荸薺乳酸發(fā)酵飲料研發(fā)

周文斌，常海軍

(重慶工商大學(xué)，環(huán)境與生物工程學(xué)院，重慶400067)

荸薺(Water chestnut)又名馬蹄、地栗、烏芋等，為莎草科植物，呈扁圓形，表面光滑，老熟后為深栗色或棗紅褐色［1］。荸薺既可作為水果，又可算作蔬菜，是大眾喜愛(ài)的時(shí)令之品。據(jù)測(cè)定:每100g鮮品中，含水分68g，碳水化合物21.8g，蛋白質(zhì)1.5g，脂肪0.1g，粗纖維 0.5g，鈣 5mg，磷 68mg，鐵 0.5mg，胡蘿卜素 0.01mg，維生素 B10.04mg，維生素 B20.02mg，維生素C 3mg，尼克酸0.4mg等［2］。荸薺淀粉含量很高，加上低聚糖和單糖，占干重86%以上，鮮荸薺淀粉含量高達(dá)18.8%［3－4］。本研究根據(jù)營(yíng)養(yǎng)學(xué)原理和乳酸菌發(fā)酵工藝，以荸薺汁為主要原料，輔以適量蔗糖和奶粉，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵可制成營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、口感好的荸薺乳酸飲料，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

荸薺 購(gòu)于重慶南岸四公里農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。選擇個(gè)體飽滿(mǎn)，表皮完好，無(wú)腐爛或蟲(chóng)蛀;奶粉 市售奶粉;保加利亞乳桿菌(Lactobacillus bulgarlcus)、嗜熱鏈球菌(Streptococllus thermophilus)北京川秀科技有限公司。

YQX－Ⅱ厭氧培養(yǎng)箱 上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司;GHP－9080型隔水式恒溫培養(yǎng)箱 上海齊欣科學(xué)儀器有限公司;GYB60－6s高壓均質(zhì)機(jī) 上海東華高壓勻漿泵廠;DMXS顯微鏡 寧波舜宇儀器有限公司。

1.2 研究方法

1.2.1 荸薺乳酸發(fā)酵飲料工藝流程［5－6］:

1.2.2 操作要點(diǎn) 選擇無(wú)病蟲(chóng)害、新鮮的成熟荸薺清洗、去皮，在沸水中煮制，打漿過(guò)濾，按比例調(diào)成水溶液;加入蔗糖和乳粉，混勻，進(jìn)行兩次均質(zhì)。灌裝在酸奶玻璃瓶中，保溫，然后冷卻，接種發(fā)酵;菌種活化［7－8］，馴化及擴(kuò)大培養(yǎng):在脫脂乳液和荸薺汁比例為 8∶2、6∶4、4∶6、2∶8 的培養(yǎng)基中依次轉(zhuǎn)接培養(yǎng)，每次培養(yǎng)后其乳酸菌數(shù)達(dá)到1.0×107cfu/mL以上為止。

1.3 單因素實(shí)驗(yàn)

1.3.1 原料配比單因素實(shí)驗(yàn) 在荸薺原汁與水的質(zhì)量比分別為 1∶9、2∶8、3∶7 條件下，蔗糖 1.5g/100mL、乳粉0.2g/100mL混合，按1.2.1確定荸薺汁添加較好水平;以荸薺原汁與水質(zhì)量比為2∶8，乳粉添加量分別為0、0.2、0.4、0.6g/100mL，蔗糖 1.5g/100mL 混合，按1.2.1確定乳粉的較好水平;以荸薺原汁與水質(zhì)量比為2∶8，乳粉添加量0.2g/100mL，蔗糖分別為0.6、1.2、1.8、2.4g/100mL混合，按1.2.1確定蔗糖的較好水平;以此做為原料配方正交因素水平。

1.3.2 發(fā)酵控制單因素實(shí)驗(yàn) 以荸薺汁原汁∶水為1∶3、蔗糖1.8g/100mL、乳粉0.2g/100mL 混合，在接種量分別為3%、6%、9%、12%，時(shí)間12h，溫度42℃將得到的產(chǎn)品進(jìn)行感官比較，確定接種量的較好水平;在接種量為6%，發(fā)酵時(shí)間6、12、24h下，發(fā)酵溫度42℃，將得到的產(chǎn)品進(jìn)行感官比較，確定發(fā)酵時(shí)間的較好水平;在接種量為6%，發(fā)酵時(shí)間12h，溫度分別為30、35、40、45℃下，確定發(fā)酵溫度的較好水平;以此做為發(fā)酵參數(shù)正交因素水平。

1.4 正交實(shí)驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)

正交實(shí)驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1和表2。

表1 原料配方因素水平表Table 1 The factors and levels of raw materials formulation

表2 發(fā)酵控制因素水平表Table 2 The factors and levels of fermentation control

1.5 分析方法

總糖測(cè)定:菲林試劑法 GB/T5009.7－2008［9］;酸度測(cè)定:酸堿滴定法 GB/T12456－2008［10］;活菌數(shù)測(cè)定:鏡檢法［11］。

感官分析方法:組織10名(5男5女)專(zhuān)業(yè)人員對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行品評(píng)，采用10分制評(píng)分法［12］，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)按表3規(guī)定執(zhí)行，最終得分為10人的平均分。

2 結(jié)果與分析

2.1 荸薺原料預(yù)煮對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味的影響

生鮮荸薺在打漿、過(guò)濾過(guò)程中，易發(fā)生酶促反應(yīng)，給產(chǎn)品帶來(lái)異味。因此，將荸薺清洗去皮后進(jìn)行預(yù)煮鈍化酶活性，同時(shí)，蒸煮軟化組織，便于破碎取汁。荸薺汁與水的質(zhì)量比為2∶8，蔗糖和乳粉的添加量分別為1.5、0.2g/100mL，發(fā)酵接種量為6%，發(fā)酵溫度42℃，發(fā)酵時(shí)間12h。將得到的產(chǎn)品進(jìn)行感官比較結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，荸薺的預(yù)煮時(shí)間控制在30min左右為宜。加熱處理使荸薺的色澤及組織狀態(tài)得到明顯改善，使其風(fēng)味物質(zhì)更利于打漿溶出，使汁液中荸薺風(fēng)味得到了顯著提升，從而提高了產(chǎn)品的感官品質(zhì)。但長(zhǎng)時(shí)間的煮制會(huì)使荸薺汁帶有蒸煮味，汁液色澤偏黃，對(duì)感官品質(zhì)帶來(lái)不利影響。

表3 荸薺乳酸發(fā)酵飲料評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 The sensory grades of the water chestnut lactate beverage

2.2 發(fā)酵荸薺汁濃度的確定

過(guò)濾后的荸薺汁液與水混合的比例不同，發(fā)酵后口感不同，顏色、香氣等也有所差異。幾組不同濃度的荸薺汁，發(fā)酵后進(jìn)行感官比較結(jié)果見(jiàn)表5，荸薺汁濃度過(guò)低會(huì)使得汁液色澤偏白，荸薺風(fēng)味欠缺，且發(fā)酵所得產(chǎn)品酸味不足。而荸薺汁濃度過(guò)高則會(huì)使汁液色澤偏黃，產(chǎn)品口味偏酸，從而導(dǎo)致感官品質(zhì)的下降，以荸薺原汁與水的質(zhì)量2∶8為宜。

2.3 乳粉添加量的確定

在荸薺汁中添加少量牛乳更利于乳酸菌發(fā)酵，同時(shí)增加乳脂含量，通過(guò)接入相應(yīng)菌種量可提高乙醛和雙乙酰含量，從而使產(chǎn)品增香，使發(fā)酵飲料產(chǎn)生良好的風(fēng)味(表6)。但過(guò)量牛乳的添加會(huì)使產(chǎn)品香味及滋味傾向一般的酸奶，失去荸薺的風(fēng)味。本實(shí)驗(yàn)中添加0.2g/100mL的乳粉比較適宜。

表4 荸薺不同時(shí)間煮制后發(fā)酵產(chǎn)品的感官比較Table 4 The sensory comparison of fermented products from water chestnut boiled with different time

表5 不同濃度荸薺發(fā)酵后的感官比較Table 5 The sensory comparison of fermented products from water chestnut with different concentration

表6 添加不同量乳粉的荸薺汁發(fā)酵后的感官比較Table 6 The sensory comparison of fermentation products from water chestnut with different milk powder addition amount

2.4 蔗糖添加量的確定

適量蔗糖的添加有助于提升產(chǎn)品風(fēng)味，使其酸甜適中。一部分的蔗糖可被乳酸菌在發(fā)酵中利用，提高產(chǎn)品的產(chǎn)酸能力，同時(shí)也會(huì)因利于乳酸菌的發(fā)酵作用而提升產(chǎn)品的獨(dú)特風(fēng)味，增加了其耐貯性及營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值。但過(guò)量蔗糖的添加會(huì)引起產(chǎn)品香味及滋味的改變，影響飲料品質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)中1.8g/100mL濃度的蔗糖比較適宜(見(jiàn)表7)。

表7 添加不同質(zhì)量蔗糖的荸薺汁發(fā)酵后的感官比較Table 7 The sensory comparison of fermentation products from water chestnut with different sucrose addition amount

2.5 發(fā)酵原料配比正交實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在以上3個(gè)因素中，荸薺汁中蔗糖的添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)影響最大，其次是乳粉的添加量和荸薺汁的比例。直觀分析得發(fā)酵最佳原料配比為A2B2C3，與實(shí)驗(yàn)5號(hào)重合。故最佳原料配方為:荸薺汁中蔗糖的添加量為1.8g/100mL、乳粉的添加量為0.2g/100mL、荸薺原汁與水的質(zhì)量比為1∶3。

2.6 接種量的確定

接種量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響主要體現(xiàn)在發(fā)酵產(chǎn)酸對(duì)口感的影響上。從表9看出，隨接種量的增加，酸味增加，造成口味偏酸，感官品質(zhì)下降。接種量少，會(huì)造成產(chǎn)酸不足，發(fā)酵風(fēng)味缺乏。以6%的接種量適宜。

2.7 發(fā)酵時(shí)間的確定

從表10看出荸薺的發(fā)酵時(shí)間以12h最為適宜。發(fā)酵時(shí)間不足，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)酵風(fēng)味較淡，酸味不足。而發(fā)酵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)使得產(chǎn)品因產(chǎn)酸過(guò)多而導(dǎo)致口感過(guò)酸，降低感官質(zhì)量。

表8 發(fā)酵原料配比L9(34)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 8 The L9(34)orthogonal experiment results of raw materials formulation

表9 不同接種量的荸薺汁發(fā)酵后的感官比較Table 9 The sensory comparison of fermentation products from water chestnut with different inoculation amount

2.8 發(fā)酵溫度的確定

從表11中可以看出，發(fā)酵溫度以40℃最為適宜。溫度低，產(chǎn)酸不足，發(fā)酵風(fēng)味很淡?？傮w口味偏甜。溫度高產(chǎn)酸偏多，風(fēng)味偏向酸味。

表10 不同發(fā)酵時(shí)間的荸薺汁發(fā)酵后的感官比較Table 10 The sensory comparison of fermentation products from water chestnut with different fermentation time

表11 不同發(fā)酵溫度發(fā)酵后荸薺汁的感官比較Table 11 The sensory comparison of fermentation products from water chestnut with different fermentation temperature

2.9 發(fā)酵過(guò)程正交實(shí)驗(yàn)

表12 發(fā)酵過(guò)程L9(34)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 12 The L9(34)orthogonal experiment results of fermentation process

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在以上3個(gè)因素中，發(fā)酵菌種的接種量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)影響最大，其次是發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間。直觀分析得到的發(fā)酵最佳工藝條件為A1B3C2，而在正交實(shí)驗(yàn)過(guò)程中并未出現(xiàn)此項(xiàng)配比，進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，經(jīng)A1B3C2條件下發(fā)酵得到的產(chǎn)品感官評(píng)分為9.5分，從而得到最佳發(fā)酵條件組合。即:接種量為5%、發(fā)酵溫度為40℃、發(fā)酵時(shí)間為12h。

2.10 荸薺乳酸發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)［13］

2.1 0.1 感官指標(biāo) 色澤:呈乳白色，半透明，有光澤;香味:既具有荸薺香味，又有發(fā)酵乳香味;風(fēng)味:口感細(xì)膩、飽滿(mǎn)、均勻，酸甜適口、柔和爽口、無(wú)異味，具有荸薺的香味及乳酸菌飲料特有的滋味。

2.1 0.2 理化指標(biāo) 酸度:以乳酸計(jì)0.16g/100mL;總糖:2.33g/100mL。2.10.3 微生物指標(biāo) 乳酸菌數(shù):12.33×107cfu/mL;致病菌:不得檢出。

3 結(jié)論

荸薺乳酸發(fā)酵飲料以新鮮荸薺為原料，經(jīng)清洗、去皮、煮制、打漿、過(guò)濾、原料調(diào)配、均質(zhì)、滅菌和發(fā)酵而成。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定了發(fā)酵最佳原料配方為:蔗糖1.8g/100mL、乳粉0.2g/100mL、荸薺汁與水的質(zhì)量比為1∶3;最優(yōu)發(fā)酵條件為:接種量為5%、發(fā)酵溫度為40℃、發(fā)酵時(shí)間為12h。在此工藝條件下得到產(chǎn)品呈乳白色，口感細(xì)膩、飽滿(mǎn)、組織均勻，酸甜適口、柔和爽口、無(wú)異味，具有荸薺的香味和乳酸菌發(fā)酵飲料特有的滋味。

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