浑浊型龙眼果肉乳酸菌发酵饮料加工工艺优化

刘磊，赖婷，汪浩，张雁，张瑞芬，张名位

(广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所/农业部功能食品重点实验室/广东省农产品加工重点实验室，广东广州 510610)

浑浊型龙眼果肉乳酸菌发酵饮料加工工艺优化

刘磊，赖婷，汪浩，张雁，张瑞芬，张名位*

(广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所/农业部功能食品重点实验室/广东省农产品加工重点实验室，广东广州 510610)

以龙眼果肉乳酸菌发酵液为主要基料，以稳定性和感官评价两个指标加权得到的综合评分为响应值，通过单因素实验结合响应面优化方法，确定浑浊型龙眼乳酸菌饮料的较佳原辅料和复合稳定剂配方。结果表明，各因素对浑浊型龙眼乳酸菌饮料综合得分的影响程度从大到小依次为:糖酸比、果胶添加量、海藻酸钠添加量、黄原胶添加量。研究确定主要原辅料配方为木糖醇添加量3．00%，复合酸添加量0．15%;复合稳定剂配方为果胶添加量0．04%，海藻酸钠添加量0．30%，黄原胶添加量0．02%。在该配方下饮料的离心沉淀率为7．36%，感官评分为89．3，综合得分为98．97。

龙眼;发酵饮料;糖酸比;稳定剂;乳酸菌

龙眼又名桂圆，是我国南方亚热带特色水果，具有药、食两用功效［1］。鲜食龙眼口感清甜、质地脆爽、营养丰富，具有美容养颜、开胃健脾、安神益气等多种功效，可用于治疗失眠、心血不足、体虚力弱、脾虚泄泻等症［2-3］。现代药理学研究表明，龙眼肉具有抗衰老、抗癌、提高免疫力等作用［4-6］。龙眼在我国南方有广泛的生产基地，但目前龙眼种植面临产量过剩、供大于求的局面。目前，市场中已有的龙眼加工产品种类单一，不能解决龙眼种植产量过剩的局面，开发新型且具有市场前景的龙眼加工产品成为亟待解决的问题。

果蔬乳酸菌饮料作为一种新型风味饮料进入市场，以其口感独特又兼具营养保健功能而深受消费者青睐［7］。目前，龙眼的果汁产品中主要为澄清型果汁、复合型饮料以及与牛奶复配生产乳饮料［8-10］，而关于浑浊型龙眼乳酸菌饮料的研究鲜见报道。将龙眼加工成浑浊型乳酸菌饮料，既最大程度地利用了龙眼资源，保留了龙眼原有的色、香、味和营养，又赋予了饮料乳酸发酵后特有的风味和保健功能。这类产品不仅符合未来饮料市场的发展趋势，还迎合了人们健康、天然的消费观念，具有广阔的市场前景。目前，稳定性差是困扰浑浊型饮料最严重的问题，产品放置一段时间后就会出现絮凝、分层和沉淀等现象，严重影响产品的质量，降低产品的市场竞争力［11］。浑浊型龙眼乳酸菌饮料体系中不仅包含蛋白、糖等不稳定因素，还含有细小的龙眼果肉，这使得饮料稳定的难度进一步增加。本课题组在前期优化乳酸菌发酵龙眼果肉的工艺基础之上［12］，拟采用响应面优化试验从糖酸比调配、稳定剂筛选等方面解决浑浊型龙眼乳酸菌饮料的配方问题，开发均匀稳定、口感独特又兼具一定营养价值的龙眼乳酸菌饮料。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 原料与试剂

龙眼品种为“储良”，由广东省农业科学院果树研究所提供;保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌，广东省微生物菌种保藏中心;脱脂奶粉，广州市晋炜盛食品有限公司;果胶、海藻酸钠、黄原胶、卡拉胶、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、甜味剂、酸味剂均为食品级，碳酸钠为分析纯。

1.1.2 仪器设备

胶体磨，廊坊通用机械有限公司;磨浆机，温岭市泽国大众电器厂;高压杀菌锅，上海博迅实业有限公司医疗设备厂;PB-10型pH酸度计，德国Sartorius公司;LRH-250型生化培养箱，上海一恒科技有限公司;离心机，长沙湘智离心机仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程

浑浊型龙眼乳酸菌发酵饮料的加工工艺见图1。

图1 浑浊型龙眼乳酸菌发酵饮料的工艺流程Fig．1Process of cloudy longan beverage fermented by lactic acid bacteria

1.2.2 操作要点

1)原料预处理。将新鲜饱满、无明显生理病害的龙眼去皮、去核、打浆细磨，制得龙眼果浆，与脱脂奶粉按质量比为9∶1比例搅拌混匀，用碳酸钠溶液调节pH值至7．2。在105℃条件下灭菌15 min，迅速冷却至40℃。

2)发酵剂的制备。参考文献［13］等梯度逐步驯化的方法，将已充分活化的乳酸菌菌种(保加利亚杆菌与嗜热链球菌之比为1∶1)依次接种到龙眼果浆与脱脂奶粉质量配比为6∶1，7∶1，8∶1和9∶1的培养基上，接种量4 mL/g，在42℃培养至凝乳。直至培养得到在配比为9∶1的培养基中能生长良好且凝乳快的发酵剂，将此发酵剂保存到4℃冰箱中备用。

3)龙眼果浆发酵乳的制备。参考课题组前期优化实验的工艺条件［12］，取驯化好的发酵剂接种到经杀菌冷却后的混合液中，接种量为3 mL/g，脱脂奶粉添加量5%，在45℃恒温培养12 h，在4℃下静置后熟24 h。

4)破乳。将后熟的凝乳与水按体积比为1∶3的比例搅拌混匀。

5)调配。本实验选用木糖醇作为甜味剂，柠檬酸、乳酸(质量比为2∶1)为复合酸味剂，通过实验确定酸味剂、甜味剂对饮料酸甜度的影响，以确定较佳的添加量。为使龙眼乳酸菌饮料在后续加工中保持体系稳定，需将待试的稳定剂按一定的比例和量加至饮料中，通过测定龙眼乳酸菌饮料体系的稳定性，以确定较佳的条件。

6)均质、灌装与灭菌。将调配好的龙眼乳酸菌饮料过3次胶体磨，再在25MPa条件下均质10 min，灌装到玻璃瓶中，立即密封。为最大程度保留发酵乳饮料的风味，在85℃条件下灭菌15 min。

1.2.3 单因素实验

以离心沉淀率和感官评价为综合考察指标，分别考查不同稳定剂及同一稳定剂的不同添加量(均为质量分数)对饮料稳定性的影响和不同糖酸比对饮料感官评分的影响。

2)海藻酸钠添加量分别为0．200%，0．225%，0．250%，0．275%，0．300%，0．325%。

3)黄原胶添加量分别为0．005%，0．020%，0．035%，0．050%，0．065%，0．080%。

4)卡拉胶添加量分别为0．06%，0．12%%，0．18%，0．24%，0．30%，0．36%。

5)CMC-Na添加量分别为0．06%，0．12%%，0．18%，0．24%，0．30%，0．36%。

6)糖酸比:海藻酸钠添加量为0．3%时，糖酸比(加入甜味剂和酸味剂的质量比)设定为5，10，15，20，25。

1.2.4 响应面优化试验

在单因素实验的基础上，选果胶、海藻酸钠、黄原胶和糖酸比为自变量，以综合得分Y为响应值，根据中心组合设计原理，设计响应面分析试验，其因素水平见表1。

表1 试验因素水平Tab．1Variables and levels in central composite design %

1.2.5 分析和测定方法

该书一上市就引起了大规模的哄抢，贾宝玉签名售书那天人山人海，道路交通阻塞，三百余名警察维持秩序尚不能平息混乱。几天的日报晚报更是刊登巨幅照片，轰炸报道。几乎被人遗忘的林黛玉再度成为小资敢爱敢恨的典范，她的旧诗词也一并被再版后摆上书店橱窗，被小资们竞相模仿。这天，贾宝玉被熙攘的找他签名的人潮挤得头昏脑胀，突然听到一曲《传奇》，时近时远，如梦似幻——原来林妹妹常唱给他听的，不禁心下黯然。与此同时，薛蟠投巨资包装的薛村，找人写歌，谱曲，用韩语演唱的《你在他乡还好吗》，不想被另一歌手抢先四川话翻唱，一时红遍大江南北。

1.2．5.1 离心沉淀率的计算

在有刻度的离心管中，准确加入配制好的饮料10 g，然后在8 000 r/min速度下离心15 min，除去上清液，准确称取沉淀物质量，计算沉淀率［14-15］，计算公式见式(1)。

式(1)中:M为饮料的质量，g;M1为离心沉淀的质量，g。

1.2．5.2 感官评定方法

抽取10名有食品感官鉴定经验的人员，采用评分检验法对成品的组织形态、风味、口感、酸甜度四项指标进行评分。以所有鉴评人员的平均分数为综合指标，对成品的组织形态、风味、口感、酸甜度采用单纯描述性方法。鉴评员得分感官评分标准见表2。

表2 浑浊型龙眼乳酸菌饮料感官评分标准Tab．2Sensory score standard of turbid longan lactobacillus beverage

1.2．5.3 综合评分方法

综合离心沉淀率和感官评定结果、饮料的最终得分采用综合得分加权法进行评分［14-15］。计算公式如式(2)。

1.2.6 数据统计与分析

采用SPSS 19软件分析单因素实验各组间均值差异显著性(p＜0．05)，采用Design Expert软件处理响应面试验数据。

2 结果与分析

2.1 稳定剂及糖酸比的单因素实验结果

2.1.1 果胶用量对饮料稳定性的影响

果胶添加量对浑浊型龙眼乳酸菌饮料离心沉淀率的影响如图1。由图1可知，饮料的离心沉淀率随着果胶添加量的增加呈现先下降后逐渐上升的趋势。当果胶添加量达到0．04%时，离心沉淀率最小为16．64%，且0．04%果浆添加量的离心沉淀率与其他各添加量的离心沉淀率差异显著(p＜0．05);当果胶添加量由0．04%增加至0．20%时，饮料的离心沉淀率逐渐增加至最大为27．53%。24 h内观察发现，当果胶添加量在0．04%左右时，饮料体系组织形态良好、无分层和沉淀。故选择果胶添加量为0．02%，0．04%，0．06%作为Box-Benhnken试验的3个研究水平。

2.1.2 海藻酸钠用量对饮料稳定性的影响

海藻酸钠添加量对浑浊型龙眼乳酸菌饮料离心沉淀率的影响如图2。由图2可知，饮料体系的离心沉淀率随着海藻酸钠添加量的增加呈现先缓慢下降后上升的趋势。当果胶添加量达到0．300%时，离心沉淀率最小为13．44%，且0．300%海藻酸钠添加量的离心沉淀率与其他各添加量的离心沉淀率差异显著(p＜0．05);当海藻酸钠添加量大于0．300%时，饮料的离心沉淀率逐渐增加。海藻酸钠添加量在0．300%左右时，24 h内饮料稳定性最好，无分层和沉淀现象，故选择Box-Benhnken试验的3个海藻酸钠添加量水平为0．275%，0．300%，0．325%。

图1 果胶添加量对饮料离心沉淀率的影响Fig．1Effect of pectin contents on centrifugal sedimentation rate of longan lactobacillus beverage

图2 海藻酸钠添加量对饮料离心沉淀率的影响Fig．2Effect of sodium alginate contents on centrifugal sedimentation rate of longan lactobacillus beverage

2.1.3 黄原胶用量对饮料稳定性的影响

黄原胶添加量对浑浊型龙眼乳酸菌饮料离心沉淀率的影响如图3。由图3可知，饮料的离心沉淀率随着黄原胶添加量的增加呈现先下降后逐渐上升然后再下降的趋势。当黄原胶添加量达到0．035%时，离心沉淀率最小为18．76%;当黄原胶添加量大于0．035%时，饮料的离心沉淀率逐渐增加后下降，但0．035%黄原胶添加量的离心沉淀率与0．02%添加量的离心沉淀率差异不显著(p＞0．05)。当黄原胶添加量量在0．02%左右时，24 h肉眼观察，无明显分层和沉淀。综合考虑稳定剂的性质及成本，选择Box-Benhnken试验的3个黄原胶添加量水平为0．01%，0．02%，0．03%。

图3 黄原胶添加量对饮料离心沉淀率的影响Fig．3Effect of xanthan gum contents on centrifugal sedimentation rate of longan lactobacillus beverage

2.1.4 卡拉胶用量对饮料稳定性的影响

卡拉胶添加量对龙眼果浆乳酸饮料离心沉淀率的影响如图4。由图4可知，饮料的离心沉淀率随着卡拉胶添加量的增加呈现先逐渐下降后上升的趋势。当卡拉胶添加量达到0．30%时，离心沉淀率最小为17．60%，且0．30%卡拉胶添加量的离心沉淀率与其他各添加量的离心沉淀率差异显著(p＜0．05)，但将各添加量的卡拉胶加入龙眼果浆乳酸饮料后出现絮凝现象，说明在该实验的研究条件下，卡拉胶不适宜作为龙眼果浆乳酸饮料的稳定剂。

图4 卡拉胶添加量对饮料离心沉淀率的影响Fig．4Effect of carrageenan contents on centrifugal sedimentation rate of longan lactobacillus beverage

2.1.5 CMC－Na用量对饮料稳定性的影响

CMC-Na添加量对龙眼果浆乳酸饮料离心沉淀率的影响如图5。由图5可知，饮料的离心沉淀率随着CMC-Na添加量的增加呈现先逐渐下降后上升的趋势。当CMC-Na添加量达到0．24%时，离心沉淀率最小为19．55%，且0．24%CMC-Na添加量的离心沉淀率与其他各添加量的离心沉淀率差异显著(p＜0．05)，但将各添加量的CMC-Na加入龙眼果浆乳酸饮料后出现絮凝并有部分分层现象，说明在该试验的研究条件下，CMC-Na不适宜作为龙眼果浆乳酸饮料的稳定剂。

图5 CMC-Na添加量对饮料离心沉淀率的影响Fig．5 Effect of CMC-Na contents on centrifugal sedimentationrate of longan lactobacillus beverage

2.2 饮料口感调配结果

图6 糖酸比对饮料感官评分的影响Fig．6Effect of sugar-acid ratio on sensory evaluation of longan lactobacillus beverage

不同糖酸比对龙眼果浆乳酸饮料感官评价的影响如图6。由图6可知，0．30%海藻酸钠添加量的饮料其感官评价得分随着糖酸比的增大呈现先上升后下降的趋势。当糖酸比达到20时，感官评价得分最高为85．1;当糖酸比大于20时，饮料的感官评价得分逐渐降低，且糖酸比为20时的感官评价得分与其他比例的感官评价得分差异显著(p＜0．05)。故选择Box-Benhnken试验的3个糖酸比水平为15，20，25。

2.3 复合稳定剂及糖酸配比的优化试验

2.3.1 响应面分析方案及结果

根据单因素实验结果，以果胶用量X1、海藻酸钠用量X2、黄原胶用量X3和糖酸配比X4为试验因子，以饮料综合得分为响应值，采取Box-Benhnken中心组合方法，设计四因素三水平试验，确定饮料复合稳定剂和糖酸配比的优化配方。试验方案及结果见表3，响应面和等值线见图7、图8和图9。

表3 响应面试验设计与结果Tab．3Experimental design and results of response surface

图7 果胶和海藻酸钠添加量交互作用对综合得分的影响Fig．7Response surface and contour plots showing effect of pectin and sodium alginate content on composite scores

图8 果胶添加量和黄原胶添加量交互作用对综合得分的影响Fig．8Response surface and contour plots showing effect of pectin and xanthan gum content on composite scores

图9 果胶添加量和糖酸比交互作用对综合得分的影响Fig．9Response surface and contour plots showing effect of pectin content and sugar-acid ratio on composite scores

2.3.2 响应面试验结果分析

通过响应面设计软件design expert 7．0进行数据分析，建立二次响应面回归模型，如式(3)。

式(3)中，X1、X2、X3、X4为因素水平编码值，Y为饮料综合评分。

响应面试验分析结果见表4。由表4可知，模型在p＜0．01时水平显著，因变量和所有自变量之间线性关系显著(R2=0．985 3)，失拟项不显著(p= 0．1551＞0．05)，说明该模型能很好地描述实验结果。从表4可知，X1、X4、和X1X2为极显著影响因素，X2、X1X4和X23为显著影响因素。通过对响应值Y的回归系数检验可知，各因素对饮料综合得分的影响的大小顺序为:糖酸比(X4)、果胶用量(X1)、海藻酸钠用量(X2)、黄原胶用量(X3)。对模型方程求一阶偏导数等于零，可得出极值点为:X1=-0．1，X2=-0．25，X3= -0．1，X4=1，换算后得到浑浊型龙眼乳酸菌饮料调配的优化条件为，果胶用量0．038%、海藻酸钠用量0．294%、黄原胶用量0．019%、糖酸比25∶1(木糖醇用量3．03%，复合酸用量0．12%)。在此条件下，得到综合得分最大理论值为99．16。

2.3.3 试验结果验证

考虑实际应用的便利，将饮料调配工艺参数修正为果胶用量0．04%、海藻酸钠用量0．3%、黄原胶用量0．02%、糖酸比20∶1(木糖醇用量3．00%，复合酸用量0．15%)。经3次平行实验，实际测得离心沉淀率为7．36%，感官评分为89．3，综合得分为98．97，两者相对误差为1．91%。因此，采用此模型优化得到的参数准确可靠，具有实用价值。

表4 回归分析结果Tab．4Analysis of variance with regression model

3 讨论与结论

浑浊型乳酸菌果蔬饮料是既含有果肉形成的悬浮液，又有乳蛋白等形成的胶体溶液，因此稳定剂成为防止饮料分层、沉淀，保持体系稳定的必要添加剂。目前，乳饮料中通常使用的稳定剂有果胶、海藻酸钠、黄原胶、卡拉胶等，稳定剂使用量是根据酸性乳饮料中的乳固形物含量和糖酸比例决定的［16］。市场上常用的稳定剂在单独使用时效果均不理想，采用复合稳定剂可明显提高稳定效果［17］。提伟钢等［18］对草莓乳饮料加工工艺进行研究，通过工艺优化实验确定最佳复合稳定剂的配比为CMC-Na、阿拉伯胶、果胶添加量为0．2%，0．2%，0．1%，其使用复合稳定剂来维持浑浊型乳酸菌果蔬饮料与本实验一致。

本研究结果表明，随着单一稳定剂含量的增加，饮料的离心沉淀率基本呈现先下降再增加的趋势。从感官评定分析，卡拉胶、CMC-Na添加后出现絮凝分层现象，因此不适合作为浑浊型龙眼果肉乳酸菌饮料的稳定剂。以离心沉淀率和感官评分为双考核指标，通过响应面实验优化复合稳定剂比例和饮料的糖酸配比，确定了浑浊型龙眼乳酸菌饮料复合稳定剂比例为:果胶0．04%、海藻酸钠0．3%、黄原胶0．02%，糖酸配比为20:1。该配方制得的饮料离心沉淀率为7．36%，感官评分达到89．3分，体系稳定，糖酸配比适宜。浑浊型龙眼乳酸菌饮料风味口感独特，能符合消费者健康、营养的消费理念，具有广阔的市场前景。

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Optimization of Processing Technology of Cloudy Longan Beverage Fermented by Lactic Acid Bacteria

LIU Lei，LAI Ting，WANG Hao，ZHANG Yan，ZHANG Ruifen，ZHANG Mingwei*
(Sericulture and Agri-Food Research Institute，Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Functional Foods，Ministry of Agriculture/Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing，Guangzhou 510610，China)

Longan pulp fermented by lactic acid bacteria was used as base material．On the base of single factor test，a weighted composite score with the stability and sensory score was used as response value，and mathematical model was established by implementing four factors and three levels，with the purpose of determining the best formula of raw materials and stabilizer．The results showed that factors influencing the comprehensive score of cloudy longan beverage were in the order as follows:sugar acid ratio＞pectin content＞sodium alginate content＞xanthan gum content．The research determined the best excipient formula:3．00%xylitol，0．15%composite acid，0．04%pectin content，0．30%sodium alginate，and 0．02%xanthan gum．With this formula，the centrifugal sedimentation rate of the beverage was 7．36%，the sensory score and the comprehensive score were 89．3 and 98．97．

longan;fermented beverage;sugar acid ratio;stabilizer;lactic acid bacteria

叶红波)

TS255．6

A

10．3969/j．issn．2095-6002．2016．06． 011

2095-6002(2016)06-0060- 09

2015-11- 21

国家自然科学青年基金资助项目(31301459);“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAD33B10);广东省自然科学基金资助项目(2014A030313568);广州市珠江科技新星专项(201506010028);广州市民生科技重大专项(201300000077)。

刘磊，男，副研究员，主要从事功能食品方面的研究;

*张名位，男，研究员，主要从事功能食品方面的研究。

。

刘磊，赖婷，汪浩，等．浑浊型龙眼果肉乳酸菌发酵饮料加工工艺优化［J］．食品科学技术学报，2016，34(6):60-68．

LIU Lei，LAI Ting，WANG Hao，et al．Optimization of processing technology of cloudy longan beverage fermented by lactic acid bacteria［J］．Journal of Food Science and Technology，2016，34(6):60-68．