榛仁乳的开菲尔粒发酵工艺

2011-08-09王锡香张秋菊

东北林业大学学报 2011年7期

肖智王锡香张秋菊

(通化师范学院，通化，134001) (通化师范学院分院) (通化师范学院)

榛子，为桦木科榛属植物，果实为坚果，是一种集营养、保健和食疗于一体的天然功能性食品。榛子味甘性平，具有补脾肾、养气血、开胃等多种功能，对治疗饮食不佳、机体消瘦、体倦无力等有重要的食疗作用［1］。开菲尔粒内含有乳酸菌、酵母菌及醋酸菌等多种有益微生物，是外形不规则的颗粒，其主要成分是水、多糖、蛋白质、脂质等［2］。用开菲尔粒做发酵剂，制备的开菲尔奶除具有乳酸发酵外，还伴有少量酒精发酵，属于一种酒精性发酵乳制品。它具有改善胃肠道菌群、抑制肿瘤生长、缓解压力、抗疲劳、美容、提高免疫力等功能［3］。

目前，开菲尔粒发酵工艺主要用于核桃乳、苹果汁、花生香蕉乳等发酵研究中［4-5］，开菲尔粒发酵榛仁乳未见报道。本研究以开菲尔粒为发酵剂发酵榛仁乳，通过正交试验L9(34)，确定开菲尔榛仁乳发酵的最佳工艺条件。

1 材料与方法

1.1 材料

长白山野生平榛果采于吉林省通化市和集安市境内。开菲尔粒为试验保存。鲜牛奶为市售。

主要药品及试剂：乳糖(分析纯)、葡萄糖(分析纯)、蔗糖(食品级)、碳酸氢钠(分析纯)、氢氧化钠(分析纯)、标准磷酸盐缓冲液(pH=4)。

SPX型智能生化培养箱、PC-3C精密酸度计、GYB60-60S型均质机、CP214型电子天平、YX-280B型手提式压力蒸汽消毒器、BCD-196TXZ冰箱。

1.2 工艺流程

榛仁乳的开菲尔粒发酵工艺分为原料与处理、榛仁乳培养基的制备、开菲尔粒的活化、开菲尔粒的驯化、接种发酵等工序，工艺流程如图1。

1.3 原料预处理

榛果去外壳后，挑选籽粒饱满、无虫蛀、无霉变、没被氧化的榛仁，称质量后用1%的氢氧化钠溶液100℃下热处理1～2 min，再用清水漂洗，除去内皮，洗净浸泡备用。

1.4 榛仁乳培养基的制备

打浆：按所需的比例加入适量水，加热到50℃用打浆机打浆2～3次，经胶体细磨后，再用180目尼龙网过滤去渣，所得浆液经离心除脂［6］，除脂后的浆液加入碳酸氢钠调pH值，用 PC-3C精密酸度计测定，使pH=7.5～7.6。

调配、均质与杀菌：按试验比例要求加入糖、稳定剂等进行调配，并在均质机中均质，均质温度为60℃，均质压力为25 MPa，均质次数为2次。105℃杀菌10 min，均质、杀菌后的培养基冷却至常温。

1.5 开菲尔粒的活化

将冷冻的开菲尔粒常温下自然解冻后反复冲洗，洗净沥干水分按5%比例加入到20℃的灭菌鲜牛乳中，23℃恒温培养，定期搅拌，当酸度达80～100°T时，移入冰箱4℃冷藏24 h，然后将开菲尔粒滤出，再按上述方法培养数代，待其活力稳定，23℃条件下24 h酸度可达到80～100°T，发酵时气泡丰富、酸味柔和、酒香清淡，即可终止活化［7］。

1.6 开菲尔粒的驯化

将活化好的开菲尔粒按5%的接种量在含榛仁乳10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100% 牛乳培养基中反复继代培养［8］。待其发酵稳定，酸度可达80～100°T，并产生丰富气泡，散发柔和的酸味和清淡的酒香时即驯化完成。

1.7 接种发酵

将杀菌后的榛仁乳培养基冷却至常温，选取加糖量、接种量、发酵温度、发酵时间4个因素设计单因素试验，以感官评价和酸度为指标，确定开菲尔榛仁乳发酵的最佳工艺条件［3］。

1.8 指标测定

感官指标：根据色泽、口感、风味和组织状态等进行综合评分，其中组织状态、色泽、气体状态占总分的10%，爽口性和发酵味占总分的20%，酸甜度占总分的30%，感官评分标准见表1。

图1 榛仁乳的开菲尔粒发酵工艺流程

表1 发酵效果感官评分标准

理化指标：pH值和酸度、酒度。pH值采用Starter3C精密pH计测定;酸度采用NaOH滴定法测定，结果用吉尔涅尔度(°T)表示;酒度采用氧化还原滴定法测定。每个试验测定3个样本，求其平均数。

微生物指标：乳酸菌及酵母菌活计数均采取平板菌落计数法。

1.9 单因素试验

加糖量单因素试验：以乳糖、蔗糖、葡萄糖为试剂，单一或任二种糖混合加入到榛仁乳培养基中，但总加糖量为4%，按5%接种量接种开菲尔粒，23℃，恒温培养12 h，观察榛仁乳培养基凝集、产酸、产气情况，测定其酸度，观察其菌相，同时与不加糖的榛仁乳培养基作对照试验。

接种量单因素试验：含4%乳糖的榛仁乳标准培养基中，分别按 0.5%、2.5%、5%、10%、15%的接种量接种开菲尔粒，23℃下恒温培养12 h，观察榛仁乳培养基凝集情况和产气情况，测定其酸度，观察其菌相。

发酵时间单因素试验：在含4%乳糖的榛仁乳培养基中，按5%接种量接种开菲尔粒，23℃恒温分别培养3、6、9、12、15、18、21、24 h，观察凝集、产气情况，测定其酸度、酒度，观察其菌相。

发酵温度单因素试验：在含4%乳糖的榛仁乳培养基中，按5%接种量接种开菲尔粒，于15、23、31℃恒温分别培养12 h，观察其凝集、产气情况，测定其酸度、酒度，观察其菌相。

1.10 发酵工艺正交试验

根据单因素试验结果设计4个因素、3个水平的正交试验［9-10］，选用 L9(34)正交试验设计表(表2)。

表2 正交试验设计

2 结果与分析

2.1 加糖量对发酵的影响

从表3中可以看出，榛仁乳培养基中加混合糖比加单一糖发酵快，含蔗糖的榛仁乳培养基产气更明显，因蔗糖可促进酵母菌的生长。各混合糖发酵结果差异不显著，从经济和风味上综合考虑，选择榛仁乳培养基中加入2%乳糖和2%蔗糖调配，可作为开菲尔粒发酵的原料乳。

表3 不同加糖量对发酵的影响

2.2 接种量对发酵的影响

从表4中可以看出，开菲尔粒接种量对榛仁乳培养基发酵酸度影响很大，接种量越大，酸度上升越快，产生酸味刺激［11］。接种量越小，酸度上升越慢，产生酸味较柔和，开菲尔粒接种量对发酵产气量影响不大。

表4 不同开菲尔粒接种量对发酵的影响

2.3 发酵时间对发酵的影响

从表5中可以看出，发酵的前段时间酸度上升很快，后段时间酸度上升缓慢，但酒度开始上升，气体也开始产生。可见开菲尔粒发酵特点是前段时间以乳酸菌发酵为主，后段时间以酵母菌发酵为主，因开菲尔粒中乳酸菌数量多，繁育世代时间较酵母菌短，发酵初期活跃，能快速地提高制品的酸度，而酵母数量较少，繁育世代时间较乳酸菌长，不耐酸，易受制品中其他菌生产的丁二酮等抑制发酵所致［12-13］。

表5 不同发酵时间对发酵的影响

2.4 发酵温度对发酵的影响

从表6中可以看出，在相同的接种量和发酵时间内，当发酵温度在31℃时，发酵液酸味较强，产气不明显，发酵液中乳酸菌数量增多，酵母菌数量减少;当发酵温度为15℃时，发酵缓慢，酸味柔和，酸度上升缓慢，产气量与23℃时大致相当，发酵液中乳酸菌数量变化不明显，酵母菌数量增多。

表6 不同发酵温度对发酵的影响

2.5 发酵特性正交试验结果分析

在单因素试验基础上，为考查各因素之间的交互作用，以加糖量、接种量、发酵温度、发酵时间4个因素为影响因素，选用L9(34)正交表进行正交试验［8］，结果见表7。

表7 正交试验极差分析

参试的 9 组配比的酸度依次为 47.7、75.9、104.1、60.0、91.1、99.7、71.5、80.0、96.7°T;感官分值依次为 60、80、78、70、92、82、72、84、82 分。其中酸度上升最快的是 A3B2C3D2组，但该组感官评价得分不高;感官评价最好的是A2B2C2D2组。发酵酸度上升快并不意味着风味好，因为，开菲尔粒发酵是复和发酵［14］，开菲尔粒乳酸发酵过快，酸度上升过快，会使产品酸味增加，且酵母发酵受到抑制，CO2、酒精等风味物质的产生受到抑制，严重影响产品的口感风味。

2.6 开菲尔粒发酵条件的确定

影响开菲尔粒发酵的因素很多，糖用量、接种量、发酵温度和发酵时间对开菲尔粒发酵榛仁乳均有不同程度的影响［15］，从感官评价角度出发，接种量和糖用量是影响开菲尔粒榛仁乳感官质量的显著因子。各因素对开菲尔粒发酵榛仁乳感官质量的影响由大到小的顺序为：B、C、A、D。从酸度角度出发，接种量和发酵温度是影响开菲尔粒榛仁乳酸度的显著因子。各因素对开菲尔粒发酵榛仁乳酸度影响由大到小的顺序为：B、C、A、D。通过对比确定榛仁乳开菲尔粒发酵生产的最佳工艺参数为A2B2C2D2，即糖用量(2%乳糖+5%蔗糖)、接种量5%、发酵温度23℃、发酵时间15 h。

3 结论

在榛仁乳培养基中加入2%的乳糖和5%的蔗糖及适量稳定剂，将驯化好的开菲尔粒按5%的接种量接种到上述最佳原料榛仁乳培养基中，23℃下恒温发酵15 h，发酵榛仁乳，产品色泽均匀乳白，凝集均匀，含有丰富的CO2气泡，口感纯正，酸甜可口，既有碳酸饮料的爽口感，又具有清淡的醇香等发酵味。本研究首次报道了利用开菲尔粒制作开菲尔榛仁乳，并对开菲尔粒的发酵特性进行了系统研究，研究获得的制品具有发酵乳的营养特点和传统开菲尔风味，制作成本不高，便于工业化生产，具有广阔的开发前景。

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