CN112841479A - 一种提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法，包括，取乳酸菌菌种，进行活化培养；制备红枣浆原料；向所述红枣浆原料中加入果胶酶，水浴浸提，并调节pH，得到红枣浆汁；将所述红枣浆汁进行过滤、杀菌处理，得到红枣果汁；在无菌环境下，将活化好的乳酸菌菌种接种于所述红枣果汁中，控温发酵，发酵完成后过滤处理；将黄原胶、海藻酸钠和羧甲基纤维素钠与发酵后的红枣果汁混合，杀菌后冷却至室温。本发明的方法对于改善浊汁型红枣饮料的沉淀、浑浊和分层的现象，效果显著。
Description
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，具体涉及到一种提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，营养更加丰富全面的红枣饮料逐渐被人们所欢迎。红枣饮料是浊汁型饮料，其原料红枣在进行制浆后，极容易产生沉淀、浑浊和分层的现象，严重影响了红枣饮料的品质。红枣饮料的稳定性影响着市场销量。而影响红枣饮料稳定性的主要成分为蛋白质、淀粉、酚类化合物和果胶类物质等。含有亲水基团的黄原胶可促使其大分子物质与枣饮料形成稳定体系，不易分散，但当添加量过多时，会使整个饮料过度饱和，从而降低稳定性。羧甲基纤维素钠能起到乳化稳定作用，可使红枣饮料中的物质有效稳定，不易分离，但过多的羧甲基纤维素钠会影响饮料的整体稳定性，降低饮料的稳定率。适量的海藻酸钠可以有效地促使饮料形成稳定平衡体系，而过量使用则会破坏这一平衡，降低稳定性，从而影响枣汁的稳定效果。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的一个目的是提供一种提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法，对于改善浊汁型红枣饮料的沉淀、浑浊和分层的现象，效果显著。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法，包括，
取乳酸菌菌种，进行活化培养；
制备红枣浆原料；
向所述红枣浆原料中加入果胶酶，水浴浸提，并调节pH，得到红枣浆汁；
将所述红枣浆汁进行过滤、杀菌处理，得到红枣果汁；
在无菌环境下，将活化好的乳酸菌菌种接种于所述红枣果汁中，控温发酵，发酵完成后过滤处理；
将黄原胶、海藻酸钠和羧甲基纤维素钠与所述红枣果汁混合，杀菌后冷却至室温。
作为本发明提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法的一种优选方案，其中：所述乳酸菌菌种为植物乳杆菌TH103，所述菌株已于2015年4月23日在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物菌种保藏中心保藏，其保藏登记入册的编号为CGMCC10739。
作为本发明提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法的一种优选方案，其中：所述活化培养，向所述乳酸菌菌种中加入5％的葡萄糖水溶液，将菌种进行活化培养30min。
作为本发明提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法的一种优选方案，其中：所述黄原胶以所述红枣果汁重量体积比0.09～0.13％的量添加。
作为本发明提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法的一种优选方案，其中：所述海藻酸钠以所述红枣果汁重量体积比0.03～0.07％的量添加。
作为本发明提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法的一种优选方案，其中：所述羧甲基纤维素钠以所述红枣果汁重量体积比0.06～0.10％的量添加。
作为本发明提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法的一种优选方案，其中：所述制备红枣浆原料，按重量份取900～1000份的干制红枣，用去离子水清洗并沥干水分，将清洗好的红枣去核后，与蒸馏水混合打浆。
作为本发明提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法的一种优选方案，其中：所述果胶酶以所述红枣浆原料重量0.05％的量添加。
作为本发明提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法的一种优选方案，其中：所述水浴浸提，放入45℃的水浴锅中水浴浸提2h。
作为本发明提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法的一种优选方案，其中：所述控温发酵，在37℃恒温培养箱中进行控温发酵，并定期进行搅拌测其pH值，发酵至pH为3.8～4.2时，终止发酵。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的方法对于改善浊汁型红枣饮料的沉淀、浑浊和分层的现象，效果显著；适量的黄原胶、羧甲基纤维素钠和海藻酸钠可以有效地促使饮料形成稳定平衡体系，从而影响枣汁的稳定效果；通过改变其三种添加剂的使用量，达到最佳的稳定剂用量配比，使浊汁型红枣饮料的稳定性大大提高，同时还有低成本、操作简单、易于控制、能最大限度地保留红枣饮料的营养成分等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为各因素交互作用对稳定率影响的响应面图；其中，(a)为黄原胶与海藻酸钠的交互作用响应面图，(b)为海藻酸钠与羧甲基纤维素钠的交互作用响应面图，(c)为黄原胶与羧甲基纤维素钠的交互作用响应面图；
图2为本发明实施例15和对比例7在4℃和25℃下乳酸菌发酵红枣饮料货架期感官评分的对比图；
图3为本发明实施例15和对比例7在4℃和25℃下乳酸菌发酵红枣饮料货架期pH变化的对比图；
图4为本发明实施例15和对比例7在4℃和25℃下乳酸菌发酵红枣饮料货架期总酸含量变化的对比图；
图5为本发明实施例15和对比例7在4℃和25℃下乳酸菌发酵红枣饮料货架期可溶性固形物变化的对比图；
图6为本发明实施例15和对比例7在4℃和25℃下乳酸菌发酵红枣饮料货架期活菌数的对比图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例
(1)称取适量的植物乳杆菌TH103菌种，加入5％的葡萄糖水溶液，将菌种进行活化培养30min；
(2)制备红枣浆原料，按重量份取900份的干制红枣，用去离子水清洗并沥干水分，将清洗好的红枣去核后，与蒸馏水混合打浆；
(3)向所述红枣浆原料中加入其重量0.05％的果胶酶，放入45℃的水浴锅中水浴浸提2h，完成后用碳酸钠将其pH调至6.0，得到红枣浆汁；
(4)将所述红枣浆汁使用60目纱布进行过滤处理；
(5)将过滤后的所述红枣浆汁在90℃水浴环境下进行高温杀菌20min，随后冷却至室温，得到红枣果汁；
(6)在无菌环境下，将活化好的菌种接种于灭菌冷却好的红枣果汁中，其中活菌数不少于109cfu/mL，活化完成的菌液与红枣果汁之间的重量比为3:100，然后在37℃恒温培养箱中进行控温发酵，并定期进行搅拌测其pH值，当发酵一定时间pH降至4.0时，则终止发酵；
(7)将发酵完成的红枣果汁用60目的纱布进行过滤处理；
(8)按表1中实施例1～实施例15所示，向所述发酵完成的红枣果汁中加入相应重量体积比的黄原胶、相应重量体积比的海藻酸钠和相应重量体积比的羧甲基纤维素钠，混合；
(9)将调配好的果汁在90℃水浴环境下高温杀菌20min；
(10)将杀菌后的果汁封瓶并冷却至室温，获得乳酸菌发酵红枣饮料样品。
对比例
(1)称取适量的植物乳杆菌TH103菌种，加入5％的葡萄糖水溶液，将菌种进行活化培养30min；
(2)制备红枣浆原料，按重量份取900份的干制红枣，用去离子水清洗并沥干水分，将清洗好的红枣去核后，与蒸馏水混合打浆；
(3)向所述红枣浆原料中加入其重量0.05％的果胶酶，放入45℃的水浴锅中水浴浸提2h，完成后用碳酸钠将其pH调至6.0，得到红枣浆汁；
(4)将所述红枣浆汁使用60目纱布进行过滤处理；
(5)将过滤后的所述红枣浆汁在90℃水浴环境下进行高温杀菌20min，随后冷却至室温，得到红枣果汁；
(6)在无菌环境下，将活化好的菌种接种于灭菌冷却好的红枣果汁中，其中活菌数不少于109cfu/mL，活化完成的菌液与红枣果汁之间的重量比为3:100，然后在37℃恒温培养箱中进行控温发酵，并定期进行搅拌测其pH值，当发酵一定时间pH降至4.0时，则终止发酵；
(7)将发酵完成的红枣果汁用60目的纱布进行过滤处理；
(8)按表1中对比例1～对比例7所示，向所述发酵完成的红枣果汁中加入相应重量体积比的黄原胶、相应重量体积比的海藻酸钠和相应重量体积比的羧甲基纤维素钠，混合；
(9)将调配好的果汁在90℃水浴环境下高温杀菌20min；
(10)将杀菌后的果汁封瓶并冷却至室温，获得对照样品。
稳定性试验
稳定性是指发酵完成的饮料与稳定剂混合稳定，随后经过高速离心观察其稳定效果；稳定性效果用稳定率体现，稳定率采用离心沉淀法计算其大小，具体步骤为，称取50mL的液体样品，在4000r/min的离心机中离心10min，然后称取离心管底部沉淀的质量，计算稳定率大小，计算公式如下：
式中：w1为离心沉淀的质量(g)；w2为样品质量(g)。
样品1～17以及对照样品1～7的稳定性试验结果如表1所示。
表1
*注：表中“-”表示未添加。
采用Design-Expert 8.0.6软件对表1试验结果进行二次多项回归拟合，得到以产品稳定率为响应值，黄原胶(A)、海藻酸钠(B)、羧甲基纤维素钠(C)之间的回归方程为：
Y＝97.39+0.17A-0.31B+0.041C+1.17AB+0.62AC-0.44BC-1.93A2-2.34B2-0.94C2。
通过模型方程绘制的响应面图和等高线图可以直观的体现出响应面因素黄原胶(A)、海藻酸钠(B)、羧甲基纤维素钠(C)与响应值稳定率之间的关系以及各响应因素间的交互作用关系。根据各因素间的三维响应面图和等高线图来判定各因素间交互作用的强弱，也能反映出两个因素之间的交互作用对响应值的影响大小。等高线图为椭圆形的则代表两者之间的交互作用强，反之则代表交互作用弱；而三维响应面图的曲面坡度的幅度则代表响应值变化的幅度，其曲面坡度越陡，则说明对响应值的影响越大，反之则越小。
由图1可以看出响应值稳定率与三个响应因素(黄原胶添加量(A)、羧甲基纤维素钠添加量(B)和海藻酸钠添加量(C))的变化关系，其中羧甲基纤维素钠与黄原胶之间形成的等高线图为椭圆形，形成的三维响应面图显示出稳定率的变化趋势较小，说明两者的交互作用对稳定率的影响较小；海藻酸钠与黄原胶之间形成的三维响应面图坡面较陡，且等高线图近似椭圆，说明这两个响应因素的交互作用显著，对稳定率的影响较大；而羧甲基纤维素钠与海藻酸钠的三维响应图坡面较缓，坡度较小，稳定率随两者的变化趋势较小，说明这两个因素对稳定率的影响较小。根据响应面软件分析优化得到益生菌发酵红枣饮料稳定性的最佳参数为：黄原胶添加量0.11％、海藻酸钠添加量0.05％和羧甲基纤维素钠添加量0.08％。
货架期评价试验
货架期评价试验选取4℃和25℃的温度环境，对成品的益生菌发酵红枣饮料每隔五天测定其感官评分、pH值、总酸、可溶性固形物和乳酸菌活菌数，并分析其变化趋势；
(1)感官评价试验：选取十名经过感官评价培训的人员，按照表2的评分准则对产品进行综合评定打分，最终评定结果取平均值。
表2
(2)pH的测定：使用pH计测定样品的pH值。
(3)总酸含量的测定：总酸含量采用酸碱滴定法进行测定，具体方法为：称取5mL液体样品和50mL水混合置于150mL的三角瓶中，滴入2滴的酚酞指示剂摇匀，随后用氢氧化钠标准滴定液滴定至终点微红色，且30s不变色即可，同时用水做空白试验，每组试验重复测定三次，总酸含量计算公式如下:
式中：c为氢氧化钠标准滴定液的浓度(mol/L)；v1为滴定时消耗氢氧化钠标准液的体积(mL)；v2为空白样品消耗氢氧化钠标准液的体积(mL)；v3为液体样品的体积(mL)；90为乳酸的摩尔质量值(g/mol)。
(4)可溶性固形物含量测定：使用手持折射仪测定样品的可溶性固形物。
(5)乳酸菌活菌数量测定：乳酸菌活菌计数按照梯度稀释平板涂布的方法进行培养观察，具体步骤如下，取8个15mL的橡胶试管，向试管中注入9mL的0.9％的生理盐水备用；配制500mL的MRS固体培养基备用；将生理盐水与MRS培养基放入高压灭菌锅中进行杀菌(115℃，30min)，杀菌完成后待其温度冷却至40℃左右时在无菌环境下将MRS培养基倒入平板中凝固，同时使用1mL的无菌吸管吸取待测样品1mL缓慢注于冷却好的生理盐水试管中，反复摇晃制成1:10的样品液(其余梯度样品液制备按照此操作吸取前一个梯度的样品液1mL注入生理盐水中，共稀释八个梯度，每稀释一个梯度时,就换用1mL无菌吸管)；稀释完成后选取两个至三个适宜稀释梯度接入已凝固好的平板培养基中涂布(每个稀释梯度做三个平行)，随后放进36℃±1℃培养箱中进行厌氧培养72h，随后观察计数，乳酸菌活菌计数以CFU/mL来表示。
实施例15和对比例7的货架期评价试验结果如图2～5所示。
图2为实施例15和对比例7在4℃和25℃下乳酸菌发酵红枣饮料货架期感官评分的对比图；由图2中数据可以看出，在4℃的环境下，乳酸菌发酵红枣饮料的感官评分变化较小，变化趋势不显著，而在25℃的环境下，益生菌发酵红枣饮料的感官评分随着货架期天数的延长呈下降趋势；这可能是由于发酵完成的饮料中含有较多的活菌微生物，这些活菌在4℃的低温条件下其生长代谢会受到抑制，进而生长代谢的产物乳酸产量较少，对红枣饮料整体的口感影响较小，感官评分变化较小，相反在25℃时，温度较高有助于活菌的生长代谢，其相关的代谢产物乳酸的产量会增大，且随着货架期时间的延长，活菌的生长代谢会逐渐增强，代谢产物也在逐渐累积，累积的乳酸会破坏饮料口感的整体平衡，影响感官体验，使得感官评分较低；在4℃的环境下，对比例7的感官评分随着货架期天数的延长已经呈现下降趋势，而在25℃的环境下，其下降趋势更明显。
图3为实施例15和对比例7在4℃和25℃下乳酸菌发酵红枣饮料货架期pH变化的对比图；图4为实施例15和对比例7在4℃和25℃下乳酸菌发酵红枣饮料货架期总酸含量变化的对比图；由图3、图4中数据可以看出，随着货架期时间的延伸，在4℃的环境下，pH与总酸的变化较小，变化趋势较为平缓，其差异性表现为不显著，而在25℃环境下，pH呈逐渐下降的趋势，总酸呈逐渐上升的趋势，变化趋势与范围较大；产生此现象可能是由于成品红枣饮料中的乳酸菌在4℃的低温条件下菌种的代谢活性受到抑制，不能有效进行生长繁殖，导致代谢产物乳酸产量较少，在低温下贮藏时乳酸等代谢量较少，从而对pH和总酸的影响较小，其变化不明显，在25℃的温度条件下，乳酸的代谢能力较强，生长繁殖得到促进，其代谢产物的产量增大，使得pH减小，总酸增大，且温度较高时乳酸的产量随着货架期时间的延长而增加，从而影响pH与总酸的大小；在4℃的环境下，对比例7的pH随着货架期天数的延长已经呈现下降趋势，总酸呈逐渐上升的趋势，而在25℃的环境下，pH下降趋势更明显。
图5为实施例15和对比例7在4℃和25℃下乳酸菌发酵红枣饮料货架期可溶性固形物变化的对比图；由图5中数据可以看出，可溶性固形物在25℃环境中随着货架期天数的延长呈逐渐下降的趋势，且下降幅度较大，在4℃环境中的可溶性固形物有略微减小，减小趋势不显著，变化幅度较小，这是由于乳酸菌的生长繁殖会消耗糖类物质作为能量来源，而在4℃下红枣饮料中的乳酸菌生长代谢被抑制，不会进行快速的生长代谢过程，进而糖类物质的消耗较少，25℃下其代谢过程比4℃下较快，消耗糖类物质也较多，故对红枣饮料的可溶性固形物影响较大，在相同的货架期时间里比4℃下降较快，变化幅度也较大；对比例7的可溶性固形物明显高于实施例15，在4℃的环境下，对比例7的可溶性固形物随着货架期天数的延长已经呈现下降趋势，而在25℃的环境下，可溶性固形物下降幅度逐渐增大。
图6为实施例15和对比例7在4℃和25℃下乳酸菌发酵红枣饮料货架期活菌数的对比图；由图6中数据可以看出，随着货架期天数的延长，益生菌发酵红枣饮料在4℃下的活菌数下降较为缓慢，在货架期为25d时，活菌数依旧大于6.0lg(CFU/mL)，在25℃的环境下，其活菌数减少较快，减少幅度较大，贮藏16d之后，活菌数低于6.0lg(CFU/mL)，分析可能由于乳酸菌的耐酸性所致，在4℃乳酸菌生长活性受到抑制，相关代谢产物乳酸的产量较少，对活菌数的影响较小，相反25℃下乳酸菌的代谢产物乳酸产量较多，同时红枣饮料中的营养物质有限，只能保持部分活菌在一定贮藏时间内的活性，故随着货架期延长，活菌数会逐渐下降；对比例7中的活菌数则明显高于实施例15。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法，其特征在于：包括，
取乳酸菌菌种，进行活化培养；
制备红枣浆原料；
向所述红枣浆原料中加入果胶酶，水浴浸提，并调节pH，得到红枣浆汁；
将所述红枣浆汁进行过滤、杀菌处理，得到红枣果汁；
在无菌环境下，将活化好的乳酸菌菌种接种于所述红枣果汁中，控温发酵，发酵完成后过滤处理；
将黄原胶、海藻酸钠和羧甲基纤维素钠与发酵后的红枣果汁混合，杀菌后冷却至室温。
2.如权利要求1所述的提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法，其特征在于：所述乳酸菌菌种为植物乳杆菌TH103，所述菌株已于2015年4月23日在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物菌种保藏中心保藏，其保藏登记入册的编号为CGMCC10739。
3.如权利要求2所述的提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法，其特征在于：所述活化培养，向所述乳酸菌菌种中加入5％的葡萄糖水溶液，将菌种进行活化培养30min。
4.如权利要求1～3中任一所述的提高红枣饮料稳定性的方法，其特征在于：所述黄原胶以所述红枣果汁重量体积比0.09～0.13％的量添加。
5.如权利要求4所述的提高红枣饮料稳定性的方法，其特征在于：所述海藻酸钠以所述红枣果汁重量体积比0.03～0.07％的量添加。
6.如权利要求1、2、3、5中任一所述的提高红枣饮料稳定性的方法，其特征在于：所述羧甲基纤维素钠以所述红枣果汁重量体积比0.06～0.10％的量添加。
7.如权利要求6所述的提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法，其特征在于：所述制备红枣浆原料，按重量份取900～1000份的干制红枣，用去离子水清洗并沥干水分，将清洗好的红枣去核后，与蒸馏水混合打浆。
8.如权利要求1、2、3、5、7中任一所述的提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法，其特征在于：所述果胶酶以所述红枣浆原料重量0.05％的量添加。
9.如权利要求8所述的提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法，其特征在于：所述水浴浸提，放入45℃的水浴锅中水浴浸提2h。
10.如权利要求1、2、3、5、7、9中任一所述的提高乳酸菌发酵红枣饮料稳定性的方法，其特征在于：所述控温发酵，在37℃恒温培养箱中进行控温发酵，并定期进行搅拌测其pH值，发酵至pH为3.8～4.2时，终止发酵。
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