龍眼發酵乳飲料加工工藝優化研究

李璐雨 李婕 黃衛萍

（1.廣西農業職業技術大學，廣西 南寧 530007；2. 廣西皇氏乳業有限公司，廣西 南寧 530000）

龍眼又名桂圓、益智，為無患子科龍眼屬植 物［1］，其果肉營養豐富，具有益氣養血、健脾補心、抗衰老和提高機體免疫功能等作用，為我國華南地區四大珍果之一。然而，龍眼鮮果保存期極短，需要通過加工提高產品附加值。當前，龍眼果肉主要加工方式為干制成桂圓干，制作罐頭，發酵成果酒、果醋和風味酸奶［2］，制成復合果汁飲 料［3］、復合營養餐粉［4］，制作果汁發酵乳飲料等。其中，果汁發酵乳飲料是飲料發展的新趨勢，在健康需求、提升美味、消費習慣等方面都具有廣泛的前景。到目前為止，有關龍眼發酵飲料研究的深入性和系統性不足。因此，探究龍眼發酵乳飲料的優化配方和發酵條件，試產龍眼發酵乳飲料，對推動龍眼深加工產業健康發展具有重要意義。俞憬［5］先把龍眼果干制成果漿，對龍眼果干乳酸菌發酵菌種進行篩選研究，還比較了不同發酵方式對龍眼果漿發酵營養品質的影響，探討高溫滅菌對龍眼發酵果漿調節小鼠腸道菌群活性的影響。賴婷等［6］也研究篩選了適合龍眼果漿發酵的復合乳酸菌，并對其發酵工藝進行了優化。劉國明 等［7］以龍眼果肉為原料優化龍眼發酵飲料工藝為:采用兒童營養酸奶發酵劑，果汁含量40%，加糖量9%，發酵溫度37℃，飲料DPPH自由基清除效果最高可達 91.4%。在復合發酵飲料方面，徐安書等［8］以優質龍眼、胡蘿卜、番茄汁為原料，用德氏乳桿菌保加利亞亞種和嗜熱鏈球菌為菌種，進行菌種活化和馴化，確定了菌種、中間種子擴大液、發酵液及發酵飲料口感穩定性的工藝配方，并研究了單一穩定劑、復合穩定劑、均質壓力和均質溫度、殺菌條件對飲料的穩定性的影響。［9］賴婷［10］將桂圓乳酸菌發酵液與燕麥酶解液混合調配出燕麥桂圓乳酸菌發酵飲料。陳曉維等［11］研究分析了龍眼干、枸杞和發芽糙米復合飲料采用酵母和醋桿菌進行連續發酵過程中其酒精度、pH、可滴定酸、總糖、多糖、總酚和氨基酸態氮等品質指標的變化規律。此外，劉磊等［12］、蔡文韜等［13］以龍眼果漿、乳粉為原料，先發酵制成龍眼酸乳后，再將其破乳調配制成龍眼發酵型飲料。龐澤翀等［14］則優化了用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌發酵制備龍眼乳酸菌發酵飲料的工藝，以龍眼汁量50%、乳粉添加量4%、發酵5 h得到的龍眼乳酸菌發酵飲料呈白色乳濁液，質地均勻，酸甜適中，具有龍眼的獨特風味和奶香味。 縱觀以上龍眼發酵飲料的研究報道，以龍眼汁和乳粉為原料制備發酵乳飲料的研究較少，且當前研究中對乳酸菌種篩選研究不多，對微發酵不破乳的工藝優化和原輔料配方研究還不夠詳細。篩選適宜龍眼發酵乳飲料加工的乳酸菌種，探討不同果汁含量、乳粉含量、蔗糖含量對產品感官的影響，研究不同溫度、接種量、菌種比例對產品乳酸量和感官的影響，優化原輔料配方和發酵工藝條件，為深化龍眼發酵乳飲料生產及推動龍眼深加工產業健康發展提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

新鮮石峽龍眼（2021年8月購買）；乳粉（澳洲德運全脂奶粉）；一級白砂糖 （玉棠）；菌種：嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、植物乳桿菌、干酪乳桿菌等（購自鄭州百益寶生物技術有限公司）；氫氧化鈉標準溶液、酚酞、純凈水等。

儀器設備：DGG-9070A電熱恒溫鼓風干燥箱（上海齊欣科學儀器有限公司）；立式壓力蒸汽滅菌器（上海博訊實業有限公司醫療設備廠）；BCD-645WKPZM冰箱（美的電冰箱有限公司）；ME204E天子天平（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）；HWS-26電熱恒溫水浴鍋（上海齊欣科學儀器有限公司）；小太陽TM-767攪拌機Ⅲ。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點

器具消毒：將所用器械、玻璃用具置于高壓滅菌鍋，保持121 ℃滅菌20 min。

原料選擇與處理：選擇成熟、無腐爛損傷的新鮮果實，清洗去除表面細菌及灰塵，去皮、去核后按V（龍眼）∶V（水）為1∶1榨汁，用3層紗布過濾備用。

調配、滅菌：取乳粉、蔗糖和純凈水按試驗設計配比混合，加熱攪拌溶解，配制成復原乳，再與相應比例龍眼果汁混合，形成混合配料液，85℃下滅菌5 min，快速冷卻至40℃~43℃。

接種、發酵與后熟：按試驗設計比例稱量菌粉，在42℃恒溫水浴中活化30 min，后在無菌操作條件下接入已滅菌的配料液中，在恒溫培養箱中發酵后放入3℃~6℃冰箱中冷藏后熟24 h。

1.2.3 菌種選擇研究

以乳粉4%、果汁60%、白糖3%為配方，在發酵溫度40℃、接種量1%的發酵條件下，分別選用嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、植物乳桿菌、干酪乳桿菌等4種乳酸菌單菌發酵配料液至4 h、5 h、6 h、8 h、10 h，測定不同乳酸菌發酵產生乳酸情況，并通過感官評定確定不同乳酸菌對龍眼發酵乳飲料的影響。

1.2.4 龍眼發酵乳飲料配方優化

單因素試驗：采用發酵溫度40℃，接種量1%（嗜熱鏈球菌∶保加利亞乳桿菌=1∶2），發酵時間4 h的發酵條件，根據前期試驗結果，在乳粉添加量10%、果汁添加量15%和蔗糖添加量5%的基礎上對乳粉添加量、果汁添加量和蔗糖添加量進行單因素試驗，乳粉添加量為5%、10%、15%、20%、30%，果汁添加量為5%、10%、15%、20%、30%，蔗糖添加量為 1%、3%、5%、7%、9%。通過對制備好的發酵乳飲料進行感官評分來評價各因素對飲料品質的影響。

正交試驗：基于單因素試驗的感官評價得分，找出每個因素的較優水平，進而采用 L9（33）正交表進行正交試驗，對乳粉添加量、果汁添加量和蔗糖添加量3個因素進行優化，因素水平如表 1 所示，得出龍眼發酵乳飲料的優化配方。

表1 龍眼發酵乳飲料配方優化因素水平表

1.2.5 龍眼發酵乳飲料發酵條件優化

單因素試驗：采用最優化配方，根據前期試驗結果，在發酵溫度40℃，接種量1%，選用嗜熱鏈球菌∶保加利亞乳桿菌=1∶2發酵時間4 h的基礎上對發酵溫度、接種量和菌種配比進行單因素試驗，發酵溫度為38℃、40℃、42℃、45℃，接種量為0.5%、1%、2%、3%、4%，菌種配比為1∶1、1∶2、2∶1、1∶3。通過對制備好的發酵乳飲料進行感官評分和測定乳酸含量來綜合評價各因素對飲料品質的影響。

正交試驗：基于單因素試驗的感官評分和乳酸含量，找出每個因素的較優水平，進而采用L9（33）正交表進行正交試驗，對發酵溫度、接種量和菌種配比3個因素進行優化，因素水平如表2 所示，以感官評分和乳酸含量為衡量指標，計算出綜合評 分［15］，確定優化條件。

表2 龍眼發酵乳飲料發酵條件優化因素水平表

綜合評分=（乳酸含量/乳酸含量最高值）× 100×0.4+（感官評分/感官評分最高值）× 100×0.6

1.3 測定項目及方法

1.3.1 總酸含量

參考 GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》中的酸堿滴定法測定。

1.3.2 感官評價

由 20個人按照既定感官評分標準對酸甜度、口感、風味和組織狀態進行感官評分，龍眼發酵乳飲料的感官評分標準見表3。

表3 龍眼發酵乳飲料的感官評分標準

1.4 統計分析

采用Excel 2010進行試驗數據整理、極差分析及圖表制作。

2 結果與分析

2.1 不同乳酸菌發酵對乳酸含量和感官評分的影響

不同乳酸菌發酵對乳酸含量的影響見圖1，從圖1可看到，混合配料液在乳酸菌作用下，隨著發酵時間延長，產生乳酸含量呈上升趨勢；當選用保加利亞乳酸菌發酵至4 h，乳酸含量達到0.757%，產酸最高且最快。嗜熱鏈球菌產酸速率較植物乳桿菌和干酪乳桿菌小。說明保加利亞乳桿菌是乳酸菌飲料發酵產酸的主要菌種，對產品的乳酸含量和酸甜感官有重要影響。

圖1 不同乳酸菌發酵對乳酸含量的影響

不同乳酸菌發酵對感官評價的影響見圖2，從圖2可看到，隨著發酵時間延長，保加利亞乳桿菌發酵制作的乳飲料感官評分不斷減少，嗜熱鏈球菌、植物乳桿菌和干酪乳桿菌發酵制作的乳飲料感官評分先增加后減少。嗜熱鏈球菌在不同時間下發酵產品所得感官評分，相比之下都高于其他菌種制得乳飲料的感官評分。當選用嗜熱鏈球菌發酵6 h，發酵乳飲料感官評分達到最高的83分，此時乳飲料風味較協調，酸甜適中，含有一定的龍眼香和發酵酸香，飲料組織狀態較好，無分層和沉淀現象。說明嗜熱鏈球菌是影響發酵乳飲料感官的主要菌種。因此，可綜合考慮產生乳酸和感官評價情況，選用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌作為復合菌種發酵生產龍眼發酵乳飲料。

圖2 不同乳酸菌發酵對感官評價的影響

2.2 發酵乳飲料配方優化

2.2.1 乳粉添加量對感官的影響

不同乳粉添加量感官評價見表4，由表4可知，隨著乳粉添加量的增加，產品感官評分先增加后減少，當乳粉添加量為10%時，感官評分最高為86分。乳粉添加量對產品風味、酸甜度和組織狀態有較大影響，過低則發酵度不足，過高則發酵過度且組織狀態不佳。當乳粉添加量5%~15%范圍內時，發酵乳飲料的感官評分相對較高，因此選擇5%，10%，15%進行后續正交試驗。

表4 不同乳粉添加量感官評價

2.2.2 龍眼果汁添加量對感官的影響

不同果汁添加量感官評價見表5，由表5可知，隨著龍眼果汁添加量的增加，產品感官評分呈現先增加后減少的趨勢，當果汁添加量為20%時，感官評分最高為88分。果汁添加量對產品的風味和酸甜度有較大影響，過低時發酵飲料缺乏龍眼的特征香氣，過高時龍眼的特征香氣又過于濃郁而掩蓋了發酵酸香。以果汁添加量20%作為基準，試驗選擇了15%、20%、30%進行后續正交實驗。

表5 不同龍眼果汁添加量感官評價

2.2.3 蔗糖添加量對感官的影響

不同蔗糖添加量感官評價見表6，由表6可知，隨著蔗糖添加量增加，產品感官評分先增加后減少，當蔗糖添加量為5%時，感官評分最高為86分。蔗糖添加量對產品的酸甜度和口感有較大影響，當加糖量在1%~5%范圍內時，發酵乳飲料的感官評分相對較高，因此選取1%、3%、5%進行后續正交實驗。

表6 不同蔗糖添加量感官評價

2.2.4 龍眼發酵乳飲料配方優化結果

如表7中正交試驗分析結果所示，極差 RB＞RA＞RC，即 3 種因素對龍眼發酵乳飲料感官評價結果的影響大小排序為：果汁添加量＞乳粉添加量＞ 蔗糖添加量。綜合3種因素中k值可知，得到的最優配方為 A2B2C2，即乳粉添加量為10%、果汁添加量為 20%、蔗糖添加量為3%。

表7 龍眼發酵乳飲料配方優化正交試驗結果與分析

2.3 發酵乳飲料發酵條件優化

2.3.1 發酵溫度對飲料品質的影響

不同發酵溫度對乳酸含量和感官評分的影響如圖3所示，從圖3可看到，隨著發酵溫度升高，乳酸含量和感官評分呈現先增加后降低的趨勢，當40℃時，乳酸含量0.261%，感官評分為最高的89分。當42℃時，乳酸含量達到最高的0.308%，感官評分為86分。當45℃時，乳酸含量反而下降為0.218%，感官評分為76分。可見，保加利亞乳桿菌在最適生長溫度40℃~43℃范圍內發酵能力最強，乳酸生成量最佳。

圖3 不同發酵溫度對乳酸含量和感官評分的影響

2.3.2 接種量對飲料品質的影響

不同接種量對乳酸含量和感官評分的影響如圖4所示。由圖4可看到，隨著接種量增加，乳酸含量不斷增加，但感官評分先增加后減少。接種量2%時，乳酸含量0.282%，感官評分為最高91分，接種量到3%時，乳酸含量0.323%，感官評分轉而下降為79分，說明隨著接種量增加，酸度逐步上升，會導致糖酸比失調，影響到產品的感官接受程度。

圖4 不同接種量對乳酸含量和感官評分的影響

2.3.3 菌種比例對飲料品質的影響

由圖5可看到，菌種配比為1∶1、1∶2、2∶1時的感官評分分別為為88分、89分、75分，而菌種配比為1∶3時的乳酸含量為0.541%，感官評分為63，飲料偏酸，口味不協調。

圖5 不同菌種配比對乳酸含量和感官評分的影響

2.3.4 龍眼發酵乳飲料發酵條件優化

如表8中正交試驗分析結果所示，感官評分指標極差 RA＞RB＞RC，即 3 種發酵條件因素對龍眼發酵乳飲料感官評價結果的影響大小排序為：發酵溫度＞接種量＞菌種配比。綜合3種因素中k值可知，得到的最優配方為 A1B2C1，即發酵溫度為40℃，接種量為 2%，嗜熱鏈球菌∶保加利亞乳桿菌為1∶1。

表8 龍眼發酵乳飲料發酵條件優化正交試驗結果與分析

理論上發酵乳飲料在乳酸含量較高的情況下更能發揮乳酸菌調節腸道菌群平衡的作用，因此考慮以乳酸含量和感官評分計算得到的綜合評分為指標，極差 RA＞RC＞RB，即 3 種發酵條件因素對龍眼發酵乳飲料綜合評價結果的影響大小排序為：發酵溫度＞菌種配比＞接種量。綜合3種因素中 k值可知，得到的最優配方為 A2B2C2，即發酵溫度為42℃，接種量為 2%，嗜熱鏈球菌∶保加利亞乳桿菌為1∶2。

以綜合評分為指標進行方差分析，從表9可知，因素A對試驗結果影響顯著，因素B、C對試驗結果影響不顯著。對顯著因子應取最好水平，即應首要考慮選擇A2，此結果與極差分析相同。

表9 正交試驗方差分析表

3 討論

本研究選用了保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的混合菌發酵制備龍眼發酵乳飲料，最優配方為乳粉添加量10%、龍眼果汁添加量20%、蔗糖添加量3%。以乳酸含量和感官評分綜合加權分為評價指標，最優發酵工藝為發酵溫度42℃、接種量2%、嗜熱鏈球菌∶保加利亞乳桿菌=1∶2、發酵時間4 h。在此優化配方和發酵工藝下，以龍眼汁、乳粉和蔗糖為原料制得的龍眼發酵乳飲料乳酸含量為0.33%，可溶性固形物含量為11.6%，酸甜度適中，口感細膩，具有龍眼清香、發酵酸香和乳香，色澤均勻（乳白含淺黃色），感官評價良好。

本研究中，保加利亞乳桿菌是龍眼發酵乳飲料加工中產生乳酸的主要菌種，嗜熱鏈球菌對龍眼發酵乳飲料感官評價具有顯著影響，因此選用其二者作為復合發酵菌生產發酵乳飲料。這與賴婷等［16］選用明串珠菌和植物乳桿菌1∶1復合發酵菌種不同，是因為賴婷以降糖能力和釋放結合酚作為評價指標進行菌種篩選。與俞憬［17］選用干酪乳桿菌作為發酵菌種也不同，俞憬研究發酵龍眼干制成的果漿，沒有添加乳粉作為原料，且需要發酵12小時后，感官風味才得到明顯改善，所需耗能較大。選用嗜熱鏈球菌與保加利亞乳桿菌作為復合發酵菌種與當前大多數發酵乳飲料試驗研究選擇的發酵菌種相 同［18-25］，是較為科學合理的選擇。

本研究發現，果汁添加量對發酵乳飲料感官影響最明顯，與龐澤翀［26］研究龍眼乳酸菌發酵飲料、蘇偉等［27］研究芒果汁發酵乳飲料得到結果一致，可能是由于龍眼、芒果等熱帶水果風味特別且濃郁，能直接影響產品感官；試驗得到優化配方為乳粉添加量10%、果汁添加量20%、蔗糖添加量3%，與龐澤翀等［28］研究得到的優化條件龍眼汁添加量50%、乳粉添加量4%有較大不同，主要也是考慮了龍眼的水果風味特別濃郁，取較少而適量的果汁和較多的乳粉添加量作搭配，所得發酵乳飲料風味更為和諧。

本研究結果表明，影響感官評分的發酵條件因素排序為：發酵溫度＞接種量＞菌種配比，與嚴漢彬等［29］研究香蕉發酵乳酸飲料、蔡文韜等［30］研究龍眼發酵乳酸飲料中發酵溫度對產品感官影響最大結果相同。本研究還區別于劉磊等［31］、蔡文韜 等［32］將原料發酵成酸乳后再破乳調配添加穩定劑的加工工藝，采用簡化的微發酵不破乳的加工路徑，所需添加的輔料更少，也制得感官評價好、具有益生活性、符合產品質量要求的龍眼發酵乳飲料。

當前消費者對食品益生營養價值的關注度日益增強，因此，有效融合了果蔬特殊風味和乳酸飲料益生活性的果蔬汁發酵乳飲料具有廣闊的市場前景，研發龍眼發酵乳飲料也將大力推動龍眼產業發展，助力鄉村振興。本研究以感官評分作為評價指標一，以感官評分和乳酸含量決定的綜合評分作為評價指標二，分別進行了分析和考量，得到不同的最優發酵條件。在當前市場主要考慮感官需求和益生活性的前提下，應以綜合評分作為主要的評價指標，但實際的市場接受程度和反饋還需進一步在消費者中開展品評和調研得到。

4 結論

在乳粉添加量10%、果汁添加量20%、蔗糖添加量3%的優化配方下，利用發酵溫度42℃、接種量2%、嗜熱鏈球菌∶保加利亞乳桿菌=1∶2、發酵時間4 h，可制備優質龍眼發酵乳飲料，乳酸含量0.33%，可溶性固形物含量11.6%，酸甜度適中，口感細膩爽口無滯留，具有龍眼的清香、發酵酸香和乳香，色澤呈均勻一致的乳白色含淺黃色，組織狀態均勻一致不分層，無明顯沉淀。