趙 磊，張秋晨，李金玉，王婷婷

（北京工商大學(xué)北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心，食品風(fēng)味化學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048）

植物乳桿菌發(fā)酵紫薯飲料的研制

趙 磊，張秋晨，李金玉，王婷婷

（北京工商大學(xué)北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心，食品風(fēng)味化學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048）

以紫薯為原料，利用植物乳桿菌為發(fā)酵劑，對(duì)紫薯乳酸發(fā)酵飲料的加工工藝進(jìn)行研究。結(jié)果表明：紫薯用5倍水打漿，加入6U/100mL薯漿α-淀粉酶于60℃條件下酶解20min，再添加55U/100mL薯漿的糖化酶在pH4.5條件下糖化90min，可得理想的淀粉水解效果。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)，確定產(chǎn)品的最佳發(fā)酵工藝條件為接種量4%，發(fā)酵溫度37℃，發(fā)酵時(shí)間14h；實(shí)驗(yàn)最佳配方為蔗糖8%，檸檬酸0.1%，黃原膠0.02%，CMC-Na 0.02%，PGA 0.02%。

紫薯，乳酸發(fā)酵，植物乳桿菌

紫薯屬于甘薯的一種，20世紀(jì)90年代從日本引進(jìn)，紫薯皮呈紫黑色、肉質(zhì)為紫色至深紫色，紫薯比普通甘薯更富含硒、植物蛋白、多糖、維生素和礦物質(zhì)[1]。紫薯極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值主要體現(xiàn)在其富含花青素和元素硒，其中花青素是天然強(qiáng)效的自由基清除劑[2]，還具有預(yù)防癌癥、增進(jìn)視力、改善睡眠和血液循環(huán)等功效[3]。紫薯中富含的微量元素硒是谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的組成成分，不僅對(duì)清除體內(nèi)自由基有特殊貢獻(xiàn)，還可以抑制癌細(xì)胞中DNA的合成和癌細(xì)胞的分裂與生長(zhǎng)[4-5]。由于紫薯營(yíng)養(yǎng)豐富，且主要為碳水化合物，其中的可發(fā)酵糖能被乳酸菌利用而轉(zhuǎn)化為乳酸，可將其開(kāi)發(fā)為乳酸發(fā)酵飲料。

植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）是人體胃腸道的益生菌群，常見(jiàn)于發(fā)酵蔬菜和果汁中，可維持腸道內(nèi)菌群平衡、提高機(jī)體免疫力和促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收[6-7]，在食品工業(yè)中應(yīng)用廣泛。研究表明，甘薯經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵后，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)娘L(fēng)味調(diào)配，得到的產(chǎn)品具有清爽的酸味，并伴有淡淡薯香[8]。目前，紫薯主要用于提取天然色素，在制作飲料方面的應(yīng)用大多以配料形式出現(xiàn)，鮮有直接以紫薯為主要原材料生產(chǎn)的飲料。本研究以紫薯為原料，利用植物乳桿菌進(jìn)行發(fā)酵，對(duì)紫薯植物乳桿菌發(fā)酵飲料的發(fā)酵及調(diào)配工藝進(jìn)行了研究，為紫薯飲料的開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮紫薯 市售，大小均勻，肉質(zhì)細(xì)膩；植物乳桿菌 北京工商大學(xué)食品發(fā)酵工程教研室惠贈(zèng)，標(biāo)號(hào)為“植物乳桿菌RL-1”；α-淀粉酶、糖化酶 北京雙旋生物有限公司；羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）、黃原膠、海藻酸丙二醇酯（PGA）、蔗糖、檸檬酸 均為食品級(jí)；主要培養(yǎng)基 MRS固體或液體培養(yǎng)基；氫氧化鈉、氯化鉀、鹽酸、醋酸鈉、醋酸 均為分析純。

HQ45恒溫?fù)u床 中國(guó)科學(xué)院武漢科學(xué)儀器廠；SW-CJ-2FD雙人單面凈化工作臺(tái) 蘇州凈化設(shè)備有限公司；MLS-3750高壓蒸汽滅菌器 三洋電機(jī)株式會(huì)社；TGL-10C高速臺(tái)式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；UV2450紫外分光光度計(jì) 日本島津株式會(huì)社；DHG-9145A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；FE20 pH計(jì) 梅特勒-托利多國(guó)際股份有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 理化指標(biāo)測(cè)定

1.2.1.1 pH測(cè)定 用pH計(jì)直接測(cè)定。

1.2.1.2 酸度的測(cè)定 吸取5mL樣液，加入50mL煮沸并冷卻至室溫的蒸餾水，加2～3滴酚酞指示劑，用0.1mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色，以30s不褪色為終點(diǎn)，記下消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù)A，計(jì)算出酸度，結(jié)果用乳酸含量表示，乳酸含量（%）=[（0.1×A× 0.09）/5]×100。

1.2.1.3 還原糖含量測(cè)定 采用3，5-二硝基水楊酸（DNS）法[9]，DE值（以葡萄糖計(jì)，%）=（還原糖含量/總干物質(zhì)的含量）×100。

1.2.1.4 花色苷含量測(cè)定 采用pH示差法[10]，在總花色苷含量線性范圍內(nèi)，分別用pH1.0的氯化鉀-鹽酸緩沖溶液和pH4.5的醋酸鈉-醋酸緩沖溶液稀釋樣品，平衡20min后，測(cè)定兩種稀釋樣品在最大吸收波長(zhǎng)處的吸光度Amax和700nm波長(zhǎng)處的吸光度A700，由經(jīng)驗(yàn) 公 式 計(jì) 算 總 花 色 苷 含 量 ，A=（Amax－A700）pH1.0－（Amax－A700）pH4.5。

1.2.1.5 沉淀率的測(cè)定 準(zhǔn)確稱取樣品于離心管中，然后5000r/min下離心20min，去除上清液，準(zhǔn)確稱取沉淀質(zhì)量，計(jì)算沉淀率，作為穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)，沉淀率（%）=（沉淀質(zhì)量/樣液質(zhì)量）×100。

1.2.2 感官分析方法 對(duì)發(fā)酵紫薯汁進(jìn)行感觀分析，采用評(píng)分檢驗(yàn)法，指標(biāo)有色澤、香味、滋味、澄清度和整體口感，各指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。感官綜合評(píng)分=色澤×0.1+香味×0.1+滋味×0.4+澄清度×0.1+整體口感×0.3。感官評(píng)價(jià)共有9位有品嘗經(jīng)驗(yàn)的老師和研究生作為評(píng)價(jià)員，統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)結(jié)果，進(jìn)行分析。

表1 紫薯發(fā)酵感官評(píng)分指標(biāo)Table 1 Index of sensory scores

1.2.3 工藝流程 紫薯→預(yù)處理→熱燙→打漿→蒸煮→酶解→滅酶→接種→發(fā)酵→過(guò)濾→調(diào)配→殺菌→灌裝→冷卻→成品。

1.2.4 操作要點(diǎn)

1.2.4.1 預(yù)處理 選取個(gè)體肥大、無(wú)霉?fàn)€、無(wú)發(fā)芽、無(wú)機(jī)械損傷的紫薯，用清水洗干凈修正后刮去表皮，隨后將紫薯切成薄片（約2mm），備用。

1.2.4.2 熱燙和打漿 將預(yù)處理的紫薯片立即用沸水熱燙7min，使多酚氧化酶、過(guò)氧化酶和抗壞血酸氧化酶失活，從而防止多酚物質(zhì)和VC引起的褐變。按照料液比（紫薯∶水為1∶5）的比例打漿。

1.2.4.3 蒸煮 紫薯熱燙、打漿后，在90~95℃水浴中蒸煮30min，使淀粉充分糊化，利于淀粉酶解。

1.2.4.4 液化和糖化條件的確定 為充分利用紫薯的淀粉，將糊化好的紫薯漿，先后加入液化酶和糖化酶，通過(guò)DE值確定α-淀粉酶和糖化酶的最佳使用量和作用時(shí)間，以提高紫薯漿中還原糖含量，為植物乳桿菌的發(fā)酵提供充足的碳源。

a. 液化酶量的確定 在100mL薯漿中添加不同量（0、2、4、6、8、10U）的α-淀粉酶，在60℃，pH6.0條件下液化30min，以酶解液DE值為指標(biāo)確定液化酶添加量。

b.液化時(shí)間的確定 在100mL薯漿中加入6U的α-淀粉酶，保持溫度60℃，pH6.0，于不同液化時(shí)間（0、5、10、15、20、25、30、35min）測(cè)定酶解液的DE值，并確定液化時(shí)間。

c.糖化酶量的確定 在100mL紫薯漿中添加不同量（45、55、65、75、85U）的糖化酶，在60℃，pH4.5的條件下糖化90min，測(cè)定酶解液的DE值，以酶解液DE值為指標(biāo)確定糖化酶添加量。

d.糖化時(shí)間的確定 在100mL紫薯漿中加入55U糖化酶，調(diào)節(jié)pH為4.5，保持溫度60℃，于不同糖化時(shí)間（30、60、90、120、150min）測(cè)定酶解液的DE值，并確定糖化時(shí)間。

1.2.4.5 滅菌冷卻 將滅酶后的紫薯糖化液分裝，于121℃下滅菌15min，冷卻后等待接種。

1.2.4.6 調(diào)配和產(chǎn)品殺菌 紫薯汁發(fā)酵好后，添加CMC-Na、黃原膠、PGA等穩(wěn)定劑，充分混合均勻，用蔗糖、檸檬酸對(duì)紫薯汁進(jìn)行調(diào)配，在80℃下巴氏滅菌15min[11]。

1.2.5 紫薯漿乳酸發(fā)酵條件的確定

1.2.5.1 單因素實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)前先將保藏菌種進(jìn)行活化，然后制備種子培養(yǎng)物。以發(fā)酵液的乳酸含量為指標(biāo)，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)，考察接種量、發(fā)酵溫度及發(fā)酵時(shí)間對(duì)紫薯漿乳酸發(fā)酵的影響，從而確定適宜的取值范圍。

a.接種量的確定 在發(fā)酵溫度為41℃，發(fā)酵時(shí)間為16h的條件下，采用不同接種量（1%、2%、3%、4%、5%）對(duì)紫薯漿進(jìn)行發(fā)酵，根據(jù)產(chǎn)酸量確定最適接種量。

b.發(fā)酵溫度的確定 在接種量為3%，發(fā)酵時(shí)間為16h的條件下，采用不同發(fā)酵溫度（35、37、39、41、43℃）對(duì)紫薯漿進(jìn)行發(fā)酵，根據(jù)產(chǎn)酸量確定最適發(fā)酵溫度。

c.發(fā)酵時(shí)間的確定 在發(fā)酵溫度為39℃，接種量為3%的條件下，采用不同發(fā)酵時(shí)間（2、4、6、8、10、12、14、16h）對(duì)紫薯漿進(jìn)行發(fā)酵，根據(jù)產(chǎn)酸量確定最適發(fā)酵時(shí)間。

1.2.5.2 發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化實(shí)驗(yàn) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以接種量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間為考察因素，采用L9（34）正交實(shí)驗(yàn)，以感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)作為檢測(cè)指標(biāo)，優(yōu)化相關(guān)工藝參數(shù)，確定最優(yōu)發(fā)酵條件，正交因素水平見(jiàn)表2。

表2 發(fā)酵液L9（34）正交實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.5.3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)紫薯乳酸發(fā)酵營(yíng)養(yǎng)成分的影響花色苷是紫薯中重要的功能性成分，以發(fā)酵液的還原糖（DE值）和花色苷含量為指標(biāo)，評(píng)價(jià)發(fā)酵時(shí)間（2、4、6、8、10、12、14、16h） 對(duì)發(fā)酵液中營(yíng)養(yǎng)成分的影響。

1.2.6 紫薯乳酸飲料配方的優(yōu)化 以蔗糖和檸檬酸添加量為考察因素，產(chǎn)品感官評(píng)分為評(píng)定指標(biāo)，在前期預(yù)實(shí)驗(yàn)及相關(guān)報(bào)道[8，12]的基礎(chǔ)上，選取蔗糖添加量（4% 、8% 、12%）和 檸 檬 酸 添 加 量（0.10% 、0.15% 、0.20%），進(jìn)行全因子實(shí)驗(yàn)對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以確定植物乳桿菌發(fā)酵紫薯飲料的最佳配方，各因素水平見(jiàn)表3。

表3 全因子實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 3 Factors and levels of ALL test experiment

1.2.7 復(fù)合穩(wěn)定劑對(duì)紫薯乳酸發(fā)酵飲料穩(wěn)定性的影響 在文獻(xiàn)相關(guān)報(bào)道[8，12]和前期預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以黃原膠、CMC-Na、PGA為考察因素，采用L9（34）正交實(shí)驗(yàn)，以沉淀率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，優(yōu)化復(fù)合穩(wěn)定劑的配比，各因素水平見(jiàn)表4。

表4 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 4 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.8 數(shù) 據(jù) 處 理 采 用Origin 8.5和Excel對(duì) 結(jié) 果 進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 液化條件的確定

2.1.1 液化酶量的確定 由圖1可知，隨著α-淀粉酶用量的增加，DE值不斷增大。當(dāng)α-淀粉酶用量為6U/100mL薯漿時(shí)，DE值達(dá)到最大值，此后繼續(xù)增加酶量，DE值幾乎保持不變。這是因?yàn)榈孜餄舛群愣〞r(shí)，參與酶解反應(yīng)的位點(diǎn)總是一定的，其底物分子中的α-1，4糖苷鍵已被飽和，即使繼續(xù)增加酶量，水解產(chǎn)物的量也不會(huì)發(fā)生變化[13]。因此為節(jié)省成本，選擇α-淀粉酶添加量為6U/100mL薯漿。

圖1 α-淀粉酶添加量對(duì)DE值的影響Fig.1 Effect of α-amylase additive amount on DE value

2.1.2 液化時(shí)間的確定 由圖2可以看出，當(dāng)α-淀粉酶酶解時(shí)間小于20min時(shí)，紫薯漿的DE值隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)呈線性增大。當(dāng)α-淀粉酶酶解時(shí)間為20min時(shí)，DE值達(dá)到最高，此后繼續(xù)延長(zhǎng)酶解時(shí)間，紫薯漿的DE值增長(zhǎng)不明顯。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是α-淀粉酶對(duì)長(zhǎng)鏈淀粉或糊精酶解的速度要比短鏈淀粉速度快，隨著酶解的進(jìn)行，淀粉液中短鏈淀粉產(chǎn)物的數(shù)量逐漸增加，水解的速率逐漸減慢[14]。此外，也與α-1，6糖苷鍵逐漸暴露，從而影響酶解速度有關(guān)。因此，選擇液化時(shí)間為20min。

圖2 α-淀粉酶酶解時(shí)間對(duì)DE值得影響Fig.2 Effect of α-amylase digestion time on DE value

2.2 糖化條件的確定

2.2.1 糖化酶用量的確定 由圖3可以看出，隨著糖化酶量的增加，紫薯漿的DE值不斷增大，當(dāng)糖化酶量為55U/100mL薯漿時(shí)，DE值達(dá)到最大，此后隨糖化酶量的增加DE值略下降。糖化酶用量小于55U/100mL薯漿時(shí)，糖化不完全，紫薯漿糖化液中還原糖含量低；當(dāng)糖化酶用量增加至使底物飽和的濃度時(shí)，反應(yīng)速度不再增加，DE值增幅不大；而當(dāng)糖化酶用量繼續(xù)增大時(shí)，酶解速度過(guò)快使糖化產(chǎn)物葡萄糖濃度過(guò)高，進(jìn)而產(chǎn)生底物抑制作用，也可能因?yàn)槠咸烟窃谳^高濃度下經(jīng)α-1，6糖苷鍵發(fā)生聚合，從而造成DE值略有下降[15]。因此，選擇糖化酶添加量為55U/100mL薯漿。

圖3 糖化酶添加量對(duì)DE值的影響Fig.3 Effect of saccharifying enzyme additive amount on DE value

2.2.2 糖化時(shí)間的確定 由圖4可以看出，糖化時(shí)間在30~90min時(shí)，DE值快速增長(zhǎng)，當(dāng)糖化時(shí)間為90min時(shí)，DE值達(dá)到最大，此后隨時(shí)間的增加DE值變化不大。這是因?yàn)樘腔瘯r(shí)間短淀粉水解不完全，糖度較低；隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，淀粉水解增加導(dǎo)致糖度增加；而時(shí)間過(guò)長(zhǎng)淀粉已經(jīng)完全水解，所以糖度變化不大。從節(jié)省時(shí)間考慮，選擇糖化時(shí)間為90min。

圖4 糖化酶糖化時(shí)間對(duì)DE值的影響Fig.4 Effect of saccharifying enzyme saccharification time on DE value

2.3 紫薯漿乳酸發(fā)酵單因素實(shí)驗(yàn)

2.3.1 接種量對(duì)發(fā)酵液乳酸含量的影響 適當(dāng)增加接種量，可以縮短甚至消除延滯期，加快產(chǎn)酸速度。由圖5可知，隨著接種量的增加，發(fā)酵液乳酸含量呈上升趨勢(shì)。接種量為1%的紫薯漿經(jīng)12h發(fā)酵后產(chǎn)酸量為0.22%左右，產(chǎn)酸較慢，達(dá)不到飲料生產(chǎn)的要求。接種量為3%的紫薯漿經(jīng)12h發(fā)酵后產(chǎn)酸量可達(dá)0.25%，其后乳酸含量增加趨于平穩(wěn)，因此選擇接種量為3%。

2.3.2 發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵液乳酸含量的影響 發(fā)酵溫度對(duì)紫薯漿發(fā)酵液乳酸含量的影響，結(jié)果如圖6所示。在35~41℃范圍內(nèi)，發(fā)酵液乳酸含量隨溫度升高呈先升高后降低的趨勢(shì)，植物乳桿菌發(fā)酵紫薯漿的最適溫度為37~39℃左右，此時(shí)產(chǎn)酸量可達(dá)0.21%。發(fā)酵溫度低，植物乳桿菌生長(zhǎng)緩慢，產(chǎn)酸量少且達(dá)到規(guī)定酸度的時(shí)間較長(zhǎng)；發(fā)酵溫度高，抑止植物乳桿菌生長(zhǎng)，出現(xiàn)刺激性較強(qiáng)的酸味。有研究顯示，發(fā)酵溫度對(duì)生成乳酸的構(gòu)型有一定影響，發(fā)酵溫度低，L（+）乳酸比例大，發(fā)酵溫度高，D（-）乳酸的比例大[16-17]。綜合考慮發(fā)酵溫度對(duì)產(chǎn)酸量和產(chǎn)品風(fēng)味的影響，選擇發(fā)酵溫度為39℃。

圖5 接種量對(duì)發(fā)酵液乳酸含量的影響Fig.5 Effect of inoculation amount on lactic acid content of fermentation liquid

圖6 發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵液乳酸含量的影響Fig.6 Effect of fermentation temperature on lactic acid content of fermentation liquid

圖7 發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵液乳酸含量，DE值和花色苷含量的影響Fig.7 Effect of fermentation time on lactic acid content，DE value and anthocyanin content of fermentation liquid

2.3.3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵液乳酸含量的影響 發(fā)酵時(shí)間對(duì)紫薯漿發(fā)酵液乳酸含量的影響，結(jié)果見(jiàn)圖7。在發(fā)酵初期，產(chǎn)酸較慢，很可能是與植物乳桿菌適應(yīng)新的生長(zhǎng)環(huán)境，從而在0~8h內(nèi)繁殖相對(duì)較慢有關(guān)。隨著發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)，乳酸含量不斷增加，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間達(dá)到12h后，產(chǎn)酸量趨于穩(wěn)定，達(dá)到最大值0.22%，推測(cè)的可能性是因?yàn)樽鲜頋{本身營(yíng)養(yǎng)有限，細(xì)胞進(jìn)入生長(zhǎng)后期，基本停止產(chǎn)酸，因此選擇發(fā)酵時(shí)間為12h。

2.3.4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分含量的影響 從圖7可以看出，紫薯漿中的還原糖含量隨著發(fā)酵的進(jìn)行而減少，發(fā)酵時(shí)間達(dá)到12h后，還原糖的含量趨于穩(wěn)定，整個(gè)過(guò)程還原糖的含量減少了14.5%。將還原糖含量的變化與發(fā)酵紫薯漿中乳酸含量的變化進(jìn)行比較可知，還原糖含量的減少與紫薯漿乳酸含量的增加相對(duì)應(yīng)，這是由于紫薯漿中糖類經(jīng)乳酸菌作用被消耗和轉(zhuǎn)化成乳酸等產(chǎn)物。紫薯中富含花色苷，是影響其功能活性的重要天然產(chǎn)物。在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中，發(fā)酵時(shí)間對(duì)花色苷含量的影響不顯著。至發(fā)酵結(jié)束時(shí)，花色苷含量只減少了6.88%，這主要是由于紫薯發(fā)酵液的pH為酸性，有利于維持花色苷性質(zhì)的穩(wěn)定。

2.4 紫薯漿乳酸發(fā)酵的工藝條件優(yōu)化

結(jié)合單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取發(fā)酵時(shí)間、接種量、發(fā)酵溫度三個(gè)因素進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，靜止發(fā)酵紫薯漿，以感官評(píng)分為指標(biāo)，結(jié)果見(jiàn)表5。對(duì)表5正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行直觀分析，由極差大小可知，影響紫薯乳酸發(fā)酵的各因素大小順序依次為：發(fā)酵時(shí)間、接種量、發(fā)酵溫度。發(fā)酵工藝的最優(yōu)組合為A3B3C3。由表6方差分析可知，各因素對(duì)紫薯漿乳酸發(fā)酵液感官品質(zhì)的影響均不顯著，因此無(wú)主因素。由于SB＜SE，故將其歸并到誤差之中作為誤差，綜合考慮可任取一個(gè)水平，從節(jié)能角度取水平B1即可，發(fā)酵工藝的最優(yōu)組合為A3B1C3，即接種量為4%，發(fā)酵溫度為37℃，發(fā)酵時(shí)間為14h。按上述優(yōu)化發(fā)酵條件進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得到紫薯漿乳酸發(fā)酵液的感官評(píng)分為3.65，可獲得較好的發(fā)酵效果。

表5 發(fā)酵正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of orthogonal experiment

表6 感官評(píng)分方差分析Table 6 Results of variance analysis of sensory score

2.5 飲料調(diào)配

2.5.1 糖酸比例確定 按照上述發(fā)酵工藝參數(shù)得到的紫薯發(fā)酵液，經(jīng)過(guò)濾澄清后用蔗糖、檸檬酸對(duì)其進(jìn)行口感調(diào)配，配方由全因子實(shí)驗(yàn)決定，以調(diào)配后感官評(píng)價(jià)得分為指標(biāo)，確定最佳配方，結(jié)果如表7所示。結(jié)果顯示，蔗糖添加量為8%、檸檬酸添加量為0.1%時(shí)，紫薯發(fā)酵飲料的感官評(píng)分最高。

表7 飲料配方的全因子實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 7 Results of ALL test on beverage formula

表8 復(fù)合穩(wěn)定劑配方的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 8 Results of orthogonal experiment oncompound stabilizer formula

表9 沉淀率方差分析Table 9 Results of variance analysis of precipitation rate

2.5.2 復(fù)合穩(wěn)定劑配方確定 紫薯乳酸飲料經(jīng)調(diào)配后加入穩(wěn)定劑，穩(wěn)定劑的最佳配比由正交實(shí)驗(yàn)決定，結(jié)果見(jiàn)表8。由極差大小可知，各因素對(duì)紫薯發(fā)酵飲料穩(wěn)定性的影響順序依次為：CMC-Na＞黃原膠＞PGA。穩(wěn)定劑配方最優(yōu)組合為A1B1C1，即黃原膠的添加量為0.02%，CMC-Na的添加量為0.02%，PGA的添加量為0.02%時(shí)，紫薯乳酸飲料的沉降率最低（1.52%，表8），優(yōu)于其他配方。由表9方差分析可知，F(xiàn)B=20.835＞F0.05（2，2）=19.0，這表明CMC-Na對(duì)紫薯乳酸發(fā)酵飲料穩(wěn)定性影響最大，為關(guān)鍵因素。而黃原膠和PGA對(duì)紫薯乳酸發(fā)酵飲料穩(wěn)定性影響不顯著。

2.6 產(chǎn)品指標(biāo)

紫薯發(fā)酵飲料色澤均勻，呈明亮的紫色；具有紫薯淡淡的清香味；酸甜適口，口感清爽，無(wú)異味；澄清，不透明，無(wú)懸浮物，可溶性固形物≤10%。細(xì)菌總數(shù)（個(gè)/mL）≤100；乳 酸 菌 數(shù)（個(gè)/mL）＝0；大 腸 桿 菌（個(gè)/L）≤3；致病菌未檢出。

3 結(jié)論

將紫薯打漿、糊化、糖化后，接種植物乳桿菌發(fā)酵成紫薯乳酸發(fā)酵液，再添加糖、酸及穩(wěn)定劑，可調(diào)配成具有淡淡紫薯香味和乳酸發(fā)酵特有香味，酸甜適口，柔和甘爽，營(yíng)養(yǎng)豐富的新型紫薯乳酸發(fā)酵飲料，可豐富飲料市場(chǎng)需求，為紫薯的開(kāi)發(fā)利用提供了新途徑。

產(chǎn)品的最佳工藝條件為：紫薯用5倍水打漿后，加入6U/100mL薯漿的α-淀粉酶于60℃酶解20min，再添加55U/100mL薯漿的糖化酶糖化90min，121℃滅菌15min，接種植物乳桿菌4%，37℃發(fā)酵14h后，添加蔗糖8%，檸檬酸0.1%，黃原膠0.02%，CMC-Na 0.02%，PGA 0.02%，混合均勻后，成品于115℃滅菌15min，所得產(chǎn)品符合相應(yīng)的國(guó)家食品衛(wèi)生質(zhì)量要求。

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Preparation of purple sweet potato beverage fermented by Lactobacillus plantarum

ZHAO Lei，ZHANG Qiu-chen，LI Jin-yu，WANG Ting-ting
（Beijing Engineering and Technology Research Center of Food Additives，Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China）

Taking purple sweet potato as main material，the technology of purple sweet potato beverage fermented by lactic acid bacteria was studied.The results showed that the ratio of purple sweet potato and water for pulping was 1∶5.In order to obtain sufficient starch hydrolysis，the purple sweet potato pulps were treated with 6U/100mL α -amylase at 60℃ for 20min，and then treated with 55U/100mL glucoamylase at pH4.5 for 90min. By using orthogonal experimental design，the optimum fermentation conditions were determined as follows：inoculums amount 4%，temperature 37℃ and time 14h.The optimum formula was 8%sucrose，0.1%citric acid，0.02%xanthan gum，0.02%CMC-Na and 0.02%PGA.

purple sweet potato；lactic acid fermentation；Lactobacillus plantarum

TS275.4

A

1002-0306（2014）22-0193-06

10.13386/j.issn1002-0306.2014.22.034

2014－02－27

趙磊（1982-），女，博士，副教授，主要從事功能性食品方面的研究。

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（31201324）；北京市教育委員會(huì)科技計(jì)劃面上項(xiàng)目（KM201210011008）。