细菌纤维素发酵果冻的研制.pdf

2010 No5 Serial No218 China Brewing 用鲜乳补足。正交试验设计见表3， 结果见表4， 从因素指 标分析可以看出，影响酸奶感官评定的主次因素排序为 砂糖刺五加汁乳粉； 由表4可以看出， 刺五加酸奶的最 佳配方为A2B2C3， 即刺五加汁加入量为20%， 砂糖加入量 为7%， 乳粉加入量为3%。 3 结论 该产品色泽淡绿， 组织均匀细腻， 无异物和异味， 酸甜 可口， 有乳酸发酵味和刺五加清香芬芳感， 风味独特， 各项 指标均符合国家标准。刺五加酸奶复配稳定剂的最佳比 例为0.2黄原胶， 0.3CMC-Na， 0.3PGA ； 最佳配方为 20%刺五加汁， 7%砂糖， 3%乳粉， 其余用鲜乳补足。 该工艺 简单可行， 可实现工业化生产， 具有的很大的市场潜力。 参考文献： 1 李庆勇， 付玉杰， 吕欣. 超声法提取刺五加中丁香甙的研究J. 植物 研究， 2003， 23 （2 ） ： 182-184. 2 刘伟玲. 刺五加叶中的主要活性成分分析 J. 中医药导报， 2009， 15 （7 ） ： 87-88. 3 李凤林. 乳及发酵乳制品工艺学.中国轻工业出版社， 2007： 126-128. 4 张智， 朱宏亮， 钮宏禹， 顾修蕾， 黄放. 玉米肽对益生菌酸奶影响 的研究J. 食品工业科技， 2008， 29 （12 ） ： 125-127. 5 段普海， 缪铭. 胡萝卜酸奶的开发研究J.食品工业科技， 2004 （6 ） ： 93-95. 6 魏明， 赵博. 南瓜发酵酸奶的工艺研究J. 食品工业科技， 2007， 28 （10 ） ： 171-173. 7 李次力. 甘草酸奶的研制J. 食品工业科技， 2008， 29 （3 ） ： 183-185. 8 张佳程， 杨同舟. HMP 和 CMC 对搅拌型酸奶物理性质影响的初步比 较J. 食品科学， 1997， 18 （4 ） ： 33-36. 9 冷桂华， 王宜军. 葛根酸奶的研制J. 中国酿造， 2007 （12 ） ： 68-70. ! 菠萝含有较丰富的营养成分。 每100g果肉中含有碳水 化合物9.5g、 蛋白质0.5g、 脂肪0.1g， 还含有多种维生素、 矿 物质及各种有机酸等。菠萝中的蛋白酶可分解蛋白质、 溶 解血栓， 若每天食之可预防血栓形成， 预防和减少心脏病 的发病率和死亡率。 细菌纤维素是由-D-葡萄糖通过-1， 4-糖苷键结合成的直链， 是完全无无毒的可食用膳食纤维， 具有良好的亲水性、 持水性、 凝胶特性， 稳定性及完全不 被人体消化的特点， 因此使之成为一种很具有吸引力的新 型功能性食品基料1。 传统果冻是用增稠剂 （海藻酸钠、 琼脂、 明胶、 卡拉胶 等） 加入各种人工合成香精、 着色剂、 甜味剂、 酸味剂配制 而成。 营养价值也不高。 本试验以新鲜的菠萝果汁和玉米 浆为基料， 经过木醋杆菌发酵制得细菌纤维素发酵果冻。 对人体具有许多独特的功能 （如增强消化功能、 预防便秘、 肿瘤和防癌的功能 ） ， 同时还可优化消化系统内的环境， 起 到抗衰老作用。 1 材料与方法 1.1 材料 细菌纤维素发酵果冻的研制 张海悦1， 闫小娟1， 赵伟2 （1.长春工业大学 化学与生命科学学院， 吉林 长春 130012； 2.吉林省经济管理干部学院 资源与环境管理系， 吉林 长春 130012 ） 摘要： 细菌纤维素是一种可食用膳食纤维， 具有良好的持水性、 凝胶特性， 稳定性等特点， 可作为食品的成型剂、 增粘剂， 同时作为 健康纤维食品， 可以降低胆固醇、 增强消化功能等。 本文以菠萝汁与玉米浆为原料， 经过木醋杆菌发酵制得细菌纤维素发酵果冻。 通 过5因素4水平正交试验来确定细菌纤维素发酵果冻的最佳工艺参数。研制出的果冻， 营养丰富， 酸甜适口， 富有弹性， 具有一定的保 健功能。 关键词： 细菌纤维素； 果冻； 发酵 中图分类号： TS255.43文献标识码： B文章编号： 0254-5071 （2010 ） 05-0176-04 Development of bacterial cellulose fermented jelly ZHANG Haiyue1, YAN Xiaojuan1, ZHAO Wei2 (1. College of Chemical and Life Science, Changchun University of Technology, Changchun 130012, China; 2. Department of Resource and Environmental Management, Jilin Province Economics and Management Cadres College, Changchun 130012, China) Abstract:Bacterial cellulose is a kind of edible dietary fiber, which has good water holding capacity, gel properties, stability, etc., and it can also be used as forming agent, tackifier, and health fiber foods. It can lower cholesterol and enhance the digestive function. In this paper, pineapple juice and corn steep liquor was used as raw material to obtain bacterial cellulose fermented jelly through the fermentation ofAcetobacter xylinum. The optimal processing parameters were determined by five factors, four-level orthogonal test. The bacterial cellulose fermentation jelly was nutrient-rich, sweet and sour taste buds flexible, with a certain health functions. Key words:bacterial cellulose; jelly; fermentation 收稿日期： 2009-12-30 作者简介： 张海悦 （1967- ） ， 女， 副教授， 主要从事功能食品及农副产品的的深加工方面的研究工作。 Product Development176 中国酿造 2010 年 第 5 期 总第 218 期 供试菌种： 木醋杆菌 （Acetobacter xylinum） 长春工业 大学化学与生命科学学院食品实验室保藏。 纤维素酶， CaCO3， MgSO4， 柠檬酸， 葡萄糖， 玉米浆等。 1.2 主要仪器与设备 ZK 高速自控组织捣碎机： 江苏省盐城市科学仪器厂； 电子天平： 北京科伟永鑫实验仪器设备厂； 101-1AB型电热 鼓风干燥箱： 天津市泰斯特仪器有限公司； 9052 型电热恒 温培养箱： 上海医用恒温设备厂； 电热恒温水槽： 上海医用 恒温设备厂； DSX-280A型不锈钢手提式灭菌器： 上海申安 医疗器械厂。 1.3 试验方法 1.3.1 细菌纤维素发酵果冻的工艺流程 菠萝汁、 碳酸钙、 硫酸镁、 柠檬酸、 葡萄糖、 玉米浆 原料整理组织捣碎过滤调配均匀装入三角瓶、 封口高温 灭菌冷却灌装接菌发酵杀菌成品 制备菌悬液 1.3.2 细菌纤维素发酵果冻制作的操作要点 （1 ） 制作菌悬液2-3： 在无菌通风操作台中， 取长势较好 的斜面菌种进行试验。操作时点燃酒精灯， 把接种环由环 至杆用酒精灯外焰烧红灭菌， 并在以灯心为圆心15cm为半 径的圆形范围内使接种环降温， 至室温时即可使用。先用 灭完菌的接种环把菌苔刮起， 并轻轻地反复刮培养基表面， 倒入已灭菌的蒸馏水5mL， 轻摇， 然后将其倒入有5颗玻璃 珠的100mL小三角瓶中， 装入玻璃珠的目的是力求在振荡 过程中使菌体从膜上脱落， 沿顺时针方向充分振荡20min左 右。再用含有脱脂棉的的漏斗过滤， 以便滤出固体培养基 和菌膜。使滤液直接流入已灭菌的空的50mL的小三角瓶 中， 用移液枪吸取mL菌悬液注射到试管中， 使用血球计数 板计数， 在经过适当稀释成浓度为108个/mL的菌悬液。 （2 ） 选料整理： 选取色泽正常、 香味浓郁、 充分成熟、 无 霉烂及其他明显不良变化的菠萝为加工原料。将菠萝中 有腐烂的部分切除， 以免有异味。用清水充分清洗， 不得 有杂质或其他微生物致病菌。将菠萝切片后放入组织中 进行捣碎。采用4层纱布滤去果肉组织的纤维素部分以及 残渣， 以保证果冻的口感及外观。 （3 ） 调配： 按不同比例将水、 菠萝汁、 碳酸钙、 硫酸镁、 柠檬酸、 葡萄糖、 玉米浆放入烧杯中进行熬煮， 熬到用玻 璃棒滴一滴浆液冷却后不能凝固为主。用0.1%NaOH溶液 调节pH值为6。 （4 ） 灌装、 灭菌： 把浆液趁热灌入250mL三角瓶中并封 口。113灭菌30min后自然冷却。 （5 ） 接菌、 发酵： 在无菌条件下， 将菌悬液108个/mL以 2%的接种量浇到已冷凝的果冻上。摇匀后放入30恒温 培养箱中培养， 培养时间由正交试验来选择。 1.4 果冻最优配方试验 根据各因素对细菌纤维素发酵果冻的影响程度， 采 用正交试验进行优化， 按照L16（45） 安排， 进行葡萄糖、 pH 值、 菠萝汁、 发酵时间、 玉米浆5因素4水平的正交试验， 因 素水平见表1。 根据果冻的组织形态、 风味、 口感、 色泽进行感官评 分， 感官评分标准见表2。 1.5 果冻性质分析4 1.5.1 细菌纤维素果冻凝胶强度 （G.S ） 测定5 （1 ） 取放置24h左右的果冻样品， 称取果冻的净重。（2 ） 剥离粘合于玻璃容器壁的凝胶。 （3 ） 把烧杯放在双架托盘 天平的右方， 其左方放1000mL的烧杯， 挪动天平的游码， 使天平保持平衡。注意烧杯恰好放在托盘的中央， 调整右 方柱塞的高度， 使其截面 （1cm2） 恰好接触凝胶表面， 其接 触面离开烧杯边缘10mm14mm。 （4 ） 以200mL/min的速度 由分液漏斗向左方的大烧杯加蒸馏水，当凝胶表面出现 破裂 （成孔 ） 时立即关闭分液漏斗活塞停止放水， 记下用水 总毫升数。 （5 ） 柱塞依序按0、 180、 90、 360的角度， 参照 （3 ） 、（4 ） 步骤在凝胶表面共打4个孔。 （6 ） 按下式计算果冻 凝胶的平均强度： 凝胶强度 G （g/cm2） X W/200 式中： W为使凝胶表面破裂 （成孔） 所需水的体积数， mL； X 为24h后凝胶的重量， g。 1.5.2 粘弹性分析6 凭手感对比。 “” 表示粘弹性一般，“” 表示粘弹 性好，“” 表示粘弹性很好，“” 表示粘弹性差。 1.5.3 持水性分析 测完凝胶强度 （G.S ） 后， 用滤布挤压其凝胶， 看析出水 表1细菌纤维素发酵果冻配方的正交试验因素与水平 Table 1. Levels and factors of orthogonal experiment 水平 A 葡萄糖/%B pH值C 菠萝汁/% D 发酵时间/d E 玉米浆/% 154.5301d0.5 265.0402d0.6 375.5503d0.7 486.0604d0.8 表2感官评分标准 Table 2. Standard of sensory evaluation scores 评分项目评分标准分数 组织形态 果冻冻体饱满、 完整光滑、 切割时有弹性， 组织 均匀， 无明显沉淀、 分层、 混浊现象 30 风味酸甜适口， 甜味绵长， 具有特有的风味30 色泽呈新鲜的原色， 半透明， 富有光泽20 口感光滑细腻， 清爽20 产品开发177 2010 No5 Serial No218 China Brewing 的多少来对比， 表示方法与粘弹性相同。 1.5.4 理化指标 （1 ）固形物含量 用烧杯盛装一定量细菌纤维素果冻样品， 总质量m1， 置于105电热鼓风干燥箱中， 烘干， 干燥的样品和烧杯的 总质量m2， 彻底移除烘干的样品， 空烧杯的质量m3， 运用 下式计算果冻中固形物的含量： 固形物含量 （% ） （m2-m3 ） 100% （m1-m3） 做3次平行试验， 取平均值。 （2 ）pH值： 利用酸度计测果冻成品的pH值。 1.5.5 纤维素含量的测定 采用纤维素酶水解法7。 1.5.6 微生物检测 菌落总数测定方法： 按GB19833-2005的方法。 2 结果与讨论 2.1 细菌纤维素发酵果冻最佳工艺配方的确定 2.1.1 正交试验得最佳配方 在制作细菌纤维素发酵果冻过程中， 每100mL果冻需 要添加CaCO30.02g， MgSO40.02g， 柠檬酸 0.02g， 最后用热 水调整体积， 正交试验结果见表3， 方差分析见表4。 表3结果表明， 在试验工艺条件范围中， 各因素对产品 质量影响的主次关系为BADCE。从极差值R可 以看出， pH值对细菌纤维素发酵果冻的影响最大， 其次是 葡萄糖添加量， 玉米浆添加量影响最小， pH值会影响木醋 杆菌的生长与果冻的口味， 而葡萄糖会影响木醋杆菌的转 化量。 理论最佳工艺配方为A4B2C2D1E1。 从直观分析来看， 第14组 （A4B2C3D1E4） 配料所得的试验结果分数最高。对其 进行验证试验， 结果见表5。 3次最佳工艺验证试验结果可见， 综合品分为93.33 分， 细菌纤维素发酵果冻的最佳工艺参数为葡萄糖8%， pH值5.0， 菠萝汁40%， 发酵时间1d， 玉米浆0.5%。 试验选取山楂、 草莓、 苹果、 菠萝作对比， 在加热处理 时， 山楂的颜色稍显浑浊， 且过酸， 草莓和苹果发生褐变显 棕色， 而菠萝汁颜色明亮， 酸甜适口， 所以， 最终选取菠萝 汁为原料。 细菌纤维素发酵果冻的最佳配方为每100mL果冻含 葡萄糖8g， 菠萝汁40mL， 玉米浆0.5g， CaCO30.02g， MgSO4 0.02g， 柠檬酸0.02g。果冻产品pH值为5.05.5。 2.2 理化指标 2.2.1 产品性质分析结果 由表6可知， 14#、 15#产品效果最好， 与正交试验结果吻合。 2.2.2 纤维素含量 细菌纤维素保健果冻的纤维素含量为0.4g/100mL 0.5g/100mL。 表3细菌纤维素发酵果冻配方的正交试验结果 Table 3. Results of the orthogonal experiment 试验号ABCDE感官评定 11111178 21222277 31343355 41434469 52123470 62214372 72341270 82432165 93134280 103243180 113312456 123421375 134142375 144231490 154324189 164413266 K1279303272313312 K2277319311273293 K3291270290271277 K4320275294310285 k169.7575.7568.0078.2578.00 k269.2579.7577.2568.2573.25 k372.2567.5072.5067.7569.25 k480.0068.7573.5077.5071.25 R10.7512.759.7510.508.75 较优水平A4B2C2D1E1 方差来源偏差平方和自由度F比F临界值显著性 A294.68831.0143.290* B405.68831.3963.290* C192.18830.6613.290* D391.68831.3483.290* E168.68830.5813.290* 误差1452.9415 表4方差分析结果 Table 4. Variance analysis Product Development 试验号 A 葡萄 糖/ % B pH值 C 菠萝 汁/ % D 发酵 时间/d E 玉米 浆/% 评分 185.04010.592 285.04010.595 385.04010.593 表5最佳工艺验证试验结果 Table 5. Results of verification experiment 178 中国酿造 2010 年 第 5 期 总第 218 期 表6细菌纤维素保健果冻物理性质分析 Table 6. Physical property analysis 编号 凝胶强度 （G S ） / （g ） cm2 粘弹性持水性透明性口感 173-较好粗糙 2183+较好粗糙 3394+较好太硬 4216+较好粗糙 5475+较好太硬 6513+较好太硬 7527+较好太硬 8497+较好太硬 9323+较好较细腻 10267+较好较细腻 11489+较好太硬 12171+较好粗糙 13259+较好粗糙 14271+较好细腻爽滑 15263+较好细腻爽滑 16539+较好太硬 表7经济效益分析 Table 7. Economic benefit analysis 成分含量/ （g 100mL-1）价格/ （元 500g-1）成本/元 细菌纤维素0.30按10元计0.0060 葡萄糖8.0015.290.2440 柠檬酸0.0217.780.0007 水果50.004.000.4000 玉米浆0.800.250.0004 CaCO30.0212.290.0005 MgSO40.0213.220.0005 总计0.6521 2.2.3 产品质量指标 1. 感官指标 色泽和外观： 半透明， 组织均匀， 表面光滑； 风味： 具有 菠萝汁特有的风味， 无异味； 口感： 细腻， 富有弹性和韧性， 酸甜可口。 2. 理化指标 可溶性固形物20%25%； pH5.05.5； 果冻析水量1%。 3. 微生物指标 细菌总数100个/mL； 大肠杆菌20MPN/100mL； 致病 菌： 未检出。各项指标均符合GB19833-2005标准。 3 市场经济效益分析 （见表7 ） 由表7可看出， 一袋细菌纤维素发酵果冻的价格不到 0.66元。 可见这种果冻成本低， 且原材料易购。 其生产工艺 并不十分复杂， 投资小， 设备简单见效快， 完全可以进行工 业化生产， 而且市场前景广阔。 4 结论 细菌纤维素果冻的最佳配方为每100mL果冻含葡萄 糖8g， 菠萝汁40mL， 玉米浆0.5g， 碳酸钙0.02g， 硫酸镁0.02g， 柠檬酸0.02g， 果冻产品pH值为5.05.5。 果冻成品感官性状 好， 口感极佳， 营养丰富， 理化指标及微生物指标均符合国 家标准。 随着我国生活水平的提高人们的消费需求也发生了 很大的变化。不仅对食品的营养和口味要求很高， 更越来 越要求食品的创新性。具有良好的创新性和营养学的细 菌纤维素发酵果冻的诞生必然具有重要的意义和广阔上 网市场前景。 参考文献： 1 马霞， 王