龙眼发酵乳饮料加工工艺优化研究

李璐雨 李婕 黄卫萍

（1.广西农业职业技术大学，广西 南宁 530007；2. 广西皇氏乳业有限公司，广西 南宁 530000）

龙眼又名桂圆、益智，为无患子科龙眼属植 物［1］，其果肉营养丰富，具有益气养血、健脾补心、抗衰老和提高机体免疫功能等作用，为我国华南地区四大珍果之一。然而，龙眼鲜果保存期极短，需要通过加工提高产品附加值。当前，龙眼果肉主要加工方式为干制成桂圆干，制作罐头，发酵成果酒、果醋和风味酸奶［2］，制成复合果汁饮 料［3］、复合营养餐粉［4］，制作果汁发酵乳饮料等。其中，果汁发酵乳饮料是饮料发展的新趋势，在健康需求、提升美味、消费习惯等方面都具有广泛的前景。到目前为止，有关龙眼发酵饮料研究的深入性和系统性不足。因此，探究龙眼发酵乳饮料的优化配方和发酵条件，试产龙眼发酵乳饮料，对推动龙眼深加工产业健康发展具有重要意义。俞憬［5］先把龙眼果干制成果浆，对龙眼果干乳酸菌发酵菌种进行筛选研究，还比较了不同发酵方式对龙眼果浆发酵营养品质的影响，探讨高温灭菌对龙眼发酵果浆调节小鼠肠道菌群活性的影响。赖婷等［6］也研究筛选了适合龙眼果浆发酵的复合乳酸菌，并对其发酵工艺进行了优化。刘国明 等［7］以龙眼果肉为原料优化龙眼发酵饮料工艺为:采用儿童营养酸奶发酵剂，果汁含量40%，加糖量9%，发酵温度37℃，饮料DPPH自由基清除效果最高可达 91.4%。在复合发酵饮料方面，徐安书等［8］以优质龙眼、胡萝卜、番茄汁为原料，用德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热链球菌为菌种，进行菌种活化和驯化，确定了菌种、中间种子扩大液、发酵液及发酵饮料口感稳定性的工艺配方，并研究了单一稳定剂、复合稳定剂、均质压力和均质温度、杀菌条件对饮料的稳定性的影响。［9］赖婷［10］将桂圆乳酸菌发酵液与燕麦酶解液混合调配出燕麦桂圆乳酸菌发酵饮料。陈晓维等［11］研究分析了龙眼干、枸杞和发芽糙米复合饮料采用酵母和醋杆菌进行连续发酵过程中其酒精度、pH、可滴定酸、总糖、多糖、总酚和氨基酸态氮等品质指标的变化规律。此外，刘磊等［12］、蔡文韬等［13］以龙眼果浆、乳粉为原料，先发酵制成龙眼酸乳后，再将其破乳调配制成龙眼发酵型饮料。庞泽翀等［14］则优化了用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌发酵制备龙眼乳酸菌发酵饮料的工艺，以龙眼汁量50%、乳粉添加量4%、发酵5 h得到的龙眼乳酸菌发酵饮料呈白色乳浊液，质地均匀，酸甜适中，具有龙眼的独特风味和奶香味。 纵观以上龙眼发酵饮料的研究报道，以龙眼汁和乳粉为原料制备发酵乳饮料的研究较少，且当前研究中对乳酸菌种筛选研究不多，对微发酵不破乳的工艺优化和原辅料配方研究还不够详细。筛选适宜龙眼发酵乳饮料加工的乳酸菌种，探讨不同果汁含量、乳粉含量、蔗糖含量对产品感官的影响，研究不同温度、接种量、菌种比例对产品乳酸量和感官的影响，优化原辅料配方和发酵工艺条件，为深化龙眼发酵乳饮料生产及推动龙眼深加工产业健康发展提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

新鲜石峡龙眼（2021年8月购买）；乳粉（澳洲德运全脂奶粉）；一级白砂糖 （玉棠）；菌种：嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌等（购自郑州百益宝生物技术有限公司）；氢氧化钠标准溶液、酚酞、纯净水等。

仪器设备：DGG-9070A电热恒温鼓风干燥箱（上海齐欣科学仪器有限公司）；立式压力蒸汽灭菌器（上海博讯实业有限公司医疗设备厂）；BCD-645WKPZM冰箱（美的电冰箱有限公司）；ME204E天子天平（梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司）；HWS-26电热恒温水浴锅（上海齐欣科学仪器有限公司）；小太阳TM-767搅拌机Ⅲ。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

1.2.2 操作要点

器具消毒：将所用器械、玻璃用具置于高压灭菌锅，保持121 ℃灭菌20 min。

原料选择与处理：选择成熟、无腐烂损伤的新鲜果实，清洗去除表面细菌及灰尘，去皮、去核后按V（龙眼）∶V（水）为1∶1榨汁，用3层纱布过滤备用。

调配、灭菌：取乳粉、蔗糖和纯净水按试验设计配比混合，加热搅拌溶解，配制成复原乳，再与相应比例龙眼果汁混合，形成混合配料液，85℃下灭菌5 min，快速冷却至40℃~43℃。

接种、发酵与后熟：按试验设计比例称量菌粉，在42℃恒温水浴中活化30 min，后在无菌操作条件下接入已灭菌的配料液中，在恒温培养箱中发酵后放入3℃~6℃冰箱中冷藏后熟24 h。

1.2.3 菌种选择研究

以乳粉4%、果汁60%、白糖3%为配方，在发酵温度40℃、接种量1%的发酵条件下，分别选用嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌等4种乳酸菌单菌发酵配料液至4 h、5 h、6 h、8 h、10 h，测定不同乳酸菌发酵产生乳酸情况，并通过感官评定确定不同乳酸菌对龙眼发酵乳饮料的影响。

1.2.4 龙眼发酵乳饮料配方优化

单因素试验：采用发酵温度40℃，接种量1%（嗜热链球菌∶保加利亚乳杆菌=1∶2），发酵时间4 h的发酵条件，根据前期试验结果，在乳粉添加量10%、果汁添加量15%和蔗糖添加量5%的基础上对乳粉添加量、果汁添加量和蔗糖添加量进行单因素试验，乳粉添加量为5%、10%、15%、20%、30%，果汁添加量为5%、10%、15%、20%、30%，蔗糖添加量为 1%、3%、5%、7%、9%。通过对制备好的发酵乳饮料进行感官评分来评价各因素对饮料品质的影响。

正交试验：基于单因素试验的感官评价得分，找出每个因素的较优水平，进而采用 L9（33）正交表进行正交试验，对乳粉添加量、果汁添加量和蔗糖添加量3个因素进行优化，因素水平如表 1 所示，得出龙眼发酵乳饮料的优化配方。

表1 龙眼发酵乳饮料配方优化因素水平表

1.2.5 龙眼发酵乳饮料发酵条件优化

单因素试验：采用最优化配方，根据前期试验结果，在发酵温度40℃，接种量1%，选用嗜热链球菌∶保加利亚乳杆菌=1∶2发酵时间4 h的基础上对发酵温度、接种量和菌种配比进行单因素试验，发酵温度为38℃、40℃、42℃、45℃，接种量为0.5%、1%、2%、3%、4%，菌种配比为1∶1、1∶2、2∶1、1∶3。通过对制备好的发酵乳饮料进行感官评分和测定乳酸含量来综合评价各因素对饮料品质的影响。

正交试验：基于单因素试验的感官评分和乳酸含量，找出每个因素的较优水平，进而采用L9（33）正交表进行正交试验，对发酵温度、接种量和菌种配比3个因素进行优化，因素水平如表2 所示，以感官评分和乳酸含量为衡量指标，计算出综合评 分［15］，确定优化条件。

表2 龙眼发酵乳饮料发酵条件优化因素水平表

综合评分=（乳酸含量/乳酸含量最高值）× 100×0.4+（感官评分/感官评分最高值）× 100×0.6

1.3 测定项目及方法

1.3.1 总酸含量

参考 GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》中的酸碱滴定法测定。

1.3.2 感官评价

由 20个人按照既定感官评分标准对酸甜度、口感、风味和组织状态进行感官评分，龙眼发酵乳饮料的感官评分标准见表3。

表3 龙眼发酵乳饮料的感官评分标准

1.4 统计分析

采用Excel 2010进行试验数据整理、极差分析及图表制作。

2 结果与分析

2.1 不同乳酸菌发酵对乳酸含量和感官评分的影响

不同乳酸菌发酵对乳酸含量的影响见图1，从图1可看到，混合配料液在乳酸菌作用下，随着发酵时间延长，产生乳酸含量呈上升趋势；当选用保加利亚乳酸菌发酵至4 h，乳酸含量达到0.757%，产酸最高且最快。嗜热链球菌产酸速率较植物乳杆菌和干酪乳杆菌小。说明保加利亚乳杆菌是乳酸菌饮料发酵产酸的主要菌种，对产品的乳酸含量和酸甜感官有重要影响。

图1 不同乳酸菌发酵对乳酸含量的影响

不同乳酸菌发酵对感官评价的影响见图2，从图2可看到，随着发酵时间延长，保加利亚乳杆菌发酵制作的乳饮料感官评分不断减少，嗜热链球菌、植物乳杆菌和干酪乳杆菌发酵制作的乳饮料感官评分先增加后减少。嗜热链球菌在不同时间下发酵产品所得感官评分，相比之下都高于其他菌种制得乳饮料的感官评分。当选用嗜热链球菌发酵6 h，发酵乳饮料感官评分达到最高的83分，此时乳饮料风味较协调，酸甜适中，含有一定的龙眼香和发酵酸香，饮料组织状态较好，无分层和沉淀现象。说明嗜热链球菌是影响发酵乳饮料感官的主要菌种。因此，可综合考虑产生乳酸和感官评价情况，选用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌作为复合菌种发酵生产龙眼发酵乳饮料。

图2 不同乳酸菌发酵对感官评价的影响

2.2 发酵乳饮料配方优化

2.2.1 乳粉添加量对感官的影响

不同乳粉添加量感官评价见表4，由表4可知，随着乳粉添加量的增加，产品感官评分先增加后减少，当乳粉添加量为10%时，感官评分最高为86分。乳粉添加量对产品风味、酸甜度和组织状态有较大影响，过低则发酵度不足，过高则发酵过度且组织状态不佳。当乳粉添加量5%~15%范围内时，发酵乳饮料的感官评分相对较高，因此选择5%，10%，15%进行后续正交试验。

表4 不同乳粉添加量感官评价

2.2.2 龙眼果汁添加量对感官的影响

不同果汁添加量感官评价见表5，由表5可知，随着龙眼果汁添加量的增加，产品感官评分呈现先增加后减少的趋势，当果汁添加量为20%时，感官评分最高为88分。果汁添加量对产品的风味和酸甜度有较大影响，过低时发酵饮料缺乏龙眼的特征香气，过高时龙眼的特征香气又过于浓郁而掩盖了发酵酸香。以果汁添加量20%作为基准，试验选择了15%、20%、30%进行后续正交实验。

表5 不同龙眼果汁添加量感官评价

2.2.3 蔗糖添加量对感官的影响

不同蔗糖添加量感官评价见表6，由表6可知，随着蔗糖添加量增加，产品感官评分先增加后减少，当蔗糖添加量为5%时，感官评分最高为86分。蔗糖添加量对产品的酸甜度和口感有较大影响，当加糖量在1%~5%范围内时，发酵乳饮料的感官评分相对较高，因此选取1%、3%、5%进行后续正交实验。

表6 不同蔗糖添加量感官评价

2.2.4 龙眼发酵乳饮料配方优化结果

如表7中正交试验分析结果所示，极差 RB＞RA＞RC，即 3 种因素对龙眼发酵乳饮料感官评价结果的影响大小排序为：果汁添加量＞乳粉添加量＞ 蔗糖添加量。综合3种因素中k值可知，得到的最优配方为 A2B2C2，即乳粉添加量为10%、果汁添加量为 20%、蔗糖添加量为3%。

表7 龙眼发酵乳饮料配方优化正交试验结果与分析

2.3 发酵乳饮料发酵条件优化

2.3.1 发酵温度对饮料品质的影响

不同发酵温度对乳酸含量和感官评分的影响如图3所示，从图3可看到，随着发酵温度升高，乳酸含量和感官评分呈现先增加后降低的趋势，当40℃时，乳酸含量0.261%，感官评分为最高的89分。当42℃时，乳酸含量达到最高的0.308%，感官评分为86分。当45℃时，乳酸含量反而下降为0.218%，感官评分为76分。可见，保加利亚乳杆菌在最适生长温度40℃~43℃范围内发酵能力最强，乳酸生成量最佳。

图3 不同发酵温度对乳酸含量和感官评分的影响

2.3.2 接种量对饮料品质的影响

不同接种量对乳酸含量和感官评分的影响如图4所示。由图4可看到，随着接种量增加，乳酸含量不断增加，但感官评分先增加后减少。接种量2%时，乳酸含量0.282%，感官评分为最高91分，接种量到3%时，乳酸含量0.323%，感官评分转而下降为79分，说明随着接种量增加，酸度逐步上升，会导致糖酸比失调，影响到产品的感官接受程度。

图4 不同接种量对乳酸含量和感官评分的影响

2.3.3 菌种比例对饮料品质的影响

由图5可看到，菌种配比为1∶1、1∶2、2∶1时的感官评分分别为为88分、89分、75分，而菌种配比为1∶3时的乳酸含量为0.541%，感官评分为63，饮料偏酸，口味不协调。

图5 不同菌种配比对乳酸含量和感官评分的影响

2.3.4 龙眼发酵乳饮料发酵条件优化

如表8中正交试验分析结果所示，感官评分指标极差 RA＞RB＞RC，即 3 种发酵条件因素对龙眼发酵乳饮料感官评价结果的影响大小排序为：发酵温度＞接种量＞菌种配比。综合3种因素中k值可知，得到的最优配方为 A1B2C1，即发酵温度为40℃，接种量为 2%，嗜热链球菌∶保加利亚乳杆菌为1∶1。

表8 龙眼发酵乳饮料发酵条件优化正交试验结果与分析

理论上发酵乳饮料在乳酸含量较高的情况下更能发挥乳酸菌调节肠道菌群平衡的作用，因此考虑以乳酸含量和感官评分计算得到的综合评分为指标，极差 RA＞RC＞RB，即 3 种发酵条件因素对龙眼发酵乳饮料综合评价结果的影响大小排序为：发酵温度＞菌种配比＞接种量。综合3种因素中 k值可知，得到的最优配方为 A2B2C2，即发酵温度为42℃，接种量为 2%，嗜热链球菌∶保加利亚乳杆菌为1∶2。

以综合评分为指标进行方差分析，从表9可知，因素A对试验结果影响显著，因素B、C对试验结果影响不显著。对显著因子应取最好水平，即应首要考虑选择A2，此结果与极差分析相同。

表9 正交试验方差分析表

3 讨论

本研究选用了保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的混合菌发酵制备龙眼发酵乳饮料，最优配方为乳粉添加量10%、龙眼果汁添加量20%、蔗糖添加量3%。以乳酸含量和感官评分综合加权分为评价指标，最优发酵工艺为发酵温度42℃、接种量2%、嗜热链球菌∶保加利亚乳杆菌=1∶2、发酵时间4 h。在此优化配方和发酵工艺下，以龙眼汁、乳粉和蔗糖为原料制得的龙眼发酵乳饮料乳酸含量为0.33%，可溶性固形物含量为11.6%，酸甜度适中，口感细腻，具有龙眼清香、发酵酸香和乳香，色泽均匀（乳白含浅黄色），感官评价良好。

本研究中，保加利亚乳杆菌是龙眼发酵乳饮料加工中产生乳酸的主要菌种，嗜热链球菌对龙眼发酵乳饮料感官评价具有显著影响，因此选用其二者作为复合发酵菌生产发酵乳饮料。这与赖婷等［16］选用明串珠菌和植物乳杆菌1∶1复合发酵菌种不同，是因为赖婷以降糖能力和释放结合酚作为评价指标进行菌种筛选。与俞憬［17］选用干酪乳杆菌作为发酵菌种也不同，俞憬研究发酵龙眼干制成的果浆，没有添加乳粉作为原料，且需要发酵12小时后，感官风味才得到明显改善，所需耗能较大。选用嗜热链球菌与保加利亚乳杆菌作为复合发酵菌种与当前大多数发酵乳饮料试验研究选择的发酵菌种相 同［18-25］，是较为科学合理的选择。

本研究发现，果汁添加量对发酵乳饮料感官影响最明显，与庞泽翀［26］研究龙眼乳酸菌发酵饮料、苏伟等［27］研究芒果汁发酵乳饮料得到结果一致，可能是由于龙眼、芒果等热带水果风味特别且浓郁，能直接影响产品感官；试验得到优化配方为乳粉添加量10%、果汁添加量20%、蔗糖添加量3%，与庞泽翀等［28］研究得到的优化条件龙眼汁添加量50%、乳粉添加量4%有较大不同，主要也是考虑了龙眼的水果风味特别浓郁，取较少而适量的果汁和较多的乳粉添加量作搭配，所得发酵乳饮料风味更为和谐。

本研究结果表明，影响感官评分的发酵条件因素排序为：发酵温度＞接种量＞菌种配比，与严汉彬等［29］研究香蕉发酵乳酸饮料、蔡文韬等［30］研究龙眼发酵乳酸饮料中发酵温度对产品感官影响最大结果相同。本研究还区别于刘磊等［31］、蔡文韬 等［32］将原料发酵成酸乳后再破乳调配添加稳定剂的加工工艺，采用简化的微发酵不破乳的加工路径，所需添加的辅料更少，也制得感官评价好、具有益生活性、符合产品质量要求的龙眼发酵乳饮料。

当前消费者对食品益生营养价值的关注度日益增强，因此，有效融合了果蔬特殊风味和乳酸饮料益生活性的果蔬汁发酵乳饮料具有广阔的市场前景，研发龙眼发酵乳饮料也将大力推动龙眼产业发展，助力乡村振兴。本研究以感官评分作为评价指标一，以感官评分和乳酸含量决定的综合评分作为评价指标二，分别进行了分析和考量，得到不同的最优发酵条件。在当前市场主要考虑感官需求和益生活性的前提下，应以综合评分作为主要的评价指标，但实际的市场接受程度和反馈还需进一步在消费者中开展品评和调研得到。

4 结论

在乳粉添加量10%、果汁添加量20%、蔗糖添加量3%的优化配方下，利用发酵温度42℃、接种量2%、嗜热链球菌∶保加利亚乳杆菌=1∶2、发酵时间4 h，可制备优质龙眼发酵乳饮料，乳酸含量0.33%，可溶性固形物含量11.6%，酸甜度适中，口感细腻爽口无滞留，具有龙眼的清香、发酵酸香和乳香，色泽呈均匀一致的乳白色含浅黄色，组织状态均匀一致不分层，无明显沉淀。