誘人的紅棗酵素飲料
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作者：鄭曉蒙
紅棗酵素飲料的研制內(nèi)容簡介：
棗（Ziziphus jujube）是鼠李科棗屬植物棗樹的果實(shí)，含有糖類、氨基酸、維生素、粗纖維、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分，具有很高的營養(yǎng)和藥用價(jià)值[1]。我國的棗資源也比較豐富，總量占世界資源的90%以上[2]，將棗加工成紅棗酵素飲料不僅提高了它的營養(yǎng)價(jià)值，也提高了棗資源的附加值。
酵素也稱“酶”，是酵母分泌的“代謝產(chǎn)物”，是一種生物催化劑，是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的[3]。微生物酵素是以一種或者多種新鮮水果、蔬菜等為原料，經(jīng)多種有益菌發(fā)酵產(chǎn)生含有豐富酶，礦物質(zhì)，維生素和次生代謝產(chǎn)物等功能性微生物發(fā)酵產(chǎn)品，具有抗癌，抗衰老，抗菌消炎，凈化血液，增強(qiáng)免疫力等保健功效[4]。然而，目前對(duì)紅棗酵素飲料的研究較少，試驗(yàn)以紅棗為原料，研究經(jīng)酵母菌和乳酸菌復(fù)合菌發(fā)酵生產(chǎn)紅棗酵素飲料的工藝，為紅棗酵素飲料的工業(yè)化生產(chǎn)提供了研究基礎(chǔ)和技術(shù)支持。
1 材料與方法
1.1材料、儀器與設(shè)備
紅棗：市售；果膠酶、白砂糖、葡萄糖、檸檬酸（食品級(jí)）、MRS固體培養(yǎng)基、MRS液體培養(yǎng)基、安琪高活性果酒酵母、植物乳桿菌：中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心提供，編號(hào)為21801。
美的打漿機(jī)：廣東省佛山市美的集團(tuán)；DF-101S集散式磁力加熱攪拌器：鄭州長城科工貿(mào)有限公司；JMF-100分體式膠體磨：廊坊市廊通機(jī)械有限公司；XSP-9C顯微鏡：上海光密儀器有限公司；超臨界流體( C02)萃取裝置阿貝折射儀：南通市華安超臨界萃取有限公司；PHS-3C雷磁PH計(jì)：北京華瑞博遠(yuǎn)科技發(fā)展有限公司；SW-CJ超凈工作臺(tái)：蘇州蘇潔凈化設(shè)備有限公司；HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋：金壇市醫(yī)療儀器廠；TGL-16M臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)：安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；T6新世紀(jì)分光光度計(jì)：上海美譜達(dá)儀器有限公司；梅特勒AL204電子分析天平：梅特勒一托利多儀器上海有限公司；BCD-245/H型美的華凌冰箱：廣東省佛山市美的集團(tuán)；DHG-9070A電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海鴻都電子科技有限公司；DNP-9052A電熱恒溫培養(yǎng)箱：上海鴻都電子科技有限公司；SX-280A高壓蒸汽滅菌鍋：上海申安醫(yī)療器械廠。
1.2試驗(yàn)方法
1.2.1工藝流程
紅棗→清洗、去核→浸泡→打漿→酶解→均質(zhì)→滅菌→接種→發(fā)酵→過濾→無菌調(diào)配→無菌灌裝→成品
1.2.2操作要點(diǎn)
1.2.2.1原料預(yù)處理
選取個(gè)體均一、無霉?fàn)�、無機(jī)械損傷的紅棗，用清水洗干凈后去核，之后將棗切成小塊，加水蒸煮打漿得到棗液，備用。
1.2.2.2酶解
調(diào)節(jié)至棗液pH 3.5，在45℃條件下，用0.15%的果膠酶處理?xiàng)椧?h，分解棗液中的果膠，降低棗液的黏度。
1.2.2.3調(diào)配
對(duì)處理好的棗液加入一定量的檸檬酸和糖進(jìn)行調(diào)配，以期達(dá)到最佳的口感和風(fēng)味。利用單因素、正交和全因子試驗(yàn)，通過感官打分結(jié)果評(píng)定確定最佳的糖酸加入量。
1.2.2.4接種和發(fā)酵
在33℃下向棗液中接種5%的乳酸菌，在保證充分溶氧的條件下發(fā)酵30 h后，向棗液中接種0.12%的酵母菌，發(fā)酵15 h，維持溫度為4℃~6℃進(jìn)行后發(fā)酵。測定在不同發(fā)酵溫度，發(fā)酵時(shí)間和接種量等條件下，酵母菌、乳酸菌數(shù)量、糖度、pH、SOD活性及酸度等指標(biāo)的變化情況。
1.2.3測定方法
1.2.3.1酵母菌的測定
按照血球計(jì)數(shù)板法操作。
1.2.3.2乳酸菌的測定
按照美藍(lán)計(jì)數(shù)法操作[5]。
1.2.3.3 SOD活性的測定
按照鄰苯三酚自氧化法GB/T 5009.171-2003操作。
1.2.3.4酸度的測定方法
按照GB/T 12456-2008操作。
2結(jié)果與討論
2.1酵母菌單獨(dú)發(fā)酵
2.1.1發(fā)酵時(shí)間對(duì)酵母菌數(shù)量和SOD活性的影響
發(fā)酵時(shí)間影響著酵母菌的數(shù)量和SOD的活性，在保證充分溶氧的條件下，將發(fā)酵溫度設(shè)為25℃，酵母菌的接種量為0.08%，分別研究了在0，3，6，9，12, 15和18 h發(fā)酵后酵母菌數(shù)量、SOD活性、糖度和pH的變化，結(jié)果如圖1。
由圖1可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，發(fā)酵液中的SOD活性和酵母菌的數(shù)量不斷增加，發(fā)酵時(shí)間達(dá)到12h時(shí)酵母菌數(shù)量最大，此時(shí)SOD活性為349.8 U/g，隨后發(fā)酵液中的酵母菌數(shù)量開始下降，此時(shí)SOD活性增趨于穩(wěn)定，而在此過程中pH-直在減少，糖度也呈下降趨勢，因此發(fā)酵時(shí)間可定為12 h。
2.1.2酵母菌接種量對(duì)酵母菌發(fā)酵的影
接種量會(huì)影響發(fā)酵液中酵母菌的生長，合適的接種量可以使生產(chǎn)菌在發(fā)酵過程中迅速生長，從而減少雜菌的生長機(jī)會(huì)，但是接種量過大也可能使菌種生長過快，導(dǎo)致培養(yǎng)液黏度過大，從而使溶氧不足，影響產(chǎn)物的合成。試驗(yàn)在保證充分溶氧的條件下，將發(fā)酵溫度設(shè)為25℃，發(fā)酵時(shí)間設(shè)為12 h，酵母菌的接種量分別為0.05%．0.08%．0.100/0，0.12%和0.15%，研究了在不同接種量時(shí)酵母菌數(shù)量、SOD活性等相關(guān)指標(biāo)的變化，結(jié)果如圖2。
由圖2可知，當(dāng)接種量在0.05%—0.10%時(shí)，酵母菌數(shù)量和SOD活性明顯呈上升趨勢，當(dāng)接種量在0.10%時(shí)達(dá)到最大值，此時(shí)SOD活性為363.2 U/g，當(dāng)接種量在O.10%~0.15%時(shí)兩者有明顯下降，在整個(gè)發(fā)酵過程中pH和糖度都呈下降趨勢，因此酵母菌的最佳接種量為0.10%。
2.1.3發(fā)酵溫度對(duì)酵母菌發(fā)酵的影響
溫度會(huì)影響微生物細(xì)胞的生長的速率和產(chǎn)物形成、產(chǎn)物合成方向，因此它對(duì)酵母菌數(shù)量和SOD活性有直接的影響。在保證充分溶氧的條件下，接種0.10%的酵母菌，發(fā)酵時(shí)間設(shè)為12 h，研究不同發(fā)酵溫度下23℃，25℃，28℃，30℃和33℃酵母菌數(shù)量、SOD活性等相關(guān)指標(biāo)的變化，結(jié)果如圖3。
由圖3可知，在一定溫度范圍內(nèi)隨著溫度的升高，酵母菌數(shù)量和SOD活性隨之增加，28℃下達(dá)到最大，此時(shí)SOD活性為351.3 U/g，在28℃—33℃2種顯著下降，但在整個(gè)溫度范圍內(nèi)糖度趨于穩(wěn)定，變化不明顯，pH呈下降趨勢。此時(shí)28℃可設(shè)為最佳發(fā)酵溫度。
2.1.4酵母菌發(fā)酵條件的優(yōu)化
根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以酵母菌接種量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度為考察因素，采用Lg(33)正交試驗(yàn)，以SOD活性為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定酵母菌發(fā)酵最佳工藝條件，正交因素水平和結(jié)果見表l和表2。
從表中極差分析可知各因素對(duì)SOD活性的影響的順序?yàn)锽>C>A。即發(fā)酵溫度>發(fā)酵時(shí)間>接種量。從均值可以看出因素A的最佳水平為A3，B的最佳水平位B3，C的最佳水平位C2。由此可知最佳組合為A3B3C2。即發(fā)酵溫度為30℃，發(fā)酵時(shí)間為15 h，酵母菌接種量為0.12%。
2.2乳酸菌單獨(dú)發(fā)酵
2.2.1發(fā)酵時(shí)間對(duì)乳酸菌數(shù)量和酸度的影響在發(fā)酵溫度為37℃，接種量為3%的條件下，采用5，10，15，20，25，30，35，40，45和50 h不同的發(fā)酵時(shí)間對(duì)紅棗液進(jìn)行發(fā)酵，根據(jù)產(chǎn)酸量和乳酸菌數(shù)量確定最佳發(fā)酵時(shí)間，結(jié)果見圖4。
由圖4可知，在發(fā)酵前15 h內(nèi)產(chǎn)酸較慢，此時(shí)植物乳桿菌生長比較緩慢，可能與植物乳桿菌接種到新的環(huán)境有關(guān)，隨著發(fā)酵時(shí)間延長，乳酸含量不斷增加，在30 h時(shí)，乳酸菌數(shù)開始下降，當(dāng)發(fā)酵40 h時(shí)酸度達(dá)到最大值0.58%，可能是因?yàn)闂椧褐械臓I養(yǎng)物質(zhì)有限，細(xì)胞進(jìn)入生長后期，基本停止產(chǎn)酸，因此發(fā)酵時(shí)間可以設(shè)置為35—40 h。
2.2.2乳酸菌接種量的確定
適當(dāng)增加接種量可以縮短甚至消除遲緩期，加快產(chǎn)酸速度，在發(fā)酵溫度為37 0C，發(fā)酵時(shí)間為36 h的條件下，采用1%，2010，3%，4%和5010不同的接種量對(duì)棗液進(jìn)行發(fā)酵，結(jié)果如圖5。
由圖5可知，隨著接種量的增加，發(fā)酵液中乳酸含量呈上升趨勢，接種量為1%，2%和5%時(shí)的棗液經(jīng)36 h發(fā)酵后產(chǎn)酸量小于0.30%，產(chǎn)酸較慢，達(dá)不到飲料生產(chǎn)的要求。接種量為4%時(shí)的棗液經(jīng)發(fā)酵后酸度達(dá)到0.5 0%，隨后酸度呈下降趨勢，因此最佳接種量為4%。
2.2.3發(fā)酵溫度對(duì)乳酸菌發(fā)酵的影響
在接種量為4%，發(fā)酵時(shí)間36 h的條件下，研究30oC．33℃，37℃，40℃和43℃不同的發(fā)酵溫度對(duì)棗液進(jìn)行發(fā)酵，結(jié)果如圖6。
由圖6可知，在整個(gè)溫度范圍內(nèi)，發(fā)酵液中乳酸含量隨著溫度的升高呈先升高后下降的趨勢，植物乳桿菌發(fā)酵棗液的最適溫度為33℃—40℃左右，此時(shí)乳酸含量都超過0.30%，在37℃下酸度高達(dá)0.39%，發(fā)酵溫度低，植物乳桿菌產(chǎn)酸緩慢，達(dá)到要求酸度的時(shí)間比較長；發(fā)酵溫度過高會(huì)抑制植物乳桿菌的生產(chǎn)，會(huì)產(chǎn)生刺激性較強(qiáng)的酸味，綜合考慮乳酸菌發(fā)酵的最適溫度為37℃。
2.2.4乳酸菌發(fā)酵條件的優(yōu)化
根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以乳酸菌接種量、發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酵溫度為考察因素，采用L9(33)正交試驗(yàn)，以酸度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，優(yōu)化相關(guān)工藝參數(shù)。確定乳酸菌發(fā)酵最佳工藝條件，正交因素水平和結(jié)果見表3和表4。
從表中極差分析可知各因素對(duì)酸度的影響的順序?yàn)锳>C>B。即接種量>發(fā)酵時(shí)間>發(fā)酵溫度。從均值可以看出因素A的最佳水平為A3，B的最佳水平位B1，C的最佳水平位C2。由此可知乳酸菌單獨(dú)發(fā)酵的最佳組合為A3B1C2。即發(fā)酵溫度為33 0C，發(fā)酵時(shí)間為35 h，乳酸菌接種量為5%。
2.3復(fù)合菌發(fā)酵結(jié)果
在發(fā)酵過程中，不同菌種利用棗液中營養(yǎng)物質(zhì)的速率不同，因此接種酵母菌和乳酸菌的先后順序會(huì)影響棗液的發(fā)酵效果。試驗(yàn)控制總發(fā)酵時(shí)間為40 h，在各自的最佳溫度，保證充分溶氧條件下，分別接種酵母菌和乳酸菌，研究菌種的不同接種時(shí)間對(duì)酵母菌、乳酸菌數(shù)量和SOD活性、酸度、pH等相關(guān)指標(biāo)的變化，試驗(yàn)因素及結(jié)果如表5。
由表5可知，試驗(yàn)號(hào)5和6的SOD活性很高，試驗(yàn)號(hào)6達(dá)到最高441.29 U/g;試驗(yàn)號(hào)5～8的酸度都達(dá)到0.50%以上，可以達(dá)到工廠生產(chǎn)要求，試驗(yàn)號(hào)7最高為0.58 010。由感官評(píng)定可知試驗(yàn)號(hào)1—4發(fā)酵發(fā)酵風(fēng)味太濃郁，試驗(yàn)號(hào)6發(fā)酵風(fēng)味適宜且伴有輕微的香味，試驗(yàn)號(hào)8發(fā)酵風(fēng)味不明顯香味比較弱，試驗(yàn)號(hào)7發(fā)酵風(fēng)味適宜伴有較濃的香味。綜上所述試驗(yàn)號(hào)7發(fā)酵條件最為適宜，即在33℃下乳酸菌發(fā)酵30 h后，在30℃下酵母菌發(fā)酵10 h，此時(shí)制得的發(fā)酵紅棗液發(fā)酵風(fēng)味適宜，且伴有濃郁的棗香。
2.4飲料調(diào)配結(jié)果
按照上述工藝制得的發(fā)酵紅棗液，用滅菌過的檸檬酸、白砂糖進(jìn)行口感調(diào)配。在大量預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過全因子試驗(yàn)來確定糖酸的添加量，以感官評(píng)定得分為指標(biāo)，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)、因素水平表和結(jié)果分別見表6~表8。
從全因子試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)白砂糖添加量為2%，檸檬酸添加量為0.08%時(shí)飲料的感官評(píng)分最高。
2.5產(chǎn)品指標(biāo)
2.5.1感官指標(biāo)
飲料色澤純正，呈棗紅色；有發(fā)酵香氣和濃郁的棗香味；酸甜適宜、口感柔和順口，無異味；組織均勻、澄清、無分層。
2.5.2理化指標(biāo)
可溶性固形物≤10%;總酸>0.35%; pH4.0—4.3。
2.5.3微生物指標(biāo)
細(xì)菌總數(shù)（個(gè)/mL）≤100；乳酸菌活菌數(shù)≥2.8×l09 CFU/mL;大腸桿菌（個(gè)／L）≤3；致病菌未檢出。
3結(jié)論
紅棗酵素飲料制備的關(guān)鍵技術(shù)是發(fā)酵條件的選擇，發(fā)酵條件選擇不當(dāng)會(huì)直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。試驗(yàn)得到最佳發(fā)酵條件：先進(jìn)行乳酸菌發(fā)酵，植物乳桿菌接種量5%，發(fā)酵溫度33℃，發(fā)酵時(shí)間30 h；后進(jìn)行酵母菌發(fā)酵，酵母菌接種量0.12%，發(fā)酵溫度30℃，發(fā)酵時(shí)間10 h。
紅棗酵素飲料最佳配料比：發(fā)酵液用2%的白砂糖和0.08%的檸檬酸進(jìn)行調(diào)配，之后放置在4℃冰箱進(jìn)行后發(fā)酵。此時(shí)制得的紅棗酵素飲料酸甜可口、風(fēng)味適宜，且伴有濃郁的棗香。
4評(píng)述：
試驗(yàn)以紅棗為主要原料，利用酵母菌和植物乳桿菌為發(fā)酵劑，對(duì)紅棗酵素飲料的工藝進(jìn)行研究。采用單因素和正交試驗(yàn)分別研究酵母茵和乳酸菌的接種量，發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酵溫度對(duì)飲料生產(chǎn)的影響。結(jié)果表明：在33℃下，接種5%的乳酸菌發(fā)酵30 h后，在30℃下接種0.12%的酵母菌發(fā)酵10 h，得到的紅棗發(fā)酵液用2%的J白砂糖和0.08%的檸檬酸進(jìn)行調(diào)配，之后放置在4℃冰箱進(jìn)行后發(fā)酵。此時(shí)制得的紅棗酵素飲料酸甜可口、風(fēng)味適宜，且伴有濃郁的棗香。
