乳酸菌及酵母菌复合发酵紫甘薯汁工艺研究

冯金晓 李明珠 俞莹

摘 要：本试验以紫甘薯汁和白砂糖为主要原料，经调配杀菌后利用乳酸菌和酵母菌进行复合发酵，生产一种新型紫甘薯汁发酵饮料，并通过单因素试验和正交试验优化最佳工艺。试验结果表明，该发酵饮料的最佳工艺条件为：紫甘薯汁添加量50%，白砂糖添加量8%，发酵时间5 h，发酵温度30 ℃，发酵剂的添加量5%，酵母菌及乳酸菌发酵剂的配比1∶7。此条件下得到的产品口感纯正，甜度适宜，风味良好。

关键词：紫甘薯汁;乳酸菌;酵母菌;复合发酵

Abstract：In this experiment， purple sweet potato juice and white granulated sugar were used as the main raw materials. After sterilization， the fermentation process of lactic acid bacteria and yeast were used for fermentation. A new kind of purple sweet potato juice fermented beverage was formulated， and the best technical parameters were obtained through single-factor experiments and orthogonal experiments. The experimental results showed that the optimum conditions of the fermented beverage were：
50% of purple sweet potato juice， 8% white sugar， 5 hours of fermentation， 30 ℃ of fermentation temperature， and 5% of the starter culture with a ratio of 1∶7. This product boasts of rich nutrition， pure taste， good sweetness and good flavor.

Key words：Purple sweet potato juice; Lactic acid bacteria; Yeast; Compound fermentation

中圖分类号：TS255.44

紫甘薯是甘薯的一个特殊品种，与普通甘薯相比，紫甘薯含有丰富的色素、硒、多糖、植物蛋白、维生素和矿物质等多种营养成分[1]。复合发酵饮料是指发酵原料经酵母菌、乳酸菌或国家允许使用的菌种发酵后调制而成的产品[2]。近年来，复合发酵饮料以其营养保健功能和独特的风味大受消费者青睐，销量不断上升。在复合发酵饮料中，通过添加不同风味的营养物质制造出的新型发酵饮料正在成为一种发展趋势[3-4]。

本研究利用紫甘薯为原料，对其榨汁后，经乳酸菌及酵母菌复合发酵制备一种复合菌发酵饮料，以感官评价为指标，利用单因素试验和正交试验优化其工艺，以期提高紫甘薯的附加值，拓宽其加工利用途径。

1 材料与方法

1.1 试验材料

紫甘薯，购于胶州宝龙大润发超市;食品级白砂糖，购于菏泽市晨雨食品有限公司;食品级柠檬酸，购于吴江市海臣精细化工有限公司;安琪酵母，购于安琪酵母股份有限公司;川秀乳酸菌，购于北京川秀科技有限公司。

1.2 试验设备

HJPS-250型恒温培养箱;SW-CJ-1F单人双面超净工作台;YXQ-LS-50SII型立式压力蒸汽灭菌锅;GM-B2002电子天平;榨汁机等。

1.3 工艺流程

紫甘薯汁的工艺流程如图1所示。

1.4 操作要点

（1）原料处理。去除紫甘薯表皮，切成1 cm3大小的碎块，置于沸水中处理2 min左右，然后打浆，紫甘薯与水的质量比例为1∶4。将浆汁反复过滤，直至无明显肉眼可见颗粒，得到紫甘薯原汁。

（2）调配。将白砂糖、紫甘薯原汁按比例搅拌溶解，得到无颗粒的混合液。

（3）杀菌。将调配好的混合紫甘薯汁灌装在酸奶瓶中，100 ℃水浴加热30 min。

（4）接种。无菌条件下，向杀菌冷却后的混合紫甘薯汁中接入乳酸菌及酵母菌的复合菌种。

（5）发酵。将接种后的混合紫甘薯汁置于恒温培养箱中发酵。

1.5 单因素试验

复合发酵剂接种量固定为6%，设计单因素试验各因素及水平如下：①紫甘薯汁添加量分别为20%、30%、40%、50%和60%。②白砂糖添加量分别为6%、7%、8%、9%和10%。③发酵剂配比分别为1∶6、1∶7、1∶8、1∶9和1∶10。④发酵温度分别为24、27、30、33 ℃和36 ℃。⑤发酵时间分别为3、4、5、6 h和7 h。

1.6 正交试验

根据单因素试验结果，设计正交实验，实验设计见表1。

1.7 感官评价指标

从色泽、香气、口感、形态4个方面对产品进行评价，总分为100分，具体评分标准见表2。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 紫甘薯汁添加量的影响

紫甘薯汁添加量不同时，产品的色泽、香气、口感和形态有较为明显的差异。紫甘薯汁添加量对发酵饮料品质的影响见表3。随着紫甘薯汁添加量的增多，产品颜色越来越深，紫薯香气越来越强且组织形态越来越浑浊。当紫甘薯汁添加量为50%，得到的产品感官评价最佳。

2.1.2 白砂糖添加量的影响

在食品加工过程中，糖类除可以经加热发生焦糖化反应或美拉德反应，赋予食品一定的色泽外，更重要的作用是作为甜味剂，改善食品的口感，并为机体提供能量。白砂糖添加量对发酵饮料品质的影响见表4。表4结果表明，当白砂糖添加量为6%和7%时，产品甜度不协调，偏酸;当白砂糖添加量增加为8%时，产品酸甜较适宜，甜度协调，感官评价分最高;当添加量增为9%时，产品口感偏甜;当添加量增大至10%时，产品口感过甜，感官评价分值最低。因此，白砂糖添加量为8%时得到的发酵饮料质量最佳。

2.1.3 发酵剂配比的影响

发酵剂配比（酵母菌∶乳酸菌）对发酵饮料品质的影响见表5。由表5可知，发酵剂配比为1∶7时，产品感官评分最高。发酵剂为酵母菌和乳酸菌复合菌种，随着乳酸菌添加量的增大，发酵液的pH会逐渐降低，致使产品酸味过重，形态变差，口感也逐渐变差。这是由于发酵剂配比不同，产酸和发酵速度不同。当发酵剂配比增至1∶8、1∶9、1∶10时，紫薯味逐渐变淡，这是因为乳酸菌量变大，发酵速度加快，产酸加快，所以产品越来越酸并逐渐有杂质出现。由表可知，当发酵剂配比为1∶7时发酵饮料质量最佳。

2.1.4 发酵温度的影响

温度对微生物的新陈代谢起着至关重要的作用，温度的高低直接影响菌体的活性，从而影响发酵结果。发酵温度对发酵饮料品质的影响见表6。由表6可知，当发酵温度为30 ℃时，产品的色泽、香气、口感、形态最佳。在24～30 ℃范围内，随着温度的增高，发酵速度变快，因为此温度范围是酵母菌和乳酸菌的最适生长温度。温度在33～36 ℃时，产酸增多，产品偏酸，所以30 ℃为最佳发酵温度。

2.1.5 发酵时间的影响

充足的发酵时间不仅能产生独特的风味，而且还可以分解蛋白质和脂肪，使其转化为更易被人体吸收的小分子物质。发酵时间对发酵饮料品质的影响见表7。表7结果表明，当发酵时间为3 h时，产品紫薯味稍淡;当发酵时间为4 h时，产品有紫薯味，香气适当，甜度适宜;当发酵时间为5 h时，产品紫薯味稍淡且口感偏酸。继续延长发酵时间为6～7 h时，产品在色泽、香气、口感和形态上都很差，产品变淡紫红色且紫薯味和紫薯香气很淡，口感偏酸且有杂质。因此，选择4 h为最佳发酵时间。

2.2 正交试验结果与分析

正交试验结果如表8所示，对紫甘薯汁发酵饮料质量的影响顺序为A>B>C>D，即紫甘薯汁添加量>白砂糖添加量>发酵时间>发酵温度。各因素的最佳参数组合为A2B2C3D2，在此工艺条件下生产的发酵饮料感官评分为88分。因此，紫甘薯汁复合发酵饮料的最佳工艺条件为紫甘薯汁添加量50%，白砂糖添加量8%，发酵时间5 h，发酵温度30 ℃，发酵剂配比1∶7，发酵剂添加量6%。按照最佳工艺条件制作的饮料，其色泽、香气、口感及组织形态均优于其他各组。

3 结论

在单因素试验基础上，以感官评价为指标，通过正交试验优化了乳酸菌及酵母菌复合发酵紫甘薯汁的工艺，其最佳工艺条件为：紫甘薯汁添加量50%，白砂糖添加量8%，发酵时间5 h，发酵温度30 ℃，发酵剂配比1∶7，发酵剂添加量6%。在此最佳工艺条件下，所得紫甘薯汁复合发酵饮料口感纯正，甜度适宜，风味良好。

参考文献：

[1]朱红，钮福祥，张爱君.紫甘薯乳饮料加工工藝研究[J].食品科学，2008，24（2）：106-109.

[2]黄建蓉，王志红，冯芬明.紫薯麦芽复合饮料加工工艺的研究[J].食品工业科技，2012，33（14）：247-249.

[3]贺银凤.传统发酵乳制品中乳酸菌和酵母菌的互作关系[J].中国乳品工业，2010，38（10）：43-45.

[4]于淑兰.紫甘薯、大枣、山楂复合饮料制备工艺[J].食品研究与开发，2017，38（13）：109-112.

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