乳酸菌发酵芦笋汁

张江宁，丁卫英，张玲，韩基明，杨春*

山西省农业科学院农产品加工研究所/特色农产品加工山西省重点实验室（太原 030031）

芦笋（Asparagus officinalisL.）为天门冬科天门冬属植物[1]，已成为中国出口创汇的主要蔬菜品种之一[2]。芦笋原产于地中海及小亚细亚一带，具有广泛的生理活性功能，有2 000余年历史。现代研究表明，芦笋营养物质种类及含量丰富，含有18种氨基酸及多种微量元素，特别是硒含量高于一般蔬菜[3]，还含有芦丁、香橼素、槲皮素、山奈素等黄酮类化合物以及多种皂苷类化合物[4]，芦笋作为一种防癌“明星”蔬菜，在中国、日本等国家很受推崇。芦笋加工业产业尚处于起步阶段，主要经过切片、烘干、粉碎等初级加工工艺，品种单一，在一定程度上限制芦笋的生产应用。乳酸菌发酵芦笋汁生产工艺研究报道较少[5-7]。试验以芦笋为发酵主原料，在发酵液中适当添加碳源，选用经驯化的乳酸菌作为发酵菌种，对乳酸菌芦笋汁的发酵工艺进行优化，旨在为开发利用芦笋资源、提高芦笋经济效益。

1 材料与方法

1.1 材料

芦笋（山西省农业科学院蔬菜研究所东阳基地）；干酪乳杆菌（Lactobacillus casei，实验室提供）。

1.2 仪器与设备

pH计（pHS-25型）；电子天平；胶体磨；立式压力蒸汽灭菌器筒；单人净化工作台；恒温培养箱；电热鼓风恒温干燥器。

1.3 方法

1.3.1 发酵芦笋的制备

1.3.2 部分操作要点

破碎磨浆：将芦笋去叶，清洗后切成小块，按照芦笋与水质量比2∶1使用胶体磨进行破碎，得到芦笋浆。

灭菌：将芦笋汁煮沸并保持30 min。

接种及发酵：待灭菌的芦笋汁冷却至40℃后，将干酪乳杆菌的初始活菌接种于芦笋汁。

1.3.3 测定指标与测定方法

pH采用pH计测定。

1.3.4 不同碳源对发酵芦笋汁pH的影响

碳源是乳酸菌生长代谢重要的物质之一，添加10%葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、可溶性淀粉、甘油、玉米粉作为附加碳源，发酵温度35℃，发酵时间19 h，研究其对发酵芦笋汁pH的影响，确定最适碳源。

1.3.5 不同碳源浓度对发酵芦笋汁pH的影响。

分别选取最适碳源添加量5%，10%，15%和20%的4个水平，发酵温度35℃，发酵时间19 h，研究其对发酵芦笋汁pH的影响，确定最适碳源浓度。

1.3.6 不同接种量对发酵芦笋汁pH的影响。

发酵过程中，接种量与菌体的生长繁殖速度、次级代谢产物的合成密切相关。分别接入5%，10%，15%和20%的4个水平乳酸菌，研究其对芦笋汁pH的影响，

1.3.7 发酵温度对发酵芦笋汁pH的影响

分别选用发酵温度25，30，35和40℃，发酵时间19 h，研究其对发酵芦笋汁pH的影响。

1.3.8 发酵时间对发酵芦笋汁pH的影响

分别研究发酵时间为10，15，20和25 h的4个水平，发酵温度35℃，发酵时间19 h，研究其对发酵芦笋汁pH的影响

2 结果与分析

2.1 不同碳源对发酵芦笋汁pH的影响

不同碳源对发酵芦笋汁pH的影响如图1所示。添加不同碳源都能不同程度的影响其酸度，其中蔗糖作为附加碳源时对其酸度影响最大，发酵19 h后酸度达到3，与其余几种碳源有显著差异，说明乳酸菌对蔗糖的利用较好，有利于乳酸积累。葡萄糖、麦芽糖、甘油、可溶性淀粉、玉米粉作为添加碳源时，对芦笋汁pH的影响逐渐减小，因此蔗糖可作为最适碳源。

图1 碳源种类对发酵芦笋汁pH的影响

2.2 蔗糖浓度对发酵芦笋汁pH的影响

蔗糖添加量为5%时，芦笋汁酸度虽然有所降低，但变化不大，这是因为糖浓度较低时，乳酸菌可利用碳源较少，生长受到限制，产酸能力有限；蔗糖添加量为10%时，pH最低，随着蔗糖添加量增加，pH变化不大。蔗糖含量为10%时，完全可以满足乳酸菌发酵所需碳源，过多不仅造成浪费，而且影响产品口感，因此综合考虑蔗糖添加量确定为10%。

2.3 接种量对发酵芦笋汁pH的影响

结果如图3所示，接种量为5%时，pH变化不明显，说明接种量较低时，易形成不良生长环境，菌体在发酵过程中生长较慢，因此代谢物质较少，发酵时间长，成本高；随着接种量增加，芦笋汁pH降低，接种量为10%时，趋于稳定，之后虽然pH有所降低但变化不大，但接种量过大时又会使菌体生长过快，营养物质迅速消耗主要用于菌体生长，不利于后期次级代谢产物的合成，因此pH变化也不明显，因此确定接种量为10%。

图2 蔗糖浓度对发酵芦笋汁pH的影响

图3 接种量对发酵芦笋汁pH的影响

2.4 发酵温度对发酵芦笋汁pH的影响

由图4，发酵温度25℃时，pH变化不明显，说明该温度不利于乳酸菌生长；发酵温度为35℃时，芦笋汁pH降低最快，说明在最适温度下，直接影响乳酸菌生长，促进乳酸产生。发酵温度为40℃时，芦笋汁pH有所降低，但并不彻底，因此确定发酵温度为35℃。

图4 发酵温度对发酵芦笋汁pH的影响

2.5 发酵时间对发酵芦笋汁pH的影响

从图5中可以看出，在发酵前10 h，pH变化不明显，这是因为接种初期，糖浓度产生渗透压影响乳酸菌生存环境，发酵产生一定延滞期，而这种渗透胁迫只是暂时的，糖被吸收后，内部和外部的糖浓度很快达到平衡，才能进入生长速度相对恒定的对数生长期。因此，培养20 h时，pH降至最低，之后趋于稳定。因此综合考虑，选择培养时间为20 h。

图5 发酵时间对对发酵芦笋汁pH的影响

3 结论

结果表明，乳酸菌发酵芦笋汁的最佳工艺组合为：芦笋汁中加入10%蔗糖，接种量10%，发酵温度35℃，发酵时间20 h。不同碳源能不同程地影响其酸度，但蔗糖对其pH影响最显著；乳酸菌接种量是影响pH的重要参数之一，接种量较低时，菌体在发酵过程中生长较慢，但接种量过大时也不利于后期次级代谢产物合成；发酵温度是影响发酵成败的关键因素，温度过低或过高乳酸菌生长受到限制。