芒果-圣女果復合乳酸發酵飲料的工藝研究

張開平，劉燕麗，黃斌，班燕冬，趙文婷，蘇仕林

（百色學院農業與食品工程學院,廣西百色533000）

芒果又名望果、杧果、沙果梨等，是世界上最受歡迎的熱帶水果之一[1]。它含有豐富的蛋白質、糖類、β-胡蘿卜素、維生素以及人體所需微量元素等，素有“熱帶果王”的譽稱[2-4]。研究表明，芒果具有祛痰止咳、抗氧化[5]、預防心血管疾病[6]、抗菌等功能[7-8]。但芒果采收期集中且短，不易貯存，因此對芒果進行加工，可以增加芒果的附加值。圣女果又名櫻桃番茄，水果番茄[9]，其維生素含量大約是普通番茄的1.7倍[10]，且富含硒、類胡蘿卜素[11]、谷胱甘肽以及番茄紅素[12]等多種微量防癌、抗癌、抗衰老的物質，深受廣大消費者青睞，被聯合國糧農組織列為優先推廣的“四大水果”之一[13-15]。乳酸菌發酵飲料是以牛奶、果蔬汁等為主要原料，經乳酸菌發酵制成的富含活性乳酸菌及代謝物的飲料[16-17]，具有乳酸發酵風味、維持腸道微生態平衡、

0 引言

抑菌抗腫瘤、促進人體對鈣的吸收和增強人體的免疫系統等功能[18-20]。近年來，國內外對乳酸發酵飲料研究越來越多，各種乳酸菌發酵飲料不斷涌現。相比于傳統乳酸發酵飲料，復合果蔬型乳酸發酵飲料已成為一個新的研究熱點。目前，國內外關于芒果-圣女果復合乳酸發酵飲料的研究尚未見報道。因此，本研究以圣女果和越南青皮玉芒為原料，經乳酸菌發酵制成風味獨特，兼有芒果和圣女果清香的新型飲品，為純天然復合乳酸發酵飲料的規?；a提供實驗參數和理論依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 主要實驗設備

電熱恒溫水浴鍋（HH-8）∶北京思普特科技有限公司；榨汁機（JYL-Y 917）∶九陽股份有限公司；電子天平（FAI204B）∶上海市安亭電子儀器廠；pH計∶上海儀電科學儀器股份有限公司；生化培養箱（LRH-70）∶上海一恒科學儀器有限公司；高壓均質機（GJJ-0.03/100）∶上海諾尼輕工機械有限公司；發酵罐（5L/MGF-5）∶南京匯科生物工程設備有限公司；手持糖量計∶上海易測儀器設備有限公司。

1.1.2 實驗材料與試劑

芒果、圣女果∶購于百色市農貿市場；果膠酶、纖維素酶、蛋白酶∶深圳恒生生物科技有限公司；菌種∶市售川秀乳酸菌酸奶發酵劑（保加利亞乳桿菌∶嗜熱鏈球菌=1∶1）；白砂糖、葡萄糖、N a2CO3均為食品級。2,6-二氯靛酚、抗壞血酸（VC）等為分析純。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程

（1）芒果汁的制備。

新鮮芒果→清洗→熱燙、去皮、去核、切塊→打漿（加VC）→酶解（加果膠酶、纖維素酶）→過濾→芒果汁。

（2）圣女果汁的制備。

新鮮圣女果→清洗→熱燙→打漿（加VC）→酶解（加果膠酶、蛋白酶）→過濾→圣女果汁。

（3）復合果汁發酵工藝。

混合果汁（芒果汁+圣女果汁）→調配（加檸檬酸、白砂糖）→均質→滅菌→接種→發酵→冷藏（后酸化）→灌裝→成品[21-22]。

1.2.2 實驗方法

（1）原料的挑選

在百色市農貿市場購買成熟紅透、表皮微軟、無霉變腐爛、無病蟲害的圣女果；越南青皮玉芒則選用新鮮飽滿、成熟且無機械損傷、無病蟲害的芒果。

（2）果汁的制備

芒果汁的制備。將芒果洗凈之后放入95℃的熱水中燙至皮軟、撈出、剝皮、切塊稱重，與溫水1∶1混合，加入0.1%VC，用榨汁機打漿至無明顯果粒為止，然后加0.1%果膠酶、0.1%纖維素酶充分混勻，立即放入50℃的恒溫培養箱中酶解2 h，用八層無菌紗布過濾，備用。

圣女果汁的制備。將圣女果洗凈之后放入95℃的熱水中燙5 m in（鈍化酶活性），立即冷卻至室溫，與溫水1∶1混合，加入0.1%VC，置于榨汁機中進行打漿，然后加0.1%果膠酶、0.1%蛋白酶混勻，立即放入50℃的恒溫培養箱中酶解2 h，用八層無菌紗布過濾，備用。

芒果汁與圣女果汁混合。將芒果汁和圣女果汁按不同比例混合，加入白砂糖、檸檬酸，拌均勻。在44～45℃條件下發酵8 h，然后快速冷卻至5～8℃，灌裝、密封，將成品放在4℃冰箱中冷藏16 h，抑制乳酸菌的生長，防止酸度過大，同時可以促進芳香物質產生，增加產品的黏稠度。

1.2.3 單因素實驗

在發酵溫度為44℃，發酵時間為8 h，果汁配比為1∶1的條件下，選擇不同的接種量（1%、3%、5%、7%、9%）對飲料風味的影響；在發酵時間為8 h、果汁配比為1∶1、接種量3%的條件下，選擇不同的發酵溫度（38℃、40℃、42℃、44℃、46℃）對飲料風味的影響；在發酵溫度44℃、果汁配比1∶1、接種量3%的條件下，選擇不同的發酵時間（5 h、8 h、11 h、14 h、17 h）對發酵飲料風味的影響；在發酵溫度44℃、發酵時間8 h、接種量3%的條件下，選擇不同的果汁配比（圣女果汁∶芒果汁分別為1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5）對飲料風味的影響。每個試驗點重復3次，實驗數據采用SAS6.12軟件進行方差分析，結果以平均值±標準偏差表示。

1.2.4 正交實驗

在單因素試驗基礎上，選擇對芒果-圣女果復合乳酸發酵飲料影響比較顯著的因素有菌種接種量、發酵溫度、發酵時間、果汁配比，進行四因素三水平的正交試驗L9(34)設計，以感官評分為指標，確定最佳發酵工藝參數。因素水平表見表1。

表1 正交試驗因素與水平

1.2.5 檢測方法

產品感官評價主要根據產品的色澤、香味、滋味和組織狀態進行綜合評分。選10位有品評經驗的老師和學生作為評價小組，進行品評并打分，所有指標的評分之和為感官總評分，其平均分即為感官評分[23-24]。感官評價標準見表2。

表2 芒果-圣女果復合乳酸發酵飲料感官評價標準

乳酸含量測定參照國標GB/T 12456-2008[25]；還原糖含量測定參照國標GB5009.7-2016[26]；Vc含量測定參照國標GB5009.86-2016[27]；p H值的測定∶雷磁PHS-3C pH計；可溶性固形物測定參照國標GB/T 12143-2008[28]；大腸菌群測定參照國標GB4789.3-2010[29]；菌落總數測定參照國標GB 4789.2-2010[30]。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 乳酸菌接種量對芒果-圣女果復合乳酸發酵飲料感官評價的影響

不同接種量對乳酸發酵飲料感官評價的影響如圖1所示，感官評價得分先是隨著接種量的增加而升高，隨后又有所下降。當接種量小于3%時，感官評價得分隨著接種量的增加而升高，接種量超過3%之后，感官評分反而下降?？赡艿脑蚴钱斀臃N量較低時，果汁中乳酸菌繁殖較慢，發酵周期延長，產酸量低，果汁中糖分未被充分利用，口感甜膩，不夠酸；當接種量相對較大時，初始活菌數越多，菌種增殖越快，代謝產酸就越多；當菌種添加量過高時，菌體增長過快，消耗果汁中大量的營養物質，產酸量就會減少。因此，乳酸菌接種量在1～5%范圍內比較合適。經SAS軟件方差分析P＜0.05，說明接種量對發酵飲料感官評價的影響顯著。

圖1 接種量對復合乳酸發酵飲料感官評價的影響

2.1.2 發酵溫度對芒果-圣女果復合乳酸發酵飲料感官評價的影響

不同溫度對芒果-圣女果復合乳酸發酵飲料感官評價的影響如圖2所示，感官評價得分隨著發酵溫度的升高呈現先上升后下降的趨勢。當發酵溫度為44℃時，飲料色澤均一，呈橙紅色，具有芒果及圣女果香味，酸甜適口，感官評分最高，之后隨著發酵溫度的升高，感官評價得分開始下降。其原因是發酵溫度較低時，菌種活力弱，代謝緩慢，產酸量少，酸甜不協調；繼續升高溫度，乳酸菌生長繁殖快，代謝旺盛，產酸加快；但溫度過高反而會抑制乳酸菌的生長，甚至發生菌體死亡，降低酸度，影響飲料口感、香味及組織狀態。因此，發酵溫度在42～46℃范圍內比較合適。經SAS軟件方差分析P＜0.05，說明溫度對發酵飲料感官評價的影響顯著。

圖2 發酵溫度對復合乳酸發酵飲料感官評價的影響

2.1.3 發酵時間對芒果-圣女果復合乳酸發酵飲料感官評價的影響

不同發酵時間對芒果-圣女果復合乳酸發酵飲料感官評價的影響見圖3，由圖3可知，在發酵時間5～11 h內，感官評價得分逐漸升高，當發酵時間為11 h時，飲料色澤均一，呈橙紅色，無分層，具有芒果及圣女果香味，酸甜適中，感官評價得分最高；超過11 h后，隨著發酵時間延長，感官評價得分逐漸下降?？赡艿脑蚴前l酵時間較短時，果汁中乳酸菌數相對較少，產酸量偏低；隨著發酵時間的延長，產乳酸量不斷增多；當發酵時間過長時，發酵液中的乳酸含量過多，影響飲料的口感。因此，選擇發酵時間在8～14 h范圍內比較合適。經SAS軟件方差分析P＜0.05，說明發酵時間對發酵飲料感官評價的影響顯著。

圖3 發酵時間對復合乳酸發酵飲料感官評價的影響

2.1.4 果汁配比對芒果-圣女果復合乳酸發酵飲料感官評價的影響

果汁配比對芒果-圣女果復合乳酸發酵飲料感官評價的影響如圖4所示，官評評價得分隨著果汁配比的升高呈現先上升后下降的趨勢。當果汁配比為1∶3時，感官評價得分最高。其原因是當芒果汁添加量較低時，果汁發酵后，芒果味道及芳香不夠明顯，而西紅柿味道太濃，口感也不夠細膩柔和，甜味過于單調。當芒果汁添加量過大時，果汁發酵后不夠酸，較為甜膩，可能是芒果汁所含可發酵性糖類較少，致使乳酸合成量降低，而且西紅柿的味道及清香被掩蓋，感官評價得分有所下降。因此，選擇果汁配比在1∶2～1∶4范圍內比較合適。經SAS軟件方差分析P＜0.05，說明果汁配比對發酵飲料感官評價的影響顯著。

圖4 果汁配比對復合乳酸發酵飲料感官評價的影響

2.2 正交實驗

按照表1選取的因素和水平，選用L9(34)正交表進行試驗，結果見表3。由表可知，芒果-圣女果復合乳酸發酵飲料的最優方案為A2B1C3D2，即接種量為3%，發酵溫度42℃，發酵時間14 h，果汁配比1∶3。極差分析表明，影響飲料風味感官評價因素主次順序D＞B＞A＞C，即∶果汁配比＞發酵溫度＞接種量＞發酵時間。由表4感官評價方差分析結果可以得出，接種量、發酵溫度和果汁配比對飲料風味感官評價的影響顯著，發酵時間對飲料風味感官評價的影響不顯著。

表3 正交實驗結果分析

表4 感官評價方差分析方差來源

2.3 驗證實驗

由于最佳組合（A2B1C3D2）不在正交實驗設計中，因此需要做驗證實驗。按照正交實驗優選工藝A2B1C3D2和實驗設計中的最優組合A3B1C3D2分別重復3次實驗，A2B1C3D2工藝的感官評價得分81.9±0.3，而A3B1C3D2工藝（接種量5%，發酵溫度42℃，發酵時間14 h，果汁配比1∶3）的感官評價得分86.4±0.8。通過差異顯著性分析（P＜0.05），說明兩種發酵工藝差異性顯著。因此，選擇芒果-圣女果復合乳酸發酵的最佳組合為為A3B1C3D2，即接種量5%，發酵溫度42℃，發酵時間14 h，果汁配比1∶3。

2.4 芒果-圣女果復合乳酸發酵飲料的質量指標

2.4.1 感官指標

表5 產品感官指標測定結果

2.4.2 微生物指標

表6 微生物指標測定結果

2.4.3 理化指標

表7 理化指標測定結果

3 結論

通過單因素實驗和正交實驗對芒果-圣女果復合乳酸發酵飲料的工藝條件進行了優化，得到了最優發酵條件為∶接種量5%，發酵溫度42℃，發酵時間14 h，果汁配比1∶3，發酵結束后于4℃冷藏16 h。在此條件下制得的乳酸飲料具有組織狀態均一、酸甜可口、口感柔滑，既具有濃郁的芒果果香又具有圣女果清香，是一款新型的乳酸菌保健飲料，為圣女果、芒果的綜合利用開辟了新的途徑。

乳酸菌發酵飲料是一種全球性飲品，其研究與開發已成為國內外很多學者研究的熱門課題之一，開發芒果-圣女果復合果汁乳酸發酵飲料不僅拓寬了芒果與圣女果資源的應用，還綜合了芒果、圣女果的豐富營養和乳酸菌發酵飲料的特有的保健功效，作為新型乳酸飲品，具有廣闊的研究前景。

參考文獻∶

[1]PERPETUO G F,SALGADO J M.Effect of mango ingestion on blood glucose levelsof normal and diabetic rats[J].Plant Foods for Human Nutrition,2003,58(3)∶1-12.

[2]KONDAPALLI N,SADINENI V,PRASAD S V,et al.Enhancing antioxidant activity,m icrobial and sensory quality of mango(Mangifera indica L.)juice byγ-irradiation and its in vitro radioprotective potential[J].Journal of Food Science and Technology,2015,52(7)∶4054-4065.

[3]胡會剛,趙巧麗,龐振才,等.芒果皮渣多糖脫蛋白和脫色工藝研究[J].食品工業科技,2018,39(1)∶183-188.

[4]孫曉東,譚書明,劉芳宏,等.新鮮芒果采后貯藏保鮮綜述[J].食品與發酵科技,2017,53(1)∶78-82.

[5]VICKNESHA S,ZULIANA R,DOM IN IC S G,et al.Effects of Thermal and Non-thermal Processing on Phenolic Compounds,Antioxidant Activity and Sensory Attributesof Chokanan Mango Juice[J].Food and Bioprocess Technology,2015,8(11)∶2256-2267.

[6]VARAKUMAR S,NARESH K,VIJAYA?S.Effect of co-fermentation with Saccharomyces cerevisiae and Torulaspora delbrueckii or Metschnikowia pulcherrima on the aroma and sensory properties of mango w ine[J].Annals of Microbiology,2012,62(4)∶1353-1360.

[7]NEGIP,JOHN SK,RAO PU.Antimicrobial activity of mango sap[J].Food Research and Technology,2002,214(4)∶327-330.

[8]HOANGHN,AVI S,SANDY V B,et al.The evolution of quality characteristics of mango piece after pasteurization and during shelf life in a mango juice drink[J].European Food Research and Technology,2016,242(5)∶703-712.

[9]葉華.圣女果酒主發酵工藝研究[J].中國釀造,2011(4)∶182-186.

[10]ZUOBING XIAO,QUYANG WU,YUNWEI NIU,et al.Optimization of Headspace Solid-Phase Micro-Extraction and Its Application in Analysis of Volatile Compounds in Cherry Tomato by Gas Chromatography[J].Food Analytical Methods,2017,10(3)∶596-609.

[11]GINESBENITO M H,MARIA B A,AMAURY T R,et al.Processing,Packaging,and Storage of Tomato Products∶Influence on the Lycopene Content[J].Food Engineering Review s,2016,8(1)∶52-75.

[12]ANANDP,PRABHUDEV SH,VIJAYALAKSHM IM R,et al.Implication of processing and differential blending on quality characteristics in nutritionally enriched ketchup(Nutri-Ketchup)from acerolaand tomato[J].Journal of Food Science and Technology,2016,53(8)∶3175-3185.

[13]田華,韓慢慢,陳樂玲.圣女果保鮮技術研究進展[J].食品工業科技,2016,7(37)∶396-400.

[14]CHENGZHONGLI,JUNTAO,HUANXIN?ZHANG.Peach gum polysaccharides-basededible coatingsextend shelf life of cherry tomatoes[J].Biotechnology,2017,6(7)∶168-175.

[15]崔爽,白潔,李國婧,等.市售番茄和圣女果果實中番茄紅素HPLC檢測方法的研究[J].內蒙古農業大學學報(自然科學版),2016,37(2)∶62-66.

[16]劉治心,張婉瀅,李湘利,等.響應面法優化胡蘿卜乳酸飲料的生產工藝及對DPPH的清除作用[J].中國乳品工業,2018,46(5)∶53-57.

[17]王超,林小暉,杜冰.乳酸菌發酵型飲料的研究現狀與前景[J].飲料工業,2018,21(1)∶68-70.

[18]馮平平.無花果、山藥、棗復合之乳酸發酵飲料的研制[D].河北農業大學,2015.

[19]徐安書,胡敏,何軍.莖瘤芥葉胡蘿卜混合汁復合乳酸菌發酵飲料的研制[J].食品科學,2012,33(14)∶321-325.

[20]YOON K Y,WOODAMSE E,HANG Y D.Probiotication of Tomato Juice by Lactic Bacteria[J].M icrobiology,2014,42(8)∶315-318.

[21]宋喜云.桑葉花生大豆復合乳酸發酵飲料的研制[J].中國釀造,2014,33(12)∶159-163.

[22]SHIN D H,KIM Y S.Studying on the optimum fermentation condition for making lactic acid bevergage by using m ixed vegetable juice[J].Food Science and Technology,2017,37(1)∶198-206.

[23]王作龍,邢順果,馬紅梅.蓮霧發酵型乳飲料的加工工藝研究[J].安徽農業科學,2018,46(10)∶145-147.

[24]許玉然,馬福民,鄒德靜,等.黑木耳人參復合乳酸發酵飲料的工藝研究[J].飲料工業,2015,18(2)∶44-48.

[25]GB/T 12456-2008食品中總酸的測定[S].北京∶中國標準出版社,2008.

[26]GB 5009.7-2016還原糖測定[S].北京∶中國標準出版社,2016.

[27]GB 500986-2016食品安全國家標準食品中抗壞血酸的測定[S].北京∶中國標準出版社,2016.

[28]GB/T 12143-2008飲料通用分析方法[S].北京∶中國標準出版社,2008.

[29]GB 4789.3-2010食品安全國家標準食品微生物學檢驗大腸菌群計數[S].北京∶中國標準出版社，2010.

[30]GB 4789.2-2010食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數[S].北京∶中國標準出版社,2010.