乳酸菌发酵对不同果汁特性的影响

吴春昊

濮阳职业技术学院（濮阳 457000）

乳酸菌发酵食品因其营养丰富、风味独特，受到广泛关注。在乳酸菌发酵过程中，乳酸菌作用于培养基中的糖、蛋白质、脂肪或其他物质，形成次生代谢物，产生多种挥发性风味物质和非挥发性滋味物质，从而改变食物的风味组成[1-2]。乳酸等代谢物的产生对乳酸发酵产品的风味、口感、保质期、降低乳糖含量等特性起着重要作用[3-4]。乳酸发酵通常用于牛奶或其他乳制品，近年来，乳酸菌发酵开始应用于水果汁、蔬菜汁中，与传统的果汁和蔬菜汁加工过程相比，果蔬汁经乳酸菌发酵后不仅可以增强风味，还可以减少醛类等挥发性物质。利用果蔬汁作为乳酸发酵底物，可将不同种类水果特有的风味和营养成分结合，从而使饮品具有不同理化特性和感官评价[5-7]。此外，纯果蔬汁发酵饮品不含乳糖，可以满足具有乳糖不耐症消费者的需求[8-9]。然而，乳酸菌在果蔬基质中的生长往往比在乳制品基质中更复杂，这主要是由于水果具有天然酸度、高水平的多酚，并且缺乏乳糖，可能干扰某些微生物的生存和生长[10-11]。试验探究芒果、杨桃、番石榴和火龙果果汁为研究对象，以干乳酪作为乳酸菌，在发酵过程中选择添加或不添加乳清，研究乳酸菌在果汁中的适应性和发酵过程。分析发酵过程中的乳酸菌饮料的可溶性固形物百分浓度、乳酸菌活性及pH变化趋势，并对最终产品进行感官接受度评价。

1 材料与方法

1.1 仪器与材料

Atago-Master-53M折射仪；Hanna-HI 3222-01 pH计；Bioval-L-2000B-PL显微镜。

新鲜芒果、杨桃、番石榴、火龙果（市售）；新鲜牛奶（购于某牧场）；CHY-MAX Powder Extra NB凝乳酶（丹麦科汉森股份有限公司）；干乳酪（含干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌和链球菌，菌落数为1×106CFU/mL）。

1.2 样品制备

1.2.1 果汁制备

将水果洗净、切片并用搅拌机打碎，添加一定量的去离子水调节果汁的初始可溶性固体百分浓度7～8°Brix，随后将果汁加入玻璃瓶中，80 ℃下保温5 min并加入500 mL长颈瓶中，密封冷却至室温后，保存于-18 ℃环境中。

1.2.2 乳清制备

将170 g乳酸和5 mL液体凝乳酶加入15 L牛奶中，室温下凝结1 h，过滤，得到的乳清经过消毒后保存于-18 ℃环境中。

1.2.3 乳酸发酵

分别将300 mL纯果汁、50%果汁-50%乳清混合物和纯乳清加入到500 mL无菌锥形瓶中，加入干乳酪培养，37 ℃下静置72 h，每隔12 h或24 h取样，测量样品的可溶性固体物百分浓度、pH和活菌数，发酵完成后，对发酵饮料作感官评价。

1.3 样品表征及感官评价

1.3.1 可溶性固体百分浓度、pH和活菌数测定

可溶性固体百分浓度参考GB/T 12143—2008《饮料通用分析方法》，采用折光法测定；pH参考GB/T 10468—1989电位差法测定；活菌数参考GB 478935—2010，采用稀释平板计数法测定。

1.3.2 感官评价

参考GB/T 31121—2014《果蔬汁类及其饮料》中的感官要求评价果汁的滋味、气味、色泽、组织状态，挑选20名感官评分员，记录各自的评分结果，取各项的平均值。具体评分标准见表1。

2 结果与讨论

2.1 发酵过程中可溶性固体百分浓度变化

在发酵过程中，可溶性固体百分浓度变化能够反映可发酵糖和产生的酸的平衡情况。图1为芒果、火龙果、杨桃和番石榴果汁发酵过程中的可溶性固体百分浓度变化趋势，纯果汁的初始可溶性固体百分浓度为7.0～8.0 °Brix，乳清的初始可溶性固体百分浓度为6.0 °Brix，果汁+乳清混合物的初始可溶性固体百分浓度为6.5～7.0 °Brix。在最初的24 h发酵时间内，纯果汁、乳清和果汁+乳清混合物的可溶性固体百分浓度均呈现下降趋势，表明发酵在过程中糖被消耗，用于乳酸菌的生长[12]。24 h后，可溶性固体百分浓度和生成的乳酸趋于稳定或略微增加，直到整个发酵过程结束，最终的可溶性固体百分浓度为5.0～7.0 °Brix。不同初始可溶性固体百分浓度可能会影响发酵过程，为了避免初始可溶性固体百分浓度影响发酵过程中的可溶性固体百分浓度变化趋势，调节纯果汁、乳清和果汁+乳清混合物的初始可溶性固体百分浓度均为6 °Brix，并研究可溶性固体变化趋势，结果如图2所示。初始可溶性固体百分浓度相等时，可溶性固体百分浓度的变化趋势与图1一致，均呈现先下降后趋于稳定或略微升高的趋势。

表1 果汁饮料感官评分标准

图1 发酵过程中纯果汁（a）和果汁+乳清混合物（b）的可溶性固体百分浓度变化趋势

图2 初始可溶性固溶体百分浓度相同时，发酵过程中纯果汁（a）和果汁+乳清混合物（b）的可溶性固体百分浓度变化趋势

2.2 发酵过程中pH变化

图3 发酵过程中纯果汁（a）和果汁+乳清混合物（b）的pH变化趋势

图3为发酵过程中发酵过程中纯果汁（a）和果汁+乳清混合物（b）的pH变化趋势。杨梅和火龙果纯果汁及其乳清混合物在整个发酵过程中pH变化较小，表明乳酸菌在杨梅和火龙果果汁及其乳清混合物发酵过程中的生长繁殖受到抑制。芒果和番石榴果汁及其乳清混合物的pH发酵最初的24 h快速下降，随后下降趋势变缓，表明乳酸菌在芒果和番石榴果汁及其乳清混合物中具有良好的适应性。为验证初始pH对果汁最终pH的影响，降低果汁的初始pH，对果汁进行乳酸菌发酵，结果如图4所示，24 h后果汁的pH与原试验结果中的pH相差不大，表明在芒果、杨桃、番石榴和火龙果果汁及其乳清混合物的发酵过程中存在较好重复性。

图4 初始pH相同时，发酵过程中纯果汁（a）和果汁+乳清混合物（b）的pH变化趋势

2.3 发酵过程中细胞生长

利用革兰氏染色法研究不同发酵后果汁中乳酸菌数量的变化，如表2所示。随着发酵时间延长，芒果、番石榴、芒果+乳清、番石榴+乳清、乳清中的乳酸菌数量增加，表明乳酸菌在芒果、番石榴、芒果+乳清、番石榴+乳清、乳清中的适应性较好，72 h后的乳酸菌数量依次为6×108，2×108，2×108，5×107和8×107CFU/mL。随着发酵时间延长，火龙果、杨桃、火龙果+乳清、杨桃+乳清的乳酸菌数量减少，表明乳酸菌在火龙果、杨桃、火龙果+乳清、杨桃+乳清中的适应性较差，72 h后的乳酸菌数量依次为1×103，2×103，8×103和6×103CFU/mL，这可能是由于杨桃含有抗营养因子，阻碍了乳酸发酵的过程。乳酸菌数量变化与固溶体百分浓度下降比例、pH变化趋势相关，固溶体下降比例较小、pH相对稳定时，乳酸菌的适应性较差，反之表明乳酸菌的适应性较好[13]。

2.4 感官评价

为实现饮料酸度和甜度的平衡，增加对高酸度饮料的感官接受程度，在感官评价之前，在饮料中添加10%蔗糖以改善其口感、风味和甜度。对于纯果汁发酵饮品，滋味感官评价的评级从高到低依次为番石榴、芒果、杨桃、火龙果，对于同一种果汁，纯果汁发酵后的感官评价均高于果汁+乳清混合物的感官评价。芒果和番石榴相比杨桃和火龙果表现出更高的感官接受度，这是由于芒果和番石榴果汁中乳酸菌发酵更充分，而杨桃和火龙果果汁中乳酸菌发酵受到抑制，导致饮料的感官品质存在差异。在定性的感官评价中，芒果汁发酵生产的饮料更受欢迎主要源于其强烈的甜味。综合看来，芒果、番石榴果汁未添加乳清的情况下发酵得到的饮品感官评价较高，具有推广潜力。

表2 不同果汁发酵过程中乳酸菌变化

表3 不同果汁发酵后的感官评价

3 结论

以干乳酪为乳酸菌，在添加或不添加乳清的情况下对芒果、火龙果、杨桃和番石榴4种水果进行发酵，研究发酵过程中的可溶性固体百分浓度、pH和乳酸菌含量变化趋势。在最初的24 h发酵时间内，纯果汁、乳清和果汁+乳清混合物的可溶性固体百分浓度均呈现下降趋势；杨梅和火龙果果汁及其乳清混合物发酵过程中的生长繁殖受到抑制，而在芒果和番石榴果汁及其乳清混合物中具有良好的适应性；随着发酵时间延长，芒果、番石榴及其乳清混合物的乳酸菌数量增加，火龙果、杨桃及其乳清混合物的乳酸菌数量减少。芒果、番石榴果汁未添加乳清的情况下发酵得到的饮品感官评价较高，具有推广潜力。