植物乳桿菌發酵枸杞胡蘿卜汁工藝的優化

安興娟，張 瑤，，姬阿美，馬翠萍，牛天鳴，羅學剛，（. 工業發酵微生物教育部重點實驗室，天津科技大學生物工程學院，天津 300457；. 天津市工業微生物重點實驗室，天津科技大學，天津 300457）

植物乳桿菌發酵枸杞胡蘿卜汁工藝的優化

安興娟1，張 瑤1，2，姬阿美1，馬翠萍1，牛天鳴1，羅學剛1，2
（1. 工業發酵微生物教育部重點實驗室，天津科技大學生物工程學院，天津 300457；2. 天津市工業微生物重點實驗室，天津科技大學，天津 300457）

以枸杞和胡蘿卜為原料、植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）CGMCC8198為發酵菌株，通過單因素實驗及正交實驗，優化建立了植物乳桿菌發酵果蔬汁的制作工藝.發酵原料的最佳配比為枸杞汁與胡蘿卜汁體積比3﹕7、蔗糖6%，、明膠0.03%，、羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）0.02%、L. plantarum CGMCC8198接種量5%，30，℃發酵5，h后轉0～4，℃熟化處理20，h.由此所得發酵果蔬汁呈橘紅色，相態均勻；口感酸甜柔和、爽口，具有胡蘿卜和枸杞特有的香味.利用傾注法測得活菌數為7.1×107，mL-1，生物傳感分析儀測得葡萄糖含量為0.098%，.

發酵果蔬汁；植物乳桿菌；發酵工藝；感觀評價

當今，生活水平提高、生活模式變遷所帶來的生活作息不規律等問題，致使越來越多的人患上高脂血癥等慢性疾病［1-3］.

乳酸菌是一種存在于人體內的益生菌［4-7］，可以改善人體胃腸道功能，恢復人體腸道內的菌群平衡［8-9］；抑制腐敗菌繁殖［10］，清除腸道垃圾；增強人體免疫力和抵抗力；有效降低高血脂引發的各種心腦血管疾病發病率［11-14］等.前期研究篩選獲得了1株益生菌新菌株——植物乳桿菌（L.plantarum）CGMCC 8198，研究表明該菌株具有優良的益生功效，小鼠實驗證實其具有明顯的調節胃腸道功能，并能顯著降低因攝入高脂飲食所造成的肥胖及高血脂病變［15］，有效預防動脈粥樣硬化的發生，其在灌胃給予5×107kg-1時的效果與臨床一線降血脂藥物辛伐他汀10，mg/kg劑量效果相當，且安全無毒副作用.目前，已將該菌株及其功能申報了國家專利［16-17］.

水果與蔬菜是低熱量的食物，其中所含的單糖、無機鹽、維生素均易被人體吸收，而且是人體不可缺少的營養成分.其中，特別是藥食同源性果蔬，因其優良的營養健康功效，歷來為人們所重視.枸杞為茄科枸杞屬植物的成熟果實，是我國的名貴傳統中藥.《本草綱目》就有枸杞養生的記載［18］.此外，《本草綱目》稱蘿卜為“蔬中最有益者”，胡蘿卜素有“小人參”的美譽，含有較多的胡蘿卜素，用油炒熟后食用，在人體內轉化為維生素A，可提高機體免疫力［19］，間接消滅癌細胞.另外，胡蘿卜還含有硫胺素、核黃素、尼克酸、Zn、Mn、K、Na、Ca、Fe等微量元素，可以補中氣、健胃消食、安五臟，輔助治療消化不良、咳嗽、夜盲癥.目前，國內外尚未見有枸杞胡蘿卜混合果蔬汁乳酸菌發酵飲料的研究報道.因此，本研究利用胡蘿卜、枸杞為原料，通過單因素實驗及正交實驗等方法，優化建立了植物乳桿菌（L.plantarum） CGMCC 8198發酵果蔬汁的制備工藝，從而為相關發酵果蔬類飲品的研究開發提供實驗依據.

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌種與培養基

植物乳桿菌（L.plantarum）CGMCC8198為本實驗室保存.

MRS培養基：蛋白胨10，g，牛肉膏10，g，酵母膏5，g，乙酸鈉5，g，檸檬酸三銨2，g，磷酸氫二銨2，g，MgSO4·7H2O 0.58，g，MnSO4·4H2O 0.25，g，葡萄糖20，g，吐溫80 1，mL，定容至1，L，115，℃滅菌20，min.

1.1.2 原料、試劑與儀器

枸杞和新鮮胡蘿卜均為市售產品.

酵母膏、牛肉膏、蛋白胨、葡萄糖、乳糖、氯化鈉、蔗糖、明膠、羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）等，均為市售產品.

TG16B型高速臺式離心機，湖南凱達科學儀器有限公司；LRH-150型生化培養箱，上海齊欣科學儀器有限公司；4R2204CN型電子天平，奧豪斯儀器（上海）有限公司；SW-CJ-2FD型雙人超凈工作臺，蘇凈集團蘇州安泰空氣技術有限公司；PSSJ-4V型精密pH計，上海精密科學儀器公司；LDZX-75KBS型立式壓力蒸汽滅菌鍋，上海申安醫療器械廠；DY-2型厭氧培養箱，浙江義烏冷凍機總廠；生物傳感分析儀，山東省科學院生物研究所；NDJ-5S 型數字旋轉黏度計，上海地學儀器研究所.

1.2 實驗方法

1.2.1 菌種發酵劑的凍存與活化制備

凍存：取活化至對數生長期的菌液800，μL于1，mL的EP管中，加入200，μL 60%，的甘油，混勻，-80，℃保存.

活化：取-80，℃凍存的乳桿菌，以1%，的接種量接入10，mL的MRS培養基中，37，℃厭氧培養箱中培養至活菌數達到108，mL-1，按此法活化3代.

1.2.2 工藝流程

原料→清洗→預煮（切片）→榨汁→過濾調配比例→添加食品添加劑→滅菌→冷卻→接種→發酵→低溫熟化→成品

其操作要點為：選擇成熟度適中、表皮與果肉呈鮮艷紅色或橙紅色、無病蟲害、無機械損傷的胡蘿卜及紅潤、較大的干枸杞，洗凈后將胡蘿卜切成薄片后與水按1﹕2的比例放入溫度90～100，℃的熱水中煮5，min后冷卻，枸杞則放入1﹕10的熱水中浸泡3，min.將冷卻后的胡蘿卜薄片、枸杞分別連同水一起放入榨汁機中榨汁.用濾網過濾即可得胡蘿卜汁與枸杞汁.將二者以一定比例混合后，添加一定量的蔗糖、明膠、CMC-Na，接種一定量的L.plantarum CGMCC8198，在一定溫度下發酵5，h后轉0～4，℃低溫熟化處理20，h，即得最終產品.

1.3 優化實驗

1.3.1 枸杞汁和胡蘿卜汁配比的優化

將乳酸菌按5%，的接種量接入枸杞汁與胡蘿卜汁體積比分別為1﹕9、2﹕8、3﹕7和4﹕6的混合液中，在30，℃下發酵5，h，0～4，℃冷藏熟化20，h.然后比較色澤及口感，選擇枸杞汁、胡蘿卜汁的最佳配比.

1.3.2 發酵條件優化［20-27］

（1）發酵時間的確定：在發酵溫度30，℃、接種量5%，、蔗糖8%，、枸杞汁與胡蘿卜汁體積比3﹕7的條件下對果蔬汁分別發酵4、5、6、7，h，0～4，℃冷藏熟化20，h，對不同發酵時間的果蔬汁進行感官評價.

（2）發酵溫度的選擇：在接種量5%，、蔗糖8%，、枸杞汁與胡蘿卜汁體積比3﹕7、發酵時間為5，h的條件下，分別在28、30、32、34，℃對果蔬汁進行發酵，在0～4，℃冷藏熟化20，h，對不同發酵溫度的果蔬汁進行感官評價.

（3）接種量的選擇：在發酵溫度30，℃、蔗糖8%、枸杞汁與胡蘿卜汁體積比3﹕7、發酵時間為5，h的條件下，分別按接種量3%、4%、5%、6%，對果蔬汁進行發酵，在0～4，℃冷藏熟化20，h，對不同接種量的果蔬汁進行感官評價.

（4）蔗糖含量的選擇：在發酵溫度30，℃、接種量5%、枸杞汁與胡蘿卜汁體積比3﹕7、發酵時間5，h的條件下，分別采用蔗糖含量為4%、6%、8%、10%，對果蔬汁進行發酵，在0～4，℃冷藏熟化20，h，對不同蔗糖含量的果蔬汁進行感官評價.

（5）穩定劑的選擇：將胡蘿卜汁與枸杞汁調配好比例后，按不同比例添加明膠及耐酸性CMC-Na，然后按工藝流程操作得到成品.將成品置于4，℃冰箱保存，通過觀察明顯的相界面（即分層現象）出現的時間，記錄得到穩定時間.

1.4 產品檢測

1.4.1 菌落總數測定

按照 GB 4789.2—2010《食品安全國家標準·食品微生物學檢驗·菌落總數測定》［28］的傾注法進行測定：取1，mL成品進行10倍梯度稀釋，取10-6、10-7、10-8這3個稀釋度與MRS培養基進行傾注，37，℃恒溫生化培養箱中倒置培養過夜.

1.4.2 產品的感官品質評價［29］

本實驗通過評分（10分制）測試，選擇固定的10人綜合樣品的色、香、味、組織狀態等指標做出評分，評分標準見表1.采用生物傳感分析儀測定發醇果蔬汁中葡萄糖的含量.

表1 枸杞、胡蘿卜發酵果蔬汁感官評定標準Tab. 1Sensory evaluation on the fermented fruitvegetable juice

2 結果與分析

2.1 枸杞汁和胡蘿卜汁配比的確定

為了確保發酵飲料能夠具有理想的色澤和口感，首先對原料枸杞汁與胡蘿卜汁的配比進行了優化，結果見表2.由表2可知，枸杞汁與胡蘿汁的體積比為3﹕7時，發酵液為橘紅色，顏色亮，枸杞與胡蘿卜口味適中，澀味較輕，兼有兩者的香味，因此，選用枸杞汁、胡蘿卜汁以體積比3﹕7混合比較合適.

表2 枸杞、胡蘿卜不同配比時發酵果蔬汁的感官評價Tab. 2 Sensory evaluation on the fermented fruit-vegetable juice with different proportions of medlar and carrot

2.2 單因素實驗

2.2.1 發酵時間的確定

當發酵時間為5，h的時候，產品綜合評分最高（表3）.此時，產品酸度適宜、香氣較濃，因此選擇發酵時間為5，h作為單因素最佳發酵時間.

表3 不同發酵時間枸杞、胡蘿卜發酵果蔬汁的感官評價Tab. 3 Sensory evaluation on the fermented medlar/carrot juice with different fermentation time

2.2.2 發酵溫度的優化

當發酵溫度由28，℃逐漸升高到34，℃時，產品的綜合評分先升高后降低，當溫度為30，℃的時候發酵產品口感最好（表4）.因此，選擇發酵溫度為30，℃.

表4 不同發酵溫度枸杞、胡蘿卜發酵果蔬汁的感官評分Tab. 4Sensory evaluation on the fermented medlar/carrot juice with different fermentation temperature

2.2.3 接種量的優化

當接種量為5%，時產品綜合品質較高，接種量太高，產品中會有殘留菌種的不良氣味，且發酵速度過快，香氣較差（表5）.因此，選擇5%，作為發酵劑的接種量.

表5 不同接種量枸杞、胡蘿卜發酵果蔬汁的感官評價Tab. 5 Sensory evaluation on the fermented medlar/carrot juice with different inoculation

2.2.4 蔗糖含量的優化

蔗糖含量太低，產品偏酸；蔗糖含量太高，產品偏甜.當蔗糖含量為8%，時，酸甜適中口感好，產品綜合品質較高（表6）.因此，蔗糖最適含量為8%，.

表6 不同蔗糖含量枸杞、胡蘿卜發酵果蔬汁的感官評價Tab. 6 Sensory evaluation on the fermented medlar/carrot juice with different concentration of saccharose

2.2.5 穩定性實驗結果

枸杞、胡蘿卜發酵果蔬汁穩定性實驗結果見表7.由表7可知，枸杞、胡蘿卜發酵果蔬汁穩定劑的最適用量為明膠0.03%，、CMC-Na 0.02%，.

表7 枸杞、胡蘿卜發酵果蔬汁穩定性實驗結果Tab. 7 The results of phase stability test on the fermented medlar/carrot juice

2.3 枸杞、胡蘿卜發酵果蔬汁正交實驗結果

根據前面各單因素實驗對評分結果的影響，選擇蔗糖、接種量和時間對評分結果影響較大的3個因素進行正交實驗.由正交實驗結果（表8）可知，3個因素中主次影響順序為：蔗糖＞接種量＝時間，即蔗糖的添加量對產品的最終口感有著重要的影響，接種量和發酵時間對產品品質的影響程度相當.因此，確定最佳工藝條件為蔗糖含量6%、接種量5%、發酵時間5，h.

表8 枸杞、胡蘿卜發酵果蔬汁正交實驗結果Tab. 8The results of orthogonal test for the fermentation parameters of medlar/carrot juice

2.4 產品檢測

2.4.1 菌落總數測定

按照 GB 4789.2—2010《食品安全國家標準·食品微生物學檢驗·菌落總數測定》［28］的傾注法進行測定，菌落總數為7.1×107，mL-1，菌落總數符合國家標準.

2.4.2 產品的感官品質

按照最優工藝條件優化所制的枸杞、胡蘿卜發酵果蔬汁呈橘紅色，混合狀態均勻，無明顯分層；口感酸甜柔和、爽口，具有枸杞和胡蘿卜特有的香味.

作為活菌飲料，產品中應含有適量的葡萄糖以維持乳桿菌的存活，但同時又不宜太多以確保菌株不發生旺盛的增殖與發酵.通過生物傳感分析儀分析測得本實驗所制備的成品中每100，mL中葡萄糖含量為98.33，mg即（0.098%）.根據前人研究顯示：在葡萄糖含量為0.09%的饑餓脅迫條件下，植物乳桿菌在30，℃發酵培養條件下約6，h可將這些葡萄糖基本耗盡；而在溫度低于7，℃時，植物乳桿菌的生長將處于停滯狀態［30-32］.結合這些研究可知，優化制備的成品中含有適宜的殘留葡萄糖含量（0.09%），將有助于在常規4，℃低溫長期貯存及室溫短期放置條件下維持產品中植物乳桿菌（L.plantarum）CGMCC8198的基本存活.

3 結 論

枸杞、胡蘿卜混合果蔬汁的乳酸菌發酵工藝為：新鮮胡蘿卜榨成汁，枸杞用溫水泡開后榨汁，然后經接種活化的植物乳桿菌（L.plantarum）CGMCC8198，30，℃發酵5，h后轉至0～4，℃進行熟化處理20，h.根據感官評價得到最佳配比為：枸杞汁與胡蘿卜汁體積比3﹕7、蔗糖6%、明膠0.03%、CMC-Na 0.02%.利用傾注法測得活菌數為7.1×107，mL-1.產品呈橘紅色，均勻混合狀態，無明顯分層沉淀；口感酸甜柔和、爽口，具有胡蘿卜和枸杞特有的香味.目前，我國市場上真正意義上的益生菌發酵果蔬汁飲品十分稀少，大多是一些復配勾兌飲品，因此本工作可為相關保健飲品的研究開發提供實驗依據，同時所研制的益生菌發酵果蔬汁飲料將具有廣闊的市場前景.

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責任編輯：郎婧

Optimizing the Preparation Technics for Lactobacillus plantarum-fermented Medlar-carrot Juice

AN Xingjuan1，ZHANG Yao1，2，JI Amei1，MA Cuiping1，NIU Tianming1，LUO Xuegang1，2
（1.Key Laboratory of Industrial Fermentation Microbiology，Ministry of Education，College of Biotechnology，Tianjin University of Science & Technology，Tianjin 300457，China；2.Tianjin Key Laboratory of Industrial Microbiology，Tianjin University of Science & Technology，Tianjin 300457，China）

To establish the optimum technics for L.plantarum-fermented fruit-vegetable juice，the juice of medlar and carrot was used in this research as the raw material and L.plantarum CGMCC8198，as the starter strain，and then single factor experiments and orthogonal experiments were performed.The optimum fermentation conditions were as follows：the radio of medlar juice to carrot juice was 3∶7，saccharose was 6%，，gelatin 0.03%，，carboxymethylcellulose sodium（CMCNa）0.02%，and L.plantarum CGMCC8198 with an inoculation amount of 5%，.The optimum fermentation was carried out at 30，℃ for 5，h and followed by mature treatment at 0～4，℃ for 20，h.The fermented fruit-vegetable juice was orangein color and homodispersed.It tastes sweet，sour and soft，and has the unique flavor of carrot and medlar.Using the plate pouring method，we found the living bacterium number was 7.1×107，mL-1in the final product.In addition，the detection with the biosensor analyzer and the viscosimeter showed that the content of glucose is 0.098%.

fermented fruit-vegetable juice；L.plantarum；fermentation technology；sensory evaluation

Q81

A

1672-6510（2016）03-0020-05

10.13364/j.issn.1672-6510.20150029

2015-03-11；

2015-11-26

國家高技術研究發展計劃（863計劃）資助項目（2012AA022108）；天津科技大學大學生實驗室創新基金資助項目（1404A301X）

安興娟（1992—），女，河北人，本科生；通信作者：羅學剛，副教授，luoxuegang@tust.edu.cn.