乳酸菌及酵母菌復合發酵紫甘薯汁工藝研究

馮金曉 李明珠 俞瑩

摘 要：本試驗以紫甘薯汁和白砂糖為主要原料，經調配殺菌后利用乳酸菌和酵母菌進行復合發酵，生產一種新型紫甘薯汁發酵飲料，并通過單因素試驗和正交試驗優化最佳工藝。試驗結果表明，該發酵飲料的最佳工藝條件為：紫甘薯汁添加量50%，白砂糖添加量8%，發酵時間5 h，發酵溫度30 ℃，發酵劑的添加量5%，酵母菌及乳酸菌發酵劑的配比1∶7。此條件下得到的產品口感純正，甜度適宜，風味良好。

關鍵詞：紫甘薯汁;乳酸菌;酵母菌;復合發酵

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

中圖分類號：TS255.44

紫甘薯是甘薯的一個特殊品種，與普通甘薯相比，紫甘薯含有豐富的色素、硒、多糖、植物蛋白、維生素和礦物質等多種營養成分[1]。復合發酵飲料是指發酵原料經酵母菌、乳酸菌或國家允許使用的菌種發酵后調制而成的產品[2]。近年來，復合發酵飲料以其營養保健功能和獨特的風味大受消費者青睞，銷量不斷上升。在復合發酵飲料中，通過添加不同風味的營養物質制造出的新型發酵飲料正在成為一種發展趨勢[3-4]。

本研究利用紫甘薯為原料，對其榨汁后，經乳酸菌及酵母菌復合發酵制備一種復合菌發酵飲料，以感官評價為指標，利用單因素試驗和正交試驗優化其工藝，以期提高紫甘薯的附加值，拓寬其加工利用途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

紫甘薯，購于膠州寶龍大潤發超市;食品級白砂糖，購于菏澤市晨雨食品有限公司;食品級檸檬酸，購于吳江市海臣精細化工有限公司;安琪酵母，購于安琪酵母股份有限公司;川秀乳酸菌，購于北京川秀科技有限公司。

1.2 試驗設備

HJPS-250型恒溫培養箱;SW-CJ-1F單人雙面超凈工作臺;YXQ-LS-50SII型立式壓力蒸汽滅菌鍋;GM-B2002電子天平;榨汁機等。

1.3 工藝流程

紫甘薯汁的工藝流程如圖1所示。

1.4 操作要點

（1）原料處理。去除紫甘薯表皮，切成1 cm3大小的碎塊，置于沸水中處理2 min左右，然后打漿，紫甘薯與水的質量比例為1∶4。將漿汁反復過濾，直至無明顯肉眼可見顆粒，得到紫甘薯原汁。

（2）調配。將白砂糖、紫甘薯原汁按比例攪拌溶解，得到無顆粒的混合液。

（3）殺菌。將調配好的混合紫甘薯汁灌裝在酸奶瓶中，100 ℃水浴加熱30 min。

（4）接種。無菌條件下，向殺菌冷卻后的混合紫甘薯汁中接入乳酸菌及酵母菌的復合菌種。

（5）發酵。將接種后的混合紫甘薯汁置于恒溫培養箱中發酵。

1.5 單因素試驗

復合發酵劑接種量固定為6%，設計單因素試驗各因素及水平如下：①紫甘薯汁添加量分別為20%、30%、40%、50%和60%。②白砂糖添加量分別為6%、7%、8%、9%和10%。③發酵劑配比分別為1∶6、1∶7、1∶8、1∶9和1∶10。④發酵溫度分別為24、27、30、33 ℃和36 ℃。⑤發酵時間分別為3、4、5、6 h和7 h。

1.6 正交試驗

根據單因素試驗結果，設計正交實驗，實驗設計見表1。

1.7 感官評價指標

從色澤、香氣、口感、形態4個方面對產品進行評價，總分為100分，具體評分標準見表2。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 紫甘薯汁添加量的影響

紫甘薯汁添加量不同時，產品的色澤、香氣、口感和形態有較為明顯的差異。紫甘薯汁添加量對發酵飲料品質的影響見表3。隨著紫甘薯汁添加量的增多，產品顏色越來越深，紫薯香氣越來越強且組織形態越來越渾濁。當紫甘薯汁添加量為50%，得到的產品感官評價最佳。

2.1.2 白砂糖添加量的影響

在食品加工過程中，糖類除可以經加熱發生焦糖化反應或美拉德反應，賦予食品一定的色澤外，更重要的作用是作為甜味劑，改善食品的口感，并為機體提供能量。白砂糖添加量對發酵飲料品質的影響見表4。表4結果表明，當白砂糖添加量為6%和7%時，產品甜度不協調，偏酸;當白砂糖添加量增加為8%時，產品酸甜較適宜，甜度協調，感官評價分最高;當添加量增為9%時，產品口感偏甜;當添加量增大至10%時，產品口感過甜，感官評價分值最低。因此，白砂糖添加量為8%時得到的發酵飲料質量最佳。

2.1.3 發酵劑配比的影響

發酵劑配比（酵母菌∶乳酸菌）對發酵飲料品質的影響見表5。由表5可知，發酵劑配比為1∶7時，產品感官評分最高。發酵劑為酵母菌和乳酸菌復合菌種，隨著乳酸菌添加量的增大，發酵液的pH會逐漸降低，致使產品酸味過重，形態變差，口感也逐漸變差。這是由于發酵劑配比不同，產酸和發酵速度不同。當發酵劑配比增至1∶8、1∶9、1∶10時，紫薯味逐漸變淡，這是因為乳酸菌量變大，發酵速度加快，產酸加快，所以產品越來越酸并逐漸有雜質出現。由表可知，當發酵劑配比為1∶7時發酵飲料質量最佳。

2.1.4 發酵溫度的影響

溫度對微生物的新陳代謝起著至關重要的作用，溫度的高低直接影響菌體的活性，從而影響發酵結果。發酵溫度對發酵飲料品質的影響見表6。由表6可知，當發酵溫度為30 ℃時，產品的色澤、香氣、口感、形態最佳。在24～30 ℃范圍內，隨著溫度的增高，發酵速度變快，因為此溫度范圍是酵母菌和乳酸菌的最適生長溫度。溫度在33～36 ℃時，產酸增多，產品偏酸，所以30 ℃為最佳發酵溫度。

2.1.5 發酵時間的影響

充足的發酵時間不僅能產生獨特的風味，而且還可以分解蛋白質和脂肪，使其轉化為更易被人體吸收的小分子物質。發酵時間對發酵飲料品質的影響見表7。表7結果表明，當發酵時間為3 h時，產品紫薯味稍淡;當發酵時間為4 h時，產品有紫薯味，香氣適當，甜度適宜;當發酵時間為5 h時，產品紫薯味稍淡且口感偏酸。繼續延長發酵時間為6～7 h時，產品在色澤、香氣、口感和形態上都很差，產品變淡紫紅色且紫薯味和紫薯香氣很淡，口感偏酸且有雜質。因此，選擇4 h為最佳發酵時間。

2.2 正交試驗結果與分析

正交試驗結果如表8所示，對紫甘薯汁發酵飲料質量的影響順序為A>B>C>D，即紫甘薯汁添加量>白砂糖添加量>發酵時間>發酵溫度。各因素的最佳參數組合為A2B2C3D2，在此工藝條件下生產的發酵飲料感官評分為88分。因此，紫甘薯汁復合發酵飲料的最佳工藝條件為紫甘薯汁添加量50%，白砂糖添加量8%，發酵時間5 h，發酵溫度30 ℃，發酵劑配比1∶7，發酵劑添加量6%。按照最佳工藝條件制作的飲料，其色澤、香氣、口感及組織形態均優于其他各組。

3 結論

在單因素試驗基礎上，以感官評價為指標，通過正交試驗優化了乳酸菌及酵母菌復合發酵紫甘薯汁的工藝，其最佳工藝條件為：紫甘薯汁添加量50%，白砂糖添加量8%，發酵時間5 h，發酵溫度30 ℃，發酵劑配比1∶7，發酵劑添加量6%。在此最佳工藝條件下，所得紫甘薯汁復合發酵飲料口感純正，甜度適宜，風味良好。

參考文獻：

[1]朱紅，鈕福祥，張愛君.紫甘薯乳飲料加工工藝研究[J].食品科學，2008，24（2）：106-109.

[2]黃建蓉，王志紅，馮芬明.紫薯麥芽復合飲料加工工藝的研究[J].食品工業科技，2012，33（14）：247-249.

[3]賀銀鳳.傳統發酵乳制品中乳酸菌和酵母菌的互作關系[J].中國乳品工業，2010，38（10）：43-45.

[4]于淑蘭.紫甘薯、大棗、山楂復合飲料制備工藝[J].食品研究與開發，2017，38（13）：109-112.