牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料研究

香 花， 朱孔岳， 杜云建

(1.江蘇省連云港市贛榆區(qū)市場(chǎng)監(jiān)督管理局，江蘇連云港 222100； 2.江蘇省連云港市質(zhì)量技術(shù)檢驗(yàn)監(jiān)督所，江蘇連云港 222100； 3. 淮海工學(xué)院海洋學(xué)院，江蘇連云港 222005)

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牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料研究

香 花1， 朱孔岳2， 杜云建3

(1.江蘇省連云港市贛榆區(qū)市場(chǎng)監(jiān)督管理局，江蘇連云港 222100； 2.江蘇省連云港市質(zhì)量技術(shù)檢驗(yàn)監(jiān)督所，江蘇連云港 222100； 3. 淮海工學(xué)院海洋學(xué)院，江蘇連云港 222005)

摘要[目的]研究并優(yōu)化牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料的工藝條件，為牛蒡的深加工利用提供參考。[方法]以牛蒡?yàn)樵希?jīng)去皮、切片、護(hù)色、燙漂、勻漿、酶解、抽濾、發(fā)酵、調(diào)配、滅菌等工序加工牛蒡發(fā)酵飲料，采用單因素和正交試驗(yàn)優(yōu)化牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料的最佳工藝條件。[結(jié)果]試驗(yàn)得到制作牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料的最優(yōu)工藝條件：白砂糖為牛蒡原汁的8%，酸奶(乳酸菌)為牛蒡原汁的15%，發(fā)酵時(shí)間為8 h，發(fā)酵溫度為45 ℃。[結(jié)論]在該試驗(yàn)工藝下研制出的牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料營(yíng)養(yǎng)豐富，風(fēng)味獨(dú)特。

關(guān)鍵詞牛蒡；乳酸菌發(fā)酵；飲料

牛蒡是我國(guó)古老的藥食兩用的蔬菜，具有非常高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。牛蒡肉質(zhì)具有比較特殊的香味，并且含有豐富的蛋白質(zhì)、纖維素、黃酮以及鈣、鐵、磷等一些人體所需要的礦物質(zhì)、氨基酸，牛蒡中胡蘿卜素的含量比胡蘿卜高出200多倍，并且還具有較豐富的維生素B、維生素C以及菊科類(lèi)植物所特有的菊糖[1]。

牛蒡在日本可以與人參相媲美，所以它有“蔬菜之王”的美譽(yù)[2]。牛蒡具有明顯的降血脂、降血糖、潤(rùn)腸通便、補(bǔ)腎壯陽(yáng)和抑制癌細(xì)胞滋生、擴(kuò)散及移棄水中重金屬的作用，是一種非常理想的天然型保健食品[3]。歐美地區(qū)對(duì)牛蒡的研究較少，但在日本、韓國(guó)等地區(qū)，牛蒡非常受歡迎。據(jù)了解，在日本，人們認(rèn)為牛蒡是能延年益壽的食品，有“東洋參”的美譽(yù)，因此在日本牛蒡在很多情況下被加工成牛蒡片、牛蒡條等休閑食品[4-5]。

乳酸菌具有重要的生理功能,它不僅可以維持腸道中菌群的生態(tài)平衡、抑制病原菌、抗感染、改善乳糖不耐癥,以及促進(jìn)胃腸蠕動(dòng)，還可以消除致癌因子、提高機(jī)體的免疫能力。

將牛蒡預(yù)處理后用乳酸菌發(fā)酵加工成為牛蒡乳酸菌飲料，更有利于胃腸道菌群的生態(tài)平衡，且具有降血脂、降血糖、潤(rùn)腸通便的作用。筆者以牛蒡?yàn)樵?，?jīng)預(yù)處理、護(hù)色、燙漂、勻漿、酶解、抽濾、乳酸菌發(fā)酵、調(diào)配、滅菌等工序加工牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料，使其兼具營(yíng)養(yǎng)與保健功能。

1材料與方法

1.1材料原料：牛蒡，產(chǎn)自江蘇徐州，購(gòu)于當(dāng)?shù)爻?。主要儀器設(shè)備：BS323S型電子天平，賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司；HW.SY型電熱恒溫水浴鍋，浙江舟山市定海區(qū)海源儀器廠；SPX-250B-Z 型生化培養(yǎng)箱，上海博遠(yuǎn)實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；AF-06A 超微高速粉碎機(jī)，溫嶺市奧力中藥機(jī)械有限公司。

1.2制備方法

1.2.1制備工藝流程。新鮮牛蒡→去皮→切片→護(hù)色→燙漂→濕法粉碎→酶解→過(guò)濾→發(fā)酵→調(diào)配→裝罐→滅菌→冷卻→成品。

1.2.2工藝操作要點(diǎn)。

1.2.2.1牛蒡去皮、切片。新鮮牛蒡除去皮的方法有2種，刨子和鋼絲球處理，用刨子的優(yōu)點(diǎn)是純度很高，用鋼絲球的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省材料，該試驗(yàn)選擇的是刨子去皮。將去皮的牛蒡迅速(防止褐變)切片，不要太厚，差不多為1 mm。

1.2.2.2牛蒡護(hù)色、燙漂。因?yàn)樾迈r的牛蒡在去皮、切片之后肉質(zhì)會(huì)產(chǎn)生褐變，所以必須將去皮切好的牛蒡立刻放入護(hù)色液中進(jìn)行護(hù)色。查閱文獻(xiàn)資料可得，護(hù)色劑使用檸檬酸、抗壞血比較好，護(hù)色液調(diào)配時(shí)兩者的加入量分別為1.00%、0.25%，護(hù)色液和原料的比為1∶4，護(hù)色的時(shí)間為30 min[6]。將護(hù)色液中的牛蒡切片撈出，將其放進(jìn)牛蒡片質(zhì)量5倍的開(kāi)水中蒸煮10 min，牛蒡和水的比例為1∶5。燙漂能夠使牛蒡發(fā)酵飲料不產(chǎn)生褐變，顏色保持良好的狀態(tài)；同時(shí)燙漂還能軟化牛蒡，更能使水溶性的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)更多地溶在飲料中。

1.2.2.3粉碎、酶解。將牛蒡片放入粉碎機(jī)中粉碎，在牛蒡漿汁中加入復(fù)合提取酶進(jìn)行酶解。然后用檸檬酸和碳酸氫鈉將pH調(diào)至4.8，漿汁中的復(fù)合提取用酶，加酶量為底物質(zhì)量的0.5%，在50 ℃水浴鍋中進(jìn)行恒溫加熱酶解，酶解時(shí)間為1.5 h。酶解能夠使牛蒡汁中的可溶性固形物和黃酮等物質(zhì)更多地溶入牛蒡發(fā)酵飲料中。

1.2.2.4過(guò)濾。使用循環(huán)水式真空泵將牛蒡漿汁分離，可抽濾2次，以得到更純凈的牛蒡清液。

1.2.2.5發(fā)酵。發(fā)酵的菌種為酵母菌和乳酸菌。首先乳酸菌的試驗(yàn)條件：白砂糖為牛蒡原汁的4%～8%，酸奶為牛蒡原汁的5%～15%，發(fā)酵時(shí)間為6～10 h，發(fā)酵溫度為35～45 ℃。酵母菌發(fā)酵的條件：白砂糖為牛蒡原汁的4%～8%，發(fā)酵酵母為牛蒡原汁的0.5%～1.5%，發(fā)酵時(shí)間為10～30 h，發(fā)酵溫度為20～28 ℃。

1.3分析方法

1.3.1牛蒡原汁中可溶性固形物的測(cè)定。 取干燥后培養(yǎng)皿，稱(chēng)量其重量為M1，再用移液管移取10 mL的牛蒡原汁放入培養(yǎng)皿中，稱(chēng)量其質(zhì)量為M2，然后將盛有牛蒡原汁的培養(yǎng)皿放入電熱恒溫鼓風(fēng)培養(yǎng)箱中在60 ℃條件下干燥12 h，取出冷卻后稱(chēng)其質(zhì)量為M3。

可溶性固形物=(M3-M1)/(M2-M2)

1.3.2牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料酸度的測(cè)定。總酸度的測(cè)定采用滴定法。

1.3.3感官評(píng)價(jià)。由10人組成品評(píng)小組對(duì)產(chǎn)品的口感、外觀形態(tài)、風(fēng)味等進(jìn)行評(píng)價(jià)計(jì)分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

Table 1Sensory evaluation standard of fermented beverages of burdock lactic acid bacteria

項(xiàng)目Item評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Evaluationstandard滿分Fullscore口感Taste細(xì)膩爽滑,可口,特有的清香味40外觀形態(tài)Appearance沒(méi)有雜質(zhì),顏色均勻,沒(méi)有分層30風(fēng)味Flavor特有的香氣和滋味,沒(méi)有異味30

2結(jié)果與分析

2.1蔗糖濃度對(duì)乳酸菌發(fā)酵液酸度和感官質(zhì)量的影響取酸奶加入量為牛蒡原汁的10%,發(fā)酵時(shí)間為8 h，發(fā)酵溫度為40 ℃，改變蔗糖的加入量，測(cè)定牛蒡發(fā)酵飲料的酸度，并進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

由表2可以看出，糖分的濃度8%時(shí)的酸度是最高的，通過(guò)感官指標(biāo)的評(píng)定在此濃度下的口感最好，外觀的形態(tài)沒(méi)有濃度為12%的好，3組試驗(yàn)風(fēng)味相差不多。綜合得出，糖濃度為8%時(shí)酸度最高，感官評(píng)分也最高，得出發(fā)酵最優(yōu)蔗糖濃度為8%。

表2蔗糖濃度對(duì)乳酸菌發(fā)酵液酸度和感官質(zhì)量的影響

Table 2Effects of sucrose concentration on acidity and sensory of fermentation broth of lactic acid bacteria

糖分濃度Sucroseconcentr-ation∥%酸度Acidity%感官評(píng)分Sensoryevaluation口感Taste外觀形態(tài)Appearance氣味Flavor總分Totalscore60.59823024247880.723734242583100.689330262682

2.2酸奶(菌種)加入量對(duì)發(fā)酵液酸度和感官質(zhì)量的影響在蔗糖濃度為8%，發(fā)酵時(shí)間為8 h，發(fā)酵溫度為40 ℃，選擇酸奶菌種加入量分別為5%、10%、15%，測(cè)定牛蒡發(fā)酵飲料酸度，并進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

由表3可知，酸奶(菌種)的加入量越大酸度越高，而且感官評(píng)價(jià)得分也越高，可以確定酸奶(菌種)的加入量和牛蒡發(fā)酵飲料酸度是正相關(guān)的，所以得出最優(yōu)的酸奶(菌種)的加入量為15%。

表3酸奶(菌種)加入量對(duì)乳酸菌發(fā)酵液酸度和感官質(zhì)量的影響

Table 3 Effects of adding amount of yogurt (lactic acid bacteria) on acidity and sensory of fermentation broth of lactic acid bacteria

酸奶加入量Addingamountofyogurt∥%酸度Acidity%感官評(píng)分Sensoryevaluation口感Taste外觀形態(tài)Appearance氣味Flavor總分Totalscore50.698332232378100.868932262583151.174636282791

2.3發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵液酸度和感官質(zhì)量的影響在蔗糖濃度8%和酸奶菌種加入量為15%，控制發(fā)酵溫度為40 ℃，測(cè)定不同發(fā)酵時(shí)間的牛蒡發(fā)酵飲料酸度，并進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

由表4可知，發(fā)酵時(shí)間8 h，牛蒡發(fā)酵飲料酸度最高，而發(fā)酵時(shí)間5、15 h酸度是較低的。因此，在發(fā)酵8 h感官評(píng)分和酸度達(dá)到最優(yōu)。

表4發(fā)酵時(shí)間對(duì)乳酸菌發(fā)酵液酸度和感官質(zhì)量的影響

Table 4Effects of fermentation time on acidity and sensory of fermentation broth of lactic acid bacteria

發(fā)酵時(shí)間Fermenta-tiontime∥h酸度Acidity%感官評(píng)分Sensoryevaluation口感Taste外觀形態(tài)Appearance氣味Flavor總分Totalscore50.65142824247681.075331262683150.657827252375

2.4發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵液酸度和感官質(zhì)量的影響在蔗糖的濃度8%，酸奶(菌種)加入量15%，發(fā)酵時(shí)間8 h，不同發(fā)酵溫度下測(cè)定牛蒡發(fā)酵飲料的酸度，并進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

由表5可知，在發(fā)酵溫度為40 ℃的時(shí)候，牛蒡發(fā)酵飲料發(fā)酵的最好，綜合得分也最高，酸度也最高。所以，牛蒡發(fā)酵飲料發(fā)酵(乳酸菌)的最優(yōu)溫度是40 ℃。

表5發(fā)酵溫度對(duì)乳酸菌發(fā)酵液酸度和感官質(zhì)量的影響

Table 5 Effects of fermentation temperature on acidity and sensory of fermentation broth of lactic acid bacteria

發(fā)酵溫度Fermenta-tiontemperature∥℃酸度Acidity%感官評(píng)分Sensoryevaluation口感Taste外觀形態(tài)Appearance氣味Flavor總分Totalscore300.734728242476401.064531262683500.898927252375

2.5牛蒡乳酸菌飲料發(fā)酵條件的確定通過(guò)對(duì)單因素試驗(yàn)的研究發(fā)現(xiàn)，影響牛蒡乳酸菌發(fā)酵的主要因素有蔗糖濃度、酸奶(菌種)加入量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間。所以正交試驗(yàn)選取以上4個(gè)因素的3個(gè)水平，共有9組試驗(yàn)，試驗(yàn)水平取值見(jiàn)表6，試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表7。

表6　L9(34)正交試驗(yàn)因素水平

2.5.1發(fā)酵條件對(duì)牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料酸度的影響。根據(jù)表7中酸度數(shù)據(jù)可知，各因素水平對(duì)結(jié)果影響的強(qiáng)弱順序是A3>A2>A1,B3>B2>B1，C2>C3>C1，D3>D1>D2, B因素的極差值最大，C因素次之，極差值不太明顯的是D因素和A因素，即D因素和A因素對(duì)牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料酸度的影響不太顯著。所以根據(jù)直觀分析可以看出，各種因素對(duì)牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料酸度的影響因素由大到小分別為B、C、D、A。

所以綜合以上4個(gè)因素對(duì)牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料酸度的分析可知A3B3C2D3的工藝最優(yōu)，此工藝條件下，制備的牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料酸度最高。

2.5.2發(fā)酵條件對(duì)牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料感官質(zhì)量的影響。根據(jù)表7的感官評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)可知，各因素水平對(duì)結(jié)果影響的強(qiáng)弱順序是A3=A2>A1,B3>B2>B1，C2>C3>C1，D3>D1>D2, B因素的極差值最大，A因素次之，極差值不太明顯的是C因素和D因素，即C因素和D因素對(duì)牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料感官質(zhì)量的影響不太顯著。所以根據(jù)直觀分析可以看出，各種因素對(duì)牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料感官質(zhì)量的影響因素由大到小分別為B、A、C、D。

表7　 牛蒡乳酸菌飲料發(fā)酵條件正交試驗(yàn)結(jié)果

所以綜合以上4種因素對(duì)牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料感官質(zhì)量的分析可知，A3B3C2D3的工藝最優(yōu)，此工藝條件下，制備的牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料感官質(zhì)量最好。

2.5.3綜合分析根據(jù)以上4個(gè)因素對(duì)牛蒡乳酸菌飲料發(fā)酵條件對(duì)飲料酸度和感官質(zhì)量影響的直觀分析和極差分析，綜合考慮，各種試驗(yàn)方法中A3B3C2D3試驗(yàn)組合為最佳工藝條件，即蔗糖濃度為8%，酸奶(菌種)加入量為15%，發(fā)酵時(shí)間8 h，發(fā)酵溫度45 ℃，此時(shí)牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料發(fā)酵條件為最佳優(yōu)化條件。

3結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料發(fā)酵條件的單因素試驗(yàn)和

正交試驗(yàn)的研究，表明乳酸菌發(fā)酵的最佳工藝條件：白砂糖為牛蒡原汁的8%，酸奶(乳酸菌)為牛蒡原汁的15%，發(fā)酵時(shí)間為8 h，發(fā)酵溫度為45 ℃。在此條件下研制出的牛蒡乳酸菌發(fā)酵飲料營(yíng)養(yǎng)豐富，風(fēng)味獨(dú)特。該研究是對(duì)牛蒡乳酸菌飲料的初步研究，下一步將在此試驗(yàn)條件下進(jìn)行小試、中試，若能投入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，則能有效利用牛蒡資源，并且為大眾提供具有一定保健功能的食品，所以該研究具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介香花(1976- )，女，江蘇連云港人，助理工程師，從事食品質(zhì)量安全研究。

收稿日期2016-04-10

中圖分類(lèi)號(hào)TS 275.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)14-111-03

Study on Fermented Beverages of Burdock Lactic Acid Bacteria

XIANG Hua1, ZHU Kong-yue2, DU Yun-jian3

(1. Market Supervisory Administration of Ganyu District, Lianyungang, Jiangsu 222100; 2. Quality and Technology Supervision and Inspection Office of Lianyungang City, Lianyungang, Jiangsu 222100; 3. Marine Institute, Huaihai Institute of Technology, Lianyungang, Jiangsu 222005)

Abstract[Objective] To research and optimize the technology condition of fermented beverages of burdock lactic acid bacteria, and to provide references for the deep processing and utilization of burdock. [Method] With burdock as the raw material, burdock fermented beverages was prepared by the processes of peeling, slicing, color protecting, blanching, homogenate, enzymolysis, pump filtration, fermentation, blending, sterilization and so on. Single factor test and orthogonal test were used to optimize the optimal condition for the fermented beverages. [Result] The optimal condition for the preparation of fermented beverages of burdock lactic acid bacteria was as follows: white granulated sugar and yogurt took up 8% and 15% of the burdock juice, respectively; the fermentation time was 8 h, and fermentation temperature was 45 ℃. [Conclusion] Under this condition, burdock fermented beverages is nutritious and delicious.

Key wordsBurdock; Lactic acid bacteria; Beverage