混合菌株復合調味發酵牛蒡茶味調味醋的研制

王帥，李慧，賀羽*

(1.徐州工程學院 食品(生物)工程學院，江蘇 徐州 221018；2.徐州工程學院江蘇省 食品資源開發與質量安全重點建設實驗室，江蘇 徐州 221018)

乳酸菌發酵調味醋是一種擁有悠久歷史傳統的民間酸性飲料，早在我國古代的秦朝就已經產生，是一種以糖茶水為原料，經酵母菌、乳酸菌、醋酸菌等菌種一起發酵制作而成的功能性保健調味品，酸甜可口，純天然保健飲品[1,2]。由于乳酸菌菌液本身pH值較低及發酵過程中產生的抑菌成分使其具有非常強的抑菌作用[3]。研究發現，乳酸菌液對亞硝酸鹽具有一定的降解作用[4]。發酵調味醋中還含有如醋酸、葡萄糖醛酸等對人體有益的物質。現代醫學表明，醋酸有抗疲勞、提升食欲、助消化、防治高血壓和動脈硬化的作用，還有如抗腫瘤、預防肥胖、幫助人體鈣質吸收、保持骨骼強韌和潤滑皮膚的作用[5-7]。發酵醋產品不僅用于食品調味，亦可作為液體飲料，還可以利用復合菌株結合水果、肉類等原料研制出有特殊風味的低糖果脯和低膽固醇肉脯，已作為一種天然調味品應用于食品加工產業[8,9]。除了復合菌株發酵調味產品的開發外，人們對乳酸菌本身的研究還不多。諸如抑菌作用、抗氧化性、防癌抗癌等特性僅僅是其益處的冰山一角，即使這些方面也未能被研究透徹。復合菌株發酵調味品保健作用的機理復雜，需要更加深入地進行探究。

近些年，人們越來越注重健康、養生，特別是食品的功效。牛蒡的食用藥用價值極高，受到注重日常保健的人們的重視。牛蒡成分有抗腫瘤、調節免疫及抗炎、抗糖尿病、抗菌、抗疲勞等功效，是人們日常保健和預防很多疾病的重要食藥材[10]。本課題以感官鑒評為指標，通過正交試驗，探尋牛蒡-乳酸菌復合調味發酵醋的最佳配方，包括復合菌種及牛蒡的添加比例、白砂糖的用量等。對添加不同量的牛蒡、復合菌種和白砂糖的發酵飲料的口感、氣味及顏色差異進行分析，確定最優選擇。成品復合發酵調味醋制作完成之后，測定9個樣品的有效酸度及菌落總數。研究并開發牛蒡等營養價值極高的食材添加發酵調味品的生產制作，不僅使得食品工業有了新的發展方向，還為開發新型復合發酵調味醋提供了新的思路，使其得到更好的發展。

1 原料與設備

1.1 實驗材料與試劑

實驗用牛蒡、白砂糖購自徐州農貿市場。發酵所用嗜熱鏈球菌StreptococcusthermophilusKP4、嗜酸乳桿菌LactobacillusacidophilusKP15和植物乳桿菌LactobacillusplantarumKP59為本課題組篩選保藏菌株，已經過毒理及益生檢測。

1.2 主要儀器與設備

JA2104N型電子天平、電熱恒溫干燥機、冰箱、電磁爐、HPX-9052MBE電熱恒溫培育箱、存儲罐、超凈工作臺。

2 實驗方法

2.1 技術路線

牛蒡→清洗去皮切片→粗制牛蒡茶→過濾→灌裝→調味→發酵→感官鑒評→指標檢測→包裝。

2.2 牛蒡紅茶菌復合發酵飲料的正交實驗

2.2.1 單因素水平的確定

據課題組益生特性實驗，S.thermophilusKP4、L.acidophilusKP15和L.plantarumKP59添加比例為1∶1∶3，混勻后，35 ℃厭氧發酵48 h。取牛蒡用量、復合菌種用量、白砂糖添加量3個因素進行單因素試驗。研究此3個因素對牛蒡-紅茶菌復合發酵飲料的風味的影響，添加復合發酵菌株進行發酵。

分別稱取30，40，50，60，70 g牛蒡加入300 mL水煮制牛蒡茶。取35 g復合菌種發酵液、30 g白砂糖按上述技術路線制作復合發酵調味醋。對制得的飲料進行感官評分，以確定最佳牛蒡用量。

確定最佳牛蒡用量后，用300 mL水煮制此牛蒡含量的牛蒡茶。再取30 g白砂糖，分別用15，25，35，45，55 g菌種發酵液。對制得的調味醋進行感官評分，以確定最佳復合菌種用量。

確定上述兩個條件后，再分別稱取10，20，30，40，50 g白砂糖制作飲料。對制得的調味醋進行感官評分，確定白砂糖的添加量。

2.2.2 正交試驗

經上述單因素試驗可知牛蒡-復合菌株發酵調味醋的最優單因素水平為：牛蒡用量17%，復合菌種用量12%，白砂糖添加量13%。根據該最優單因素水平數據，按L9(34)正交試驗方案進行正交試驗。

2.3 感官評定指標

隨機選擇30名經過培訓的專業感官評定員組成感官評定小組對飲料進行感官評分，感官評分標準見表1。

表1 感官評分標準Table 1 Sensory scoring criteria

續 表

評定人員對表1中的各項細分標準給產品打分，記錄每一細分標準的分值，最終計算綜合總分。根據最終的分數高低來評價產品的優劣。

2.4 牛蒡復合菌株發酵調味醋營養品質分析

根據感官評定得出最優牛蒡復合菌株發酵調味醋配方，進而對其進行營養品質分析。

2.4.1 有效酸度的測定

本實驗采用電位分析法(pH計)對混合發酵調味醋的有效酸度進行測定。先配制標準緩沖溶液，pH 4.0標準緩沖溶液：將10.1200 g優級純鄰苯二甲酸氫鉀溶解于1000 mL高純水中；pH 6.86標準緩沖溶液：將2.3870 g優級純磷酸二氫鉀和2.5330 g優級純磷酸氫二鈉溶解于1000 mL高純水中。再進行pH計校正：按照儀器使用說明書上的操作方法用pH 6.86和pH 4.0的緩沖溶液對pH計進行兩點校正。最后進行調味醋pH值的測定：用蒸餾水沖洗電極3～5次，用濾紙吸干，然后將電極放入樣品中，等pH值穩定后讀數，每個樣品重復測定3次，記錄數據。測定完畢后，清洗干凈電極，把電極浸泡在蒸餾水中。

2.4.2 菌落總數的測定

菌落總數是食品衛生情況的一個重要指標，本實驗參考國標GB 4789.2-2016對復合發酵調味醋中的菌落總數進行測定，具體操作步驟如下：

9個飲料樣品分別取25 mL與各225 mL生理鹽水于9個錐形瓶中標號混勻，制成1∶10的樣品勻液。然后用1 mL移液槍吸取1∶10樣品勻液1 mL，沿管壁緩慢注入盛有9 mL生理鹽水的試管中，制成1∶100的樣品勻液，分別標號。最后重復上一步驟制備1∶1000的樣品勻液，分別標號。制完樣品勻液后，各取1 mL均勻涂布于瓊脂培養皿中，對照標號，需注意的是全程都需在無菌操作臺上完成。再將涂布好的培養皿翻轉放置于37 ℃恒溫培養箱中培養48 h。待培養完成后觀察計數。

菌落總數計算公式見下式：

N=∑C/(n1+0.1n2)d。

式中：N為樣品中菌落數；C為平板菌落數之和；n1為第一稀釋度平板個數；n2為第二稀釋度平板個數；d為稀釋因子(第一稀釋度)。

通過觀察及上述計算公式可以計算出樣品菌落總數，依據國標規定，調味醋飲料的菌落總數不得超過3×104CFU/mL，本產品符合國家標準。

3 結果與分析

3.1 復合發酵調味醋的感官試驗評定

3.1.1 單因素試驗結果

取牛蒡用量、混合菌株用量、白砂糖添加量3個因素進行單因素試驗。研究3個因素對發酵調味醋風味的影響，結果見表2～表4。

表2 牛蒡用量對感官品質的影響Table 2 Effect of burdock dosage on sensory quality

表3 紅茶菌用量對感官品質的影響Table 3 Effect of the dosage of black tea fungus on sensory quality

表4 白砂糖添加量對感官品質的影響Table 4 Effect of the additive amount of sugar on sensory quality

根據上述感官評分數據，繪制牛蒡用量、紅茶菌種用量、白砂糖添加量3個因素對牛蒡-紅茶菌復合發酵飲料的風味的影響曲線圖，見圖1。

圖1 風味的影響曲線Fig.1 The influence curves of flavor

注：A為牛蒡用量對感官品質的影響；B為菌株發酵液用量對感官品質的影響；C為白砂糖添加量對感官品質的影響。

由圖1可知，牛蒡-復合菌發酵調味醋的牛蒡用量在40～60 g 時感官評分較高，醋飲料品質上乘，當用量在30～40 g、60～70 g時飲料的品質略顯粗糙；菌種發酵液用量在25～45 g時感官評分較高，風味最佳，當用量在15～25 g、45～55 g時風味較差；白砂糖添加量在20～40 g時感官評分相對較高，口感最好，當白砂糖添加量在10～20 g、40～50 g時飲料口感不好。綜上所述，飲料的最優單因素水平為：牛蒡用量40～60 g，菌種發酵液用量25～45 g，白砂糖添加量20～40 g。根據所得最優單因素水平數據，按L9(34)試驗方案制作牛蒡-紅茶菌復合發酵飲料，以感官評分為評價指標，試驗因素及水平編碼見表5。

表5 因素水平表Table 5 Factors and levels g

3.1.2 復合發酵調味醋配方的正交試驗結果

為優化牛蒡-復合菌發酵調味醋的配方，得出最佳方案，根據以上單因素試驗結果，采取L9(34)正交表進行正交試驗，正交試驗結果見表6。

表6 正交試驗結果Table 6 Results of orthogonal experiment

在本試驗中，各列的極差是不相等的，這說明各因素的水平改變對實驗結果的影響是不同的，由表6可知，RB>RA>RC，所以各因素的從主到次的順序為：B(紅茶菌用量)>A(牛蒡用量)>C(白砂糖添加量)。試驗的指標是感官評分，指標越大越好，所以應挑選每個因素的k1，k2，k3中最大值對應的那個水平，由于A因素列：k2>k3>k1；B因素列：k2>k3>k1；C因素列：k3>k2>k1。所以，最優方案為A2B2C3。由正交表的結果可知，對產品感官影響最大的是紅茶菌種用量，其次是牛蒡用量，而白砂糖用量的影響是最小的。發酵調味醋的最佳配方是A2B2C3，即牛蒡用量50 g，復合菌種用量35 g，白砂糖添加量40 g。此組合已經出現在方案中，感官評定的得分為最高分88.10分，即該方案為最優方案。

3.2 營養品質分析結果

3.2.1 有效酸度的測定結果

利用pH計對復合發酵調味醋的有效酸度進行測定，試驗結果見表7。

表7 樣品的有效酸度Table 7 Effective acidity of samples

在食品酸度測定中，有效酸度的測定往往比測定總酸度更具有實際意義。其大小說明了食品介質的酸堿性。依據相關研究報告，市場上的果珍、維他命水、茉莉花茶的有效酸度一般分別為3.27，3.39，5.85。由表7可知，本實驗牛蒡-復合菌株發酵調味醋中的有效酸度pH值范圍為3.05～3.35。對比可知，本調味醋酸甜適中，風味上佳，營養更豐富，會是非常受歡迎的保健醋品。

3.2.2 菌落總數的測定結果

按國家相關標準檢測復合發酵調味醋最佳配方的菌落總數，結果見表8。

表8 樣品菌落總數Table 8 Total bacterial bacterial number of samples

表9 最佳配比調味醋中菌落總數報告Table 9 Report on the total bacterial colony colony of seasoning vinegar with the optimum proportion

由表9可知，牛蒡-復合菌發酵調味醋的最優配比飲料樣品中的菌落總數為1.85×104CFU/mL，符合國家標準中對菌落總數3.0×104CFU/mL的指標。

4 討論

近年來，已經有很多優秀的研究者做出了令人拍手稱贊的優秀成果。杜青平[11]利用3種共生微生物對糖茶水進行發酵后的原液與紅棗汁配比，形成了一種風味特別的復合發酵飲料；郭書賢等[12]用雙酶法來制取紅薯糖漿用來代替白砂糖進行紅茶菌飲料的發酵，使得復合飲料具有紅薯的特殊香味，口感更柔和，營養更加豐富。而羅長輝等[13]采用固體發酵方式用紅茶菌對SC5木薯-銀合歡蛋白飼料進行了發酵，生產出了性能更加優良的飼料。這些人的優秀研究成果給未來研究者們指明了方向，也增強了研究者們的信心，相信不久的將來，在復合菌株發酵產品開發方面會有更多令人驚喜的發現。

本實驗以感官評定作為指標對牛蒡-復合乳酸菌發酵茶味調味醋的配方進行分析，通過單因素試驗和L9(34)正交試驗確定了該產品的最佳配方。結果表明，牛蒡-乳酸菌復合發酵茶味調味醋的最佳配方為每300 mL飲料牛蒡用量17%，復合菌種用量12%，白砂糖添加量13%。在此工藝條件下，發酵調味醋的外觀、氣味、口感是最佳的，比普通果醋、調味醋品質更勝一籌。而且，其出色的口感、怡人的香味和獨有的保健作用能夠吸引消費者的喜愛。同時，分別采取電化學分析法，平板菌落計數法等方法對最佳配方的飲料的有效酸度和菌落總數進行分析。檢測結果表明各項衛生指標均符合國家標準，可作為營養健康的復合發酵醋品飲料，用于日常食品調味及平常保健飲用。

牛蒡作為食藥同源植物，營養價值極為豐富，深受人們喜愛。乳酸菌則是中國傳統的發酵菌種。二者相結合，制作口感、風味獨具風格的復合發酵調味品，物盡其用，使得這種成本低廉的保健方式得以進入尋常百姓家中。未來，類似牛蒡這樣營養價值極高的植材進入人們日常喜愛的調味品及飲料中將成為常態，既豐富了食物的口味，又提供了普通調味品所不具備的營養。類似復合菌種發酵調味品、飲品等也都需要我們去發掘并發揚光大。隨著人們生活水平的提高，對生活品質的追求，相信此類產品將更受歡迎。