芒果-圣女果復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料的工藝研究

張開平，劉燕麗，黃斌，班燕冬，趙文婷，蘇仕林

（百色學(xué)院農(nóng)業(yè)與食品工程學(xué)院,廣西百色533000）

芒果又名望果、杧果、沙果梨等，是世界上最受歡迎的熱帶水果之一[1]。它含有豐富的蛋白質(zhì)、糖類、β-胡蘿卜素、維生素以及人體所需微量元素等，素有“熱帶果王”的譽(yù)稱[2-4]。研究表明，芒果具有祛痰止咳、抗氧化[5]、預(yù)防心血管疾病[6]、抗菌等功能[7-8]。但芒果采收期集中且短，不易貯存，因此對(duì)芒果進(jìn)行加工，可以增加芒果的附加值。圣女果又名櫻桃番茄，水果番茄[9]，其維生素含量大約是普通番茄的1.7倍[10]，且富含硒、類胡蘿卜素[11]、谷胱甘肽以及番茄紅素[12]等多種微量防癌、抗癌、抗衰老的物質(zhì)，深受廣大消費(fèi)者青睞，被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織列為優(yōu)先推廣的“四大水果”之一[13-15]。乳酸菌發(fā)酵飲料是以牛奶、果蔬汁等為主要原料，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵制成的富含活性乳酸菌及代謝物的飲料[16-17]，具有乳酸發(fā)酵風(fēng)味、維持腸道微生態(tài)平衡、

0 引言

抑菌抗腫瘤、促進(jìn)人體對(duì)鈣的吸收和增強(qiáng)人體的免疫系統(tǒng)等功能[18-20]。近年來，國(guó)內(nèi)外對(duì)乳酸發(fā)酵飲料研究越來越多，各種乳酸菌發(fā)酵飲料不斷涌現(xiàn)。相比于傳統(tǒng)乳酸發(fā)酵飲料，復(fù)合果蔬型乳酸發(fā)酵飲料已成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于芒果-圣女果復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料的研究尚未見報(bào)道。因此，本研究以圣女果和越南青皮玉芒為原料，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵制成風(fēng)味獨(dú)特，兼有芒果和圣女果清香的新型飲品，為純天然復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料的規(guī)?；a(chǎn)提供實(shí)驗(yàn)參數(shù)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備

電熱恒溫水浴鍋（HH-8）∶北京思普特科技有限公司；榨汁機(jī)（JYL-Y 917）∶九陽股份有限公司；電子天平（FAI204B）∶上海市安亭電子儀器廠；pH計(jì)∶上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；生化培養(yǎng)箱（LRH-70）∶上海一恒科學(xué)儀器有限公司；高壓均質(zhì)機(jī)（GJJ-0.03/100）∶上海諾尼輕工機(jī)械有限公司；發(fā)酵罐（5L/MGF-5）∶南京匯科生物工程設(shè)備有限公司；手持糖量計(jì)∶上海易測(cè)儀器設(shè)備有限公司。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)材料與試劑

芒果、圣女果∶購于百色市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)；果膠酶、纖維素酶、蛋白酶∶深圳恒生生物科技有限公司；菌種∶市售川秀乳酸菌酸奶發(fā)酵劑（保加利亞乳桿菌∶嗜熱鏈球菌=1∶1）；白砂糖、葡萄糖、N a2CO3均為食品級(jí)。2,6-二氯靛酚、抗壞血酸（VC）等為分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

（1）芒果汁的制備。

新鮮芒果→清洗→熱燙、去皮、去核、切塊→打漿（加VC）→酶解（加果膠酶、纖維素酶）→過濾→芒果汁。

（2）圣女果汁的制備。

新鮮圣女果→清洗→熱燙→打漿（加VC）→酶解（加果膠酶、蛋白酶）→過濾→圣女果汁。

（3）復(fù)合果汁發(fā)酵工藝。

混合果汁（芒果汁+圣女果汁）→調(diào)配（加檸檬酸、白砂糖）→均質(zhì)→滅菌→接種→發(fā)酵→冷藏（后酸化）→灌裝→成品[21-22]。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

（1）原料的挑選

在百色市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)購買成熟紅透、表皮微軟、無霉變腐爛、無病蟲害的圣女果；越南青皮玉芒則選用新鮮飽滿、成熟且無機(jī)械損傷、無病蟲害的芒果。

（2）果汁的制備

芒果汁的制備。將芒果洗凈之后放入95℃的熱水中燙至皮軟、撈出、剝皮、切塊稱重，與溫水1∶1混合，加入0.1%VC，用榨汁機(jī)打漿至無明顯果粒為止，然后加0.1%果膠酶、0.1%纖維素酶充分混勻，立即放入50℃的恒溫培養(yǎng)箱中酶解2 h，用八層無菌紗布過濾，備用。

圣女果汁的制備。將圣女果洗凈之后放入95℃的熱水中燙5 m in（鈍化酶活性），立即冷卻至室溫，與溫水1∶1混合，加入0.1%VC，置于榨汁機(jī)中進(jìn)行打漿，然后加0.1%果膠酶、0.1%蛋白酶混勻，立即放入50℃的恒溫培養(yǎng)箱中酶解2 h，用八層無菌紗布過濾，備用。

芒果汁與圣女果汁混合。將芒果汁和圣女果汁按不同比例混合，加入白砂糖、檸檬酸，拌均勻。在44～45℃條件下發(fā)酵8 h，然后快速冷卻至5～8℃，灌裝、密封，將成品放在4℃冰箱中冷藏16 h，抑制乳酸菌的生長(zhǎng)，防止酸度過大，同時(shí)可以促進(jìn)芳香物質(zhì)產(chǎn)生，增加產(chǎn)品的黏稠度。

1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn)

在發(fā)酵溫度為44℃，發(fā)酵時(shí)間為8 h，果汁配比為1∶1的條件下，選擇不同的接種量（1%、3%、5%、7%、9%）對(duì)飲料風(fēng)味的影響；在發(fā)酵時(shí)間為8 h、果汁配比為1∶1、接種量3%的條件下，選擇不同的發(fā)酵溫度（38℃、40℃、42℃、44℃、46℃）對(duì)飲料風(fēng)味的影響；在發(fā)酵溫度44℃、果汁配比1∶1、接種量3%的條件下，選擇不同的發(fā)酵時(shí)間（5 h、8 h、11 h、14 h、17 h）對(duì)發(fā)酵飲料風(fēng)味的影響；在發(fā)酵溫度44℃、發(fā)酵時(shí)間8 h、接種量3%的條件下，選擇不同的果汁配比（圣女果汁∶芒果汁分別為1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5）對(duì)飲料風(fēng)味的影響。每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)重復(fù)3次，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SAS6.12軟件進(jìn)行方差分析，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。

1.2.4 正交實(shí)驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇對(duì)芒果-圣女果復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料影響比較顯著的因素有菌種接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間、果汁配比，進(jìn)行四因素三水平的正交試驗(yàn)L9(34)設(shè)計(jì)，以感官評(píng)分為指標(biāo)，確定最佳發(fā)酵工藝參數(shù)。因素水平表見表1。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平

1.2.5 檢測(cè)方法

產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)主要根據(jù)產(chǎn)品的色澤、香味、滋味和組織狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)分。選10位有品評(píng)經(jīng)驗(yàn)的老師和學(xué)生作為評(píng)價(jià)小組，進(jìn)行品評(píng)并打分，所有指標(biāo)的評(píng)分之和為感官總評(píng)分，其平均分即為感官評(píng)分[23-24]。感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 芒果-圣女果復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

乳酸含量測(cè)定參照國(guó)標(biāo)GB/T 12456-2008[25]；還原糖含量測(cè)定參照國(guó)標(biāo)GB5009.7-2016[26]；Vc含量測(cè)定參照國(guó)標(biāo)GB5009.86-2016[27]；p H值的測(cè)定∶雷磁PHS-3C pH計(jì)；可溶性固形物測(cè)定參照國(guó)標(biāo)GB/T 12143-2008[28]；大腸菌群測(cè)定參照國(guó)標(biāo)GB4789.3-2010[29]；菌落總數(shù)測(cè)定參照國(guó)標(biāo)GB 4789.2-2010[30]。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 乳酸菌接種量對(duì)芒果-圣女果復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料感官評(píng)價(jià)的影響

不同接種量對(duì)乳酸發(fā)酵飲料感官評(píng)價(jià)的影響如圖1所示，感官評(píng)價(jià)得分先是隨著接種量的增加而升高，隨后又有所下降。當(dāng)接種量小于3%時(shí)，感官評(píng)價(jià)得分隨著接種量的增加而升高，接種量超過3%之后，感官評(píng)分反而下降?？赡艿脑蚴钱?dāng)接種量較低時(shí)，果汁中乳酸菌繁殖較慢，發(fā)酵周期延長(zhǎng)，產(chǎn)酸量低，果汁中糖分未被充分利用，口感甜膩，不夠酸；當(dāng)接種量相對(duì)較大時(shí)，初始活菌數(shù)越多，菌種增殖越快，代謝產(chǎn)酸就越多；當(dāng)菌種添加量過高時(shí)，菌體增長(zhǎng)過快，消耗果汁中大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，產(chǎn)酸量就會(huì)減少。因此，乳酸菌接種量在1～5%范圍內(nèi)比較合適。經(jīng)SAS軟件方差分析P＜0.05，說明接種量對(duì)發(fā)酵飲料感官評(píng)價(jià)的影響顯著。

圖1 接種量對(duì)復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料感官評(píng)價(jià)的影響

2.1.2 發(fā)酵溫度對(duì)芒果-圣女果復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料感官評(píng)價(jià)的影響

不同溫度對(duì)芒果-圣女果復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料感官評(píng)價(jià)的影響如圖2所示，感官評(píng)價(jià)得分隨著發(fā)酵溫度的升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)發(fā)酵溫度為44℃時(shí)，飲料色澤均一，呈橙紅色，具有芒果及圣女果香味，酸甜適口，感官評(píng)分最高，之后隨著發(fā)酵溫度的升高，感官評(píng)價(jià)得分開始下降。其原因是發(fā)酵溫度較低時(shí)，菌種活力弱，代謝緩慢，產(chǎn)酸量少，酸甜不協(xié)調(diào)；繼續(xù)升高溫度，乳酸菌生長(zhǎng)繁殖快，代謝旺盛，產(chǎn)酸加快；但溫度過高反而會(huì)抑制乳酸菌的生長(zhǎng)，甚至發(fā)生菌體死亡，降低酸度，影響飲料口感、香味及組織狀態(tài)。因此，發(fā)酵溫度在42～46℃范圍內(nèi)比較合適。經(jīng)SAS軟件方差分析P＜0.05，說明溫度對(duì)發(fā)酵飲料感官評(píng)價(jià)的影響顯著。

圖2 發(fā)酵溫度對(duì)復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料感官評(píng)價(jià)的影響

2.1.3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)芒果-圣女果復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料感官評(píng)價(jià)的影響

不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)芒果-圣女果復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料感官評(píng)價(jià)的影響見圖3，由圖3可知，在發(fā)酵時(shí)間5～11 h內(nèi)，感官評(píng)價(jià)得分逐漸升高，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為11 h時(shí)，飲料色澤均一，呈橙紅色，無分層，具有芒果及圣女果香味，酸甜適中，感官評(píng)價(jià)得分最高；超過11 h后，隨著發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)，感官評(píng)價(jià)得分逐漸下降?？赡艿脑蚴前l(fā)酵時(shí)間較短時(shí)，果汁中乳酸菌數(shù)相對(duì)較少，產(chǎn)酸量偏低；隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)乳酸量不斷增多；當(dāng)發(fā)酵時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，發(fā)酵液中的乳酸含量過多，影響飲料的口感。因此，選擇發(fā)酵時(shí)間在8～14 h范圍內(nèi)比較合適。經(jīng)SAS軟件方差分析P＜0.05，說明發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵飲料感官評(píng)價(jià)的影響顯著。

圖3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料感官評(píng)價(jià)的影響

2.1.4 果汁配比對(duì)芒果-圣女果復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料感官評(píng)價(jià)的影響

果汁配比對(duì)芒果-圣女果復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料感官評(píng)價(jià)的影響如圖4所示，官評(píng)評(píng)價(jià)得分隨著果汁配比的升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)果汁配比為1∶3時(shí)，感官評(píng)價(jià)得分最高。其原因是當(dāng)芒果汁添加量較低時(shí)，果汁發(fā)酵后，芒果味道及芳香不夠明顯，而西紅柿味道太濃，口感也不夠細(xì)膩柔和，甜味過于單調(diào)。當(dāng)芒果汁添加量過大時(shí)，果汁發(fā)酵后不夠酸，較為甜膩，可能是芒果汁所含可發(fā)酵性糖類較少，致使乳酸合成量降低，而且西紅柿的味道及清香被掩蓋，感官評(píng)價(jià)得分有所下降。因此，選擇果汁配比在1∶2～1∶4范圍內(nèi)比較合適。經(jīng)SAS軟件方差分析P＜0.05，說明果汁配比對(duì)發(fā)酵飲料感官評(píng)價(jià)的影響顯著。

圖4 果汁配比對(duì)復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料感官評(píng)價(jià)的影響

2.2 正交實(shí)驗(yàn)

按照表1選取的因素和水平，選用L9(34)正交表進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見表3。由表可知，芒果-圣女果復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料的最優(yōu)方案為A2B1C3D2，即接種量為3%，發(fā)酵溫度42℃，發(fā)酵時(shí)間14 h，果汁配比1∶3。極差分析表明，影響飲料風(fēng)味感官評(píng)價(jià)因素主次順序D＞B＞A＞C，即∶果汁配比＞發(fā)酵溫度＞接種量＞發(fā)酵時(shí)間。由表4感官評(píng)價(jià)方差分析結(jié)果可以得出，接種量、發(fā)酵溫度和果汁配比對(duì)飲料風(fēng)味感官評(píng)價(jià)的影響顯著，發(fā)酵時(shí)間對(duì)飲料風(fēng)味感官評(píng)價(jià)的影響不顯著。

表3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

表4 感官評(píng)價(jià)方差分析方差來源

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

由于最佳組合（A2B1C3D2）不在正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，因此需要做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。按照正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)選工藝A2B1C3D2和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的最優(yōu)組合A3B1C3D2分別重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)，A2B1C3D2工藝的感官評(píng)價(jià)得分81.9±0.3，而A3B1C3D2工藝（接種量5%，發(fā)酵溫度42℃，發(fā)酵時(shí)間14 h，果汁配比1∶3）的感官評(píng)價(jià)得分86.4±0.8。通過差異顯著性分析（P＜0.05），說明兩種發(fā)酵工藝差異性顯著。因此，選擇芒果-圣女果復(fù)合乳酸發(fā)酵的最佳組合為為A3B1C3D2，即接種量5%，發(fā)酵溫度42℃，發(fā)酵時(shí)間14 h，果汁配比1∶3。

2.4 芒果-圣女果復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料的質(zhì)量指標(biāo)

2.4.1 感官指標(biāo)

表5 產(chǎn)品感官指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

2.4.2 微生物指標(biāo)

表6 微生物指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

2.4.3 理化指標(biāo)

表7 理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論

通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)對(duì)芒果-圣女果復(fù)合乳酸發(fā)酵飲料的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，得到了最優(yōu)發(fā)酵條件為∶接種量5%，發(fā)酵溫度42℃，發(fā)酵時(shí)間14 h，果汁配比1∶3，發(fā)酵結(jié)束后于4℃冷藏16 h。在此條件下制得的乳酸飲料具有組織狀態(tài)均一、酸甜可口、口感柔滑，既具有濃郁的芒果果香又具有圣女果清香，是一款新型的乳酸菌保健飲料，為圣女果、芒果的綜合利用開辟了新的途徑。

乳酸菌發(fā)酵飲料是一種全球性飲品，其研究與開發(fā)已成為國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者研究的熱門課題之一，開發(fā)芒果-圣女果復(fù)合果汁乳酸發(fā)酵飲料不僅拓寬了芒果與圣女果資源的應(yīng)用，還綜合了芒果、圣女果的豐富營(yíng)養(yǎng)和乳酸菌發(fā)酵飲料的特有的保健功效，作為新型乳酸飲品，具有廣闊的研究前景。

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[26]GB 5009.7-2016還原糖測(cè)定[S].北京∶中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2016.

[27]GB 500986-2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中抗壞血酸的測(cè)定[S].北京∶中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2016.

[28]GB/T 12143-2008飲料通用分析方法[S].北京∶中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.

[29]GB 4789.3-2010食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)大腸菌群計(jì)數(shù)[S].北京∶中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[30]GB 4789.2-2010食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)[S].北京∶中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010.