枸杞飲料乳酸發(fā)酵工藝優(yōu)化及其風(fēng)味物質(zhì)分析

王麗萍，頡向紅，米江，馬露，李佩佩，張喜康，劉敦華

(1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021; 2.寧夏計(jì)量質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)研究院，寧夏 銀川 750200)

紅枸杞和黑枸杞是市面上最常見(jiàn)的枸杞品種。紅枸杞(Lyciumbarbarum,L)，又稱枸杞子，是茄科小灌木枸杞的成熟果實(shí)，含有多種氨基酸，以及甜菜堿、玉米黃素和酸漿果紅素等特殊營(yíng)養(yǎng)成分，具有較好的保健功效。黑枸杞(LyciumruthenicumMurr)，味甘，性平，富含蛋白質(zhì)、枸杞多糖、氨基酸和微量元素等多種營(yíng)養(yǎng)成分，以及豐富的天然水溶性自由基清除劑原花青素，被譽(yù)為野生的“藍(lán)色妖姬”[1]。中國(guó)在枸杞深加工產(chǎn)業(yè)方面主要集中在功能性成分提取利用及保健食品的開(kāi)發(fā)上，包括枸杞油、枸杞多糖以及枸杞酒、枸杞汁及其他枸杞飲料等[2-4]。其中，枸杞飲料最具有開(kāi)發(fā)前景，不僅可以充分利用枸杞資源，還能提高枸杞的功能性，帶動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。乳酸菌(lacticacidbacteria,LAB)是利用可發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的細(xì)菌通稱。乳酸菌發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生乳酸、乙酸、檸檬酸和琥珀酸等多種有機(jī)酸以及抗氧化物質(zhì)[5]，對(duì)食品的風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)和感官品質(zhì)具有非常重要的影響，是公認(rèn)的安全菌[6]。目前，多種乳酸菌的復(fù)合發(fā)酵一直是研究的熱點(diǎn)，尤其在果蔬發(fā)酵產(chǎn)品的應(yīng)用上[7-8]。相比單菌發(fā)酵，多菌種發(fā)酵能賦予飲料更豐富的營(yíng)養(yǎng)功能物質(zhì)以及獨(dú)特的風(fēng)味，且多菌種在發(fā)酵過(guò)程中能協(xié)同代謝，可以在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生更多產(chǎn)物[9]。均勻設(shè)計(jì)法被廣泛應(yīng)用于食品、化工、建筑等方面，僅需選取少數(shù)具有代表性的測(cè)試點(diǎn)，就能反映體系的主要特征[10-13]。當(dāng)多因素多水平的試驗(yàn)和系統(tǒng)模型不確定時(shí)，均勻設(shè)計(jì)法的優(yōu)勢(shì)更加明顯，其結(jié)果還可以通過(guò)多種分析軟件及回歸方法進(jìn)行分析，確定各因素與指標(biāo)間的定性關(guān)系，從而進(jìn)一步優(yōu)化條件。傳統(tǒng)食品發(fā)酵研究多采用正交試驗(yàn)或響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化工藝，在多水平多因素條件下試驗(yàn)工作量大且效率低。本試驗(yàn)在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化枸杞飲料發(fā)酵工藝，以紅枸杞和黑枸杞為原料，以嗜熱乳桿菌、植物乳桿菌和鼠李乳桿菌進(jìn)行混合發(fā)酵，研制新型復(fù)合枸杞汁飲料。最后通過(guò)固相微萃取(headspace solid-phase microextraction,HS-SPME)與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)分析枸杞發(fā)酵飲料中的風(fēng)味物質(zhì)，為充分利用枸杞資源，探討枸杞發(fā)酵飲料的生產(chǎn)與加工工藝提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

嗜熱乳桿菌(Lactobacillusthermophilus,CICC 20267)、植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum,CICC 20261)和鼠李乳糖桿菌(Lactobacillusrhamnosus,CICC 20990)均為凍干粉，購(gòu)自中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心。

紅枸杞和黑枸杞(干果)購(gòu)自銀川新百超市；果膠酶、纖維素酶(食品級(jí)，酶活力10 U·g-1)購(gòu)自河南萬(wàn)邦實(shí)業(yè)有限公司；沒(méi)食子酸購(gòu)自成都普思生物科技股份有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 菌種生長(zhǎng)曲線的測(cè)定 根據(jù)鄧放明等[15]的OD值法測(cè)菌種生長(zhǎng)曲線。參照張盟[16]的方法制備菌懸液。根據(jù)《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)測(cè)定》(GB4789.2—2016)[17]進(jìn)行活菌計(jì)數(shù)。

1.2.2 工藝流程 原料預(yù)處理→榨汁→酶解→過(guò)濾→巴氏殺菌→乳酸菌發(fā)酵→糖酸調(diào)配→離心→二次殺菌→灌裝→成品

根據(jù)頡向紅等[14]的方法并改良，將原料按照m(黑枸杞)∶m(紅枸杞)=3∶7混合，然后按照m(原料)：V(水)=1∶8加水65 ℃浸泡30 min后打漿，得到枸杞混合漿液；添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.6%的復(fù)合酶(m(果膠酶)∶m(纖維素酶)=2∶1)，50 ℃酶解60 min，得到枸杞酶解液，經(jīng)巴氏殺菌，25 ℃冷卻得到枸杞汁；將嗜熱乳桿菌、植物乳桿菌和鼠李乳糖桿菌發(fā)酵劑按體積比例混合后(表1)接入枸杞汁中，以不加乳酸菌的枸杞汁為對(duì)照，控制發(fā)酵溫度30 ℃，發(fā)酵時(shí)間42 h，得到枸杞發(fā)酵液，再經(jīng)調(diào)配，2次殺菌后得到飲料成品。

表1 枸杞飲料乳酸發(fā)酵菌種比例設(shè)置Table 1 Mixing vatio of strains for lactic acid fermentation of Goji berry beverage

1.2.3 分析方法 總酸測(cè)定：NaOH滴定法?？偺菧y(cè)定：斐林試劑滴定法，《中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 果汁通用實(shí)驗(yàn)方法》(SB/T 10203—1994SB/T 10203—1994)[18]?？偡訙y(cè)定：福林-酚比色法測(cè)定[19]，沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=0.096 5x+0.022 9，R2=0.999 1。類胡蘿卜素測(cè)定：根據(jù)CARBONELL-CAPELLA等[20]的方法測(cè)定。

1.2.4 感官評(píng)定 采用9點(diǎn)快感標(biāo)度法[21]。選取10名具有食品專業(yè)知識(shí)的老師和同學(xué)組成感官評(píng)定小組，評(píng)定內(nèi)容包括產(chǎn)品的酸甜度、口感、色澤、香氣和整體接受性。各屬性分別有9個(gè)不同的評(píng)級(jí)來(lái)表示評(píng)估者的偏好水平，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表2。

表2 感官評(píng)定表Table 2 Items of sensory evaluation for the beverage

1.2.5 枸杞飲料發(fā)酵單因素試驗(yàn) 分別設(shè)定乳酸菌接種體積分?jǐn)?shù)為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%和4.0%，發(fā)酵時(shí)間為12、18、24、30、36、42、48和54 h，發(fā)酵溫度為20、25、27、30、32、35、37和40 ℃，考察不同因素對(duì)發(fā)酵結(jié)果的影響。以發(fā)酵后溶液中總酸、總糖、總酚和類胡蘿卜素質(zhì)量濃度為指標(biāo)評(píng)價(jià)。

1.2.6 枸杞飲料發(fā)酵均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用均勻設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)3因素8水平試驗(yàn)，即U8(83)。各組試驗(yàn)產(chǎn)品的綜合得分參照李玉龍等[22]的方法求得。均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)的因素與水平見(jiàn)表3。

1.2.7 揮發(fā)性物質(zhì)的測(cè)定[23]利用HS-SPME-GC-MS(GCMS-QP2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本島津公司)對(duì)發(fā)酵前后的樣液進(jìn)行測(cè)定。

表3 均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)因素與水平U8(83)Table 3 The factors and levels in uniform design test U8(83)

萃取條件：取3 mL樣品于20 mL萃取瓶中，50 ℃平衡20 min，萃取15 min，250 ℃解吸5 min。GC條件：HP-5彈性石英毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度250 ℃，升溫程序：起始柱溫40 ℃保持3 min，以3 ℃·min-1升至160 ℃，保持2 min，然后8 ℃·min-1升至220 ℃，保持3 min。氣體流量為1.2 mL·min-1，不分流進(jìn)樣。MS條件：EI電離源；電子能量70 eV；燈絲流量0.25 mA；電子倍增器電壓1 000 V；離子源溫度230 ℃；接口溫度280 ℃；質(zhì)量掃描范圍35～350 u。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17.0和DPS 7.0軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用origin 9.0進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 枸杞飲料發(fā)酵3種乳酸菌生長(zhǎng)曲線

OD值的變化反映微生物的生長(zhǎng)情況。菌株活性最強(qiáng)的時(shí)間段是對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期晚期至穩(wěn)定期初期。如圖1所示，嗜熱乳桿菌、植物乳桿菌、鼠李乳糖桿菌活性最強(qiáng)分別在12、12和14 h，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間超過(guò)14 h時(shí)，菌株生長(zhǎng)進(jìn)入穩(wěn)定期。此時(shí)測(cè)得各乳酸菌的菌落總數(shù)，嗜熱乳桿菌為(1.69±3)×109CFU·mL-1，植物乳桿菌為(1.22±4)×109CFU·mL-1，鼠李乳糖桿菌為(1.33±2)×1010CFU·mL-1，3種菌均達(dá)到了生產(chǎn)要求。

圖1 枸杞飲料發(fā)酵3種乳酸菌的生長(zhǎng)曲線圖Fig.1 Growth curves of three LAB in the fermentation for Goji berry beverage

2.2 枸杞飲料發(fā)酵3種乳酸菌比例的選擇

將嗜熱乳桿菌、植物乳桿菌和鼠李乳糖桿菌按照比例接種到枸杞汁中進(jìn)行發(fā)酵，并對(duì)其感官性質(zhì)及活菌數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果如表4所示。最終產(chǎn)品的色澤和香氣評(píng)分均在7～8分，比較受人們喜歡；在口感、酸甜度和整體接受度方面，當(dāng)V(嗜熱乳桿菌)∶V(植物乳桿菌)∶V(鼠李乳糖桿菌)=1∶2∶1時(shí)，評(píng)分最高均在8分以上，活菌數(shù)為(7.8±2)×108CFU·mL-1，高于其他試驗(yàn)組。

①螺孔螺栓接觸部位存在異物，在結(jié)合處形成卡澀。本次在螺栓擰入前對(duì)螺栓及螺孔螺紋進(jìn)行了仔細(xì)檢查，記錄顯示此情況的可能性較小。

2.3 枸杞飲料發(fā)酵單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 不同乳酸菌接種體積分?jǐn)?shù)對(duì)枸杞飲料的影響 由圖2可知，隨著接種體積分?jǐn)?shù)的增加，總酸和總酚先增加后減少，總糖和類胡蘿卜素逐漸減少。在接種體積分?jǐn)?shù)2.0%時(shí)總酸和總酚質(zhì)量濃度最大值分別為0.075 g·L-1、42.4 mg·L-1，總糖、類胡蘿卜素質(zhì)量濃度都比較適中。接種體積分?jǐn)?shù)低于2.0%時(shí)產(chǎn)酸較少，是因?yàn)榫N數(shù)量少，適應(yīng)周圍環(huán)境的能力差，生長(zhǎng)代謝緩慢。接種體積分?jǐn)?shù)高于2.0%時(shí)，乳酸發(fā)酵過(guò)于迅猛會(huì)使溶液中有機(jī)酸過(guò)高從而抑制乳酸菌的生長(zhǎng)。發(fā)酵過(guò)程中總酚的生成與分解是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，接種體積分?jǐn)?shù)過(guò)大時(shí)多酚的分解聚合會(huì)更加頻繁，且對(duì)類胡蘿卜素的降解也更多。綜合考慮4個(gè)指標(biāo)，選擇乳酸菌接種體積分?jǐn)?shù)2.0%進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

表4 不同菌株比例發(fā)酵枸杞汁感官評(píng)分及活菌數(shù)Table 4 Sensory score and viable count of Lycium barbarum in juice fermented by different strain proportion

圖2 不同乳酸菌接種體積分?jǐn)?shù)對(duì)枸杞飲料的影響Fig.2 Effects of different LAB inoculation volume fraction on fermented Lycium barbarum beverage

2.3.2 不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)枸杞飲料的影響 由圖3可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，總酸、總酚先增加后減少，總糖和類胡蘿卜素都逐漸減少。發(fā)酵時(shí)間42 h時(shí)總酸和總酚質(zhì)量濃度達(dá)到最大值，分別為0.092 g·L-1、40.19 mg·L-1。在42 h之前，發(fā)酵液中營(yíng)養(yǎng)成分含量豐富，乳酸菌生長(zhǎng)繁殖快，有機(jī)酸得以不斷積累，同時(shí)體系pH值的降低保證了多酚物質(zhì)不被分解轉(zhuǎn)化。超過(guò)42 h時(shí)，總酸和總糖質(zhì)量濃度都趨于穩(wěn)定。綜合考慮4個(gè)指標(biāo)，選擇發(fā)酵時(shí)間為42 h進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

圖3 不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)枸杞飲料的影響 Fig.3 Effects of different fermentation time on fermented Lycium barbarum beverage

2.3.3 不同發(fā)酵溫度對(duì)枸杞飲料的影響 由圖4可知，在發(fā)酵溫度范圍內(nèi)，總酸先增加后減少，總酚逐漸增加，總糖和類胡蘿卜素均逐漸減少。30 ℃時(shí)總酸質(zhì)量濃度達(dá)到最大值0.086 g·L-1。溫度低于30 ℃時(shí)，乳酸菌生長(zhǎng)緩慢，發(fā)酵不完全。高于30 ℃時(shí)菌種生長(zhǎng)迅速，導(dǎo)致菌種過(guò)早衰老，乳酸生成量不足。較高溫度有利于多酚物質(zhì)的溶出且不被分解或轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，對(duì)枸杞飲料風(fēng)味的提升影響很大。綜合考慮4個(gè)指標(biāo)，選擇發(fā)酵溫度為30 ℃進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

圖4 不同發(fā)酵溫度對(duì)枸杞飲料的影響Fig.4 Effects of different fermentation temperature on fermented Lycium barbarum beverage

2.4 枸杞飲料發(fā)酵均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)及主成分分析結(jié)果

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過(guò)均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)研究各因素與總酸、總糖、總酚及類胡蘿卜素之間的關(guān)系，如表5所示。總酸、總糖、總酚及類胡蘿卜素的誤差都比較小，這說(shuō)明通過(guò)乳酸菌發(fā)酵，枸杞飲料的總糖、總酸、總酚及類胡蘿卜素4個(gè)指標(biāo)都具有良好的一致性。

表5 枸杞飲料發(fā)酵均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Uniform design test results of fermented Lycium barbarum beverage

如表6所示，基于累計(jì)貢獻(xiàn)率大于80%的原則[22]，通過(guò)主成分分析，提取2個(gè)主成分時(shí)累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到82.353%，即提取的2個(gè)主成分可以解釋全部指標(biāo)82.353%的信息，說(shuō)明提取的2個(gè)主成分能夠全面反映枸杞飲料的品質(zhì)信息。如表7所示，根據(jù)試驗(yàn)指標(biāo)的特征向量絕對(duì)值大小，決定第1主成分大小的指標(biāo)主要是類胡蘿卜素、總糖；決定第2主成分大小的指標(biāo)主要是總酸、總酚。如表8所示，第4組試驗(yàn)產(chǎn)品的綜合得分最低為-1.862 9，第6組試驗(yàn)產(chǎn)品的綜合得分最高為1.573 5。

表6 枸杞飲料發(fā)酵主成分的特征值、貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率Table 6 Eigenvalues,contribution rates and cumulative contribution rates of principal components of fermented Lycium barbarum beverage

表7 枸杞飲料發(fā)酵主成分指標(biāo)的特征向量Table 7 Eigenvector of indicators of fermented Lycium barbarum beverage

表8 枸杞飲料發(fā)酵主成分得分值與規(guī)范化綜合評(píng)分Table 8 The scores of principal component and standardized comprehensive scores of fermented Lycium barbarum beverage

2.5 枸杞飲料發(fā)酵指標(biāo)綜合得分模型及最佳工藝優(yōu)化

由表9所示，采用嶺回歸分析建立指標(biāo)綜合得分模型，綜合得分Y=0.192 8+2.158 3Y1+1.184 1Y2，模型相關(guān)系數(shù)R為0.986 7，R2為0.973 5，模型擬合度較好。

表9 枸杞飲料發(fā)酵指標(biāo)綜合得分模型方差分析Table 9 Variance analysis of comprehensive synthetic score model of fermented Lycium barbarum beverage

Y=-3.845 6+9.378 2X1+31.924 2X2+14.152 7X3-48.691 4X1X2-98.192 4X2X2-22.286 0X3X2

Y表示綜合評(píng)分，X1表示接菌量，X2表示發(fā)酵溫度，X3表示發(fā)酵時(shí)間。經(jīng)計(jì)算，決定系數(shù)R2為0.977 13，回歸模型擬合度較好。根據(jù)設(shè)定的優(yōu)化條件，優(yōu)化各個(gè)變量，各自變量的優(yōu)化值分別為X1=0.027(2.7%)，X2=32.87，X3=40.97，在此發(fā)酵條件下枸杞飲料綜合評(píng)分最高，為3.597 4。綜合實(shí)際操作考慮調(diào)整為X1為2.7%，X2為33 ℃，X3為41 h。經(jīng)驗(yàn)證試驗(yàn)，計(jì)算在此發(fā)酵條件下枸杞飲料綜合得分為3.428 1，與理論值接近，模型預(yù)測(cè)基本準(zhǔn)確，優(yōu)化結(jié)果可靠。

2.6 發(fā)酵前后枸杞飲料的揮發(fā)性物質(zhì)分析

揮發(fā)性物質(zhì)的總離子流圖見(jiàn)圖5。與標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)對(duì)比[28]，確定發(fā)酵前后枸杞汁中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，利用峰面積歸一化法計(jì)算各物質(zhì)的相對(duì)含量，結(jié)果如表10所示。通過(guò)GC-MS檢測(cè)，發(fā)酵前后共鑒定出65種物質(zhì)。發(fā)酵飲料的揮發(fā)性物質(zhì)以酯類和醇類為主，分別為37.33%和21.97%。發(fā)酵后新增加的物質(zhì)有18種：2-乙基己醇、乙酸乙酯、硬脂酸乙烯酯、水楊酸甲酯等；相對(duì)含量明顯增加的成分有6種：正己醇、乙酸乙酯、2-丙基-1-戊醇、二氫紫羅蘭酮、甲基庚基甲酮、辛酸，所有物質(zhì)共同作用組成復(fù)合乳酸菌發(fā)酵枸杞飲料風(fēng)味的獨(dú)特性及復(fù)雜性。

圖5 發(fā)酵前后枸杞飲料中揮發(fā)性物質(zhì)的總離子流圖Fig.5 Total ion flow chart of volatile matter in Lycium barbarum beverage before and after fermentation

發(fā)酵后酯類化合物總相對(duì)含量大幅增加，是對(duì)照組的7倍，除甲酸庚酯、鄰苯二甲酸二異丁酯含量有輕微降低外，其余物質(zhì)均上升，還檢出了枸杞汁中沒(méi)有的酯類物質(zhì)，其中乙酸乙酯的相對(duì)含量提高到10.13%，同時(shí)檢測(cè)到大量新的酯類物質(zhì)，包括相對(duì)含量較高的有水楊酸甲酯(2.18%)，十四酸異丙酯(4.27%)，三甲基甲硅烷醇三硅甲烷氧基水楊酯(5.23%)。醇類物質(zhì)的總相對(duì)含量大量增加，增幅較大的有正己醇、2-乙基己醇、2-丙基-1-戊醇、3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇，其他醇類物質(zhì)有4種含量略微降低，剩余的在發(fā)酵后均為檢測(cè)到。醛類物質(zhì)的總相對(duì)含量降低了13.20%，甲基壬乙醛在枸杞汁中相對(duì)含量最高，經(jīng)發(fā)酵后降低至0.27%，發(fā)酵飲料中除月桂醛、癸醛外均被檢測(cè)到，還檢測(cè)到枸杞汁中不存在的2,3-二氫-2,2,6-三甲基苯甲醛。酮類物質(zhì)在發(fā)酵前后的相對(duì)含量略微降低，從9.72%到9.24%，但通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生了完全不同的種類，其中包括相對(duì)含量較高的新酮類物質(zhì)二氫紫羅蘭酮(3.18%)、甲基庚基甲酮(3.26%)，未發(fā)酵枸杞汁中含量最高的4-羥基-3-甲基苯乙酮降低至0.05%。酸類物質(zhì)總含量在發(fā)酵過(guò)程中大幅增加，包括相對(duì)含量較高的辛酸。烯烴類化合物發(fā)酵后完全消失，其他類物質(zhì)在發(fā)酵前后相對(duì)含量變化很小。總體來(lái)說(shuō)，乳酸菌發(fā)酵枸杞汁中醇類、酯類、酸類物質(zhì)都大幅度增加，醛、酮和烯烴類物質(zhì)有所降低，與未發(fā)酵組相比，發(fā)酵后的枸杞汁中物質(zhì)含量更加豐富。

表10 發(fā)酵前后揮發(fā)性物質(zhì)的GC-MS分析結(jié)果Table 10 GC-MS analysis of volatile substances before and after fermentation

續(xù)表10 發(fā)酵前后揮發(fā)性物質(zhì)的GC-MS分析結(jié)果Continuing table 10 GC-MS analysis of volatile substances before and after fermentation

注：“-”表示未檢出物。

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3 結(jié)論與討論

本研究在單因素和均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行主成分分析，建立指標(biāo)綜合得分模型，通過(guò)偏最小二乘回歸建模對(duì)發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，菌種的接種體積分?jǐn)?shù)、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵飲料的品質(zhì)均有一定的影響。喬博鑫等[24]根據(jù)產(chǎn)品的感官評(píng)分得到保加利亞乳桿菌與嗜熱鏈球菌的最佳比例，而本研究添加的嗜熱乳桿菌、植物乳桿菌及鼠李乳糖桿菌有所不同，且對(duì)飲料品質(zhì)的評(píng)價(jià)方式完全不同。不同的發(fā)酵劑及其比例和接種體積分?jǐn)?shù)、發(fā)酵溫度和時(shí)間均會(huì)影響發(fā)酵飲料中微生物的生長(zhǎng)及彼此間的競(jìng)爭(zhēng)和平衡，從而產(chǎn)生不同的代謝產(chǎn)物進(jìn)而影響飲料的總糖、總酸、總酚及類胡蘿卜素還有風(fēng)味。經(jīng)優(yōu)化后的工藝條件為接種體積分?jǐn)?shù)2.7%，發(fā)酵溫度33 ℃，發(fā)酵時(shí)間41 h，與張順[25]、丘裕[26]研究結(jié)果大致相同，在此條件下發(fā)酵飲料口感適中，發(fā)酵風(fēng)味濃郁，經(jīng)驗(yàn)證試驗(yàn)，計(jì)算綜合評(píng)分為3.428 1。

發(fā)酵后枸杞飲料中的揮發(fā)性物質(zhì)有39種，主要為酯類和醇類，與蘭永麗等[27]研究石榴乳酸發(fā)酵的結(jié)果相似，其基本來(lái)自原料和發(fā)酵工藝，如乙酸乙酯是在乳酸菌作用下發(fā)酵液中的酸和醇反應(yīng)生成的。正己醇是乳酸菌發(fā)酵所獨(dú)有的，具有水果的芬芳香氣[28]。醛類物質(zhì)多為果香及花香，閾值較低，賦予香氣能力較強(qiáng)，但醛類過(guò)高可能會(huì)有異味[25]。枸杞汁中醛類物質(zhì)較高，但經(jīng)乳酸菌代謝后大部分醛類物質(zhì)被消耗。醛類物質(zhì)具有一定的芳香氣味如β-環(huán)檸檬醛具有果香和清香，對(duì)風(fēng)味有一定的輔助作用。酮類有獨(dú)特的清香和果香風(fēng)味，并且花香會(huì)隨著碳鏈的增長(zhǎng)愈發(fā)濃厚，對(duì)整體風(fēng)味有補(bǔ)充作用。烯烴類化合物閾值較低，多呈現(xiàn)果香和花香，在未發(fā)酵的枸杞汁中含量很高，但發(fā)酵后完全消失，與喬博鑫等[24]研究枸杞汁中不含烯烴類物質(zhì)有所差別，可能是在原料中加入了黑枸杞的原因。發(fā)酵枸杞飲料揮發(fā)性物質(zhì)中醇類、酯類的種類及數(shù)量明顯多于未發(fā)酵枸杞飲料，說(shuō)明發(fā)酵工藝可以有效改良產(chǎn)品風(fēng)味，為新型枸杞發(fā)酵飲料的現(xiàn)代化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。