乳酸菌發(fā)酵對不同果汁特性的影響

吳春昊

濮陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院（濮陽 457000）

乳酸菌發(fā)酵食品因其營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特，受到廣泛關(guān)注。在乳酸菌發(fā)酵過程中，乳酸菌作用于培養(yǎng)基中的糖、蛋白質(zhì)、脂肪或其他物質(zhì)，形成次生代謝物，產(chǎn)生多種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)和非揮發(fā)性滋味物質(zhì)，從而改變食物的風(fēng)味組成[1-2]。乳酸等代謝物的產(chǎn)生對乳酸發(fā)酵產(chǎn)品的風(fēng)味、口感、保質(zhì)期、降低乳糖含量等特性起著重要作用[3-4]。乳酸發(fā)酵通常用于牛奶或其他乳制品，近年來，乳酸菌發(fā)酵開始應(yīng)用于水果汁、蔬菜汁中，與傳統(tǒng)的果汁和蔬菜汁加工過程相比，果蔬汁經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后不僅可以增強(qiáng)風(fēng)味，還可以減少醛類等揮發(fā)性物質(zhì)。利用果蔬汁作為乳酸發(fā)酵底物，可將不同種類水果特有的風(fēng)味和營養(yǎng)成分結(jié)合，從而使飲品具有不同理化特性和感官評價[5-7]。此外，純果蔬汁發(fā)酵飲品不含乳糖，可以滿足具有乳糖不耐癥消費(fèi)者的需求[8-9]。然而，乳酸菌在果蔬基質(zhì)中的生長往往比在乳制品基質(zhì)中更復(fù)雜，這主要是由于水果具有天然酸度、高水平的多酚，并且缺乏乳糖，可能干擾某些微生物的生存和生長[10-11]。試驗(yàn)探究芒果、楊桃、番石榴和火龍果果汁為研究對象，以干乳酪作為乳酸菌，在發(fā)酵過程中選擇添加或不添加乳清，研究乳酸菌在果汁中的適應(yīng)性和發(fā)酵過程。分析發(fā)酵過程中的乳酸菌飲料的可溶性固形物百分濃度、乳酸菌活性及pH變化趨勢，并對最終產(chǎn)品進(jìn)行感官接受度評價。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

Atago-Master-53M折射儀；Hanna-HI 3222-01 pH計(jì)；Bioval-L-2000B-PL顯微鏡。

新鮮芒果、楊桃、番石榴、火龍果（市售）；新鮮牛奶（購于某牧場）；CHY-MAX Powder Extra NB凝乳酶（丹麥科漢森股份有限公司）；干乳酪（含干酪乳桿菌、保加利亞乳桿菌和鏈球菌，菌落數(shù)為1×106CFU/mL）。

1.2 樣品制備

1.2.1 果汁制備

將水果洗凈、切片并用攪拌機(jī)打碎，添加一定量的去離子水調(diào)節(jié)果汁的初始可溶性固體百分濃度7～8°Brix，隨后將果汁加入玻璃瓶中，80 ℃下保溫5 min并加入500 mL長頸瓶中，密封冷卻至室溫后，保存于-18 ℃環(huán)境中。

1.2.2 乳清制備

將170 g乳酸和5 mL液體凝乳酶加入15 L牛奶中，室溫下凝結(jié)1 h，過濾，得到的乳清經(jīng)過消毒后保存于-18 ℃環(huán)境中。

1.2.3 乳酸發(fā)酵

分別將300 mL純果汁、50%果汁-50%乳清混合物和純?nèi)榍寮尤氲?00 mL無菌錐形瓶中，加入干乳酪培養(yǎng)，37 ℃下靜置72 h，每隔12 h或24 h取樣，測量樣品的可溶性固體物百分濃度、pH和活菌數(shù)，發(fā)酵完成后，對發(fā)酵飲料作感官評價。

1.3 樣品表征及感官評價

1.3.1 可溶性固體百分濃度、pH和活菌數(shù)測定

可溶性固體百分濃度參考GB/T 12143—2008《飲料通用分析方法》，采用折光法測定；pH參考GB/T 10468—1989電位差法測定；活菌數(shù)參考GB 478935—2010，采用稀釋平板計(jì)數(shù)法測定。

1.3.2 感官評價

參考GB/T 31121—2014《果蔬汁類及其飲料》中的感官要求評價果汁的滋味、氣味、色澤、組織狀態(tài)，挑選20名感官評分員，記錄各自的評分結(jié)果，取各項(xiàng)的平均值。具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

2 結(jié)果與討論

2.1 發(fā)酵過程中可溶性固體百分濃度變化

在發(fā)酵過程中，可溶性固體百分濃度變化能夠反映可發(fā)酵糖和產(chǎn)生的酸的平衡情況。圖1為芒果、火龍果、楊桃和番石榴果汁發(fā)酵過程中的可溶性固體百分濃度變化趨勢，純果汁的初始可溶性固體百分濃度為7.0～8.0 °Brix，乳清的初始可溶性固體百分濃度為6.0 °Brix，果汁+乳清混合物的初始可溶性固體百分濃度為6.5～7.0 °Brix。在最初的24 h發(fā)酵時間內(nèi)，純果汁、乳清和果汁+乳清混合物的可溶性固體百分濃度均呈現(xiàn)下降趨勢，表明發(fā)酵在過程中糖被消耗，用于乳酸菌的生長[12]。24 h后，可溶性固體百分濃度和生成的乳酸趨于穩(wěn)定或略微增加，直到整個發(fā)酵過程結(jié)束，最終的可溶性固體百分濃度為5.0～7.0 °Brix。不同初始可溶性固體百分濃度可能會影響發(fā)酵過程，為了避免初始可溶性固體百分濃度影響發(fā)酵過程中的可溶性固體百分濃度變化趨勢，調(diào)節(jié)純果汁、乳清和果汁+乳清混合物的初始可溶性固體百分濃度均為6 °Brix，并研究可溶性固體變化趨勢，結(jié)果如圖2所示。初始可溶性固體百分濃度相等時，可溶性固體百分濃度的變化趨勢與圖1一致，均呈現(xiàn)先下降后趨于穩(wěn)定或略微升高的趨勢。

表1 果汁飲料感官評分標(biāo)準(zhǔn)

圖1 發(fā)酵過程中純果汁（a）和果汁+乳清混合物（b）的可溶性固體百分濃度變化趨勢

圖2 初始可溶性固溶體百分濃度相同時，發(fā)酵過程中純果汁（a）和果汁+乳清混合物（b）的可溶性固體百分濃度變化趨勢

2.2 發(fā)酵過程中pH變化

圖3 發(fā)酵過程中純果汁（a）和果汁+乳清混合物（b）的pH變化趨勢

圖3為發(fā)酵過程中發(fā)酵過程中純果汁（a）和果汁+乳清混合物（b）的pH變化趨勢。楊梅和火龍果純果汁及其乳清混合物在整個發(fā)酵過程中pH變化較小，表明乳酸菌在楊梅和火龍果果汁及其乳清混合物發(fā)酵過程中的生長繁殖受到抑制。芒果和番石榴果汁及其乳清混合物的pH發(fā)酵最初的24 h快速下降，隨后下降趨勢變緩，表明乳酸菌在芒果和番石榴果汁及其乳清混合物中具有良好的適應(yīng)性。為驗(yàn)證初始pH對果汁最終pH的影響，降低果汁的初始pH，對果汁進(jìn)行乳酸菌發(fā)酵，結(jié)果如圖4所示，24 h后果汁的pH與原試驗(yàn)結(jié)果中的pH相差不大，表明在芒果、楊桃、番石榴和火龍果果汁及其乳清混合物的發(fā)酵過程中存在較好重復(fù)性。

圖4 初始pH相同時，發(fā)酵過程中純果汁（a）和果汁+乳清混合物（b）的pH變化趨勢

2.3 發(fā)酵過程中細(xì)胞生長

利用革蘭氏染色法研究不同發(fā)酵后果汁中乳酸菌數(shù)量的變化，如表2所示。隨著發(fā)酵時間延長，芒果、番石榴、芒果+乳清、番石榴+乳清、乳清中的乳酸菌數(shù)量增加，表明乳酸菌在芒果、番石榴、芒果+乳清、番石榴+乳清、乳清中的適應(yīng)性較好，72 h后的乳酸菌數(shù)量依次為6×108，2×108，2×108，5×107和8×107CFU/mL。隨著發(fā)酵時間延長，火龍果、楊桃、火龍果+乳清、楊桃+乳清的乳酸菌數(shù)量減少，表明乳酸菌在火龍果、楊桃、火龍果+乳清、楊桃+乳清中的適應(yīng)性較差，72 h后的乳酸菌數(shù)量依次為1×103，2×103，8×103和6×103CFU/mL，這可能是由于楊桃含有抗?fàn)I養(yǎng)因子，阻礙了乳酸發(fā)酵的過程。乳酸菌數(shù)量變化與固溶體百分濃度下降比例、pH變化趨勢相關(guān)，固溶體下降比例較小、pH相對穩(wěn)定時，乳酸菌的適應(yīng)性較差，反之表明乳酸菌的適應(yīng)性較好[13]。

2.4 感官評價

為實(shí)現(xiàn)飲料酸度和甜度的平衡，增加對高酸度飲料的感官接受程度，在感官評價之前，在飲料中添加10%蔗糖以改善其口感、風(fēng)味和甜度。對于純果汁發(fā)酵飲品，滋味感官評價的評級從高到低依次為番石榴、芒果、楊桃、火龍果，對于同一種果汁，純果汁發(fā)酵后的感官評價均高于果汁+乳清混合物的感官評價。芒果和番石榴相比楊桃和火龍果表現(xiàn)出更高的感官接受度，這是由于芒果和番石榴果汁中乳酸菌發(fā)酵更充分，而楊桃和火龍果果汁中乳酸菌發(fā)酵受到抑制，導(dǎo)致飲料的感官品質(zhì)存在差異。在定性的感官評價中，芒果汁發(fā)酵生產(chǎn)的飲料更受歡迎主要源于其強(qiáng)烈的甜味。綜合看來，芒果、番石榴果汁未添加乳清的情況下發(fā)酵得到的飲品感官評價較高，具有推廣潛力。

表2 不同果汁發(fā)酵過程中乳酸菌變化

表3 不同果汁發(fā)酵后的感官評價

3 結(jié)論

以干乳酪為乳酸菌，在添加或不添加乳清的情況下對芒果、火龍果、楊桃和番石榴4種水果進(jìn)行發(fā)酵，研究發(fā)酵過程中的可溶性固體百分濃度、pH和乳酸菌含量變化趨勢。在最初的24 h發(fā)酵時間內(nèi)，純果汁、乳清和果汁+乳清混合物的可溶性固體百分濃度均呈現(xiàn)下降趨勢；楊梅和火龍果果汁及其乳清混合物發(fā)酵過程中的生長繁殖受到抑制，而在芒果和番石榴果汁及其乳清混合物中具有良好的適應(yīng)性；隨著發(fā)酵時間延長，芒果、番石榴及其乳清混合物的乳酸菌數(shù)量增加，火龍果、楊桃及其乳清混合物的乳酸菌數(shù)量減少。芒果、番石榴果汁未添加乳清的情況下發(fā)酵得到的飲品感官評價較高，具有推廣潛力。