导读

我国南瓜种植面积大、产量高，但大多被直接食用，附加值不高。近年来，利用益生菌发酵果蔬汁饮品的研究日益增多。发酵果蔬汁与普通果蔬汁相比，不但能够增加果蔬制品的营养保健功能，改善果蔬制品的风味，而且有利于延长食品保质期，提高经济效益。目前，用于发酵果蔬汁的益生菌以乳酸菌为主，有保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌、双歧杆菌等。以多种乳酸菌和酵母菌共同发酵的研究还较少。贺银凤通过对传统发酵产品开菲尔及内蒙酸马奶酒的研究发现，酵母菌和乳酸菌之间有共生关系。葛磊采用先乳酸菌后酵母菌的发酵方式开发了全燕麦发酵饮料。本研究以南瓜汁为原料，选取前期筛选获得的3株优质的乳酸菌与酿酒酵母共同接种于南瓜汁中进行发酵试验，通过发酵工艺参数的优选为开发有活性的南瓜功能饮料提供参考。

1材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料

南瓜、马铃薯、大豆；乳酸菌L.c、L.p、L.r；酿酒酵母SY。

1.1.2 设备

LX-B35L型立式自动电热压力蒸汽灭菌锅；DHP-9082型电热恒温培养箱；BSA1245-CW分析天平；YT-CJ-1N型超净工作台；XW80A漩涡混合器；FE20实验室pH计等。

1.1.2 设备

LX-B35L型立式自动电热压力蒸汽灭菌锅；DHP-9082型电热恒温培养箱；BSA1245-CW分析天平；YT-CJ-1N型超净工作台；XW80A漩涡混合器；FE20实验室pH计等。

1.2 方法

1.2.1 种子培养基的优化

以南瓜浆作为乳酸菌的基础培养基，选取葡萄糖补充碳源，加入豆浆补充氮源，添加碳酸钙起缓冲作用，因为碳酸钙可以中和乳酸菌产生的乳酸，避免培养基pH过低，更好地促进乳酸菌的生长。乳酸菌L.p、L.c、L.r以1∶1∶1（体积比）的接种量接种于培养基中，接种量为3%，在36℃下发酵12h。采用L9（34）正交试验设计进行试验，对乳酸菌群的种子培养基进行优化。试验因素与水平见表1。

1.2.2 发酵工艺参数的优化

为确定南瓜汁发酵的最佳条件，选择发酵菌种配比，接种量，发酵温度，发酵时间 4 个因素分别进行单因素试验，根据单因素试验结果，选择菌种配比，发酵温度，接种量设计三因素三水平的正交试验，最终确定发酵最佳工艺。

1.2.2.1 发酵时间的选择

在待发酵南瓜汁中，按菌种配比（SY∶乳酸菌群 =1∶2，体积比）接入 3 %的种子培养液，37 ℃静置发酵24 h，每 2 h 测定发酵过程 pH 的变化。

1.2.2.2 菌种配比的选择

发酵温度 37 ℃，接种量为 3 %，发酵时间为 12 h的条件下，采用不同菌种配比（SY∶ 乳酸菌群 =1∶1、1 ∶2、1 ∶ 3、1 ∶ 4、1 ∶ 5，体积比）对南瓜汁进行发酵，根据pH、活菌数及感官得分确定最佳菌种配比。

1.2.2.3 接种量的选择

发酵温度 37 ℃，菌种配比（SY ∶ 乳酸菌群 =1 ∶ 2，体积比），发酵时间为 12 h 的条件下，采用不同接种量（1 %、2 %、3 %、4 %、5 %） 对南瓜汁进行发酵， 根据pH、活菌数及感官得分确定最佳接种量。

1.2.2.4 发酵温度的选择

在接种量为 3 %，菌种配比（SY ∶ 乳酸菌群 =1 ∶ 2，体积比），发酵时间 12 h 的条件下，采用不同发酵温度（30、33、36、39、42 ℃）对南瓜汁进行发酵，根据 pH、活菌数及感官得分确定最佳发酵温度。

1.2.2.5 感官评价

采用评分检验法对发酵南瓜汁进行感官评价。 分析评定的指标有色泽、香气、滋味和组织状态，各指标评分标准见表 2。

综合得分为 4 个指标评分之和， 即综合得分=色泽得分+香气得分+滋味得分+组织状态得分。

1.2.2.6 发酵工艺条件正交试验

在单因素试验结果的基础上，为进一步得到南瓜汁发酵的最佳工艺条件， 对影响南瓜汁发酵的 3 个主要因素：菌种配比（1 ∶ 2、1 ∶ 3、1 ∶ 4，体积比），接种量（2 %、3 %、4 %），发酵温度（34、36、38℃）进行优化组合，选用三因素三水平正交试验设计，测定发酵过程的 pH、活菌数及感官得分，确定最佳发酵工艺条件。试验设计的各因素水平见表3。

2结果与讨论

2.1 种子培养基的优化

由表 4 的极差 R 值可以看出 RD>RB>RA>RC， 即在正交试验所设计的各因素水平中，豆浆、南瓜浆、葡萄糖、碳酸钙的添加量对于种子液活菌数的影响依次增大，碳酸钙对活菌数的影响最大，葡萄糖次之，两种物质对于乳酸菌的生长作用明显。从表 4 还可以看出，活菌数对数最高的是A3B2C1D3， 进一步绘制各因素水平趋势，如图 1 所示。

直观分析得出的最佳组合为 A3B2C1D3， 与正交试验结果一致， 因此种子液培养基的最佳组合为A3B2C1D3，即南瓜浆含量 40 %，葡萄糖 2 %，豆浆 5 %和碳酸钙 0.4 %。

2.2 发酵工艺优化

2.2.1 发酵时间对发酵过程的影响

酸性饮料的 pH 一般为 3.8~4.2。由图 2 可知，发酵时间对发酵过程pH 变化影响显著。 在发酵初始阶段（0 h~2 h），pH 下降较慢，在发酵 2 h~8 h 时，各菌株生长旺盛，产酸较快，发酵 10 h 时，pH 为 4.09，已达到酸性饮料的要求，为了使发酵风味更好，适当延长发酵时间至 12 h，此时 pH 为 3.94，发酵液感官评分较高，所以确定发酵时间为 12 h。

2.2.2 菌株配比对发酵过程的影响

从表 5 可以看出，在发酵温度为 37 ℃，接种量为3 %，发酵 12 h 的条件下，不同菌种配比对 pH、乳酸菌活菌数及感官得分都具有显著性差异，菌种配比为 1 ∶3（体积比）时，pH 为 3.89，感官得分为 8.5，lg（CFU/mL）为 9.13，此时感官得分较高，乳酸菌含量丰富，因此确定菌种配比为 1 ∶ 3（体积比）。

2.2.3 接种量对发酵过程的影响

由表 6 可以看出， 不同接种量对于发酵过程具有显著性差异。 随着接种量的增加，产酸增加，pH 下降，感官评定分值升高，乳酸菌数量增加，当接种量为 3 %，继续增加接种量，pH 变化不显著， 感官得分及活菌数量均有所下降。 因此，确定接种量为 3 %。

2.2.4 不同发酵温度对发酵的影响

由表 7 可以看出， 发酵温度对于产品风味和乳酸菌的含量有显著影响。当温度在30 ℃~39 ℃时，随着温度的升高，产酸增加，pH 下降，产品风味较好，但是当温度大于 36 ℃时，活菌数有所下降。 因此，综合考虑，确定发酵温度为36℃。

2.2.5 发酵工艺优化结果

从表 8 正交试验结果的极差分析可以看出， 各试验组 pH 符合酸性发酵饮料的标准。 就感官得分的影响因素而言，菌种配比、发酵温度、接种量对感官指标的影响依次减少。 就乳酸菌活菌数的影响因素而言，接种量、发酵温度、菌种配比对活菌数的影响依次减少。 进一步绘制各因素水平与感官得分、活菌数对数值的效应曲线图。

由效应曲线图 3 可知，对于感官得分的影响，各因素的最优水平为A2B2C2，从效应曲线图 4 可知，对活菌数的影响， 各因素的最优水平为A2B2C2，最优组合一致。与试验中出现的两个最优组合A2B1C2和A2B2C3相比较，是由于因素 B 和 C 有差异。 为了进一步确定结果，通过试验测定 A2B2C2组的各项指标，得到 pH3.83，感官得分 8.9，lg（CFU/mL）为 9.20，优于试验组 A2B1C2和 A2B2C3，因此，选择A2B2C2 作为最佳发酵工艺条件，即发酵温度 36 ℃， SY∶乳酸菌群=1∶3， 接种量 3 %，发酵时间为 12 h。

3结论

本文以南瓜汁为原料，通过多种乳酸菌和酵母菌共同发酵， 开发了一款风味独特的南瓜汁发酵饮料。 对发酵剂的种子培养基和发酵工艺进行了研究。确定乳酸菌种子培养基为以南瓜浆为基础， 添加豆浆、葡萄糖以补充氮源及碳源、添加碳酸钙调节培养基 pH。 通过正交试验设计优化了种子培养基配方为：南瓜浆含量 40 %，葡萄糖 2 %，豆浆 5 %和碳酸钙0.4%。在此条件下，乳酸菌对数值可以达到 9.37。对发酵过程中对酿酒酵母和乳酸菌群的菌种配比、 接种量、发酵温度、发酵时间进行优化，确定了最佳发酵工艺：发酵温度 36 ℃，酿酒酵母 SY∶乳酸菌群（体积比）=1∶3，接种量 3 %，发酵时间为 12 h。