趙娟娟，吳榮榮，程書梅

（1.衡水學院生命科學系，河北衡水053000；2.河北農業(yè)大學食品科技學院，河北保定071001）

發(fā)酵型核桃乳發(fā)酵工藝的研究

趙娟娟1，吳榮榮1，程書梅2

（1.衡水學院生命科學系，河北衡水053000；2.河北農業(yè)大學食品科技學院，河北保定071001）

以核桃乳為主要原料，采用乳酸菌干粉制劑HS101通過發(fā)酵工藝的研究開發(fā)發(fā)酵型核桃乳飲料。試驗結果表明：最適宜的輔料配比為3%乳清粉，4%葡萄糖；殺菌溫度88℃。最佳發(fā)酵條件為pH 7.0，接種量0.014 g/250mL，培養(yǎng)時間8.0 h，培養(yǎng)溫度42℃。發(fā)酵型核桃乳的13種氨基酸均有不同程度的提高，其中賴氨酸含量增加了0.19%、色氨酸含量增加了0.03%。由此可見，經過乳酸菌發(fā)酵，提高了核桃乳的營養(yǎng)價值。

核桃乳；乳酸菌；發(fā)酵工藝；氨基酸

核桃，又稱胡桃、姜桃，屬性溫和、味甘，為世界四大干果之一。核桃仁富含油脂、蛋白質、糖類和維生素等多種營養(yǎng)成分，具有極高的開發(fā)利用價值。核桃仁中的不飽和脂肪酸和卵磷脂能夠補腦益智，鋅、錳、鉻等可以補充人體衰老過程中微量元素的流失。將核桃仁加工制成核桃乳，色澤乳白，香味濃郁，是一種新型的保健營養(yǎng)飲料[1]。

經過乳酸菌發(fā)酵制成的核桃乳飲料，能夠利用乳酸菌降解核桃乳中的蛋白質，使制品的風味更加醇厚，并且可強化核桃乳的腸道保健功能[2-3]。在核桃乳中添加一定量的對人體有益的乳酸菌，經發(fā)酵凝固制成發(fā)酵型核桃乳，不僅提高了核桃的營養(yǎng)價值，易為人體吸收利用，而且為核桃的開發(fā)利用擴展了途徑，同時豐富了市場上植物蛋白飲料產品的品種[4]，市場前景廣闊。

1 材料及設備

1.1 原輔料

核桃：河北養(yǎng)元智匯股份有限公司；乳清粉：戴維林國際貿易公司。

1.2 菌種

衡水學院食品實驗室保存的乳酸菌干粉制劑HS101。

1.3 改良TJA培養(yǎng)基

表1 改良TJA培養(yǎng)基Table1 Modified TJA medium

1.4 儀器設備

LDZX-50KA高溫滅菌鍋：深圳市凱銘杰儀器公司；HH-4數顯恒溫水浴鍋：江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；AB104-N電子天平：上海精密科學儀器有限公司；st2118電磁爐：美的集團有限公司；DHP-9052生化培養(yǎng)箱：上海一恒科學儀器有限公司；SBJS-1超凈工作臺：上海博訊實業(yè)有限公司。

2 試驗方法

2.1 前處理工藝對發(fā)酵的影響

考察殺菌溫度和配料對發(fā)酵的影響，邀請10人對核桃乳進行感官評分，同時檢測核桃乳的酸度，確定前處理工藝條件。

2.2 發(fā)酵條件的單因素試驗[5-6]

考察接種量、pH、培養(yǎng)時間、培養(yǎng)溫度對發(fā)酵的影響，邀請10人對核桃乳進行感官評分，同時檢測核桃乳的酸度，綜合感官和酸度結果，確定最適宜發(fā)酵條件。

2.3 發(fā)酵工藝條件的正交試驗研究

采用四因素三水平的L9（34）正交試驗，以培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時間、接種量、pH為考核因素，確定發(fā)酵型核桃乳的最佳發(fā)酵工藝。因素水平見表2。

表2 L9（34）正交試驗因素水平表Table2 Factors and levels of L9（34）orthogonal tests

2.4 發(fā)酵型核桃乳的質量評定

2.4.1 理化指標測定

按照GB 5009.5-2010《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》，檢測發(fā)酵型核桃乳中蛋白質含量；按照GB/T 5009.6-2003《食品中脂肪的測定》，檢測發(fā)酵型核桃乳中脂肪含量；按照GB/T 5009.124-2003《食品中氨基酸的測定》，檢測發(fā)酵型核桃乳中氨基酸含量；按照減量法測定發(fā)酵型核桃乳中碳水化合物的含量。

2.4.2 微生物指標測定

按照GB 4789.35-2010《食品安全國家標準食品微生物學檢驗乳酸菌檢驗》，測定發(fā)酵型核桃乳中乳酸菌數量。

2.4.3 感官評定

以色澤、香氣、滋味及形態(tài)作為感官評分指標，邀請10人進行試飲評判。評分結果取其平均值計算。具體評定細則如表3。

表3 感官評分標準Table3 Sensory evaluation criteria

3 結果與分析

3.1 前處理工藝對發(fā)酵的影響結果

3.1.1 殺菌溫度對發(fā)酵的影響

分別在88、95℃和110℃將核桃乳殺菌15min，接種發(fā)酵后對發(fā)酵型核桃乳進行感官評分，結果見表4。

表4 殺菌溫度測定Table4 The measurement of sterilization temperature

由表4顯示，核桃乳的最適殺菌溫度為88℃，此殺菌溫度下得到的核桃乳顏色、香氣及組織狀態(tài)最佳。

3.1.2 配料對發(fā)酵的影響

在核桃乳原漿中，加入不同比例的乳清粉和葡萄糖，接種進行發(fā)酵之后對發(fā)酵型核桃乳進行感官評分和酸度測定。結果見圖1和表5。

圖1 配料對核桃乳的酸度影響Fig.1 Effect of the walnut milk ingredients on the acidity

從圖1和表5的數據可以看出，核桃乳中乳清粉的添加量為3%，葡萄糖的添加量為4%時，得到的核桃乳感官得分最高，達到81分，其組織狀態(tài)，色澤，香氣及滋味是最佳的。

表5 感官評分結果Table5 The results of sensory evaluation

3.2 發(fā)酵條件單因素試驗結果

3.2.1 接種量的確定

分別按照0.010、0.014、0.017 g/250mL和0.022 g/ 250mL的接種量接入菌種，在42℃進行發(fā)酵。對發(fā)酵型核桃乳進行感官評分和酸度測定。結果見圖2和表6。

圖2 接種量對核桃乳的酸度影響Fig.2 Effect of walnut milk inoculum on acidity

表6 感官評分結果Table6 The results of sensory evaluation

圖2和表6的數據可以看到，乳酸菌接種量為0.014 g/250mL時，發(fā)酵得到的核桃乳狀態(tài)、口味最佳。接種量越大，延遲期越短，但過大養(yǎng)分消耗快，由于空間及營養(yǎng)成分是定量的，不利于微生物細胞持續(xù)增長和產物合成；而接種量過小，細胞量不足，生長延遲期過長，也不利于代謝產物的積累。

3.2.2 pH的確定

在pH值分別為6.5、7.0和7.5的核桃乳中加入輔料后，在42℃進行發(fā)酵。對發(fā)酵型核桃乳進行感官評分和酸度測定。結果見圖3和表7。

從圖3和表7數據可知，核桃乳的pH值為7.0，口感評分結果最好，狀態(tài)最穩(wěn)定、口味最佳。最佳pH值條件下，酶的活性最高，微生物的生長情況最好。

圖3 pH值對核桃乳的酸度影響Fig.3 Effect of walnut milk pH on acidity

表7 感官評分結果Table7 The results of sensory evaluation

3.2.3 培養(yǎng)時間的確定

核桃乳發(fā)酵時間分別為7.5、8.0、8.5和9.0 h。對發(fā)酵型核桃乳進行感官評分和酸度測定。結果見圖4和表8。

圖4 培養(yǎng)時間對核桃乳的酸度影響Fig.4 Effect of walnut milk cultivation time on acidity

表8 感官評分結果Table8 The results of sensory evaluation

由圖4和表8中的數據得到，發(fā)酵培養(yǎng)的時間為8.0 h時，核桃乳的口感及狀態(tài)最好，為最適宜的發(fā)酵時間。隨著時間的延長，微生物的數量逐漸增加，代謝產物的量逐漸增大，到達一定時期時，微生物代謝產生的酸對自身的生長有抑制作用，對蛋白質的降解能力下降，影響核桃乳的狀態(tài)及口感。

3.2.4 培養(yǎng)溫度的確定

在39、41、42℃和43℃對核桃乳進行發(fā)酵。對發(fā)酵型核桃乳進行感官評分和酸度測定。結果見圖5和表9。

圖5 培養(yǎng)溫度對核桃乳的酸度影響Fig.5 Effect of walnut milk cultivation termperature on acidity

表9 感官評分結果Table9 The results of sensory evaluation

從圖5和表9可以看出，發(fā)酵培養(yǎng)的溫度為40℃以上時，得到的核桃乳總體水平較好，其中42℃時，色澤、香氣、組織狀態(tài)、滋味綜合評分最高，得到的發(fā)酵產品最佳。隨著溫度的升高，細胞生長速度加快，延滯期縮短，代謝產物的積累量相對低溫時明顯提高，但溫度太高時，細胞生長過快，易出現(xiàn)早衰，也不利于代謝產物的積累。

3.3 發(fā)酵條件的正交試驗結果

對培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時間、接種量和pH值4個因素進行四因素三水平的正交試驗，試驗結果見表10和表11。

表10 發(fā)酵條件L9（34）正交試驗結果Table10 The orthogonal test results of fermentation conditions L9（34）

表11 核桃乳發(fā)酵試驗方差分析結果Table11 Walnut milk fermentation test analysis of variance

表10和表11數據顯示，溫度對核桃乳的感官綜合得分影響最大，其次為時間和接種量，pH的影響最小。方差分析結果顯示，在95%的置信區(qū)間內，溫度對核桃乳感官綜合得分影響顯著。正交優(yōu)化試驗結果表明，最佳發(fā)酵工藝組合為A1B2C2D2，與2號試驗組合一致，最佳發(fā)酵工藝為發(fā)酵溫度42℃，發(fā)酵時間8.0 h，接種量0.014 g/250mL，pH值為7.0。

3.4 發(fā)酵型核桃乳質量評價結果

3.4.1 發(fā)酵型核桃乳感官指標

采用上述最佳工藝條件，發(fā)酵得到的核桃乳感官指標的得分為89，顏色呈白色微顯灰色，具有核桃香氣，酸甜適口，乳酸味較濃，無肉眼可見的細小顆粒，組織狀態(tài)均一。

3.4.2 發(fā)酵型核桃乳理化指標

經檢測，發(fā)酵型核桃乳中蛋白質2.67%，脂肪2.78%，碳水化合物7.2%。營養(yǎng)物質含量比較豐富，且與未發(fā)酵的核桃乳相比，13種氨基酸的含量均有所升高，其中色氨酸由0.01%升高到發(fā)酵型核桃乳中的0.04%，是未發(fā)酵核桃乳中含量的4倍，賴氨酸由0.05%升高到0.24%，是未發(fā)酵核桃乳中含量的4.8倍。

發(fā)酵型核桃乳與未發(fā)酵的核桃乳中氨基酸種類與含量見表12。

表12 核桃乳氨基酸含量Table12 The content of amino Acids in walnut milk

續(xù)表12核桃乳氨基酸含量Continue table12 The content of amino Acids in walnut milk

3.4.3 發(fā)酵型核桃乳微生物指標

發(fā)酵型核桃乳采用TJA培養(yǎng)基，測得乳酸菌活菌數量為2×108CFU/mL。

4 結論

本研究依據感官評分及酸度測定，通過單因素和正交試驗，確定了核桃乳在發(fā)酵過程中最適宜的輔料配比為3%乳清粉，4%葡萄糖；最適宜的殺菌溫度88℃。采用四因素三水平正交試驗確定了最佳工藝參數組合，即培養(yǎng)溫度42℃，發(fā)酵時間8.0 h，接種量0.014 g/250mL，pH 7.0。在最佳工藝條件制備的發(fā)酵型核桃乳13種氨基酸含量均有不同程度提高。由此可知，經過乳酸菌的發(fā)酵作用，大大提升了核桃乳的營養(yǎng)價值。

[1]周玉宇,呂兵.核桃乳飲料的研制[J].食品科技,2006,31(2):69-72

[2]王子娜.核桃乳酸菌發(fā)酵飲料的工藝研究[D].北京:北京林業(yè)大學,2012

[3]李彬.核桃乳酸飲料的工藝研究[J].食品科學,2003,24(4):90-93

[4]王銀瑞,蔡靜,樊明濤.核桃酸乳加工技術研究[J].西北林學院學報,1995,10(3):60-63

[5]周超進,何錦風,蒲彪.植物蛋白飲料穩(wěn)定性影響因素和分析方法的研究[J].食品工業(yè)科技,2011,32(1):377-379,384

[6]楊李.山藥花生露的加工工藝研究[D].保定:河北農業(yè)大學,2013

Study on Walnut Milk Fermentation Process

ZHAO Juan-juan1，WU Rong-rong1，CHENG Shu-mei2
（1.Department of Life Science，Hengshui University，Hengshui 053000，Hebei，China；2.College of Food Science and Technology，Hebei Agricultural University，Baoding071001，Hebei，China）

The fermentation process of walnut milk by lactic acid bacteria HS101 was studied.The results showed the most suitable materials ratio was：3% whey powder，4%glucose，best sterilization temperature was 88℃.The optimum conditions were pH 7.0，inoculum 0.014 g/250mL，cultivation time8.0 h and temperature 42℃.13 kinds of amino acid increased at different degrees in fermented walnut milk，in which lysine increased 0.19%，tryptophan 0.03%.According to the above result there was a significantly improvement in the nutritional value of walnuts milk after the fermentation.

walnut milk；lactic acid bacteria；fermentation process；amino acids

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.03.022

2016-05-06

趙娟娟（1982—），女（漢），講師，碩士，研究方向：食品生物技術。