熊榮園,王黎明,羅通彪,尚英,冉茂中,康林芝
1.南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院(南充 637000);2.四川省南充市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局(南充 637000);3.韶關(guān)學(xué)院英東食品學(xué)院(韶關(guān) 512000)
柑橘是柑、桔、橙等水果的總稱,其優(yōu)良品種較多,是世界上第一大水果。柑橘酸甜可口、營養(yǎng)豐富,具有很高的食藥用價值[1]。柑橘中不僅含有蛋白質(zhì)、脂肪、糖、多種礦物質(zhì),以及蘋果酸、檸檬酸等有機(jī)酸,還含有多種生物活性物質(zhì),如類黃酮、單萜、香豆素、類胡蘿卜素等[2-3]。為提高柑橘的附加值,柑橘常被用來加工成柑橘果酒[4]、柑橘罐頭[5]、柑橘果汁[6]等。南充素有“果城”之稱,柑橘的品種多,產(chǎn)量大,優(yōu)果適于鮮售,選擇殘次的柑橘加工酸奶可提升其經(jīng)濟(jì)價值。
酸奶的生產(chǎn)制作核心技術(shù)是乳酸菌發(fā)酵,它決定著酸奶的口味與質(zhì)量。乳酸菌具有改善胃腸道功能、降低血清膽固醇、增強(qiáng)免疫力、增加營養(yǎng)等功效[7-10]。發(fā)酵酸奶的菌種來源不同,其發(fā)酵特性,酸奶的品質(zhì)、風(fēng)味也各不相同[11]。目前生產(chǎn)上,發(fā)酵酸奶常用的菌種有嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌兩類。發(fā)酵酸奶也添加各種配料來調(diào)整酸奶的口味和品質(zhì),多數(shù)添加果蔬,如紅棗[12]、石榴[13]、綠豆[14]等,豐富酸奶的口感及營養(yǎng)。
試驗(yàn)以南充的殘次柑橘作為原料,取汁為發(fā)酵基質(zhì),選擇植物乳桿菌、嗜熱鏈球菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種作為發(fā)酵菌種進(jìn)行混合發(fā)酵,用木糖醇代替?zhèn)鹘y(tǒng)的蔗糖作為甜味劑,通過單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn),以模糊數(shù)學(xué)法進(jìn)行感官評定,確定柑橘汁木糖醇酸奶的最佳工藝條件,并對發(fā)酵成熟的酸奶進(jìn)行理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)測定,為柑橘汁木糖醇酸奶的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。
柑橘:采用本地質(zhì)地新鮮、無污染、無腐爛的殘次柑橘。
植物乳桿菌(泡菜中分離得到,實(shí)驗(yàn)室自行保存);嗜熱鏈球菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種(山東悠樂滋生物科技有限公司);木糖醇(食品級,購于山東龍力生物科技股份有限公司);黃原膠、果膠(食品級,市售)。
電子天平;榨汁機(jī);恒溫發(fā)酵箱;均質(zhì)機(jī);凱氏定氮儀;超凈工作臺;等。
柑橘汁的制備→發(fā)酵菌種的制備→原料混合→裝瓶→均質(zhì)→巴氏滅菌(95 ℃、5 min)→冷卻(42℃)→加發(fā)酵液→恒溫發(fā)酵→冷卻后熟→成品
1.3.1 柑橘汁的制備
原料選擇→預(yù)處理→榨汁→滅酶→澄清→冷卻備用
1) 原料選擇:選用新鮮、無污染、無腐爛的殘次柑橘。
2) 預(yù)處理:清洗、去皮、去籽。
3) 榨汁:放入榨汁機(jī)中,破碎榨汁,再用過濾網(wǎng)過濾取汁,加入適量的抗壞血酸進(jìn)行護(hù)色。
4) 滅酶:于100 ℃煮沸2 min,滅酶、殺菌,并快速冷卻至室溫。
5) 澄清:柑橘汁中添加0.2%果膠酶,溫度50℃,時間3 h,分解柑橘汁中的果膠物質(zhì)而使得柑橘汁澄清。
1.3.2 發(fā)酵菌種的制備
將低溫下保存的植物乳桿菌、嗜熱鏈球菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種以1∶1∶1比例添加至滅菌純牛乳中,于42 ℃進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng),作為接種柑橘汁的發(fā)酵劑備用。
1.3.3 原料混合
按設(shè)計(jì)的濃度梯度添加純牛乳、木糖醇、柑橘汁及0.3%穩(wěn)定劑,裝瓶并攪拌。
1.3.4 均質(zhì)
將原料預(yù)熱并控制原料溫度低于70 ℃進(jìn)行均質(zhì)勻漿,并裝瓶。
1.3.5 巴氏殺菌
將瓶裝原料在95 ℃下殺菌5 min,迅速冷卻至42 ℃。
1.3.6 加發(fā)酵液
按設(shè)計(jì)的濃度梯度添加發(fā)酵菌種至發(fā)酵瓶,混勻,加蓋密封。
1.3.7 恒溫發(fā)酵
將接種后的發(fā)酵瓶置于42 ℃培養(yǎng)箱中進(jìn)行恒溫發(fā)酵。
1.3.8 冷卻后熟
將發(fā)酵后的酸奶置于4 ℃冰箱中冷卻后熟12 h。
以純牛乳為基質(zhì),添加0.3%穩(wěn)定劑,選用柑橘汁添加量(2%,4%,6%,8%和10%)、木糖醇添加量(2%,4%,6%,8%和10%)、發(fā)酵菌種添加量(1%,2%,3%,4%和5%)、發(fā)酵時間(4,5,6,7和8 h)為考察因素,混合均勻后進(jìn)行均質(zhì),殺菌冷卻,在42 ℃下恒溫發(fā)酵,取出冷卻后熟12 h,并進(jìn)行感官評定。
選取柑橘汁添加量、木糖醇添加量、發(fā)酵菌種添加量、發(fā)酵時間4個因素,每因素3個水平,對發(fā)酵條件進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)及驗(yàn)證試驗(yàn),并進(jìn)行感官評定。
表1 正交試驗(yàn)的因素水平
1.6.1 感官檢驗(yàn)的方法
采用模糊數(shù)學(xué)法進(jìn)行感官評定[15-16]。
1.6.2 感官檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)
以色澤、香味、滋味、組織狀態(tài)為基本評定指標(biāo),具體評定標(biāo)準(zhǔn)見表2。
表2 感官檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)
1.7.1 理化指標(biāo)的測定
總蛋白、總酸的測定參照GB 19302—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵乳》。
1.7.2 微生物指標(biāo)的測定
乳酸菌活菌數(shù)的測定參照GB 4789.35—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 乳酸菌檢驗(yàn)》;大腸菌群的測定參照GB 4789.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 大腸菌群計(jì)數(shù)》的平板計(jì)數(shù)法;致病菌金黃色葡萄球菌的測定參照GB 4789.10—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 金黃色葡萄球菌檢驗(yàn)》定性檢驗(yàn),沙門菌的測定參照GB 4789.4—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn)沙門氏菌檢驗(yàn)》。
2.1.1 柑橘汁添加量的單因素試驗(yàn)結(jié)果
不同柑橘汁添加量對酸奶的模糊感官評定結(jié)果如圖1所示。
由圖1可知,不同柑橘汁添加量對發(fā)酵酸奶的模糊感官評分具有一定影響,隨著柑橘汁添加量增加,酸奶品質(zhì)呈現(xiàn)先升高后降低趨勢,柑橘汁添加量過少或過多,酸奶的品質(zhì)都略差,柑橘汁添加量6%時,模糊評分最高,為84.00分,品質(zhì)最好。柑橘汁中含有大量果膠物質(zhì)、有機(jī)酸、芳香物質(zhì)、苦味物質(zhì)等,不同柑橘汁添加量對酸奶的香味、滋味及組織狀態(tài)具有不同程度影響[17]。
圖1 柑橘汁添加量的模糊感官評分
2.1.2 木糖醇添加量的單因素試驗(yàn)結(jié)果
不同木糖醇添加量對酸奶的模糊感官評定結(jié)果如圖2所示。
由圖2可知,通過模糊數(shù)學(xué)法的感官評分結(jié)果可以看出,以不同木糖醇添加量進(jìn)行酸奶發(fā)酵,酸奶品質(zhì)先升高后降低,木糖醇添加量過少或過多,其酸奶滋味及組織狀態(tài)等品質(zhì)都較差。木糖醇添加量太少,酸奶滋味較酸;木糖醇添加量過多,乳酸菌對木糖醇的消耗少,且木糖醇在低溫下甜度較高,導(dǎo)致酸奶比較甜膩,滋味不協(xié)調(diào)[18]。木糖醇添加量6%時,酸奶的模糊感官評分最高,為83.00分,品質(zhì)最佳。
圖2 木糖醇添加量的模糊感官評分
2.1.3 發(fā)酵菌種添加量的單因素試驗(yàn)結(jié)果
不同發(fā)酵菌種添加量對酸奶的模糊感官評定結(jié)果如圖3所示。
由圖3可知,不同發(fā)酵菌種添加量對酸奶的品質(zhì)影響較大。發(fā)酵菌種添加量1%~2%時,隨著發(fā)酵菌種添加量增加,酸奶的模糊感官評分升高;發(fā)酵菌種添加量2%時,酸奶的模糊感官評分達(dá)到最高,為83.70分,酸奶的綜合品質(zhì)最好;發(fā)酵菌種添加量3%~5%時,酸奶品質(zhì)呈現(xiàn)明顯降低趨勢;發(fā)酵菌種添加量5%時,酸奶的模糊感官評分最低,為73.80分,酸奶的品質(zhì)最差。發(fā)酵菌種對于酸奶的發(fā)酵來說,其影響是明顯的,添加量越多,發(fā)酵酸奶產(chǎn)生的有機(jī)酸乳酸含量越多,對于酸奶的酸甜風(fēng)味影響越大。
2.1.4 發(fā)酵時間的單因素試驗(yàn)結(jié)果
不同發(fā)酵時間對酸奶的模糊感官評定結(jié)果如下圖4所示。
由圖4可知,酸奶的發(fā)酵時間長短對于酸奶的模糊感官評分也非常明顯。發(fā)酵時間4~8 h,隨著發(fā)酵時間延長,酸奶的感官評分先增加后降低;發(fā)酵時間6 h,酸奶的模糊感官評分最高,為83.60分,品質(zhì)最佳;發(fā)酵時間6~8 h,酸奶的品質(zhì)逐漸降低,但降低不明顯,模糊感官評分比4 h都高。發(fā)酵時間太短,酸奶的香味、滋味及凝乳狀態(tài)都較差;發(fā)酵時間太長,酸奶的有機(jī)酸含量多,乳清析出較多,品質(zhì)也相對不佳。
圖4 發(fā)酵時間的模糊感官評分
根據(jù)1.5的方法,選取柑橘汁添加量、木糖醇添加量、發(fā)酵菌種添加量、發(fā)酵時間進(jìn)行四因素三水平正交優(yōu)化試驗(yàn),9個發(fā)酵組合的模糊感官評分如表3所示。
由表3可知,在正交試驗(yàn)的4個因素中,對酸奶影響最大的是發(fā)酵菌種添加量,其次是發(fā)酵時間、柑橘汁添加量,影響最小的是木糖醇添加量。極差分析的最優(yōu)組合為A1B2C1D2,在酸奶的發(fā)酵過程中,發(fā)酵菌種添加量2%,酸奶制品的香味、滋味、凝乳狀態(tài)等感官品質(zhì)相對較好。發(fā)酵時間越長,乳酸產(chǎn)生越多,但同時增加了生產(chǎn)成本,最佳發(fā)酵時間為6 h。模糊感官評分最高分為84.30分,發(fā)酵條件組合為A2B3C1D2,即柑橘汁添加量6%、木糖醇添加量8%、發(fā)酵菌種添加量2%、發(fā)酵時間6 h。
表3 正交設(shè)計(jì)及結(jié)果分析
將正交試驗(yàn)中極差分析所得的發(fā)酵最佳組合與模糊感官評分最高的發(fā)酵條件組合同時分別進(jìn)行3次平行驗(yàn)證試驗(yàn),結(jié)果如表4所示。
表4 驗(yàn)證試驗(yàn)
由表4可知,組合A1B2C1D2的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)?zāi):泄僭u分較高,為83.93分,即柑橘汁添加量4%、木糖醇添加量6%、發(fā)酵菌種添加量2%、發(fā)酵時間6 h。在此條件下,發(fā)酵的酸奶成品沒有出現(xiàn)分層現(xiàn)象,且與木糖醇及乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸等呈味物質(zhì)協(xié)調(diào)性較好,具有淡淡的柑橘清香味,口感達(dá)到最佳。
2.4.1 理化指標(biāo)的測定結(jié)果
以最佳發(fā)酵工藝條件平行發(fā)酵3瓶柑橘汁木糖醇酸奶,根據(jù)1.7.1測定酸奶的總酸含量,其平均值為80.6 °T,總蛋白質(zhì)含量>2.9%,高于國標(biāo)要求。
2.4.2 微生物指標(biāo)的測定結(jié)果
根據(jù)1.7.2測定酸奶的微生物指標(biāo),乳酸菌數(shù)1.8×108CFU/mL,大腸菌群40 MPN/100 mL,致病菌未檢出,因此,微生物指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
結(jié)果表明,發(fā)酵柑橘汁木糖醇酸奶的最佳工藝為:以純牛乳為原料,加入0.3%穩(wěn)定劑、4%柑橘汁、6%木糖醇、2%發(fā)酵菌種,發(fā)酵溫度42 ℃,發(fā)酵時間6 h。在該條件下發(fā)酵的酸奶品質(zhì)細(xì)膩,口感潤滑,酸甜適中,組織狀態(tài)穩(wěn)定,整體協(xié)調(diào)性好,并有淡淡的柑橘果香。柑橘本身含有有機(jī)酸以及類黃酮等多種營養(yǎng)成分,與植物乳桿菌、嗜熱鏈球菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種混合菌種發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸等有機(jī)酸共同參與了酸奶酸度的調(diào)節(jié)。該酸奶產(chǎn)品兼具了柑橘、木糖醇及酸奶的營養(yǎng)成分,適于糖尿病人群及兒童青少年等,市場前景廣闊,也是解決柑橘采后保鮮加工的一種較好的加工方法。