果蔬發酵乳酸菌粉干燥制備工藝

譚靜，羅蓓蓓，周莉，平洋，朱海華*，王珂

河南省商業科學研究所有限責任公司（鄭州 450002）

試驗以植物乳酸菌或嗜酸乳酸菌等為發酵劑為研究對象，對水果和蔬菜進行發酵，并在發酵后對其風味和口感進行調節，最后調制的果蔬汁飲料不但具有濃厚的乳酸風味，而且還具有人體所需的各種維生素和礦物質等營養成分[1]。

目前我國工業上所應用的干燥方法有很多，常見的有噴霧干燥[2-4]、冷凍干燥[5-6]和常壓干燥。雖然噴霧干燥和冷凍干燥最終產品的品質很穩定，但是操作成本很高。而常壓干燥節約成本，也最為經濟有效，但是常壓干燥研究較少，所以試驗對果蔬乳酸菌在DD復配培養基下常壓干燥工藝條件進行優化研究，為以后產品產業化的發展提供數據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗菌株：為分離自發酵果蔬制品的益生菌，植物乳桿菌和噬酸乳桿菌[7-10]，實驗室保存菌種。

MRS肉汁種子培養基：在1 000 mL蒸餾水中加入MRS肉汁48 g，煮沸溶解，分別裝入三角瓶中，并在121℃下高壓滅菌15 min，滅菌后放入超凈工作臺備用。

DD培養基：β-環糊精60%、抗性糊精12%、大豆蛋白10%、菊粉10%、麥芽糊精8%、葡萄糖5%、蛋白粉1%、水10%。

PCA培養基：蒸餾水1 000 mL、葡萄糖1.0 g、胰蛋白胨5.0 g、酵母浸粉2.5 g、瓊脂15.0 g。

1.2 試驗設備與儀器

生化培養箱（上海一恒科學儀器有限公司）；電熱鼓風干燥箱（上海一恒科學儀器有限公司）；超凈工作臺（蘇凈安泰）；電子天平（上海衡平儀器儀表廠）；快速水分測定儀（上海菁海儀器有限公司）；pH計（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）；分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 菌種的培養

將實驗室保存的菌種在超凈工作臺上接種在MRS培養基中，并在生化培養箱中進行37℃下培養，為后期菌種的擴培做準備。

1.3.2 菌種擴培

將2%植物乳桿菌、2%嗜酸乳桿菌用移液管接入DD培養基（DD培養基制備的過程中邊加水邊攪拌，防止結塊）中，并在生化培養箱中37±1℃下培養24 h。

1.3.3 菌粉的干燥

將擴培后的菌粉按照不同的平鋪高度分別放入不同溫度設置的電熱鼓風干燥箱進行不同時間的干燥，即正交試驗設計的九種不同的試驗方案。

1.3.4 平板計數培養基的制作

將PCA培養基所需的成分加入蒸餾水中，煮沸溶解，并調節pH 7.0±0.2，然后分別裝入試管或者錐形瓶，在121℃下高壓滅菌15 min。

1.3.5 菌種常壓干燥

以物料平鋪高度（A）、干燥時間（B）、溫度（C）三個因素為條件，以菌活力和含水量為考察指標，依據前期試驗數據和文獻，正交試驗因素水平見表1。

表1 干燥工藝正交試驗因素水平

1.3.6 菌粉包裝與檢驗

將干燥菌粉分別以常壓包裝和真空包裝，在4，22和37℃下保藏15 d。觀察包裝后的產品在外觀上隨著時間的變化，并對保藏了15 d的產品進行菌落數的計數、水分和酸堿度的測定。

1.3.7 比濁法測定吸光度

取1 g干燥后的產品，溶解于10 mL的生理鹽水中，然后用移液槍取1 mL，再加入9 mL水，即將產品稀釋100倍。最后用分光光度計測定OD600。

1.3.8 菌落總數測定

25 g樣品加入225 mL稀釋液，均質→10倍系列稀釋→選擇2或3個適宜稀釋度的樣品勻液，各取1 mL分別加入無菌培養皿內→每皿中加入15 mL至20 mL，平板計數瓊脂培養基，混勻→培養→計數各平板菌落數

1.3.9 SPSS正交分析

采用SPSS 16.0軟件對平鋪高度、時間和溫度三因素進行正交試驗設計，得出正交試驗表，即L9(34)。

2 結果與分析

2.1 菌粉培養基中的干燥工藝條件優化

為了對菌粉干燥工藝條件進行優化，按照表2對培養條件如培養基平鋪高度（A）、培養時間（B）、培養溫度（C）等進行優化試驗，得到表2中的9組優化試驗組合，通過對其吸光度指標對9組試驗組合結果進行判定。由表2和表3可以看到，平鋪高度（A）、培養時間（B）、培養溫度（C）對菌粉中乳酸菌活性均有顯著性的影響（p＜0.05），其影響主次順序為B＞C＞A，即：干燥時間＞干燥溫度＞平鋪高度。最優的干燥試驗為B2C3A2，即菌粉的平鋪高度為0.5 cm、干燥溫度為60℃、常壓干燥處理2 h。干燥后乳酸菌粉的水分含量均值為12.52%，pH為5.6±0.1，乳酸菌能保持80%以上。乳酸菌活量大而且水分含量低，同時能夠較好地抑制霉菌及其他腐敗菌的生長，適宜乳酸菌大量生長[11-14]，說明常壓條件下的干燥方法可行。

2.2 菌粉包裝及檢驗

常壓干燥后的菌粉菌活量很好，同時后期的包裝和貯藏也至關重要，它直接影響后期物料對菌粉的利用。一方面要考慮延長菌粉的貨架期；另一方面又要考慮菌粉在運輸和貯藏過程中，盡量保持菌活力，且不受污染，因此非常有必要對包裝方法與儲存條件進行合理性和可行性選擇。試驗將干燥后菌粉進行真空包裝和常壓包裝并比較，把它們分別放置在4，22和37℃三個不同的溫度下存放15 d，然后對其乳酸菌數、霉菌數、水分含量、pH等指標進行測定，以比較不同包裝方法和儲存條件對干燥菌粉的影響，其結果見表4。

貯藏15 d后，菌粉顏色（即米黃色）變化不大，無結塊和霉變現象。由表4可以看出：在微生物指標方面，15 d后的干燥菌粉乳酸菌量，真空條件高于83.9%，常壓條件高于75.6%，但由于氧氣的原因，真空包裝相對優于常壓包裝。兩種包裝與不同溫度保存下霉菌數均低于1 000 CFU/g，達到控制標準。由表4還可以看出，無論真空保存還是常壓保存，隨著貯藏溫度的升高，水分含量和pH均呈降低趨勢，這可能由乳酸菌在貯藏期的生長導致[15-16]。綜合以上結果，該干燥工藝條件生成的菌粉能夠滿足保存要求，同時可延長保質期和保持菌活力。

表2 干燥工藝正交試驗結果

表3 干燥工藝方差分析結果

表4 菌粉包裝及檢驗

3 結論

通過對果蔬乳酸菌用于DD培養基優化復配，常壓干燥菌粉制備及菌粉包裝與貯存條件比較研究，結果顯示：將生產所用乳酸菌按4%（植物乳桿菌2%，嗜酸乳桿菌2%）接種量接種于優化復配DD培養基上，在37±1℃下培養24 h，培養后的乳酸菌平鋪高度為0.5 cm，在60℃下常壓干燥2 h，干燥效果最好，活菌量高，而且真空包裝干燥菌粉，在4℃下保存15 d，該干燥菌粉的活菌量能保持80%以上。這為直投式生物法發酵果蔬制品提供了前期的試驗數據，并在果蔬發酵食品的產業化發展上提供了數據支持。