乳酸菌发酵型板栗酸乳发酵工艺的优化

陈 洁，刘 智，汪浩明，黄行健，朱龙超，杨 芳*

（1.湖北大学 知行学院生物工程系，湖北 武汉 430011；2.华中农业大学 食品科技学院，湖北 武汉 430070）

板栗是经济价值较高的干果之一，营养丰富，栗果中除含有淀粉外尚含有人体必需的蛋白质、糖类、脂肪、胡萝卜素、核黄素、少量酚类物质、多种维生素及其他大量微量元素。板栗既是果品，又具有显著的药用价值和保健功能，其滋补功能堪与人参、当归相媲美，常食可达到抗衰老和延年益寿的目的[1]。但板栗是一种季节性非常明显的食物，且含水量高，使其不耐贮藏，常温下放置容易腐烂[2-3]。目前的板栗加工品种不多，科技含量不高[3]，而发酵酸乳工艺较为成熟，研究热点也主要集中在其他原料与牛乳复配用于开发新品种上[4-7]。因此，如能将板栗制成酸乳，有利于板栗的储藏，使消费者在其他季节也能品尝到板栗的味道。用板栗浆与鲜牛乳混合发酵制成板栗酸乳，有板栗特有的香味，还可增加了酸奶中维生素和多种微量元素，减少脂肪含量，达到动植物营养互补效果，也可为板栗深加工开辟了一条新的途径[8]。同传统酸奶一样，在板栗酸乳制作过程中酸度和稠度等理化指标易受菌种及其发酵机制的影响；乳酸菌的活菌数及其活性又易受加工贮藏条件的影响，导致产品质量不易稳定，这些均限制了此类产品的研究和推广[9]。本论文通过研究板栗酸乳的工艺优化，不仅是为优化板栗酸乳制作工艺参数，也为能在板栗酸乳储藏这些方面提供一点思路和方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

油栗：产地麻城；纯牛奶：伊利乳业有限公司；乳酸菌丹尼斯克（中国）有限公司；氢氧化钠（AR）：天津市博迪化工有限公司；次甲基蓝（AR）：上海试剂三厂；草酸（AR）：上海诚心化工有限公司；葡萄糖（AR）：天津市北方天医化学试剂厂等。[l2]

1.2 仪器与设备

JM-60胶体磨：温州市鹿城精益胶体磨机械厂；PHS-3C数显酸度计：上海宇隆仪器有限公司；NDJ-1旋转式粘度计：上海舜宇恒平科学仪器有限公司；FW80高速万能粉碎机：天津市泰斯特仪器有限公司；DNP-9612BS-Ⅲ电热恒温培养箱：上海新苗医疗器械制造有限公司；HH-2数显恒温水浴锅：国华电器有限公司；AR1140电子分析天平：奥豪斯国际贸易（上海）有限公司；WFJ7200紫外可见分光光度计：尤尼柯（上海）仪器有限公司；TBL组织捣碎机：天津市泰斯特仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 板栗浆的制备

选择新鲜饱满、无虫蛀、无霉烂、无污染物的油板栗，手工去壳。去壳后的栗仁于沸水浴下热烫1min，趁热搅拌打破栗衣，去除板栗囊衣得净栗仁。栗仁切碎用高速组织粉碎机粉碎1min～2min，过60目筛，将匀浆取出按1:3加入煮沸的蒸馏水，再煮沸30min。冷却后的板栗汁打浆5min后用胶体磨均质5min，要求均匀细腻。制备的板栗浆待用[10]。

1.3.2 板栗酸乳的发酵工艺

板栗浆→按比例添加牛奶调配→添加乳酸菌发酵剂→41℃恒温培养至乳清析出→冷却→冰箱冷藏后发酵[8]。

1.3.3 滴定酸度的测定

酸度测定参照GB 5413.34[11]。

1.3.4 美兰褪色时间的测定

在发酵乳样试管中按乳：美兰为20:1的比例加入美兰标准试剂，于38℃水浴观察褪色反应，以反应乳由蓝变白即算褪色完毕，记录褪色时间[12]。

1.3.5 黏度的测定

旋转式粘度计。

1.3.6 试验板栗加工特性的分析

可食率：随机选取60粒板栗，称重得到单粒毛重，去皮和囊衣后称重每粒板栗仁的重量得板栗仁的净重，栗仁净重与板栗毛重的比值即为可食率[10]；水分含量：参照GB5009.3测定[13]；总糖含量：蒽酮比色法[14]；总酸含量：酸碱滴定法，参照GB/T 12456-2008测定[15]；淀粉含量：酸水解法，参照GB/T 5009.9-2008[16]。[l3]

1.3.7 发酵型板栗酸乳工艺条件的优化

（1）最适板栗浆和牛乳配比的确定

板栗浆中按板栗浆：牛乳比分别为3:7、4:6、5:5、6:4、7:3的比例添加纯牛奶调配作为待发酵液，乳酸菌接种量为0.3g/L，于41℃的恒温培养箱中发酵8h。发酵结束后测定酸度、美兰褪色时间及发酵乳的黏度，滴定酸度平行值3个，美兰褪色时间、黏度平行值2个。

（2）最适发酵时间的确定

板栗浆：牛乳比为5:5配制发酵液，乳酸菌菌种接种量为0.3g/L，接种后的发酵液置于41℃恒温培养箱中分别培养6h、7h、8h、9h、10h。发酵结束后同测定酸度、美兰褪色时间及黏度。

（3）乳酸菌添加量的确定

板栗浆：牛乳比为5:5配制发酵液，乳酸菌菌种接种量依次为0.15g/L、0.20g/L、0.25g/L、0.30g/L、0.35g/L、0.40g/L、0.45g/L、0.50g/L、0.55、0.60g/L、0.65g/L、0.70g/L。置于41℃的恒温培养箱中发酵8h。发酵结束后测定酸度、美兰褪色时间及黏度。

（4）发酵型板栗浆酸工艺条件的优化

根据单因素试验确定板栗酸乳发酵过程中板栗浆和牛乳的配比、发酵时间、接种量影响因素的水平取值范围，以滴定酸度作为主要评价指标，结合发酵乳中乳酸菌活力和发酵乳黏度对结果进行验证，确定发酵型板栗酸乳的发酵工艺条件。

尽管我国消费税制设立初衷是为了发挥调节功能，但是消费税并非纯粹的中央税。在燃油税费改革之后，地方养路费转换而来的消费税虽然在形式上仍然为中央税，但绝大部分会通过转移支付形式返还给地方，我国消费税的共享税探索实践已经走出了第一步。

2 结果与分析

2.1 试验板栗加工特性的分析结果

表1 试验板栗加工特性的分析结果Table 1 The processing properties of oily chestnut

表1反映出试验板栗果形小，可食率高（81.70%），以板栗为原料制作发酵乳可充分利用其果肉，利用率高，因此制作成本也相对较低。油板栗含水量高（59.50%），约占总成分比例的一半以上，不利于长期贮藏，若对其制浆加工成饮品类产品能有效利用栗仁中的水分。

果蔬汁饮品主要呈味物质是糖和酸，将板栗浆中测得的总糖含量与可滴定酸度进行相除所得的值，即为糖酸比。糖酸比的数值大小直接影响着果汁饮品的口感，大部分饮品中都是通过调节糖酸比来控制食品口味，因此是水果制汁特性分析的一个重要指标，也可影响乳酸饮料的风味和稳定性[17]。试验板栗浆的糖酸比为45.39，口感甘甜，这在利用板栗制浆加工成饮料类产品上有一定优势。因为加工制汁过程中，板栗中富含的淀粉会被糊化，影响黏度的大小。黏度与透光率存在着紧密的联系，两者都是反映果汁加工过程的制汁状态的。透明率（感官上从色泽判定）会受板栗制浆过程中加水量和磨浆粒度的影响，麻城油栗的透光率较高，黏度相对较小，加工后状态较好，适合加工制汁。

制作板栗浆时，板栗淀粉经加热水解生成大量可发酵糖。试验板栗淀粉含量较高（56.62%），可以为乳酸菌创造出一个良好的发酵环境，使得酸度提高。且板栗淀粉糊化起始温度为68℃[19]，板栗乳制取过程中煮沸操作有利于板栗淀粉糊化成淀粉糊，增大板栗酸乳的黏度。

2.2 最适板栗浆和牛乳配比的确定

酸奶发酵终点的酸度可直接影响酸乳的品质[20]。由图1（a）可以看出，随着板栗浆添加量的增大，发酵乳酸度成下降趋势。由于板栗中淀粉含量较高（占干物质的50%左右[21]），板栗浆添加量较大时，可供乳酸菌发酵产酸的葡萄糖、乳糖等糖类减少，引起酸度降低。经方差分析，板栗浆：牛乳为6:4时酸度（52.53±6.74）°T相比于7:3时的酸度（48.63±2.20）°T没有显著性提高；而当牛乳添加比例提高至50%时，即板栗浆：牛乳为5:5时的酸度（65.80±3.30）°T开始有显著性提高（p＜0.05），但与4:6组（67.33±2.85）°T、3:7组（70.00±1.54）°T的酸度相比，3组之间的酸度无显著性差别，可见再通过降低发酵乳中板栗浆的含量已不能明显提高自然发酵酸度。同时板栗浆添加量过少，板栗风味不突出。粘度方面（图1（c）），当板栗浆:牛乳为4:6时的黏度值（1100±71）mPa·s相比于7:3（3050±212）mPa·s、6:4（2838±88）mPa·s和5:5（2775±247）mPa·s有显著性降低。板栗淀粉糊化起始温度为68℃，板栗浆制取过程中煮沸的操作使得大量的板栗淀粉糊化为淀粉糊，黏度增大。美兰褪色时间（图1（b））也是在板栗浆:牛乳为4:6时有显著性降低（p＜0.05），反映出乳酸菌活力的随牛乳含量的增加有显著性提高。因此为保证自然发酵酸度，选择板栗浆:牛乳为5:5左右为宜。

发酵时间对板栗发酵乳的影响见图1，发酵8h的酸度（72.97±3.41）min达到最高，且与其他发酵时间有显著性差别（p＜0.05）。反映出8h乳酸菌进入稳定期并大量产乳酸。发酵9h时的美兰褪色时间（119±13）min还在降低，适当延长发酵时间，对含有板栗浆发酵环境中提高乳酸菌活力是有益的。图1（c）显示不同发酵时间下的粘度无明显差异，发酵时间对于板栗酸乳的黏度影响不大。发酵时间选择8h～10h较为适宜。

2.4 最适乳酸菌添加量的确定

由图1（a）看出接种量在从0.15g/L增至0.70g/L时的酸度成上升趋势，但由于板栗浆中可供乳酸菌利用的单糖含量有限，继续加大接种量对酸度的提高不显著（p＞0.05）。接种量的改变主要反映在对美兰褪色时间及乳酸菌活力上，加大接种量，有利于发酵板栗浆中乳酸菌活力的增强，添加量为0.40g/L、0.45g/L和0.50g/L时的美兰褪色时间最短，分别为（130±4）min、（126±9）min和（126±4）min，且3组无显著性差异。因此乳酸菌添加量选择0.40g/L～0.50g/L比较适宜。

2.5 最优发酵工艺参数的确定

表2 L9（34）正交试验结果Table 2 Results of L9（34）orthogonal test

表3 正交试验结果方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal experiment result

以酸度、美兰褪色时间和黏度为指标，乳酸菌发酵型板栗酸乳发酵工艺正交试验各组结果值见表2。从方差分析（表3）反映出以酸度作为考察指标，板栗浆和牛乳配比对结果有极显著影响（p＜0.01），发酵时间和菌种添加量对板栗酸乳的酸度影响相对较小；以美兰褪色时间和黏度为考察指标时，板栗浆和牛乳配比对结果有显著影响（p＜0.05）。根据综合平衡法，以酸度是主要考察指标，综合考察美兰褪色时间和黏度指标。

表4正交试验结果分析看出对于因素A板栗浆和纯牛乳配比，3个指标都是取A1好。从极差分析看出，以酸度和美兰褪色时间为考察指标时，因素C乳酸菌接种量的影响大于因素B发酵时间，且都表现出取C3好。以酸度和粘度为指标，因素B取B3较好，以美兰褪色时间为指标，取B1较好；方差分析（表3）反映出发酵时间仅对美兰褪色时间影响较小，但随发酵时间延长，黏度有增大趋势，故综合评价，选取最佳工艺组合为A1B3C3，即板栗浆和纯牛乳配比为4:6，乳酸菌添加量0.50g/L，发酵10h。为进一步考察上述最优条件和提高试验的准确性，验证该工艺条件试验组酸度为79.8，美兰褪色时间为125min，黏度为2220mPa·s，酸度适宜。

3 结论

3.1 麻城油栗可食率达81.7%，其中水分含量高，糖酸比适宜。果仁中含有的淀粉经加热制浆后可部分转化为可发酵糖，板栗淀粉糊化后利于增大黏稠度，适宜作为发酵型板栗酸乳的原料。

3.2 本文研究了工艺条件对板栗酸乳品质的影响，以酸度黏度和乳酸菌活力为指标，通过正交试验发现优质板栗酸乳工艺条件为：板栗浆:牛乳为5:5，发酵时间10h，菌种添加量为0.50g/L，采用以上工艺参数制作的板栗酸乳具有板栗果香，凝乳性好。

3.3 板栗中含有大量淀粉，淀粉经加热水解生成葡萄糖。乳酸菌在发酵过程中，葡萄糖经EMP途径降解为丙酮酸，丙酮酸再被NADH还原成乳酸；乳酸使乳中酪蛋白胶粒中的胶体磷酸钙转变成可溶性磷酸钙，从而使酪蛋白胶粒的稳定性下降，酪蛋白发生凝集沉淀形成酸乳。油栗单重小，但去壳去皮后可食性部分含量高。可食性部分包含了包括糖、蛋白质、脂肪在内的绝大部分营养成分，因而食用价值高，根据板栗加工适应性指标将板栗加工为板栗酸乳具有可行性。

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