绿豆乳乳酸菌发酵的研究

绿豆又叫青小豆, 古名菉豆、植豆是我国人民的传统豆类食物。绿豆含有丰富的蛋白质、脂肪和碳水化合物, 含有Ca、P、Fe和Zn等矿物质元素及胡萝卜素、VB1、VB2和尼克酸等维生素, 含有生物碱、香豆素和植物甾醇等生理活性物质;绿豆不仅营养丰富, 还是防病治病的良药, 被李时珍赞为“菜中佳品”、“济世良谷”。乳酸菌是一种益生菌, 具有多种生理功能, 以其发酵食品更是具有改善风味、延长保质期等特点。乳酸菌发酵饮料具有调理肠胃、降低胆固醇、增强机体免疫力、防癌抗癌和延年益寿等多种保健功效。以绿豆为主要原料制成绿豆乳, 并添加乳酸菌进行乳酸发酵, 不仅可以改善绿豆乳的风味, 提高其营养价值, 而且具有绿豆和乳酸菌的双重保健作用。

目前, 国内外关于牛乳的乳酸菌发酵做了大量研究, 绿豆乳的乳酸发酵还鲜有报道。绿豆中缺少乳酸菌能利用的乳糖, 只含有一定量的蔗糖、水苏糖和棉子糖, 大多数是不能被乳酸菌所利用的低聚糖和高聚糖。蛋白质也与牛奶中的酪蛋白有所差异。因此, 本实对保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌进行驯化作为发酵菌种, 以乳酸菌的发酵产酸能力为考察指标。对影响绿豆乳乳酸菌发酵的因素进行了研究。

1 材料与方法

1.1 实验原料

脱脂奶粉, 市售;

绿豆, 市售, 表面有光泽, 无霉变, 颗粒饱满;

保加利亚乳杆菌, 嗜热链球菌;

本实验室提供。

1.2 主要仪器设备

YXQ-SG41型高温杀菌锅;

无锡市第二医疗器械厂生产;

HHS-15B0型恒温恒湿培养箱;

南京恒裕电子仪器厂;

PHS-29A型酸度计;

上海精密科学仪器厂;

超净工作台;

苏净集团安泰公司;

HH-4数显恒温水浴锅;

金坛市荣华仪器制造有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 绿豆乳的制备

用5%NaHCO3浸泡绿豆, 再用热水磨浆后去渣, 调整水豆比为8∶1, 经0.11MPa、20min高压灭菌后, 迅速冷却至常温备用。

1.3.2 酸度测定

吸取10m发酵绿豆乳, 置于150mL三角瓶中, 加入10mL去CO2水, 再加入0.5mL0.5%的酚酞乙醇溶液, 0.1mol/L的氢氧化钠标准溶液滴定至微红色, 在1分钟内不消失为止。消耗的0.1mol/L氢氧化钠标准溶液的毫升数乘以10, 即为酸乳的酸度, 以°T表示。

1.3.3 菌种的驯化

将保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌分别接种到含等量牛奶和绿豆乳的培养液中, 在43℃条件下培养, 待培养液凝固后再传至下一代。如此连续传代, 使两菌种均达到驯化目的。在传代过程中要随时观察, 如发现菌体形态明显变化、乳清析出增加、凝乳状态不佳、菌数减少、产酸下降等情况时, 视为菌种已退化, 应及时进行复壮, 使其达到稳定状态后, 再接种到含等量牛奶和绿豆乳的培养液中继续传代驯化, 直至该两菌种正常生长, 完全适应为止。

1.3.4 单因素试验

(1) 菌种对绿豆乳发酵的影响。

将驯化后的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌按照2∶3, 1∶1, 3∶2的比例混合, 在温度43℃, 接种量3%的条件下发酵20h, 每隔4h测定酸度一次。

(2) 发酵温度对绿豆乳发酵的影响。

将驯化后的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌按照1∶1的比例混合在30℃、37℃、43℃三个温度, 接种量3%的条件下发酵12h, 每隔4h测定酸度一次。

(3) 发酵时间对绿豆乳发酵的影响。

将驯化后的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌按照1:1的比例混合, 接种量3%的条件下分别发酵4h、8h、12h、16h、20h后, 测定酸度。

(4) 接种量对绿豆乳发酵的影响。

将驯化后的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌按照1∶1的比例混合, 选取1%、2%、3%、4%、5%三个接种量, 在43℃下发酵12h, 测定酸度。

(5) 绿豆乳发酵的正交优化实验。

在单因素实验的基础上, 以发酵酸度 (°T) 为考察指标, 对影响绿豆乳发酵的4个主要因素:A菌种配比、B接种量、C发酵温度、D发酵时间进行了优化组合, 通过正交实验确定绿豆乳发酵的最佳工艺参数。正交实验因素水平表见表1。

2 结果与讨论

2.1 单因素实验结果

2.1.1 菌种配比对豆乳发酵的影响

从图1可以看出, 随着时间的增加, 酸度逐渐增大, 12h后, 酸度增加减慢, 曲线变缓。保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌的比例对酸度曲线变化的趋势影响不大, 但对最终酸度有一定的影响。当杆菌:球菌配比为1∶1的时候酸度最高, 产酸量最大。并且, 在4小时以前, 嗜热链球菌产酸速率高于保加利亚乳杆菌。

2.1.2 发酵温度对绿豆乳发酵的影响

发酵温度对绿豆乳发酵的影响见图2, 乳酸菌发酵绿豆乳的培养温度通常在30℃~43℃之间, 不同的菌种发酵的温度也不太一样。对于大多数菌种而言, 发酵温度在低限时接近乳酸菌的最适生长温度, 有利于乳酸菌的生长繁殖。发酵温度在高限时可以使发酵绿豆乳在短时间内达到适宜酸度, 凝结成块, 从而缩短发酵时间。30℃, 37℃和43℃下发酵的绿豆乳, 在外观、质构和风味上差别不大, 考虑到生产方面的因素, 本实验采用43℃发酵绿豆乳, 可以缩短发酵时间, 节约生产成本。

2.1.3 发酵时间对绿豆乳发酵的影响

从图3中可以看出, 发酵时间越长产酸量越高。发酵时间20h是产酸量最高。但是考虑到发酵时间太长不利于工厂生产, 且不利于温度控制, 所以我们选发酵时间12h为最佳发酵时间。

2.1.4 接种量对绿豆乳发酵的影响

从图4可以看出, 接种量从1%增加到4%, 绿豆乳的酸度呈直线上升。接种量5%以上的时候酸度基本保持平稳。接种量过低, 产酸易受到抑制且不稳定, 易形成对菌种不良的生长环境, 乳酸菌得不到足够的生长;接种量太大, 产酸过快, 酸度上升过高, 凝乳过快, 会给酸豆乳的风味和组织状态带来缺陷。

2.2 正交实验结果

正交实验结果见表2, 对正交实验结果进行极差分析, 各因素对绿豆乳发酵效果的影响依次为B>C>D>A, 正交实验的最优为A2B2C1D3。由此可见接种量和发酵温度是影响酸度的主要因素。根据正交实验所产生的最佳设计进行验证试验得出A2B2C3D3为最佳条件, 所得酸度为1200T优于正交实验的酸度最高组。所以本实验确定绿豆乳发酵的最佳工艺参数为:菌种配比1∶1, 接种量4%, 发酵温度43℃, 发酵时间12h (见图5) 。

3 结语

实验结果表明, 以保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌为发酵剂生产绿豆酸乳, 最佳条件为:菌种配比1∶1, 接种量4%, 发酵温度43℃发酵时间12h时发酵效果最佳, 酸度达1200T。

摘要：本文对以保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌为发酵剂, 对豆乳进行乳酸发酵的条件进行了研究。结果表明, 绿豆乳乳酸发酵的最佳条件为:菌种配比1∶1, 接种量4%, 发酵温度43℃, 发酵时间12h时发酵效果最佳。

关键词：绿豆乳,乳酸发酵

参考文献

[1] 昊杨.药用保健话绿豆[J].蔬菜, 2000 (10) :33.

[2] 卫军, 张欣, 柏桂英.绿豆酸奶的研制[J].中国乳品业, 1992 (5) , 212～213.

[3] 李锋.大豆酸奶的研究现状[J].中外食品工业, 2003 (9) :58～60.

[4] S.Y.1ee.Comparison of Milk-Based and Soymilk-Based Yogurt[J].Journal of Science, 1990, 55 (2) :532～538.

[5] 曹卫华, 夏红.酸豆奶可接受性影响因素的研究[J].冷饮和速冻食品工业, 2001, 7 (1) :8～10.

[6] 杜启茹.利用大豆资源生产仿乳制品[J].中国乳品工业, 1999, 23 (2) :71～73.

[7] 毛学英, 南庆贤.乳及乳制品中生物活性的种类及功能多样性[J].中国乳品工业, 2004, 32 (1) :41～43.

[8] L.Ankenman Granata.Improved Acid, Flavor and Volatile Compound Pro-duction in a High Protein and Fiber Soymi lk Yogurt-like Product[J].Jour-nal of Food Science, 1996, 61 (2) :331～336.

[9] Tridjoko W.Murti.Bacterial Growth and Volatile Compounds in Yogurt-Type Products from Soymilk[J].