響應(yīng)面法優(yōu)化藍(lán)靛果桑葚低糖飲料發(fā)酵工藝

　　摘要以藍(lán)靛果、桑葚為原料,研制低糖發(fā)酵型飲料。采用單因素試驗研究果汁配比、木糖醇添加量、乳酸菌接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間對飲料感官品質(zhì)的影響。在單因素試驗基礎(chǔ)上,以感官評分為響應(yīng)值,采用響應(yīng)面法對藍(lán)靛果桑葚低糖飲料的發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明,藍(lán)靛果桑葚低糖飲料的最佳工藝條件為:藍(lán)靛果/桑葚果汁比例1︰1,木糖醇添加量5.0%,乳酸菌接種量4.1%,發(fā)酵溫度42.0℃,發(fā)酵時間14.8h。在此條件下,感官評分為94.32分,可溶性固形物含量為6.0%,總糖含量為4.3%,酸度為0.09%,所制得的飲料酸甜適中、口感清爽、風(fēng)味宜人。

　　關(guān)鍵詞藍(lán)靛果,桑葚,低糖,發(fā)酵,響應(yīng)面法

　　藍(lán)靛果忍冬(LoniceracaeruleaL.)又名藍(lán)靛果、黑瞎子果、羊奶子等，屬忍冬科忍冬屬，在中國主要分布于東北、華北以及西南等地[1-2]。藍(lán)靛果果實呈藍(lán)黑色或紫黑色，具有較高的營養(yǎng)價值，富含維生素PP、維生素C等多種維生素，以及氨基酸、有機(jī)酸等多種營養(yǎng)成分，具有改善視力、提高免疫力、促進(jìn)血液循環(huán)、降血壓、清熱解毒、抗疲勞、抗氧化、抗腫瘤等功效[3-6]。

　　桑葚(Mulberry)又名桑果、桑實、桑棗，屬�？粕�屬[7-8]。桑葚味甘酸，性寒，呈紫紅色，果實含有18種氨基酸(包含人體必需的8種氨基酸)[9]，此外還富含花青素、鞣酸、胡蘿卜素以及鋅、鉀、鎂、磷等多種礦質(zhì)元素，具有黑發(fā)、明目、降血糖、降血脂、抗氧化、延緩衰老等多種生理功能[10-12]。鑒于桑葚的多種保健營養(yǎng)功能，被中華人民共和國衛(wèi)生部正式列為首批“藥食同源”的名單[13]。

　　目前市場上的藍(lán)靛果制品以果酒居多，藍(lán)靛果飲料以調(diào)配型為主。羅進(jìn)城等[16]研究藍(lán)靛果汁獼猴桃汁添加量分別為22.5%和4%復(fù)合飲料的制作工藝;程兆宇等[17]研究藍(lán)靛果汁鈣果果汁添加量分別為60%和40%復(fù)合飲料的制作工藝，但將藍(lán)靛果與桑葚結(jié)合并進(jìn)行發(fā)酵的飲料的工藝研究較少。試驗以藍(lán)靛果、桑葚為原料，以乳酸菌為發(fā)酵劑，通過對復(fù)合果汁發(fā)酵工藝的優(yōu)化，研制出一種口感清涼、天然安全的低糖發(fā)酵型飲料，其不僅符合現(xiàn)代人營養(yǎng)健康的飲食需要，同時為藍(lán)靛果、桑葚等漿果發(fā)酵制品的開發(fā)利用提供一定理論依據(jù)。

　　1材料與方法

　　1.1材料與試劑

　　藍(lán)靛果(采自于黑龍江省伊春市);桑葚(市售);木糖醇(山東福田藥業(yè)有限公司);甜菊糖(曲阜香州甜菊制品有限公司);直投式發(fā)酵劑(保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌，杜邦(中國)有限公司);CMC-Na(食品級，山東阜豐發(fā)酵有限公司)。

　　1.2儀器與設(shè)備

　　打漿機(jī)(匯達(dá)農(nóng)林機(jī)械有限公司);DK-8D恒溫水浴鍋(上海森信儀器有限公司);PHS-25S酸度計(上海雷磁儀器設(shè)備有限公司);PHS-3CpH計(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司);AR1502CN精密電子天平(奧豪斯儀器有限公司);BCD-225WDGK冰箱(青島海爾股份有限公司);手持糖度計(0~20%，廣州速為電子科技有限公司);SM-CJ-IFD超凈工作臺(蘇凈集團(tuán)蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司);LRH70生化培養(yǎng)箱(上海和恒儀器設(shè)備有限公司);GYB60-6S高壓均質(zhì)機(jī)(上海東華高壓均質(zhì)機(jī))。

　　1.3試驗工藝流程

　　藍(lán)靛果→挑選→清洗→榨汁→過濾↘桑葚→挑選→清洗→榨汁→過濾→混合→穩(wěn)定劑、木糖醇、甜菊糖→均質(zhì)→殺菌→冷卻→接種→發(fā)酵→殺菌→冷卻→成品

　　1.4操作要點

　　1.4.1原料的挑選

　　挑選新鮮飽滿、成熟發(fā)軟的藍(lán)靛果，剔除未成熟、霉變以及傷爛的果實，去除混雜在其中的枝葉等其他雜質(zhì);挑選色澤呈紫紅色，入口香甜，無腐爛、無蟲蛀的新鮮桑葚。

　　1.4.2清洗

　　將挑選出的藍(lán)靛果、桑葚放入清水中進(jìn)行清洗，其中對藍(lán)靛果清洗時，不可用力攪拌，洗滌2次即可，桑葚清洗2~3次。

　　1.4.3榨汁、過濾

　　按照藍(lán)靛果和水1︰2(g/mL)比例對藍(lán)靛果進(jìn)行榨汁;按照桑葚和水1︰1(g/mL)比例對桑葚進(jìn)行榨汁;選用4層200目紗布對果汁進(jìn)行過濾，均過濾3遍。

　　1.4.4均質(zhì)、殺菌

　　將調(diào)配完成的果汁預(yù)熱至40℃，在20MPa條件下進(jìn)行均質(zhì)，于95℃殺菌10min。

　　1.4.5發(fā)酵

　　將果汁冷卻至42℃，在無菌條件下，接入5%的直投式發(fā)酵劑，在42℃條件下恒溫發(fā)酵24h。

　　1.4.6滅菌

　　在110℃條件下滅菌10min，并將其冷卻至室溫。

　　1.4.7單因素試驗

　　以發(fā)酵后產(chǎn)品的感官評分為指標(biāo)，以影響飲料品質(zhì)的5個重要因素藍(lán)靛果桑葚果汁混合比例、木糖醇添加量、乳酸菌接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間分別進(jìn)行單因素試驗。其單因素試驗設(shè)計為：藍(lán)靛果桑葚果汁混合比例2︰1，1︰1，2︰3，1︰2和1︰3;木糖醇添加量2%，3%，4%，5%和6%;乳酸菌接種量2%，3%，4%，5%和6%;發(fā)酵溫度36，38，40，42和44℃;發(fā)酵時間6，12，18，24和30h。

　　1.4.8響應(yīng)面法優(yōu)化試驗設(shè)計

　　在單因素試驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)中心組合試驗設(shè)計原理，以接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間為自變量，以感官評價為響應(yīng)值，設(shè)計三因素三水平的試驗組。

　　1.5感官指標(biāo)測定

　　采用100分制評分檢驗法，請10名食品專業(yè)人員進(jìn)行品評[16]，根據(jù)產(chǎn)品的色澤、滋氣味、口感、組織狀態(tài)4個方面進(jìn)行綜合評定，取平均值。

　　1.6理化指標(biāo)的測定

　　可溶性固形物含量，采用手持折光儀測定直接測定;總糖含量，采用酸堿滴定法測定;酸度，使用酸度計直接測定。

　　1.7微生物指標(biāo)的測定

　　菌落總數(shù)按照GB4789.2—2016執(zhí)行;大腸菌群按照GB4789.3—2016執(zhí)行。

　　1.8試驗數(shù)據(jù)處理

　　試驗采用DesignExpert8.0.6軟件和Excel軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，每個結(jié)果重復(fù)3次，取平均值。

　　2結(jié)果與分析

　　2.1飲料單因素試驗

　　2.1.1藍(lán)靛果/桑葚果汁比例對飲料品質(zhì)的影響

　　隨著藍(lán)靛果和桑葚果汁比例的增加，飲料的感官評分先增加后降低，當(dāng)果汁比例1︰1時，飲料的口感達(dá)到最佳狀態(tài)。這是因為藍(lán)靛果汁口感偏酸，當(dāng)其比例過高時，使得飲料酸性物質(zhì)較高，影響飲料品質(zhì)。而桑葚果汁口感偏甜，其比例較高會使得飲料的糖酸比不平衡，使得飲料口感較差。

　　2.1.2木糖醇添加量對飲料品質(zhì)的影響

　　添加不同比例的木糖醇，對飲料的感官品質(zhì)有著較為明顯的影響，當(dāng)木糖醇添加量為5%時，酸甜適中，飲料口感最佳。這是由于木糖醇添加量較低時，產(chǎn)品的甜味較淡，酸味較為突出;木糖醇添加量較高時，產(chǎn)品的甜度較大。

　　2.1.3乳酸菌接種量對飲料品質(zhì)的影響

　　在發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間一定條的件下，當(dāng)乳酸菌接種量為4%時，飲料的感官品質(zhì)達(dá)到最佳狀態(tài)，接種量過高或過低均會對飲料的品質(zhì)產(chǎn)生不良影響。這是因為接種量較低，在一定時間內(nèi)產(chǎn)生的菌數(shù)不足，使得發(fā)酵不充分，風(fēng)味不足，進(jìn)而影響飲料的感官品質(zhì);接種量較高會使得發(fā)酵液內(nèi)營養(yǎng)成分不足，同時產(chǎn)酸量較大，造成飲料口感變差[17]。

　　2.1.4發(fā)酵溫度對飲料品質(zhì)的影響

　　在該條件下，隨著溫度升高，飲料的感官評分先升高后降低，當(dāng)發(fā)酵溫度為40℃時，飲料的感官評分最高。溫度較低時，菌體內(nèi)酶的活性在一定程度上會受到抑制，使得發(fā)酵產(chǎn)酸量降低，同時菌體的繁殖速率也會降低;溫度較高時，菌體的生長也會受到抑制，菌體也有可能遭到破壞，產(chǎn)生對飲料品質(zhì)不良的物質(zhì)，因此在該條件下，應(yīng)選擇40℃的溫度進(jìn)行發(fā)酵。

　　2.1.5發(fā)酵時間對飲料品質(zhì)的影響

　　發(fā)酵時間對飲料感官評分的影響較大，當(dāng)發(fā)酵時間為12h時飲料感官評分最高;當(dāng)發(fā)酵時間大于12h時感官評分持續(xù)降低。這是因為發(fā)酵時間較短時，菌體繁殖速度較快，產(chǎn)生較多的風(fēng)味物質(zhì)，同時發(fā)酵液酸度較為合理。隨著發(fā)酵時間的延長，產(chǎn)酸量會逐漸增大，使得飲料偏酸，影響飲料口感，時間進(jìn)一步延長，菌體進(jìn)入衰亡期，有可能會產(chǎn)生次級代謝產(chǎn)物，使飲料品質(zhì)變差。

　　2.3響應(yīng)面最佳配方的確定及驗證試驗

　　經(jīng)Design-Expert8.0.6軟件處理后，分析得到藍(lán)靛果桑葚低糖發(fā)酵飲料最佳發(fā)酵條件：接種量4.11%、發(fā)酵溫度42.00℃、發(fā)酵時間14.47h，此條件下感官評分為94.32分。為驗證所建立多元回歸模型的準(zhǔn)確性同時保證試驗的可操作性，對最優(yōu)發(fā)酵條件進(jìn)行修約，即接種量4.1%，發(fā)酵溫度42.0℃，發(fā)酵時間14.5h。進(jìn)行3組平行試驗，感官評分為94分，與預(yù)測值相近，說明該模型具有較高的預(yù)測準(zhǔn)確度。

　　2.4理化指標(biāo)

　　可溶性固形物含量為6.0%;總糖含量(以轉(zhuǎn)化糖計)為4.3%;酸度(以檸檬酸計)為0.09%。

　　2.5微生物指標(biāo)

　　菌落總數(shù)≤100CFU/100mL;大腸桿菌未檢出。

　　3結(jié)論

　　試驗以藍(lán)靛果、桑葚為原料，通過單因素試驗得到藍(lán)靛果桑葚低糖發(fā)酵飲料品質(zhì)隨木糖醇添加量、果汁比例、乳酸菌接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間的變化關(guān)系，并通過響應(yīng)面法對飲料的發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化試驗，以感官評分為響應(yīng)值建立多元回歸模型。

　　結(jié)果表明，3個因素對飲料感官評分的影響程度大小次序為：發(fā)酵時間>發(fā)酵溫度>乳酸菌接種量。藍(lán)靛果桑葚低糖發(fā)酵飲料的最優(yōu)發(fā)酵條件為：接種量4.1%、發(fā)酵溫度42.0℃、發(fā)酵時間14.5h、木糖醇添加量5.0%、藍(lán)靛果和桑葚果汁比例1︰1。此條件下得到的飲料酸甜適中、口感清爽、香氣清新。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]張啟昌,李亮,張義濤,等.藍(lán)靛果忍冬利用價值研究進(jìn)展[J].北華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2014,15(5):661-664.

　　食品發(fā)酵論文投稿刊物：《食品與發(fā)酵工業(yè)》(月刊)1970年創(chuàng)刊，是全國眾多食品刊物中由國家一級學(xué)會創(chuàng)辦的、代表我國現(xiàn)代食品與發(fā)酵科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的純學(xué)術(shù)期刊，刊載內(nèi)容主要有：食品與發(fā)酵工業(yè)發(fā)展相關(guān)的原輔料、工藝、包裝、機(jī)械、檢測、安全、流通、綜合利用等方面的研究報告以及國內(nèi)外食品與發(fā)酵科技發(fā)展動態(tài)等方面的綜述文章。讀者對象為從事食品與發(fā)酵及相關(guān)行業(yè)的生產(chǎn)、科研、設(shè)計和管理的人員。

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