芒果-圣女果复合乳酸发酵饮料的工艺研究

张开平，刘燕丽，黄斌，班燕冬，赵文婷，苏仕林

（百色学院农业与食品工程学院,广西百色533000）

芒果又名望果、杧果、沙果梨等，是世界上最受欢迎的热带水果之一[1]。它含有丰富的蛋白质、糖类、β-胡萝卜素、维生素以及人体所需微量元素等，素有“热带果王”的誉称[2-4]。研究表明，芒果具有祛痰止咳、抗氧化[5]、预防心血管疾病[6]、抗菌等功能[7-8]。但芒果采收期集中且短，不易贮存，因此对芒果进行加工，可以增加芒果的附加值。圣女果又名樱桃番茄，水果番茄[9]，其维生素含量大约是普通番茄的1.7倍[10]，且富含硒、类胡萝卜素[11]、谷胱甘肽以及番茄红素[12]等多种微量防癌、抗癌、抗衰老的物质，深受广大消费者青睐，被联合国粮农组织列为优先推广的“四大水果”之一[13-15]。乳酸菌发酵饮料是以牛奶、果蔬汁等为主要原料，经乳酸菌发酵制成的富含活性乳酸菌及代谢物的饮料[16-17]，具有乳酸发酵风味、维持肠道微生态平衡、

0 引言

抑菌抗肿瘤、促进人体对钙的吸收和增强人体的免疫系统等功能[18-20]。近年来，国内外对乳酸发酵饮料研究越来越多，各种乳酸菌发酵饮料不断涌现。相比于传统乳酸发酵饮料，复合果蔬型乳酸发酵饮料已成为一个新的研究热点。目前，国内外关于芒果-圣女果复合乳酸发酵饮料的研究尚未见报道。因此，本研究以圣女果和越南青皮玉芒为原料，经乳酸菌发酵制成风味独特，兼有芒果和圣女果清香的新型饮品，为纯天然复合乳酸发酵饮料的规模化生产提供实验参数和理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 主要实验设备

电热恒温水浴锅（HH-8）∶北京思普特科技有限公司；榨汁机（JYL-Y 917）∶九阳股份有限公司；电子天平（FAI204B）∶上海市安亭电子仪器厂；pH计∶上海仪电科学仪器股份有限公司；生化培养箱（LRH-70）∶上海一恒科学仪器有限公司；高压均质机（GJJ-0.03/100）∶上海诺尼轻工机械有限公司；发酵罐（5L/MGF-5）∶南京汇科生物工程设备有限公司；手持糖量计∶上海易测仪器设备有限公司。

1.1.2 实验材料与试剂

芒果、圣女果∶购于百色市农贸市场；果胶酶、纤维素酶、蛋白酶∶深圳恒生生物科技有限公司；菌种∶市售川秀乳酸菌酸奶发酵剂（保加利亚乳杆菌∶嗜热链球菌=1∶1）；白砂糖、葡萄糖、N a2CO3均为食品级。2,6-二氯靛酚、抗坏血酸（VC）等为分析纯。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程

（1）芒果汁的制备。

新鲜芒果→清洗→热烫、去皮、去核、切块→打浆（加VC）→酶解（加果胶酶、纤维素酶）→过滤→芒果汁。

（2）圣女果汁的制备。

新鲜圣女果→清洗→热烫→打浆（加VC）→酶解（加果胶酶、蛋白酶）→过滤→圣女果汁。

（3）复合果汁发酵工艺。

混合果汁（芒果汁+圣女果汁）→调配（加柠檬酸、白砂糖）→均质→灭菌→接种→发酵→冷藏（后酸化）→灌装→成品[21-22]。

1.2.2 实验方法

（1）原料的挑选

在百色市农贸市场购买成熟红透、表皮微软、无霉变腐烂、无病虫害的圣女果；越南青皮玉芒则选用新鲜饱满、成熟且无机械损伤、无病虫害的芒果。

（2）果汁的制备

芒果汁的制备。将芒果洗净之后放入95℃的热水中烫至皮软、捞出、剥皮、切块称重，与温水1∶1混合，加入0.1%VC，用榨汁机打浆至无明显果粒为止，然后加0.1%果胶酶、0.1%纤维素酶充分混匀，立即放入50℃的恒温培养箱中酶解2 h，用八层无菌纱布过滤，备用。

圣女果汁的制备。将圣女果洗净之后放入95℃的热水中烫5 m in（钝化酶活性），立即冷却至室温，与温水1∶1混合，加入0.1%VC，置于榨汁机中进行打浆，然后加0.1%果胶酶、0.1%蛋白酶混匀，立即放入50℃的恒温培养箱中酶解2 h，用八层无菌纱布过滤，备用。

芒果汁与圣女果汁混合。将芒果汁和圣女果汁按不同比例混合，加入白砂糖、柠檬酸，拌均匀。在44～45℃条件下发酵8 h，然后快速冷却至5～8℃，灌装、密封，将成品放在4℃冰箱中冷藏16 h，抑制乳酸菌的生长，防止酸度过大，同时可以促进芳香物质产生，增加产品的黏稠度。

1.2.3 单因素实验

在发酵温度为44℃，发酵时间为8 h，果汁配比为1∶1的条件下，选择不同的接种量（1%、3%、5%、7%、9%）对饮料风味的影响；在发酵时间为8 h、果汁配比为1∶1、接种量3%的条件下，选择不同的发酵温度（38℃、40℃、42℃、44℃、46℃）对饮料风味的影响；在发酵温度44℃、果汁配比1∶1、接种量3%的条件下，选择不同的发酵时间（5 h、8 h、11 h、14 h、17 h）对发酵饮料风味的影响；在发酵温度44℃、发酵时间8 h、接种量3%的条件下，选择不同的果汁配比（圣女果汁∶芒果汁分别为1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5）对饮料风味的影响。每个试验点重复3次，实验数据采用SAS6.12软件进行方差分析，结果以平均值±标准偏差表示。

1.2.4 正交实验

在单因素试验基础上，选择对芒果-圣女果复合乳酸发酵饮料影响比较显著的因素有菌种接种量、发酵温度、发酵时间、果汁配比，进行四因素三水平的正交试验L9(34)设计，以感官评分为指标，确定最佳发酵工艺参数。因素水平表见表1。

表1 正交试验因素与水平

1.2.5 检测方法

产品感官评价主要根据产品的色泽、香味、滋味和组织状态进行综合评分。选10位有品评经验的老师和学生作为评价小组，进行品评并打分，所有指标的评分之和为感官总评分，其平均分即为感官评分[23-24]。感官评价标准见表2。

表2 芒果-圣女果复合乳酸发酵饮料感官评价标准

乳酸含量测定参照国标GB/T 12456-2008[25]；还原糖含量测定参照国标GB5009.7-2016[26]；Vc含量测定参照国标GB5009.86-2016[27]；p H值的测定∶雷磁PHS-3C pH计；可溶性固形物测定参照国标GB/T 12143-2008[28]；大肠菌群测定参照国标GB4789.3-2010[29]；菌落总数测定参照国标GB 4789.2-2010[30]。

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 乳酸菌接种量对芒果-圣女果复合乳酸发酵饮料感官评价的影响

不同接种量对乳酸发酵饮料感官评价的影响如图1所示，感官评价得分先是随着接种量的增加而升高，随后又有所下降。当接种量小于3%时，感官评价得分随着接种量的增加而升高，接种量超过3%之后，感官评分反而下降。可能的原因是当接种量较低时，果汁中乳酸菌繁殖较慢，发酵周期延长，产酸量低，果汁中糖分未被充分利用，口感甜腻，不够酸；当接种量相对较大时，初始活菌数越多，菌种增殖越快，代谢产酸就越多；当菌种添加量过高时，菌体增长过快，消耗果汁中大量的营养物质，产酸量就会减少。因此，乳酸菌接种量在1～5%范围内比较合适。经SAS软件方差分析P＜0.05，说明接种量对发酵饮料感官评价的影响显著。

图1 接种量对复合乳酸发酵饮料感官评价的影响

2.1.2 发酵温度对芒果-圣女果复合乳酸发酵饮料感官评价的影响

不同温度对芒果-圣女果复合乳酸发酵饮料感官评价的影响如图2所示，感官评价得分随着发酵温度的升高呈现先上升后下降的趋势。当发酵温度为44℃时，饮料色泽均一，呈橙红色，具有芒果及圣女果香味，酸甜适口，感官评分最高，之后随着发酵温度的升高，感官评价得分开始下降。其原因是发酵温度较低时，菌种活力弱，代谢缓慢，产酸量少，酸甜不协调；继续升高温度，乳酸菌生长繁殖快，代谢旺盛，产酸加快；但温度过高反而会抑制乳酸菌的生长，甚至发生菌体死亡，降低酸度，影响饮料口感、香味及组织状态。因此，发酵温度在42～46℃范围内比较合适。经SAS软件方差分析P＜0.05，说明温度对发酵饮料感官评价的影响显著。

图2 发酵温度对复合乳酸发酵饮料感官评价的影响

2.1.3 发酵时间对芒果-圣女果复合乳酸发酵饮料感官评价的影响

不同发酵时间对芒果-圣女果复合乳酸发酵饮料感官评价的影响见图3，由图3可知，在发酵时间5～11 h内，感官评价得分逐渐升高，当发酵时间为11 h时，饮料色泽均一，呈橙红色，无分层，具有芒果及圣女果香味，酸甜适中，感官评价得分最高；超过11 h后，随着发酵时间延长，感官评价得分逐渐下降。可能的原因是发酵时间较短时，果汁中乳酸菌数相对较少，产酸量偏低；随着发酵时间的延长，产乳酸量不断增多；当发酵时间过长时，发酵液中的乳酸含量过多，影响饮料的口感。因此，选择发酵时间在8～14 h范围内比较合适。经SAS软件方差分析P＜0.05，说明发酵时间对发酵饮料感官评价的影响显著。

图3 发酵时间对复合乳酸发酵饮料感官评价的影响

2.1.4 果汁配比对芒果-圣女果复合乳酸发酵饮料感官评价的影响

果汁配比对芒果-圣女果复合乳酸发酵饮料感官评价的影响如图4所示，官评评价得分随着果汁配比的升高呈现先上升后下降的趋势。当果汁配比为1∶3时，感官评价得分最高。其原因是当芒果汁添加量较低时，果汁发酵后，芒果味道及芳香不够明显，而西红柿味道太浓，口感也不够细腻柔和，甜味过于单调。当芒果汁添加量过大时，果汁发酵后不够酸，较为甜腻，可能是芒果汁所含可发酵性糖类较少，致使乳酸合成量降低，而且西红柿的味道及清香被掩盖，感官评价得分有所下降。因此，选择果汁配比在1∶2～1∶4范围内比较合适。经SAS软件方差分析P＜0.05，说明果汁配比对发酵饮料感官评价的影响显著。

图4 果汁配比对复合乳酸发酵饮料感官评价的影响

2.2 正交实验

按照表1选取的因素和水平，选用L9(34)正交表进行试验，结果见表3。由表可知，芒果-圣女果复合乳酸发酵饮料的最优方案为A2B1C3D2，即接种量为3%，发酵温度42℃，发酵时间14 h，果汁配比1∶3。极差分析表明，影响饮料风味感官评价因素主次顺序D＞B＞A＞C，即∶果汁配比＞发酵温度＞接种量＞发酵时间。由表4感官评价方差分析结果可以得出，接种量、发酵温度和果汁配比对饮料风味感官评价的影响显著，发酵时间对饮料风味感官评价的影响不显著。

表3 正交实验结果分析

表4 感官评价方差分析方差来源

2.3 验证实验

由于最佳组合（A2B1C3D2）不在正交实验设计中，因此需要做验证实验。按照正交实验优选工艺A2B1C3D2和实验设计中的最优组合A3B1C3D2分别重复3次实验，A2B1C3D2工艺的感官评价得分81.9±0.3，而A3B1C3D2工艺（接种量5%，发酵温度42℃，发酵时间14 h，果汁配比1∶3）的感官评价得分86.4±0.8。通过差异显著性分析（P＜0.05），说明两种发酵工艺差异性显著。因此，选择芒果-圣女果复合乳酸发酵的最佳组合为为A3B1C3D2，即接种量5%，发酵温度42℃，发酵时间14 h，果汁配比1∶3。

2.4 芒果-圣女果复合乳酸发酵饮料的质量指标

2.4.1 感官指标

表5 产品感官指标测定结果

2.4.2 微生物指标

表6 微生物指标测定结果

2.4.3 理化指标

表7 理化指标测定结果

3 结论

通过单因素实验和正交实验对芒果-圣女果复合乳酸发酵饮料的工艺条件进行了优化，得到了最优发酵条件为∶接种量5%，发酵温度42℃，发酵时间14 h，果汁配比1∶3，发酵结束后于4℃冷藏16 h。在此条件下制得的乳酸饮料具有组织状态均一、酸甜可口、口感柔滑，既具有浓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饮料，为圣女果、芒果的综合利用开辟了新的途径。

乳酸菌发酵饮料是一种全球性饮品，其研究与开发已成为国内外很多学者研究的热门课题之一，开发芒果-圣女果复合果汁乳酸发酵饮料不仅拓宽了芒果与圣女果资源的应用，还综合了芒果、圣女果的丰富营养和乳酸菌发酵饮料的特有的保健功效，作为新型乳酸饮品，具有广阔的研究前景。

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