制好的高濃度蔗糖溶液，使發(fā)酵液中的蔗糖含量為5g/mL.本實(shí)驗(yàn)的接種量為3%.

表1 凝固型胡蘿卜酸乳的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

（5）發(fā)酵.將上述發(fā)酵液放置于溫度為38～42℃恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為6～7h.

（6）后熟.將發(fā)酵好的產(chǎn)品立即置于4℃以下的冰箱中存放12h，以保證產(chǎn)品的風(fēng)味，并避免受到微生物的污染.

1.2.3 純鮮奶與胡蘿卜汁的配比選擇實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)純鮮奶與胡蘿卜的比例（體積比）分別為2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、6∶1，在純鮮奶和胡蘿卜汁的混合液中添加5g/100mL的白砂糖，檸檬酸調(diào)節(jié)混合液的pH值為6.5，對(duì)混合液進(jìn)行發(fā)酵，以發(fā)酵產(chǎn)品的感官品質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)，選擇最佳鮮奶與胡蘿卜的比例（體積比）.

1.2.4 砂糖添加量選擇實(shí)驗(yàn)

在純鮮奶與胡蘿卜的比例（體積比）為5∶1的混合汁中添加適量的砂糖，使砂糖的濃度分別為 3g/100mL、4g/100mL、5g/100mL、6g/100mL、7g/100mL，檸檬酸調(diào)節(jié)混合液的pH值為6.5，對(duì)混合液進(jìn)行發(fā)酵，以發(fā)酵產(chǎn)品的感官品質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)，選擇最佳砂糖添加量.1.2.5 pH值的選擇實(shí)驗(yàn)

在純鮮奶與胡蘿卜的比例（體積比）為5∶1的混合汁中，添加砂糖使發(fā)酵液中砂糖的濃度為5g/100mL，檸檬酸調(diào)節(jié)混合液的pH值分別為3.86、4.41、4.93、5.34、6.53，對(duì)混合液進(jìn)行發(fā)酵，以發(fā)酵產(chǎn)品的感官品質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)，選擇最佳發(fā)酵pH.1.2.6 成分的檢測(cè)

可溶性固形物的測(cè)定采用手持糖度計(jì)測(cè)定其固形物含量；總酸的測(cè)定采用直接滴定法；pH值的測(cè)定采用pH計(jì)直接測(cè)定法.

1.2.7 產(chǎn)品感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

合格的凝固型胡蘿卜乳酸菌發(fā)酵酸乳的感官要求為：色澤為淡粉紅色；組織狀態(tài)為均勻乳狀液，無沉淀、雜質(zhì)、懸浮大顆粒，久置無分層現(xiàn)象；細(xì)膩爽口，酸甜適中，具有天然胡蘿卜汁和乳酸菌飲料特有的清香味，酸甜適口，無雜味.

2 結(jié)果與討論

2.1 純鮮奶與胡蘿卜汁的配比選擇

由表2可知，純鮮奶與胡蘿卜汁的體積配比對(duì)凝固型胡蘿卜乳酸菌發(fā)酵酸乳的成品質(zhì)量影響較大.胡蘿卜汁含量過多，發(fā)酵成品或蘿卜味較重，口感差，有異味且發(fā)酵效果不好，乳清析出多，總的感官質(zhì)量差.胡蘿卜汁添加量過少，成品色澤過淺，口味欠佳，組織不穩(wěn)定且完全無胡蘿卜特有的風(fēng)味.從表2中可以看出，V（鮮奶）∶V（胡蘿卜）為5∶1時(shí)，發(fā)酵胡蘿卜乳酸菌酸乳的組織形態(tài)均一穩(wěn)定，顏色為淡粉紅色，風(fēng)味香甜可口，具有胡蘿卜的清香味，因此，選擇V（鮮奶）∶V（胡蘿卜）=5∶1為純鮮奶與胡蘿卜汁的最佳配比.

表2 鮮奶與胡蘿卜汁的配比選擇

2.2 砂糖添加量的選擇

砂糖添加量對(duì)凝固型胡蘿卜乳酸菌發(fā)酵酸乳成品質(zhì)量的影響結(jié)果見表3.砂糖添加量直接影響原料中乳酸菌可發(fā)酵的糖的多少，砂糖含量高乳酸菌可利用的糖多，成品酸味較重且組織不均一，顏色難看.砂糖含量低，乳酸菌可利用的糖過少，大部分的糖都被發(fā)酵為乳酸，導(dǎo)致成品酸澀，口味欠佳.因此，砂糖添加量過多或過少均會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵成品沒有適宜的酸甜口味，達(dá)不到應(yīng)有的感官要求.由表3可知，砂糖添加量為5g/100mL時(shí)產(chǎn)品風(fēng)味及組織形態(tài)都較好，所以確定最佳砂糖添加量為5g/100mL.

表3 砂糖用量的選擇

2.3 pH值的選擇

初始pH值的選擇直接導(dǎo)致產(chǎn)品的酸味，pH值的調(diào)節(jié)對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味的協(xié)調(diào)性有很大影響.由表4及圖1可知，pH值過小，將導(dǎo)致發(fā)酵液酸味過重，胡蘿卜與鮮奶的混合液絮凝，發(fā)酵前后pH值基本上沒有變化，說明發(fā)酵沒有進(jìn)行.pH值為4.5～5.0時(shí)酸味較重，胡蘿卜與鮮奶的混合液有一些絮凝，發(fā)酵前后pH值變化不太明顯，發(fā)酵進(jìn)行得不理想.pH值為5.5左右時(shí)，酸甜適中、口感較好，發(fā)酵前后pH值有一定的變化.pH值為6.5左右時(shí)，酸甜適中、口感好，發(fā)酵前后pH值有明顯的變化，發(fā)酵進(jìn)行得較為理想.所以選用pH為6.5為最佳發(fā)酵pH.

圖1 發(fā)酵前后胡蘿卜酸奶pH的變化

2.4 討論

（1）胡蘿卜原料易得，風(fēng)味獨(dú)特，富含β-胡蘿卜素及人體所需的多種營養(yǎng)成分，營養(yǎng)價(jià)值極高.新鮮胡蘿卜含水量約為90%左右，容易腐爛，造成資源的浪費(fèi).因此胡蘿卜深加工產(chǎn)品的研制受到了研究人員的廣泛關(guān)注.劉娟等［15］以紅棗、胡蘿卜為原料，通過正交試驗(yàn)研究了紅棗-胡蘿卜復(fù)合飲料的加工工藝，并確定紅棗-胡蘿卜復(fù)合飲料的最佳生產(chǎn)配方，制得一款口感細(xì)膩，酸甜適口，色澤紅潤，集營養(yǎng)和保健于一體且具有濃郁胡蘿卜和棗的天然香氣的飲品.馮中波等［16］以新鮮胡蘿卜為原料，制得了一種既具有營養(yǎng)保健功能又適合糖尿病人食用的新型果脯.隋明等［17］研究了蘋果、番茄、胡蘿卜復(fù)合果蔬汁飲料的營養(yǎng)價(jià)值，分析了蘋果、番茄、胡蘿卜加工前后營養(yǎng)成分的變化，通過分析研究發(fā)現(xiàn)，將原料按合適的比例進(jìn)行調(diào)配并采用適當(dāng)?shù)墓に嚰庸?，可最大限度地保留果蔬原料中的營養(yǎng)成分，得到口感好、風(fēng)味獨(dú)特、營養(yǎng)價(jià)值高的復(fù)合果蔬飲料.吳昌術(shù)［18］等研制了一款口感良好、色澤鮮艷、營養(yǎng)豐富的番茄、胡蘿卜、甜橙復(fù)合果蔬汁飲料.以上胡蘿卜深加工產(chǎn)品主要集中于飲料、果脯等產(chǎn)品，而可加工的胡蘿卜產(chǎn)品很多，如胡蘿卜干制品、復(fù)合果醬、復(fù)合的嬰幼兒果蔬粉等，希望研究人員在這些產(chǎn)品的工藝上多做研究，進(jìn)一步拓展胡蘿卜的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景.

（2）胡蘿卜中果膠含量很高，榨汁時(shí)會(huì)產(chǎn)生溶液混濁現(xiàn)象，降低胡蘿卜的出汁率，因此需要添加果膠酶促進(jìn)果膠的水解，提高胡蘿卜的出汁率，果膠酶還具有澄清的作用，可使胡蘿卜汁溶液自然澄清.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，添加0.02%的果膠酶即可使胡蘿卜的出汁率提高近1倍，且出汁快、效率高，為了提高果膠酶的活性，添加前需先將果膠酶在45℃條件下活化20min后再加入.

（3）為了得到組織均一穩(wěn)定的酸乳，在制作酸乳時(shí)需要加入穩(wěn)定劑.查閱資料發(fā)現(xiàn)，研究人員多采用復(fù)合穩(wěn)定劑，如周智明等［19］以山楂、蘋果、胡蘿卜為原料，通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)研究了山楂、蘋果、胡蘿卜復(fù)合果蔬汁的最適生產(chǎn)工藝和最佳原料配比，同時(shí)研究了不同穩(wěn)定劑對(duì)果汁成品穩(wěn)定性的影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，0.1%羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）復(fù)合0.05%的黃原膠作為穩(wěn)定劑穩(wěn)定效果最佳.楊國浩［20］等以胡蘿卜漿、牛奶為主要原料研制了一種營養(yǎng)豐富、風(fēng)味優(yōu)良的胡蘿卜酸乳制品.研究表明，在牛乳中加入20%的胡蘿卜漿，8%的蔗糖，0.6%的復(fù)合穩(wěn)定劑（果膠：CMC-Na=1∶1），90℃保溫殺菌10min后，接入4.5%的乳酸菌，在42℃下培養(yǎng)4h，最后在4～10℃條件下成熟24h即可得到優(yōu)質(zhì)的胡蘿卜酸乳.本實(shí)驗(yàn)本著節(jié)約、簡便的原則采用CMC-Na作為穩(wěn)定劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用CMC-Na單一穩(wěn)定劑也能起到很好的穩(wěn)定效果，但CMC-Na不易溶解，所以在添加CMC-Na時(shí)，須先用少許冷水先溶解，再加入熱水進(jìn)行溶解，最后再加入胡蘿卜與鮮奶的混合液中并且不斷攪拌，這樣穩(wěn)定劑CMC-Na才能充分溶解，達(dá)到最佳使用效果［21-23］.

表4 pH值的選擇

（4）本實(shí)驗(yàn)得到的胡蘿卜乳酸菌發(fā)酵飲料生產(chǎn)的最佳生產(chǎn)工藝條件為：V（鮮奶）∶V（胡蘿卜）=5∶1，砂糖用量為5g/100mL，pH值為6.5，發(fā)酵溫度為38～42℃，發(fā)酵時(shí)間為7h左右，乳酸菌的接種量為3%.實(shí)驗(yàn)所得的最優(yōu)原料配比和發(fā)酵pH均與文獻(xiàn)有所差異，如王曉琴［24］等使用Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)，最陡峭的攀爬實(shí)驗(yàn)和Box-Behnken實(shí)驗(yàn)得到了黃參胡蘿卜凝固型酸奶最佳發(fā)酵工藝：當(dāng)黃參的添加量為4.98%，糖添加量為7.13%，菌種添加量為4.05%，胡蘿卜汁的添加量為9.72%時(shí)可制得酸甜適口、風(fēng)味獨(dú)特的淡粉色營養(yǎng)酸乳.劉燕［25］等以新鮮胡蘿卜汁、脫脂奶粉、白砂糖為主要原料發(fā)酵胡蘿卜酸乳，并得到了最優(yōu)的發(fā)酵工藝：胡蘿卜汁添加量為25%，蔗糖添加量為7%，接種量為4%，發(fā)酵溫度為42℃，發(fā)酵時(shí)間4h，在此條件下可制得風(fēng)味良好、色澤鮮艷、營養(yǎng)豐富的胡蘿卜酸乳.曾憲春等［26］以冷榨胡蘿卜汁為原料，以保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌為發(fā)酵菌株，通過正交試驗(yàn)研究了新疆地產(chǎn)胡蘿卜汁乳酸菌發(fā)酵飲料的生產(chǎn)工藝.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，胡蘿卜汁乳酸菌發(fā)酵飲料的最佳配方為蔗糖添加量為7%，檸檬酸添加量為0.03%，最佳發(fā)酵溫度為43℃，發(fā)酵時(shí)間24h，接種量為5%.由于本實(shí)驗(yàn)所用原料和所查資料中所用的原料有所不同，不同產(chǎn)地的胡蘿卜中所含的成分差異較大，因此原料配比有一定差異.本實(shí)驗(yàn)采用的菌種是從酸乳中分離純化得到的菌種，此菌種的最適pH和參考文獻(xiàn)所用菌種的最適pH可能有較大差異.

3 結(jié)論

（1）本實(shí)驗(yàn)以胡蘿卜與鮮奶為主要原料，經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵研制出了一款淡粉色，組織均勻、穩(wěn)定，口感細(xì)膩，酸甜適中，富含β-胡蘿卜素，風(fēng)味香甜可口，且具有胡蘿卜特有清香味的凝固型胡蘿卜酸乳.

（2）由實(shí)驗(yàn)可知，胡蘿卜汁與牛乳的配比，釀制時(shí)砂糖的添加量，發(fā)酵的pH值，菌種添加量等因素都直接影響最終發(fā)酵成品的品質(zhì)，需通過實(shí)驗(yàn)確定最佳條件，才能制得優(yōu)質(zhì)凝固型胡蘿卜酸乳.

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，凝固型胡蘿卜乳酸菌發(fā)酵酸乳生產(chǎn)的最佳工藝條件為：V（鮮奶）∶V（胡蘿卜）=5∶1，砂糖用量為5g/100mL，pH值為6.5，發(fā)酵溫度為38～42℃，發(fā)酵時(shí)間為7h左右，乳酸菌的接種量為3%.采用此工藝生產(chǎn)的胡蘿卜酸乳既保留了胡蘿卜本身的營養(yǎng)成分，改善了胡蘿卜固有的、使人難以接受的味道，又能彌補(bǔ)發(fā)酵乳維生素含量不足的缺點(diǎn)，使兩種基料的營養(yǎng)互補(bǔ)，具有改善腸胃等重要功能，是一種理想的保健型飲品.