◎ 陳莫林,趙昌會(huì)
(湖南科技學(xué)院 化學(xué)與生物工程學(xué)院,湖南 永州 425199)
哈密瓜屬于葫蘆科,是甜瓜的一個(gè)變種,果肉形態(tài)飽滿、果香濃厚、口感清脆、營(yíng)養(yǎng)豐富,富含β-胡蘿卜素[1]、總酚物質(zhì)、類黃酮和花青素[2-3]。乳酸菌是能進(jìn)行糖發(fā)酵產(chǎn)乳酸的一類革蘭氏陽(yáng)性菌,在自然界中廣泛分布[4]。在食品行業(yè)中,常用于發(fā)酵食品的乳酸菌主要有乳桿菌、鏈球菌、腸球菌、雙歧桿菌[5]、乳球菌等。鏈球菌通常用于發(fā)酵動(dòng)物性食品如酸奶、奶酪等,代表種有嗜熱鏈球菌、乳酸鏈球菌等[6-7]。本研究以哈密瓜為主要原料,研制一款哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料,為哈密瓜精深加工提供參考。
新鮮哈密瓜;全脂奶粉;白糖;穩(wěn)定劑:果膠、黃原膠;保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌均為商品發(fā)酵劑。
DJ12B-Y63 榨汁機(jī),蘇泊爾有限公司;HH.S11-6電熱恒溫水浴鍋,天津泰斯特儀器有限公司;AUY120電子分析天平、PB-10 型pH 計(jì),賽多利斯科學(xué)儀器有限公司;XL-04B 發(fā)酵箱,興時(shí)利和設(shè)備有限公司。
1.3.1 工藝流程
哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料生產(chǎn)工藝流程[8]如圖1所示。
1.3.2 操作要點(diǎn)
原料選擇:新鮮哈密瓜去皮、去籽;漂燙:在100 ℃的沸水中漂燙2 ~3 min,然后取出,浸泡在冷水中冷卻,使哈密瓜蛋白酶失活,殺死微生物,使果肉軟化;打漿:向果肉里加入50%的水(質(zhì)量比)進(jìn)行打漿;稀釋溶解:溶于溫水中,煮沸冷卻至40 ~50 ℃;調(diào)配:將哈密瓜汁和奶粉、砂糖按一定比例混合,均質(zhì);預(yù)熱:預(yù)熱溫度達(dá)到50 ~65 ℃;冷卻、接種:快速冷卻至42 ~45 ℃進(jìn)行接種,接種溫度不宜過低,否則產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)白斑[9-10]。
1.4.1 哈密瓜汁添加量對(duì)飲料品質(zhì)的影響
設(shè)置發(fā)酵溫度42 ℃,發(fā)酵時(shí)間10 h,發(fā)酵接種量4%,奶粉添加量6%,白糖添加量為6%,pH 值為自然,采用單因素試驗(yàn)研究不同哈密瓜汁添加量(10%、20%、30%、40%、50%)對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響。
1.4.2 白糖添加量對(duì)飲料品質(zhì)的影響
設(shè)置發(fā)酵溫度42 ℃,發(fā)酵時(shí)間10 h,發(fā)酵接種量6%,哈密瓜汁添加量40%,奶粉添加量6%,pH 值為自然,采用單因素試驗(yàn)研究不同白糖添加量(4%、6%、8%、10%、12%)對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響。
1.4.3 奶粉添加量對(duì)飲料品質(zhì)的影響
設(shè)置發(fā)酵溫度42 ℃,發(fā)酵時(shí)間10 h,發(fā)酵接種量6%,哈密瓜汁添加量40%,白糖添加量為6%,pH 值為自然,采用單因素試驗(yàn)研究不同奶粉添加量(4%、6%、8%、10%、12%)對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響。
1.4.4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)飲料品質(zhì)的影響
設(shè)置發(fā)酵溫度42 ℃,發(fā)酵接種量6%,哈密瓜汁添加量40%,奶粉添加量為6%,白糖添加量為6%,pH 值為自然,采用單因素試驗(yàn)研究不同發(fā)酵時(shí)間(6 h、8 h、10 h、12 h、14 h)對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響。
1.4.5 接種量對(duì)飲料品質(zhì)的影響
設(shè)置發(fā)酵溫度42 ℃,發(fā)酵時(shí)間10 h,哈密瓜汁添加量40%,奶粉添加量為6%,白糖添加量為6%,pH 值為自然,采用單因素試驗(yàn)研究不同接種量(2%、4%、6%、8%、10%)對(duì)哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料品質(zhì)的影響。
1.4.6 發(fā)酵溫度對(duì)飲料品質(zhì)的影響
設(shè)置發(fā)酵接種量6%,發(fā)酵時(shí)間10 h,哈密瓜汁添加量40%,奶粉添加量為6%,白糖添加量為6%,pH 值為自然,采用單因素試驗(yàn)研究不同發(fā)酵溫度(40 ℃、41 ℃、42 ℃、43 ℃、44 ℃)對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響。
在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)哈密瓜汁添加量、白砂糖添加量、奶粉添加量和發(fā)酵時(shí)間4 個(gè)因素各取3 個(gè)水平,進(jìn)行正交試驗(yàn)。正交因素水平設(shè)計(jì)見表1,以感官評(píng)分為指標(biāo)確定不同因素的最佳條件以及哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料最佳配方。
表1 發(fā)酵條件正交試驗(yàn)因素水平表
根據(jù)GB 7101—2022 規(guī)定,選擇10 位從事食品行業(yè)并且具有一定經(jīng)驗(yàn)的人,根據(jù)飲料的色澤、味道、組織狀態(tài)、香氣等對(duì)哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料進(jìn)行綜合評(píng)分,取平均值。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。
表2 感官指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表
可溶性固形物按照GB 12143—2008 規(guī)定的方法測(cè)定;總酸度按GB 12456—2021 規(guī)定的方法測(cè)定;蛋白質(zhì)按GB 5009.5—2016 規(guī)定的方法測(cè)定。
微生物指標(biāo)依據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 飲料》(GB 7101—2022)判定,包括乳酸菌總數(shù)(GB 4789.35—2016)、霉菌和酵母菌(GB 4789.15—2016)、致病菌(GB 29921—2013)。
2.1.1 哈密瓜汁添加量對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響
由圖2 可知,在添加量為10%~40%,哈密瓜飲料的感官評(píng)分隨著哈密瓜汁添加量的增加而上升,并在添加量為40%時(shí)評(píng)分最高。繼續(xù)增加哈密瓜汁用量,哈密瓜汁感官評(píng)分下降。因此,選擇最適哈密瓜汁添加量為40%,此時(shí)哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料風(fēng)味較佳,色澤橙黃,和蜜瓜味適宜。
圖2 哈密瓜汁添加量對(duì)乳酸菌發(fā)酵飲料質(zhì)量的影響圖
2.1.2 白糖添加量對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響
由圖3 可知,隨著白糖添加量的增大,哈密瓜飲料的感官評(píng)分呈先升后降的趨勢(shì)。白糖添加量為6%時(shí)感官評(píng)分最高。當(dāng)糖添加量過低時(shí)飲料口感酸澀,過高時(shí)糖味較重,影響哈密瓜飲料口感。
圖3 白糖添加量對(duì)乳酸菌發(fā)酵飲料質(zhì)量的影響圖
2.1.3 奶粉添加量對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響
由圖4 可知,隨著奶粉添加量增大,哈密瓜飲料的感官評(píng)分呈先升后降的趨勢(shì)。添加奶粉的量在6%時(shí)感官評(píng)分最高,為80 分,加奶量過低或過高會(huì)導(dǎo)致飲料口感變澀。
圖4 奶粉添加量對(duì)哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料質(zhì)量的影響圖
2.1.4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響
由圖5 可知,發(fā)酵時(shí)間在6 ~10 h,感官評(píng)分呈上升趨勢(shì),10 h 時(shí)評(píng)分為最高。隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),評(píng)分急劇下降,可能是發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng),酸含量過高,影響口感。因此最適的發(fā)酵時(shí)間為10 h,其感官評(píng)分達(dá)到90 分,口感風(fēng)味為最佳。
圖5 發(fā)酵時(shí)間對(duì)哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料質(zhì)量的影響圖
2.1.5 發(fā)酵接種量對(duì)哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料質(zhì)量的影響
由圖6 可知,在接種量為2%~10%,哈密瓜飲料的感官評(píng)分呈先升后降的趨勢(shì),接種量為4%時(shí)評(píng)分最高。在其他條件確定情況下,接種量過小,發(fā)酵達(dá)不到預(yù)期就已結(jié)束,而接種量過高,發(fā)酵則超過預(yù)期,產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)分自然會(huì)低。因此最適接種量為4%,其感官評(píng)分達(dá)到84 分,口感風(fēng)味為最佳。
圖6 接種量對(duì)哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料質(zhì)量的影響圖
2.1.6 發(fā)酵溫度對(duì)哈密瓜飲料質(zhì)量的影響
由圖7 可知,發(fā)酵溫度在40 ~42 ℃,哈密瓜飲料的品質(zhì)隨發(fā)酵溫度的增加而增加,42 ℃時(shí)哈密瓜汁的評(píng)分最高。發(fā)酵溫度在42 ~44℃,哈密瓜汁品質(zhì)隨著發(fā)酵溫度的增加而不斷下降,所以最適發(fā)酵溫度為42 ℃,評(píng)分為88 分。發(fā)酵溫度過低或過高會(huì)導(dǎo)致口感變澀,會(huì)導(dǎo)致乳酸菌失活,從而達(dá)不到預(yù)期成品要求。
圖7 發(fā)酵溫度對(duì)哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料質(zhì)量的影響圖
從表3 的極差分析可知RA>RD>RB>RC,可以看出,哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料的感官評(píng)價(jià)的影響因素大小排序?yàn)楣芄现砑恿浚景l(fā)酵時(shí)間>白糖添加量>奶粉添加量。由表3 的K值分析可以得出最優(yōu)組合應(yīng)該是A2B2C1D3,即加入的哈密瓜汁量為40%,加入的白糖量為8%,加入的奶粉量為4%,發(fā)酵時(shí)間為10 h。
表3 正交試驗(yàn)結(jié)果表
根據(jù)表3 可以看出最優(yōu)組合為A2B1C2D3,而由K值分析得到的最佳組合是A2B2C1D3,因此需要進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。對(duì)A2B2C1D3進(jìn)行3 次打分,取其平均值為90 分,高于A2B1C2D3的88 分,所以組合A2B2C1D3為哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料的最佳發(fā)酵工藝。
2.4.1 感官指標(biāo)
成品色澤均勻,呈橙黃色,有哈密瓜的清香味及淡淡的奶香,口感細(xì)膩潤(rùn)滑,酸甜可口。
2.4.2 理化指標(biāo)
乳酸菌發(fā)酵飲料的總酸度為45°T,可溶性固形物含量為13%,蛋白質(zhì)含量為0.9%;國(guó)標(biāo)中規(guī)定乳酸菌發(fā)酵飲料的總酸度為25°T ~80°T,可溶性固形物為≥10%,蛋白質(zhì)含量≥0.7%。因此,試驗(yàn)測(cè)得數(shù)值均符合國(guó)標(biāo)。
2.4.3 微生物指標(biāo)
微生物指標(biāo)為乳酸菌總數(shù)≥108個(gè)/mL,霉菌≤18 個(gè)/mL,酵母≤40 個(gè)/mL,致病菌未檢出,符合《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 飲料》(GB 7101—2022)規(guī)定:衛(wèi)生指標(biāo)為乳酸菌總數(shù)≥106個(gè)/mL,霉菌≤30 個(gè)/mL,酵母≤50 個(gè)/mL,致病菌不得檢出。
本研究以哈密瓜為原料,研制出一款口感香甜、奶香濃厚的乳酸菌發(fā)酵飲料。通過單因素試驗(yàn),以感官評(píng)分為指標(biāo),大概得出了哈密瓜汁添加量、白砂糖添加量、奶粉添加量、發(fā)酵時(shí)間、接種量和發(fā)酵溫度的較優(yōu)水平。隨后對(duì)最主要的4 個(gè)因素即哈密瓜汁添加量、白砂糖添加量、奶粉添加量、發(fā)酵時(shí)間設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。綜合單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)結(jié)果得到哈密瓜乳酸菌發(fā)酵飲料的最佳配方工藝為哈密瓜汁添加量40%、白糖添加量6%、奶粉添加量4%、接種量4%、發(fā)酵時(shí)間10 h、發(fā)酵溫度42 ℃。