高活性乳酸菌發(fā)酵型番茄醬生產(chǎn)工藝研究

徐清萍 王語遲 縱偉 趙光遠(yuǎn)

摘要：采用正交試驗設(shè)計方法，以乳酸菌活菌數(shù)為指標(biāo)，考察了乳酸鏈球菌接種量、嗜酸乳桿菌接種量、菊芋添加量、甜味劑添加量、鹽添加量和發(fā)酵溫度6個因素對乳酸菌發(fā)酵型番茄醬生產(chǎn)過程中乳酸菌活菌數(shù)變化的影響，優(yōu)化了高活性乳酸菌發(fā)酵型番茄醬的生產(chǎn)工藝.結(jié)果表明：采用乳酸鏈球菌和嗜酸乳桿菌復(fù)合發(fā)酵，有利于提高發(fā)酵型番茄醬中乳酸菌活菌數(shù);適當(dāng)添加菊芋有利于乳酸菌的增殖，而甜味劑和鹽的使用對乳酸菌增殖影響較小;發(fā)酵溫度在30 ℃以上時有利于乳酸菌的增殖.高活性乳酸菌發(fā)酵型番茄的適宜生產(chǎn)工藝條件為乳酸鏈球菌接種量1.0%～2.0%，嗜酸乳桿菌接種量2.0%，菊芋添加量15%～20%，發(fā)酵溫度30 ℃.該條件下制得的高活性乳酸菌發(fā)酵型番茄醬（乳酸菌活菌數(shù)保持在109 CFU/mL）的最佳保存期為30 d.

Abstract：The orthogonal experimental design method was used， the live bacteria count of lactic acid bacteria was taken as an indicator to investigate the effects of Streptococcus lactis inoculation amount， Lactobacillus acidophilus inoculation amount， jerusalem artichoke addition， sweetener addition， salt addition and fermentation temperature on the changes of live bacteria count in the production of lactic acid bacteria fermented tomato sauce. The production process of high＼|activity lactic acid bacteria fermented tomato sauce was optimized. The results showed that the combined fermentation of Streptococcus lactis and Lactobacillus acidophilus was beneficial to increase the live bacteria count of lactic acid bacteria in fermented tomato sauce. Appropriate addition of jerusalem artichoke was beneficial to the proliferation of lactic acid bacteria， and the use of sweeteners and salts had little effect on the proliferation of lactic acid bacteria; When the fermentation temperature was above 30 ℃， it was beneficial to the proliferation of lactic acid bacteria. The suitable production conditions for high＼|activity lactic acid bacteria fermented tomato sauce were Streptococcus lactis inoculation amount 1.0%～2.0%， Lactobacillus acidophilus inoculation amount 2.0%， jerusalem artichoke addition 15%～20%， fermentation temperature 30 ℃. The optimum storage period of the highly active lactic acid bacteria fermented tomato sauce （the live bacteria count of lactic acid bacteria kept at 109 CFU/mL） prepared under these conditions was 30 days.

關(guān)鍵詞：發(fā)酵型番茄醬;乳酸菌;活菌數(shù);生產(chǎn)工藝

Key words：fermented tomato sauce;lactic acid bacteria;viable bacteria count;production process

中圖分類號：TS255.53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.2096-1553.2019.04.002

文章編號：2096-1553（2019）04-0008-07

0 引言

番茄廣泛栽培于我國南北各地，具有豐富的營養(yǎng)和特殊的風(fēng)味，可以生食、煮食等.在食品工業(yè)中，番茄主要用于生產(chǎn)番茄醬[1].選擇成熟紅番茄，經(jīng)破碎、打漿、去除皮籽、濃縮、裝罐、殺菌等工序即可生產(chǎn)出番茄醬[2].目前番茄醬產(chǎn)量非常大，據(jù)相關(guān)新聞報道[3]，2017年全國種植番茄面積約100萬畝，番茄醬加工企業(yè)共有182家，其中2017年開機(jī)生產(chǎn)企業(yè)100家，45%的加工企業(yè)全年未開工，產(chǎn)能過剩的問題已十分突出，因此，開發(fā)新型的番茄深加工產(chǎn)品是解決這一問題的有效途徑.

番茄中含有葡萄糖、果糖、檸檬酸、多酚、黃酮、維生素、鈣、鎂等[4]，有利于益生菌的生長[5-6].益生菌能在人類和動物腸道內(nèi)定殖、生長，并具有抑菌、抗癌、提高免疫力和預(yù)防腹瀉等作用[7].采用益生菌發(fā)酵番茄醬能夠綜合益生菌發(fā)酵產(chǎn)品和番茄醬產(chǎn)品的優(yōu)點，使得經(jīng)混合發(fā)酵制備的番茄果醬[8]、番茄飲料[9-10]等有望成為具有廣闊市場前景的新型產(chǎn)品.目前尚未見關(guān)于采用乳酸菌發(fā)酵制備發(fā)酵型番茄醬的相關(guān)研究報道.采用發(fā)酵法可以減少番茄醬傳統(tǒng)方法制作過程中對番茄原料的加熱次數(shù)，降低高溫對番茄中維生素等的破壞，從而有效提高番茄醬的營養(yǎng)價值[11].鑒于此，本文擬選用具有益生功能的乳酸菌（乳酸鏈球菌、嗜酸乳桿菌）

，結(jié)合其他生產(chǎn)工藝因素（菊芋添加量、甜味劑添加量、鹽添加量和發(fā)酵溫度），采用正交試驗設(shè)計方法，以乳酸菌活菌數(shù)為指標(biāo)，考察乳酸菌在番茄醬發(fā)酵生產(chǎn)過程中的變化規(guī)律，并優(yōu)化發(fā)酵型番茄醬的生產(chǎn)工藝，

以期制備高活性乳酸菌發(fā)酵型番茄醬，進(jìn)而為新型番茄深加工產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)提供一定的理論參考.

1 材料和方法

1.1 實驗材料

1.1.1 原料

番茄、菊芋、豆芽，市售，新鮮無霉?fàn)€變質(zhì);葡萄糖，分析純，市售;MRS肉湯培養(yǎng)基，購自杭州百思生物技術(shù)有限公司.

嗜酸乳桿菌和乳酸鏈球菌，為實驗室分離保存菌種.

1.1.2 培養(yǎng)基

乳酸菌液體培養(yǎng)基：番茄質(zhì)量濃度為2 g/L，菊芋質(zhì)量濃度為1 g/L，豆芽質(zhì)量濃度為2 g/L，葡萄糖質(zhì)量濃度為2 g/L，蒸餾水.

1.2 儀器設(shè)備

LX-C35L型高壓滅菌鍋，合肥華泰醫(yī)療設(shè)備有限公司產(chǎn);SW-CJ-2FD型潔凈工作臺，蘇凈集團(tuán)蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司產(chǎn);SHP-250型智能生化培養(yǎng)箱，上海鴻都電子科技有限公司產(chǎn);YP20001型電子天平，上海光正醫(yī)療儀器有限公司產(chǎn).

1.3 實驗方法

1.3.1 乳酸菌種液的制備

將乳酸鏈球菌、嗜酸乳桿菌分別接入MRS肉湯培養(yǎng)基進(jìn)行活化，然后分別轉(zhuǎn)入乳酸菌液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，培養(yǎng)至兩株乳酸菌活菌數(shù)均達(dá)108 CFU/mL以上，即可作為乳酸菌種液備用.

1.3.2 發(fā)酵型番茄醬的制備

將新鮮菊芋清洗干凈，蒸熟.將新鮮番茄洗凈，熱燙去皮，加入甜味劑和鹽，與菊芋按一定質(zhì)量比混合后，打漿，巴氏殺菌法滅菌15～20 min，接入乳酸菌種液，混勻，裝入真空包裝袋，抽真空，封口，發(fā)酵.

1.3.3 乳酸菌發(fā)酵型番茄醬工藝條件的確定

乳酸菌接種量主要影響菌種的生長繁殖速度，但接種量過大則會影響成品番茄醬的體態(tài).甜味劑和鹽主要影響成品的感官口感，甜味劑的使用按照我國《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》（GB 2760—2014）[13]選擇其限量標(biāo)準(zhǔn)范圍，而鹽的使用以生產(chǎn)低鹽番茄醬為目標(biāo).選擇乳酸鏈球菌接種量、嗜酸乳桿菌接種量、菊芋添加量、甜味劑添加量、鹽添加量和發(fā)酵溫度6個因素，其中，番茄和菊芋總質(zhì)量為100 g，將番茄和菊芋分別按質(zhì)量比95GA6FA5，90GA6FA10，85GA6FA15，80GA6FA20混合（即菊芋添加量分別為5%，10%，15%和20%），其他原料添加量按在番茄和菊芋總質(zhì)量中的占比計算.

以乳酸鏈球菌接種量 0～2%，嗜酸乳桿菌接種量0～2%，每100 g番茄醬中甜味劑添加量0～0.025 g，鹽添加量0～7.5 g的條件進(jìn)行發(fā)酵，采用L25（56）正交試驗研究乳酸鏈球菌接種量、嗜酸乳桿菌接種量、菊芋添加量、甜味劑添加量、鹽添加量和發(fā)酵溫度對番茄醬發(fā)酵過程中乳酸菌活菌數(shù)的影響，

番茄醬發(fā)酵試驗正交設(shè)計表見表1.其中正交設(shè)計對應(yīng)的25個系列試驗條件見表2.

分別于8 h（0.33 d），1 d，2 d，6 d，14 d，21 d，30 d，61 d，92 d 定期取樣，測定發(fā)酵型番茄醬中的乳酸菌活菌數(shù).

1.3.4 乳酸菌活菌計數(shù)方法

乳酸菌活菌計數(shù)采用平板活菌計數(shù)法，參照《食品微生物學(xué)檢驗? 乳酸菌檢驗》（GB 4789.35—2016）[12]方法進(jìn)行.

2 結(jié)果與討論

2.1 乳酸菌種液培養(yǎng)時間優(yōu)選

將兩株乳酸菌分別接入液體培養(yǎng)基培養(yǎng)，每隔2 h無菌取樣，測定乳酸菌活菌數(shù).結(jié)果表明，乳酸菌活菌數(shù)在6 h達(dá)到108 CFU/mL，此后不再發(fā)生明顯變化.因此，本實驗選擇培養(yǎng)6 h后的乳酸菌進(jìn)行接種.

2.2 番茄醬發(fā)酵生產(chǎn)過程中乳酸菌活菌數(shù)的變化

發(fā)酵型番茄醬中乳酸菌活菌數(shù)隨時間變化曲線如圖1所示.由圖1可知，各系列發(fā)酵型番茄醬中乳酸菌活菌數(shù)在0～6 d內(nèi)均以不同比例呈上升趨勢，活菌數(shù)在14 d時達(dá)到最大值，為1.52×109 CFU/mL;6～30 d發(fā)酵型番茄醬中活菌數(shù)比較穩(wěn)定;30 d后活菌數(shù)開始減少，61 d 后番茄醬中活菌數(shù)急劇下降，92 d時活菌數(shù)最低.發(fā)酵初期屬于乳酸菌增殖期，活菌數(shù)會

隨時間的延長而迅速增加.當(dāng)活菌數(shù)增加到108 CFU/mL后，其數(shù)值在較長時間內(nèi)維持穩(wěn)定，表明番茄醬的構(gòu)成成分有利于乳酸菌的存活.此外，番茄、菊芋中含有葡萄糖、蛋白質(zhì)等適合微生物生長的碳源和氮源，番茄中含有的豐富維生素C、番茄紅素可作為番茄蔣醬良好的抗氧化劑[14]，同時菊芋中含有的菊糖也能提高乳酸菌的存活率[15].

2.3 乳酸菌發(fā)酵型番茄醬生產(chǎn)工藝的優(yōu)化

由圖1可知，發(fā)酵8 h時，番茄醬中的乳酸菌即進(jìn)入對數(shù)增長期，各系列間活菌數(shù)已存在較大差異，故以發(fā)酵8 h （0.33 d）的數(shù)據(jù)為例，對番茄醬中乳酸菌活菌數(shù)進(jìn)行直觀分析和方差分析，結(jié)果見表3和表4.

表3為發(fā)酵8 h時番茄醬中乳酸菌活菌數(shù)直觀分析結(jié)果.由表3中的R值可知，各因素對乳酸菌活菌數(shù)的影響由大到小順序依次為：嗜酸乳桿菌接種量>乳酸鏈球菌接種量>菊芋添加量>發(fā)酵溫度>鹽添加量>甜味劑添加量，最優(yōu)番茄醬發(fā)酵方案為乳酸鏈球菌接種量 1.5%，嗜酸乳桿菌接種量 2.0%，菊芋添加量20%，每100 g番茄醬中甜味劑添加量0.010 g，鹽添加量 2.5 g，發(fā)酵溫度30 ℃.

發(fā)酵8 h時番茄醬中乳酸菌活菌數(shù)的方差分析見表4.

由表4可知，嗜酸乳桿菌接種量與乳酸鏈球菌接種量對發(fā)酵番茄醬中乳酸菌活菌數(shù)具有顯著性影響.

2.4 番茄醬優(yōu)化生產(chǎn)工藝的驗證

為了確定乳酸菌發(fā)酵型番茄醬的最終優(yōu)化生產(chǎn)工藝，采取與發(fā)酵8 h同樣的分析方法，對

發(fā)酵48 h，6 d，14 d的番茄醬中乳酸菌活菌數(shù)進(jìn)行直觀分析和方差分析（表格略）.結(jié)果表明，嗜酸乳桿菌接種量和乳酸鏈球菌接種量對發(fā)酵型番茄醬乳酸菌活菌數(shù)具有顯著性影響，其中嗜酸乳桿菌接種量的影響更大，尤其在儲藏過程中，嗜酸乳桿菌對乳酸菌活菌數(shù)的影響要高于乳酸鏈球菌.這可能是因為隨著發(fā)酵時間的延長，原料中的糖轉(zhuǎn)化為乳酸等成分，發(fā)酵型番茄醬呈酸性環(huán)境，嗜酸乳桿菌因?qū)Φ蚿H環(huán)境耐受力強(qiáng)，故其活菌數(shù)也較大[16].與沒有進(jìn)行人工接種的對照

組（系列1）相比，接種乳酸菌后番茄醬中的活菌數(shù)明顯增加.這表明兩株乳酸菌接種量是影響發(fā)酵型番茄醬中乳酸菌活菌數(shù)的主要因素，且適當(dāng)提高接種量有利于提高番茄醬中的乳酸菌活菌數(shù).對不同發(fā)酵時間段乳酸菌活菌數(shù)的變化分析，當(dāng)嗜酸乳桿菌接種量為2.0%，乳酸鏈球菌接種量為1.0%～2.0%時，番茄醬中的乳酸菌活菌數(shù)較高.

菊芋的添加量對發(fā)酵型番茄醬中的乳酸菌活菌數(shù)也有一定影響，表明與菊芋進(jìn)行適當(dāng)比例的搭配有利于提高番茄醬中的乳酸菌活菌數(shù).對不同發(fā)酵時間段菊芋對乳酸菌活菌數(shù)的影響變化分析可知，菊芋的添加量為15%～20%時比較適宜.

甜味劑與鹽主要用于改善番茄醬的口感風(fēng)味，與其他因素相比，對發(fā)酵型番茄醬中的乳酸菌活菌數(shù)影響較小.通常鹽含量較高時，高濃度的鹽對微生物的生長有一定的抑制作用，但從不同發(fā)酵時間段取樣分析結(jié)果來看，甜味劑和鹽的添加對發(fā)酵型番茄醬中的乳酸菌活菌數(shù)影響不大，且對發(fā)酵過程中發(fā)酵型番茄醬中乳酸菌的增殖影響也不大.

從發(fā)酵溫度對發(fā)酵型番茄醬中乳酸菌活菌數(shù)變化的影響來看，發(fā)酵溫度在30 ℃以上時有利于乳酸菌的增殖.

另外，從不同發(fā)酵時間段番茄醬中乳酸菌活菌數(shù)變化來看，番茄醬在6～30 d中能保持較高的乳酸菌活菌數(shù)，可達(dá)109 CFU/mL.此后，隨著發(fā)酵生產(chǎn)時間的延長，乳酸菌活菌數(shù)會逐漸下降，2個月時降至107～108 CFU/mL，3個月時降為106～107 CFU/mL.由此可知，欲制備獲得高活性乳酸菌發(fā)酵型番茄醬（乳酸菌活菌數(shù)保持在109 CFU/mL），其最佳保存期為30 d.

3 結(jié)論

本文主要采用嗜酸乳桿菌和乳酸鏈球菌兩種常見益生乳酸菌混合發(fā)酵番茄醬，通過對不同發(fā)酵時間段番茄醬中乳酸菌活菌數(shù)變化規(guī)律的研究篩選出高活性乳酸菌發(fā)酵型番茄醬的生產(chǎn)工藝，得到如下結(jié)論：采用嗜酸乳桿菌和乳酸鏈球菌復(fù)合發(fā)酵，有利于提高發(fā)酵型番茄醬中乳酸菌活菌數(shù);適當(dāng)添加菊芋有利于乳酸菌的增殖，而甜味劑和鹽的使用對乳酸菌增殖影響較小;發(fā)酵溫度在30 ℃以上時有利于乳酸菌的增殖;高活性乳酸菌發(fā)酵型番茄醬的適宜生產(chǎn)工藝條件為嗜酸乳桿菌接種量2.0%，乳酸鏈球菌接種量1.0%～2.0%，菊芋添加量15%～20%，發(fā)酵溫度30 ℃.該條件下制得的高活性乳酸菌發(fā)酵型番茄醬（乳酸菌活菌數(shù)保持在109 CFU/mL）的最佳保存期為30 d.

乳酸菌發(fā)酵型番茄醬在較長時間內(nèi)能保持乳酸菌活性，但除乳酸菌活菌數(shù)外，番茄醬的風(fēng)味亦是影響產(chǎn)品的主要因素.后期還需要通過進(jìn)一步對生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，調(diào)整各種香辛料、甜味劑、鹽等的添加比例，以獲得風(fēng)味更好的高活性乳酸菌發(fā)酵型番茄醬.參考文獻(xiàn)：

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