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响应面法优化益生菌发酵青稞饮料配方的工艺开发

作者:饮料工艺 时间:2023年2月17日 09:09

以青稞为原料,利用酶工程技术得到含有适量碳源和氮源的青稞酶解液,本研究以该青稞酶解液为原料,研究不同的发酵时间、发酵起始pH、发酵温度、益生菌接种量等因素对发酵的影响;并以发酵酸度为响应值,采用响应面法对益生菌发酵青裸饮料的发酵工艺进行优化,以期为青稞饮料的研发提供参考,对青稞的有效开发及产业的发展起到积极的推动作用。

操作要点

接种:将试验所需的器材在0.1 MPa(121~126℃)条件下灭菌15 min:取青裸酶解液,用10%的碳酸钠溶液调节pH,每组分装50mL后在沸水浴中杀菌10 min,冷却至40℃左右,在无菌操作台上接种直投式益生菌发酵剂,振荡均匀。

恒温发酵:按照单因素试验设计的方案,将接种后的青裸酶解液置于恒温培养箱中,发酵一定时间后,测定发酵液的酸度。

调配:按照本实验室研究得出的工艺配方,加入蔗糖进行调味,并加入复配稳定剂得到成品。

结果与分析

单因素试验结果

发酵时间的确定:发酵时间的长短直接影响益生菌发酵生成乳酸的量以及发酵的完全程度。在发酵起始pH 7.0,接种量4.5%,发酵温度40℃的条件下,探讨了不同发酵时间对发酵液酸度的影响,其结果发酵液的酸度随着发酵时间的增加而增大,当达到72 h后,虽然酸度有所增加,但增幅不大,基本趋于稳定,故确定最适发酵时间为72h,此时发酵液的酸度达到64.6 т.

发酵起始pH的确定:益生菌的生长需要特定的pH来维系细胞内各种生物活性分子的结构稳定,同时胞内酶也需要一个最适的pH值来维持其活性10。益生菌生长pH范围一般为5.0~7.5,且随着发酵的进行,pH值不断降低,将对益生菌的生长更加不利,因此需要确定一个起始pH使益生菌更好地生长和发酵,在接种量4.5%,发酵温度40℃,发酵时间72h的条件下,探讨了不同发酵起始pH对发酵液酸度的影响,其结果在其他发酵条件一定的情况下,起始pH在6.0~7.0时发酵液的酸度随着起始pH值的增加而呈现上升趋势,当起始pH在7.0-8.0时发酵液的酸度随着起姑pH值的增加而减小,在起始pH值为7.时发酵液酸度达到最大(65.0 T)。当环境偏酸或偏碱,使益生菌内的活力降低,生长能力变弱,产酸的能力也就变弱0,因此确定pH值7.0为益生菌生长的最适发酵起始pH.

接种量的确定

接种量大小不仅直接影响到益生菌发酵青稞饮料的发酵速率,而且对最终产品的风味也会产生决定性的影响。在发酵起始pH 7.0,发酵温度40 ℃,发酵时间72h的条件下,探讨了不同接种量对益生菌发酵液酸度的影响,其结果在其他发酵条件一定的情况下,当接种量在3.5%~4.5%时,发酵液酸度随着接种量的增大而增大,当接种量在4.5%~5.0%时,发酵液酸度随着接种量的增大而减小,接种量继续增加到5.5%时,发酵液酸度不再变化,在接种量为4.5%时发酵液酸度达到最大值(63.0TD。此时底物浓度与益生菌的比例达到最佳,发酵酸度达到最大;当接种量低于或高于4.5%时,均会影响乳酸的生成。因此确定4.5%为最适接种量。

发酵温度的确定

发酵温度影响到益生菌的生长进而影响发酵的速度和乳酸的积累。在发酵起始pH7.0,接种量4.5%,发酵时间72h的条件下,探讨了不同发酵温度对益生菌发酵液酸度的影响,其结果在其他发酵条件一定的情况下,发酵温度在36~40 ℃时,发酵液的酸度随着发酵温度的升高而增大,当发酵温度在40~44 ℃时,发酵液的酸度随着发酵温度的升高反而减小,当发酵温度为40℃时,酸度达到最大(66.0 T),发酵温度过低或过高均会抑制益生菌的生长,从而产酸能力降低,产酸量也就小。因此确定40 ℃为最适发酵温度。

以荔枝为主要原料,经发酵酿制成果酒,再利用余甘子酒精浸提浓缩液进行调配,制成风味独特、营养丰富、低酒度的保健酒。这不仅能够提高荔枝、余甘子的利用率,而且也为农产品的深加工开创了一条新路。我国是一个农业大国,有着丰富的果蔬资源,因此,开发这些产品可以丰富广大人民群众的生活,同时也可以促进我国农业的发展,并且具有巨大的社会效益和经济效益。

工艺流程

余甘子浸提液制取流程:余甘子→粉碎→酒精溶液漫泡→过滤→浓缩→备用

 荔枝余甘子保健酒的工艺流程:荔枝鲜果→分选→打浆→榨汁→调pH及糖度→巴氏灭菌→冷却→

接种→主酵→分离酒脚→后酵→后处理→调和→过滤→杀菌→灌装→成品

结果与讨论

糖度的影响:糖是酵母菌生长和繁殖的碳源,同时也是酒精发酵的底物,糖度的高低直接影响着荔枝发酵酒的酒精度。荔枝果汁的糖度不超过20%,在此基础上加人白砂糖将荔枝汁的糖度分别调整至20

%,22%,24%,26%,在21 ℃下进行发酵,其发酵产酒精的结果中可以看出,随着总糖含量的增加,荔枝汁发酵的酒度和残糖有所提高,但发酵时间也明显延长。在迟滞期内,糖度为26%时,酒度上升最慢;糖度为20%时,酒度上升最快。这是由于高糖度能抑制酵母的生长。虽然随着发酵时间的延长,高糖度能得到较高的酒度,但残糖率增加,酒精产率也随之下降,因此,可以考虑分次加糖的方法,使最终发酵酒度达到要求值。

酸度的影响:葛枝汁呈低酸性,接近中性。为了防止杂菌的生长,改善原酒的风味,分别添加2 g/L,4 g/L,6 g/L,8 g/L的柠樣酸,所得pH值分别为3.4,3.2,3.0,2.9,在21℃下进行发酵,结果添加2g/L柠橡酸的样品不能有效抑制杂菌的生长,而添加8 g/L的样品发酵速度较慢,其主要原因是过量的柠檬酸抑制了酵母的生长,并且风味差。添加4g/L的样品发酵的原酒风味最好。

温度的影响:在影响酵母菌生长繁殖的各种物理因素中,温度起着最重要的作用。适宜的温度可以促进酵母的生命活动,不适宜的温度能减弱酵母的生命活动或可能引起酵母在形态、生理等特性的改变,甚至可促使酵母死亡。因此,有必要探讨温度对荔枝汁发酵特性的影响,可以发现,最适宜的发酵温度是21℃,在此温度下,酵母生长速度最快,增代时间最短,从而发醇风味最好。