MG-1植物乳杆菌发酵桔子皮工艺研究——毕业论文

湖 南 农 业 大 学全日制普通本科生毕业论文 MG-1植物乳杆菌发酵桔子皮工艺研究STUDY ON FERMENTATION OF ORANGE PEEL BY MG-1 LACTOBACILLUS PLANTARUM 学生姓名：学 号：年级专业及班级： 食品质量与安全 指导老师及职称： 学 院：食品科学技术学院 湖南长沙提交日期： 年 月目 录摘 要1关键词11前言21.1桔子皮的营养价值及研究现状21.2植物乳杆菌研究现状31.3研究的目的与意义31.4研究的内容32试验材料与方法32.1试验原料及试剂32.1.1试验原料32.1.2材料与试剂32.1.3仪器与设备42.2试验方法42.2.1发酵桔子皮工艺流程42.2.2发酵菌种制备42.2.3桔子皮发酵方法42.2.4单因素试验42.2.5正交试验52.2.6验证试验52.2.7感官评定评分标准52.2.8理化指标测定方法63结果与分析63.1单因素试验结果63.1.1不同发酵时间对桔子皮感官评价和总酸的影响63.1.2不同发酵温度对桔子皮感官评价和总酸的影响73.1.3不同糖添加量对桔子皮感官评价和总酸的影响73.1.4不同MG-1植物乳杆菌接种量对桔子皮感官评价和总酸的影响83.2正交试验结果93.3验证试验103.4理化指标测定结果103.4.1亚硝酸盐标准曲线103.4.2成品亚硝酸盐含量103.4.3成品总酸103.4.4成品pH113.4.5大肠菌群114结论11参考文献11致 谢1212MG-1植物乳杆菌发酵桔子皮工艺研究 摘 要：本研究采用新鲜桔子皮为原料，以MG-1植物乳酸杆菌为菌种，探究桔子皮的发酵工艺。以感官评价为评价指标，通过单因素试验确定桔子皮发酵条件中桔子皮的发酵温度、蔗糖添加量、MG-1植物乳酸杆菌接种量以及桔子皮发酵时间，并采用L9(34)正交试验法以感官评价为指标对桔子皮的发酵温度、蔗糖添加量、MG-1植物乳酸杆菌接种量以及桔子皮发酵时间进行优化。结果表明：在1%的含盐量条件下桔子皮的最佳发酵工艺条件是MG-1植物乳杆菌接种量4，发酵温度为34，蔗糖添加量10，发酵时间5d。在此条件下，感官评价为95分，发酵桔子皮的总酸为2.14g/kg，亚硝酸盐为1.47g /g。经过最佳发酵工艺制成的桔子皮酸甜适中、色泽鲜亮。关键词：桔子皮；发酵工艺；MG-1植物乳杆菌；风味 Study on Fermentation of Acid Orange Peel by MG-1 Lactobacillus plantarum Abstract: In this experiment, fresh orange peel was used as raw material, and MG-1 plant Lactobacillus was used as a strain to explore the fermentation process of orange peel. Using sensory evaluation as the evaluation index, the orange peel fermentation temperature, sucrose content, MG-1 plant lactic acid bacteria inoculum and orange peel fermentation time in orange peel fermentation conditions were determined by single factor experiment, and L9 (34) orthogonal test was used. The sensory evaluation was used as an indicator to optimize the fermentation temperature, sucrose content, the inoculation of MG-1 lactic acid bacteria and the orange peel fermentation time of orange peel. The results showed that the optimum fermentation conditions for orange peel under the 1% salt content condition were MG-1 plant Lactobacillus inoculum 4%, fermentation temperature 34C, sucrose addition amount 10%, and fermentation time 5 days. Under this condition, the sensory evaluation was 95 points, the total acid of the fermented orange peel was 2.14 g/kg, the nitrite was 1.47g /g. The orange juice made from the best fermentation process is moderately sweet and sour, with a bright color.Key words: Orange Peel；Fermentation Process ； MG-1 Lactobacillus Plantarum；Flavor 1 前言 桔子皮指桔子的果皮，桔子是芸香科柑桔属中的的宽皮柑桔类，桔子皮又叫陈皮1味苦、辛，性温，归肺脾经。因为桔子皮中含有柚皮苷和柠檬苦素等物质导致桔子皮口感苦且涩，人们一般食用桔子的果肉而丢弃桔子皮。我国是桔子的原产国，如今桔子依旧是我国产量最多的水果之一，因其口感酸甜可口、价格低廉且营养丰富深受人们喜欢。1.1 桔子皮的营养价值及研究现状桔子皮含有多糖类物质，而多糖类物质是生命代谢过程中不可缺少的营养物质。桔子皮中的多糖类物质大部分是膳食纤维，含量高达60% 2其中果胶的含量占30%左右。果胶是一种的水溶性膳食纤维,它有利于肠道健康降低血液胆固醇含量调节餐后血糖反应吸附并排除重金属等。近年来发现植物多糖的许多优良性质比如毒性小，在医药方面有非常好的前景，所以植物多糖的研究是当今医药界的热门领域。有较好的杀菌作用。我国许多研究者采用不同的方法，从桔子皮中提取到多糖3-5 。苗延青6等发现结果表明桔子皮有抑菌作用。桔子皮水提物和醇提物对腐生菌均有较好的杀菌作用，水提取物对硫酸盐还原菌和铁细菌的抑制效果显著。橙皮苷是一种有益物质，适当的摄入可以减少细胞突变概率7，有利于防止心血管病的发病以及其他功效。橙皮苷对肠管有兴奋作用 8，也能清除羟基自由基和超氧自由基等对人体有害的自由基9，可以抗衰老。维生素C是人体所必需的维生素之一, 也是一种天然的强抗氧化剂。桔子皮中含有丰富的维生素C，而且还含有其他人体需要的维生素。赵建等10利用柑橘皮与粉碎麦秆按5：1的比例接种高温芽孢杆菌。这种方法不仅利用了柑橘皮还能生产有机肥，这是柑橘皮的高效应用之一。付复华等11研究了怎样提取柑橘皮中的营养物质并将柑橘皮渣转化为饲料。这种方法提高了柑橘皮的有效利用降低了柑橘皮对环境的污染。彭春娇等12研究了柑橘加工废渣（即果皮渣和果肉渣）发酵产品，利用果胶酶分解废渣中的果胶。在接种谢氏丙酸杆菌后发酵，经过处理后的产品糖含量有显著的提升，口感也有较大的提升，故本文也采用植物乳杆菌发酵来改变桔子皮风味。1.2 植物乳杆菌研究现状植物乳杆菌是乳酸菌中的杆菌族乳酸杆菌属，乳酸杆菌属是乳酸菌中重要的菌种，是食品工业中主要发酵菌种之一。2002年沈国华13等通过菌种特性以及不同发酵相关试验的观察与对比,适合发酵食品的纯接种发酵最佳配套模式为:植物乳杆菌或干酪乳杆菌单独或以1:1的比例混合接种。汪立华等人14利用植物乳杆菌发酵低盐萝卜，发现接种植物乳杆菌发酵泡菜有缩短发酵时间、降低亚硝酸含量的优点。1.3 研究的目的与意义我国是桔子的原产国，如今桔子依旧是我国主要种植的水果之一。2016年的统计数据显示我国当年柑桔产量达到3767.87万吨，占所有水果总产量的13%。然而人们通常只食用桔子的果肉，而桔子皮却被当成垃圾丢弃。研发具有高附加值的柑桔产品，提高桔子的价值和利用率，可使我国果农的利润得到进一步提升。本文通过发酵脱苦处理后的桔子皮，改善桔子皮的口感和风味，对桔子皮相关产品的研发具有重要意义。1.4 研究的内容通过单因素试验确定桔子皮发酵过程中MG-1植物乳杆菌接种量、蔗糖添加量、发酵时间和发酵温度。采用 L9(34)正交试验对发酵条件进行了优化，得到最佳条件。对最佳条件进行验证试验，对最佳条件发酵产品做相关理化指标检测。2 试验材料与方法2.1 试验原料及试剂2.1.1 试验原料 新鲜桔子（市购）2.1.2 材料与试剂 MG-1植物乳杆菌菌株（湖南农业大学食品科技学院微生物实验室冻存）、蔗糖、柚苷酶（食品级）、食用盐、MRS培养基、琼脂、蒸馏水。氢氧化钠、酚酞、亚铁氰化钾溶液、盐酸、乙酸锌、对氨基苯磺酸、盐酸萘乙二胺、乙酸、亚硝酸钠、四硼酸钠（十水）等，均为分析纯，购于国药化学试剂有限公司2.1.3 仪器与设备分析天平 TP-5200C 上海豪晟科学仪器有限公司离心机 HR1T16M 贝克曼库尔特有限公司无菌操作台 SW-CJ-PFD 苏州博莱尔净化设备有限公司高压灭菌锅 LDZX-50KBS 新华医疗器械股份有限公司鼓风干燥箱 101-3AB 天津市泰斯特仪器有限公司生化恒温培养箱 QHX-250BS 天津市莱玻特瑞仪器设备有限公司恒温水浴锅 DK-S28 天津市莱玻特瑞仪器设备有限公司2.2 试验方法2.2.1 发酵桔子皮工艺流程清洗、切条脱苦、脱水添加蔗糖和食盐发酵瓶的灭菌接种MG-1植物乳杆菌装瓶发酵感官评价、理化指标测定2.2.2 发酵菌种制备将MG-1植物乳杆菌菌种用MRS培养基转管活化3代后，将活化好的菌株接于MRS液体培养基30培养36h后，离心（8000r/min，10min）倒出上清液，用10mL的0.85%生理盐水，把离心管底部的菌体清洗下来制备菌悬液调节pH至7后备用。2.2.3 桔子皮发酵方法将100.00g桔子皮切条(含水量为69.51%、长2cm、宽1cm)后用0.5g/L柚苷酶常温浸泡2h脱苦15，然后再烘干至水分含量50.00，接种3质量分数MG-1植物乳杆菌接种量、1质量分数食盐添加量和10质量分数蔗糖。装入灭菌发酵瓶密封，在34生化培养箱里发酵5d后对产品进行感官评价和理化指标的测定。每组100 .00g桔子皮，设三组平行。2.2.4 单因素试验MG-1植物乳杆菌接种量设定质量分数梯度为1%、3%、5%、7%、9%，按照2.2.3方法处理桔子皮，筛选出最佳MG-1植物乳杆菌接种量。蔗糖添加量设定质量分数梯度为2%、4%、6%、8%、10%，按照2.2.3方法处理桔子皮，筛选出最佳蔗糖添加量。桔子皮发酵时间设定时间梯度为1d、3d、5d、7d、9d，按照2.2.3方法处理桔子皮，筛选出最佳发酵时间。发酵温度设定温度梯度为26、28、30、32、34，按照2.2.3方法处理桔子皮，筛选出最佳发酵温度。2.2.5 正交试验单因素试验结果为基础，采用L9(34)正交试验法对MG-1植物乳杆菌接种量、发酵温度、蔗糖添加量、发酵时间四个因素进行正交试验。在分析过程中，以感官评价为主要影响因素占70%，总酸为次要影响因素占30%，对这两项结果经过加权平均后筛选出最优条件。表1正交水平表Table 1 Orthogonal factors level table水 平因素A接种量(%)B蔗糖添加量(%)C发酵温度()D发酵时间（d）1A1B1C1D12A2B2C2D23A3B3C3D32.2.6 验证试验对正交试验得出的最佳条件进行验证。2.2.7 感官评定评分标准选择有感官评价知识背景的评价员30名，男女各半，平均年龄21岁左右。并将他们组成评定小组，进行评价。感官评价标准表：由30名评定员根据以下表1中的标准对发酵后的桔子皮进行评价，然后确定最后产品评分结果表2 感官评分标准表Table 2 Sensory scoring criteria.项目特征描述评分及等级FactorsDescription of featureRate and score色泽（10分）色泽鲜亮，均匀一致，无褐变一级9-10分色泽不均匀，稍有褐变二级6-8分色泽不均匀，褐变较重三级3-5分色泽较淡，褐变较重四级0-2分组织状态（20分）很脆，有咀嚼感，桔子皮完整一级16-20分较脆，桔子皮较完整二级12-15分不够脆，桔子皮有裂纹三级8-11分不脆，咀嚼感较差，桔子皮碎裂四级0-7分滋味（50分）酸咸适中 味道鲜美一级42-50分酸咸可接受，较鲜美二级33-41分酸咸不适三级22-32分过酸或过咸四级0-22分香味（20分）桔子皮特有风味与发酵风味协调一级15-20分桔子皮特有风味与发酵风味协调，但酸橘桔子皮香气不足二级11-15分风味不协调，无异味三级8-10分风味不协调，有异味四级0-7分2.2.8 理化指标测定方法pH的测定：使用pH计直接测定打浆过滤后的成品16。总酸的测定：利用酸碱滴定的方法测定17。亚硝酸盐含量测定：采用GB5009. 332016中分光光度计法18、盐酸萘乙二胺法。桔子皮水分测定：恒重法19。大肠菌群：采用GB4789. 32016中大肠菌群MPN平板计数法20。3 结果与分析3.1 单因素试验结果3.1.1 不同发酵时间对桔子皮感官评价和总酸的影响将桔子皮发酵时间设定时间梯度为1d、3d、5d、7d、9d，按照2.2.3的方法处理桔子皮，结果见下表。表3 发酵时间对桔子皮感官评价分数影响Table 3 the impact of fermentation time on total acid of orange peel and the sensory quality发酵时间/d感官评价总分总酸/gkg-1加权评分1661.5846.673731.6651.605871.9767.497711.9950.309642.0245.41由表可知，第9d总酸最高，第5d感官评分最高。由于第5d总酸和第9d总酸含量差异不明显，相差0.05g/kg。但是第5d和第9d的感官评分相差明显，两者相差23分。发酵时间为5d时，加权评分为67.49，为最高。故最佳发酵时间为5d。3.1.2 不同发酵温度对桔子皮感官评价和总酸的影响将桔子皮发酵温度设定温度梯度为26、28、30、32、34，按照2.2.3的方法处理桔子皮，结果见下表。表4 发酵温度对桔子皮感官评价分数影响Table 4 the impact of fermentation temperature on total acid of orange peel and the sensory quality发酵温度/感官评价总分总酸/gkg-1加权总分26651.5845.9728691.6148.7830701.8049.5432761.8153.7434891.9662.89随着发酵温度提高，发酵桔子皮的感官评分和总酸含量也越高。在34条件下的评分89分为所有试验组中最高分、总酸也是所有试验组中最高的。而26条件下的分数65分是所有试验组中最低的分数且总酸也是所有试验组中最低。在一定温度范围内发酵温度越低，对于植物乳杆菌的生长越不利。温度较低会导致其他腐败菌的生长，产生风味物质少，所以口感不好。发酵温度为34是，加权评分为62.89，为最高分。故34是比较合适的温度条件。3.1.3 不同糖添加量对桔子皮感官评价和总酸的影响将桔子皮蔗糖添加量设定质量分数梯度为2%、4%、6%、8%、10%，按照2.2.3的方法处理桔子皮，结果见下表。表5 不同蔗糖添加量对桔子皮感官评价和总酸的影响Table 5 the impact of different sugar content on total acid of orange peel and the sensory quality蔗糖添加量/%感官评价总分总酸/gkg-1加权总分2641.5945.284681.6648.106701.8049.548711.8550.2610881.9662.19在10%质量分数的蔗糖添加量时，发酵桔子皮的感官评分78分为最高，在这个条件下的总酸0.96g/kg最高。2%质量分数的蔗糖添加量感官评分61分和总酸0.59g/kg是所有试验组中感官评分和总酸最低的一组。蔗糖过低影响发酵过程，蔗糖较低的6%质量分数的蔗糖添加量和8%质量分数的蔗糖添加量总酸分别为1.66g/kg和1.85g/kg，都比10%质量分数的蔗糖添加量的总酸低。随着蔗糖量的提高，桔子皮的口感也越好。蔗糖添加量为10%时，加权评分62.19，为最高分。故10%是比较适宜的糖添加量。3.1.4 不同MG-1植物乳杆菌接种量对桔子皮感官评价和总酸的影响将MG-1植物乳杆菌接种量设定质量分数梯度为1%、3%、5%、7%、9%，按照2.2.3的方法处理桔子皮，结果见下表。表6 不同MG-1植物乳杆菌接种量对桔子皮感官评价和总酸的影响Table 6 the impact of Lactobacillus plantarum inoculation on sensory evaluation and total acid content of orange peel in different MG-1MG-1植物乳杆菌接种量/%感官评价总分总酸/gkg-1加权评分1691.7148.813871.9661.495701.7749.537651.5545.979611.5543.17由表可知接种量为3%时，感官评价87分最高总酸1.96g/kg也最高，其他接种量的桔子皮总酸含量都要低于3%接种量的桔子皮总酸含量。MG-1植物乳杆菌接种量的多少影响发酵进程，但是当MG-1植物杆菌接种量达到一定量时，营养物质不够所有MG-1植物乳杆菌的生长反而抑制了桔子皮发酵。当接种量为4%时，加权评分为61.49，为最高分。故而3%质量分数的MG-1植物乳杆菌接种量是最佳的MG-1植物乳杆菌接种量。3.2 正交试验结果表7正交试验结果Table 7 The result of orthogonal table试验号ABCD感官评价总酸加权总分11111772.0154.5021222922.3165.0931333772.0354.5142123722.1251.0052231842.0259.4062312801.9856.5973132852.2360.1783213752.2860.1893321792.1555.95K1174.10162.09171.27169.40K2169.99185.45172.85181.85K3176.30167.05165.69165.69k158.0354.0357.0956.47k256.6661.8257.6260.62k358.7755.6855.2355.23极差R2.117.792.395.39主次顺序BDAC优水平A3B2C2B2优组合A3B2C2D2在考虑到正交试验的侧重点是感官评价为重要指标，总酸为次要的指标，所以在进行计算结果时，对二者进行加权平均，感官评价占70%，总酸占30%的比例。试验结果如表所示，影响桔子皮发酵的因子主次顺序为B（蔗糖添加量）D（发酵时间）A(MG-1植物乳杆菌接种量)C（发酵温度），最适发酵条件设计为A3B2C2D2，即MG-1植物乳杆菌接种量为4，蔗糖添加量为10，发酵温度为34，发酵时间为5 d。3.3 验证试验对正交试验得出最适发酵条件MG-1植物乳杆菌接种量为4%、蔗糖添加量为10%、发酵温度为34、发酵时间为5d进行验证试验，感官评价得分为95，此发酵条件下的桔子皮不仅酸甜适中，色泽鲜亮，有桔子香味，而且质地紧致。产品亚硝酸盐含量为1.47 g/g 、总酸2.14g/kg。3.4 理化指标测定结果3.4.1 亚硝酸盐标准曲线图1 亚硝酸盐标准曲线Fig.1 Sodium nitrite standard curve亚硝酸盐测定方法采用分光光度计法，标准曲线图如图1，在538 nm处测量吸光度，测定检测样品的吸光度，通过吸光度在标准曲线上查出亚硝酸钠的含量。亚硝酸钠与吸光度之间的函数关系为:y = 0.1585x + 0.9225即吸光度，x为亚硝酸盐的质量（g）并得到R2= 0.9739,根据R2的值可知，线性方程在0-12.50 ug之间线性关系良好。3.4.2 成品亚硝酸盐含量分光光度计测得样品在538nm波长下吸光度A=0.97，带入3.4.1中函数式得到样品亚硝酸盐含量为1.47g/g，符合GB2762-2017中亚硝酸盐含量标准。3.4.3 成品总酸产品总酸为2.14g/kg。 3.4.4 成品pHpH计测得产品pH为3.3。3.4.5 大肠菌群大肠菌群23MPN/100g，符合GB29921-2013中大肠菌群标准。4 结论以感官评价作为指标分析正交试验的结果表明桔子皮最适发酵条件为：MG-1植物乳杆菌接种量为4、发酵温度为34、蔗糖添加量为10以及发酵时间为5d。产品感官评价95分，总酸2.14g/kg，亚硝酸盐1.47g/g，pH为3.3,大肠菌群23 MPN/100g。此发酵产品有桔子皮的清香，酸甜适中，质地较紧致，且具有高营养价值。参考文献1杜华碧，陈皮制剂的研究概况J.医学信息,2010, 23(4): 99-101.2曾祥燕,赵良忠.桔子皮渣水溶性膳食纤维提取工艺的优化J.食品与机械,2012,28(01):193-196.3戴余军,石会军.柑橘皮果胶提取工艺的优化J.中国食品添加剂,2011(06):85-89.4蔡文,谭兴和,张喻,胡笑安,郭润霞.柑橘皮果胶提取与分离方法的研究进展J.食品与机械,2011,27(02):161-164. 5王小银,李精,殷军艺,谢明勇.新鲜与干制柑橘皮果胶物化特性比较分析J.食品科学,2014,35(13):66-69.6苗延青,