苹果渣、复原羊乳无蔗糖发酵工艺研究

李 帅，郭玉蓉，吴 昊，郑文龙，张 娟，张晓瑞

（陕西师范大学，食品工程与营养科学学院，陕西西安710062）

苹果渣、复原羊乳无蔗糖发酵工艺研究

李 帅，郭玉蓉*，吴 昊，郑文龙，张 娟，张晓瑞

（陕西师范大学，食品工程与营养科学学院，陕西西安710062）

以苹果渣和复原羊乳为主要原料，生产固体复合发酵乳饮料。在单因素的基础上，通过正交实验，确定苹果渣复合发酵乳的优化工艺条件为：复原羊乳量30%，43℃发酵8h，接种量5%，木糖醇5%。营养评价结果证明，此工艺参数生产的固体复合发酵乳饮品营养丰富、均衡，风味纯正，是一种风味纯正的饮料。

苹果渣，复原羊乳，发酵，营养评价

苹果渣是苹果榨汁后的下脚料，是一种富含各种营养成分、工业附加值高、可综合利用的农产品加工产物[1-4]。我国每年排出的鲜苹果渣100多万吨，其中只有25%～30%的用于肥料、燃料、饲料等，大部分被废弃，造成了环境污染和资源浪费[5]。苹果渣的粗纤维较多、蛋白质含量较低[6]。山羊乳富含蛋白质、脂肪、乳糖、矿物质及多种维生素，且含量均高于牛奶和人奶，具有营养、保健及食疗多重功能，被人们视为乳类中的精品[7]。在酸羊乳中，由于乳酸菌的发酵作用，使其营养成分比鲜奶更完善，更易于消化吸收[8]。

目前，国内外把苹果渣与乳结合进行加工利用的研究尚未见报道，本实验以苹果渣和复原羊乳为原料，制成具有苹果清香和复合发酵乳香的固体复合发酵乳饮料，营养均衡、风味纯正，还具有一定的保健作用。为苹果渣的开发利用提供了新的途径，同时丰富了复合发酵乳饮料的种类。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

苹果渣 陕西师范大学中试工厂；全脂羊乳粉陕西红星乳业有限公司；乳酸菌（含保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌） 丹尼斯克公司；氢氧化钠、硫酸、盐酸、硫酸钾、硫酸铜、邻苯二甲酸氢钾、酚酞等 均为分析纯；木糖醇 为食品级。

电子天平 德国赛多利斯集团；SW-CJ-1F型超净工作台 上海跃进医疗器；LDZX-40AI型立式自动电热压力蒸汽灭菌器 上海优浦科学仪器有限公司；GSP-9080型恒温培养箱 上海博迅实业有限公司；pHS-3C型pH计 雷磁上海仪电科学有限公司；PLA-1型手持糖度计 日本ATAGO公司。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 杀菌 将果渣与复原羊乳按照一定比例混匀后于100℃杀菌10min，然后冷却至室温。

1.2.2.2 接种发酵 将保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的混合菌种接种于经杀菌冷却的混合乳中，以酸度达到65～70°T作为判断发酵的终点[9]，然后于4℃条件下进行10～12h的后发酵。

1.2.3 测定方法 pH测定：采用pH计；酸度测定：参照GB/T 5409，结果用吉尔涅尔度（°T）表示；糖度测定：采用手持糖度计；蛋白质含量测定：参照GB/T 50095-2010食品中蛋白质测定方法，即凯氏定氮法；微生物指标根据GB 4789.2-2010测定菌落总数，根据GB 4789.3-2010对大肠菌群计数。

1.2.4 单因素实验

1.2.4.1 加乳量单因素实验 发酵苹果渣加入羊乳能够促进乳酸菌的生长繁殖，并赋予产品特有的发酵乳香。采用单因素实验，研究加乳量分别为0%、10%、20%、30%、40%和50%，接种量为均为5%，并在43℃下培养10h后，观察苹果渣乳酸发酵产品外观和滋气味的变化。

1.2.4.2 温度单因素实验 加乳量30%，接种量为5%，分别在37、40、43、45℃下培养10h，每隔2h测量一次pH、酸度，研究温度对发酵过程pH和酸度的影响。

1.2.4.3 接种量单因素实验 接种量分别1%、3%、5%、7%和9%，加乳量为30%，在43℃下培养10h，每隔2h测定酸度变化，并测定发酵前和发酵10h后还原糖的变化，研究接种量对发酵过程的酸度和发酵前后还原糖的影响。

1.2.5 正交实验设计 根据单因素结果，选择加乳量、发酵温度和接种量3个产品质量影响因素，采用L9（34）正交实验优化工艺参数，正交实验设计见表1。

表1 正交实验因素水平表Table.1 Factors and levels of orthogonal test forpreparation processing

1.2.6 感官评定方法 组织经过感官评定专门培训和考核的食品专业人员12人，按表2的评分标准进行综合打分。

表2 复合发酵乳饮料感官评价指标Table.2 Sensory evaluation standard of apple pomace and goat yogurt

1.2.7 发酵前后氨基酸组成对比 对比发酵前后氨基酸组成，为进一步营养评价提供依据。氨基酸含量测定采用GB/T 5009.124-2003的方法。

1.2.8 产品营养评价方法 根据氨基酸平衡理论，利用WHO/FAO的必需氨基酸模式[10]，计算样品中必需氨基酸的氨基酸比值（ratio of amino acid，RAA），氨基酸比值系数（ratio coefficient of amino acid，RC）和比值系数分（score of RC，SRC）。当RC＞1时，表示该种氨基酸含量过剩，当RC＜1时表示该种氨基酸不足；当SRC越接近100，表明这种蛋白质越接近标准蛋白质中氨基酸的比例[11]。常见作物中，小麦的SRC值较高，所以本研究采用小麦作为参照。

2 结果与分析

2.1 羊乳添加量的确定

羊乳添加量对产品酸度和感官品质影响的结果见表3。

表3 羊乳添加量对产品酸度和感官影响Table.3 Effect of content of goat yogurt on acid and sensory evaluation

由表3可知，纯苹果渣发酵几乎不能进行；加乳量为10%时，产品外观粗糙，滋气味较平淡；加乳量为50%时，产品中的苹果清香被乳香覆盖，并伴有少许酸涩味。因此，加乳量以20%～40%为宜，此时产品既具有苹果清香又有适宜的乳香，色泽均匀一致，酸味适中，呈现产品特有颜色。

2.2 发酵温度的确定

温度单因素实验酸度和pH随时间的变化结果见图1、图2。

由图1和图2可知，发酵8h酸度可达到55～70°T，并趋于稳定。发酵过程pH的变化与酸度的变化结果一致，发酵温度低于40℃，嗜热链球菌生长旺盛，产生乳酸的比例较小，导致产品酸味不足且达到规定酸度的时间较长，因此选择发酵温度在40～45℃较为合理。由此可见，发酵温度对于酸度、产品风味等有很大影响，这与吴兴壮等[12]的研究结果一致。

图1 不同发酵温度条件下复合发酵乳酸度变化值Fig.1 Change of acids during different fermentation temperature

图2 不同发酵温度条件下pH变化值Fig.2 Change of pH during different fermentation temperature

2.3 接种量的确定

不同接种量条件下，复合发酵乳酸度变化和消耗还原糖的结果见图3、图4。

图3 不同接种量复合发酵乳酸度变化值Fig.3 Change of acids during different fermentation temperature

图4 不同接种量复合发酵乳还原糖变化值Fig.4 Change of suger during different fermentation temperature

由图3可知，接种量低于3%，产酸较少，可能由于接种量过低，乳酸菌得不到足够的生长[13]；接种量太大，产酸过快，酸度过高，凝乳过快，给苹果渣酸乳的风味和组织状态带来缺陷。由图4发酵前后还原糖的变化可知，接种量1%～7%，随着接种量的增加，发酵过程消耗还原糖量增加，接种量小于3%，消耗还原糖量较少，则发酵进行不完全，接种量大于5%，消耗还原糖的量基本不变。因此实验选择接种量应不低于3%，从生产成本考虑，接种量不宜太大，所以接种量为3%、5%、7%时较为适合。

2.4 发酵条件优化

由上述单因素实验结果可知，发酵进行8h产物酸度可达到55～70°T并趋于稳定，因此确定前发酵时间为8h，以加乳量、发酵温度、接种量为考察因素，采用L9（34）正交实验优化工艺参数，以感官得分为评价指标，正交实验结果与方差分析结果分别见表4、表5。

表4 正交实验结果与分析Table.4 Results and analysis of orthogonal test for preparation processing

表5 发酵酸乳感官指标正交实验结果方差分析Table.5 Analysis of variance of orthogonal experiment on flavor of fermented yogurt

由表4和表5正交结果极差分析和方差分析可知，各因素对发酵产物品质影响的顺序为A＞B＞C，即加乳量最显著，接种量最不显著，发酵条件最优组合为A2B2C2，即加乳量为30%，发酵温度为43℃，接种量为5%时，得到的发酵产物感官评价最优。经验证发酵组合A2B2C2的感官得分为8.72。

2.5 产品风味调配

按照正交筛选出最佳发酵工艺条件，即加乳量为30%，发酵温度为43℃，接种量为5%进行发酵，发酵结束后加入甜味剂进行调味，使产品酸甜可口。通过单因素实验确定木糖醇的添加量，其结果见表6。

表6 木糖醇加量对发酵产品质量的影响Table.6 Effect of content of sugar on pH，living cell content and quality

由表6可知，添加量过低甜味不明显，过高则口感风味不佳，因此产品调配用木糖醇添加量以5%最佳。

2.6 发酵前后氨基酸组成和产品营养评价结果

按照正交筛选出最佳发酵工艺条件进行发酵，对比发酵前后氨基酸的变化，结果见表7。对发酵前后必需氨基酸进行RC和SRC计算，结果见表8。

表7 发酵前后氨基酸组成及含量变化表Table.7 Changes of the kind and content of amino acid before and after the fermentation

表8 小麦和苹果渣发酵前后必需氨基酸的RC和SRC比较Table.8 The comparative result of RC and SRC between the wheat and apple flesh pomace before and after the fermentation

由表7结果可知发酵过程中氨基酸变化显著，发酵可以使产品中的各种氨基酸比例更加均衡，必需氨基酸比例提高，尤其是赖氨酸和亮氨酸增加显著。由表8可以看出发酵后的苹果渣固体饮品中氨基酸的存在比例更加符合标准模式，并且与小麦相比，发酵后的氨基酸组成更加合理，营养价值更高。

2.7 产品质量标准

感官指标：色泽呈淡黄色，组织状态均匀，无析水、分层现象，无可见杂质。口味清爽、苹果味清新自然，口感细腻，甜酸适宜，具有独特的发酵风味，无异味。

微生物指标：细菌总数＜100cfu/mL，大肠菌群＜10cfu/mL，霉菌、酵母菌、致病菌未检出。

3 结论

本研究以苹果渣为主要原料，添加30%的复原羊乳，接种5%的嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的混合菌，43℃发酵8h，发酵结束后添加5%木糖醇调配，得到的苹果渣固体复合发酵乳饮料色泽淡黄，组织均匀，具有苹果清香和乳香，酸甜可口，营养均衡，可作为一种功能性保健固体乳饮料，与市场上现有的其他固体乳饮料相比，其具有独特的生物学保健作用。以苹果渣和全脂羊乳为主要原料，不仅为苹果渣的开发利用提供了新的途径，同时丰富了复合发酵乳饮料的种类，具有积极的现实意义。

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Study on process and techonlogy of the no-sucrose fermentation with apple pomace and reconstituted goat milk

LI Shuai，GUO Yu-rong*，WU Hao，ZHENG Wen-long，ZHANG Juan，ZHANG Xiao-rui
（College of Food Engineering and Nutritional Science，Shaanxi Normal University，Xi’an 710062，China）

Taking apple flesh pomace and reconstituted goat milk as main material，the single-factor experiment and the orthogonal experiment design was adopted to study the effects of different factors and determine the optimum parameters on the process of yielding solid fermented beverage.The results indicated that the optimum technique parameters were as follows：reconstituted goat milk 30%，inoculation 5%，xylitol 5%，fermentated at 43℃for 8h.The results of nutritive evaluation showed that the final products obtained under the optimal condition exhibited well-balanced nutrition and special flavor.

apple pomace；reconstituted goat milk；fermentation；nutritive evaluation

TS275.4

A

1002-0306（2014）06-0189-05

2013－07－19 *通讯联系人

李帅（1988-），女，硕士研究生，主要从事食品加工方面的研究。

国家现代农业（苹果）产业技术体系建设专项（CARS-28）。