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導讀

我國南瓜種植面積大、產量高，但大多被直接食用，附加值不高。近年來，利用益生菌發酵果蔬汁飲品的研究日益增多。發酵果蔬汁與普通果蔬汁相比，不但能夠增加果蔬制品的營養保健功能，改善果蔬制品的風味，而且有利于延長食品保質期，提高經濟效益。目前，用于發酵果蔬汁的益生菌以乳酸菌為主，有保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、干酪乳桿菌、植物乳桿菌、雙歧桿菌等。以多種乳酸菌和酵母菌共同發酵的研究還較少。賀銀鳳通過對傳統發酵產品開菲爾及內蒙酸馬奶酒的研究發現，酵母菌和乳酸菌之間有共生關系。葛磊采用先乳酸菌后酵母菌的發酵方式開發了全燕麥發酵飲料。本研究以南瓜汁為原料，選取前期篩選獲得的3株優質的乳酸菌與釀酒酵母共同接種于南瓜汁中進行發酵試驗，通過發酵工藝參數的優選為開發有活性的南瓜功能飲料提供參考。

1材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料

南瓜、馬鈴薯、大豆；乳酸菌L.c、L.p、L.r；釀酒酵母SY。

1.1.2 設備

LX-B35L型立式自動電熱壓力蒸汽滅菌鍋；DHP-9082型電熱恒溫培養箱；BSA1245-CW分析天平；YT-CJ-1N型超凈工作臺；XW80A漩渦混合器；FE20實驗室pH計等。

1.1.2 設備

LX-B35L型立式自動電熱壓力蒸汽滅菌鍋；DHP-9082型電熱恒溫培養箱；BSA1245-CW分析天平；YT-CJ-1N型超凈工作臺；XW80A漩渦混合器；FE20實驗室pH計等。

1.2 方法

1.2.1 種子培養基的優化

以南瓜漿作為乳酸菌的基礎培養基，選取葡萄糖補充碳源，加入豆漿補充氮源，添加碳酸鈣起緩沖作用，因為碳酸鈣可以中和乳酸菌產生的乳酸，避免培養基pH過低，更好地促進乳酸菌的生長。乳酸菌L.p、L.c、L.r以1∶1∶1（體積比）的接種量接種于培養基中，接種量為3%，在36℃下發酵12h。采用L9（34）正交試驗設計進行試驗，對乳酸菌群的種子培養基進行優化。試驗因素與水平見表1。

1.2.2 發酵工藝參數的優化

為確定南瓜汁發酵的最佳條件，選擇發酵菌種配比，接種量，發酵溫度，發酵時間 4 個因素分別進行單因素試驗，根據單因素試驗結果，選擇菌種配比，發酵溫度，接種量設計三因素三水平的正交試驗，最終確定發酵最佳工藝。

1.2.2.1 發酵時間的選擇

在待發酵南瓜汁中，按菌種配比（SY∶乳酸菌群 =1∶2，體積比）接入 3 %的種子培養液，37 ℃靜置發酵24 h，每 2 h 測定發酵過程 pH 的變化。

1.2.2.2 菌種配比的選擇

發酵溫度 37 ℃，接種量為 3 %，發酵時間為 12 h的條件下，采用不同菌種配比（SY∶ 乳酸菌群 =1∶1、1 ∶2、1 ∶ 3、1 ∶ 4、1 ∶ 5，體積比）對南瓜汁進行發酵，根據pH、活菌數及感官得分確定最佳菌種配比。

1.2.2.3 接種量的選擇

發酵溫度 37 ℃，菌種配比（SY ∶ 乳酸菌群 =1 ∶ 2，體積比），發酵時間為 12 h 的條件下，采用不同接種量（1 %、2 %、3 %、4 %、5 %） 對南瓜汁進行發酵， 根據pH、活菌數及感官得分確定最佳接種量。

1.2.2.4 發酵溫度的選擇

在接種量為 3 %，菌種配比（SY ∶ 乳酸菌群 =1 ∶ 2，體積比），發酵時間 12 h 的條件下，采用不同發酵溫度（30、33、36、39、42 ℃）對南瓜汁進行發酵，根據 pH、活菌數及感官得分確定最佳發酵溫度。

1.2.2.5 感官評價

采用評分檢驗法對發酵南瓜汁進行感官評價。 分析評定的指標有色澤、香氣、滋味和組織狀態，各指標評分標準見表 2。

綜合得分為 4 個指標評分之和， 即綜合得分=色澤得分+香氣得分+滋味得分+組織狀態得分。

1.2.2.6 發酵工藝條件正交試驗

在單因素試驗結果的基礎上，為進一步得到南瓜汁發酵的最佳工藝條件， 對影響南瓜汁發酵的 3 個主要因素：菌種配比（1 ∶ 2、1 ∶ 3、1 ∶ 4，體積比），接種量（2 %、3 %、4 %），發酵溫度（34、36、38℃）進行優化組合，選用三因素三水平正交試驗設計，測定發酵過程的 pH、活菌數及感官得分，確定最佳發酵工藝條件。試驗設計的各因素水平見表3。

2結果與討論

2.1 種子培養基的優化

由表 4 的極差 R 值可以看出 RD>RB>RA>RC， 即在正交試驗所設計的各因素水平中，豆漿、南瓜漿、葡萄糖、碳酸鈣的添加量對于種子液活菌數的影響依次增大，碳酸鈣對活菌數的影響最大，葡萄糖次之，兩種物質對于乳酸菌的生長作用明顯。從表 4 還可以看出，活菌數對數最高的是A3B2C1D3， 進一步繪制各因素水平趨勢，如圖 1 所示。

直觀分析得出的最佳組合為 A3B2C1D3， 與正交試驗結果一致， 因此種子液培養基的最佳組合為A3B2C1D3，即南瓜漿含量 40 %，葡萄糖 2 %，豆漿 5 %和碳酸鈣 0.4 %。

2.2 發酵工藝優化

2.2.1 發酵時間對發酵過程的影響

酸性飲料的 pH 一般為 3.8~4.2。由圖 2 可知，發酵時間對發酵過程pH 變化影響顯著。 在發酵初始階段（0 h~2 h），pH 下降較慢，在發酵 2 h~8 h 時，各菌株生長旺盛，產酸較快，發酵 10 h 時，pH 為 4.09，已達到酸性飲料的要求，為了使發酵風味更好，適當延長發酵時間至 12 h，此時 pH 為 3.94，發酵液感官評分較高，所以確定發酵時間為 12 h。

2.2.2 菌株配比對發酵過程的影響

從表 5 可以看出，在發酵溫度為 37 ℃，接種量為3 %，發酵 12 h 的條件下，不同菌種配比對 pH、乳酸菌活菌數及感官得分都具有顯著性差異，菌種配比為 1 ∶3（體積比）時，pH 為 3.89，感官得分為 8.5，lg（CFU/mL）為 9.13，此時感官得分較高，乳酸菌含量豐富，因此確定菌種配比為 1 ∶ 3（體積比）。

2.2.3 接種量對發酵過程的影響

由表 6 可以看出， 不同接種量對于發酵過程具有顯著性差異。 隨著接種量的增加，產酸增加，pH 下降，感官評定分值升高，乳酸菌數量增加，當接種量為 3 %，繼續增加接種量，pH 變化不顯著， 感官得分及活菌數量均有所下降。 因此，確定接種量為 3 %。

2.2.4 不同發酵溫度對發酵的影響

由表 7 可以看出， 發酵溫度對于產品風味和乳酸菌的含量有顯著影響。當溫度在30 ℃~39 ℃時，隨著溫度的升高，產酸增加，pH 下降，產品風味較好，但是當溫度大于 36 ℃時，活菌數有所下降。 因此，綜合考慮，確定發酵溫度為36℃。

2.2.5 發酵工藝優化結果

從表 8 正交試驗結果的極差分析可以看出， 各試驗組 pH 符合酸性發酵飲料的標準。 就感官得分的影響因素而言，菌種配比、發酵溫度、接種量對感官指標的影響依次減少。 就乳酸菌活菌數的影響因素而言，接種量、發酵溫度、菌種配比對活菌數的影響依次減少。 進一步繪制各因素水平與感官得分、活菌數對數值的效應曲線圖。

由效應曲線圖 3 可知，對于感官得分的影響，各因素的最優水平為A2B2C2，從效應曲線圖 4 可知，對活菌數的影響， 各因素的最優水平為A2B2C2，最優組合一致。與試驗中出現的兩個最優組合A2B1C2和A2B2C3相比較，是由于因素 B 和 C 有差異。 為了進一步確定結果，通過試驗測定 A2B2C2組的各項指標，得到 pH3.83，感官得分 8.9，lg（CFU/mL）為 9.20，優于試驗組 A2B1C2和 A2B2C3，因此，選擇A2B2C2 作為最佳發酵工藝條件，即發酵溫度 36 ℃， SY∶乳酸菌群=1∶3， 接種量 3 %，發酵時間為 12 h。

3結論

本文以南瓜汁為原料，通過多種乳酸菌和酵母菌共同發酵， 開發了一款風味獨特的南瓜汁發酵飲料。 對發酵劑的種子培養基和發酵工藝進行了研究。確定乳酸菌種子培養基為以南瓜漿為基礎， 添加豆漿、葡萄糖以補充氮源及碳源、添加碳酸鈣調節培養基 pH。 通過正交試驗設計優化了種子培養基配方為：南瓜漿含量 40 %，葡萄糖 2 %，豆漿 5 %和碳酸鈣0.4%。在此條件下，乳酸菌對數值可以達到 9.37。對發酵過程中對釀酒酵母和乳酸菌群的菌種配比、 接種量、發酵溫度、發酵時間進行優化，確定了最佳發酵工藝：發酵溫度 36 ℃，釀酒酵母 SY∶乳酸菌群（體積比）=1∶3，接種量 3 %，發酵時間為 12 h。