（农产品加工及贮藏工程专业论文）轮叶党参乳酸发酵饮料的研制.pdf

吉林农业大学硕士学位论文 轮叶党参乳酸发酵饮科的研制 摘要 轮叶党参( c o n d o n p s i sl a n c e o l a t a ) ，又称羊乳、四叶参、野生胡萝h 等，为桔 梗科多年生草质藤本植物。其根肥大肉质鲜嫩，可食用。经“中国农业部特种经济动 植物及产品质量监督检验测试中心”鉴定，主要含黄酮类化合物，此外还含有挥发油、 淀粉、黄酮醇甙、维生素，氨基酸及含矿物质等，是重要的保健食品原料。 本试验以轮叶党参为原料，主要对轮叶党参乳酸发酵饮料加工中乳酸菌种驯化、 发酵条件、产品配方，产品稳定性等进行了研究，本论文试验研究主要获得了如下结 果： l 脱皮条件：将轮叶党参在1 0 0 c 条件下烘干2 0 r a i n ，半人工半机械的脱皮。 2 采用逐步提高培养基中轮叶党参汁浓度的方法，对s t 和l b 迸行聊i 化，最后选用 5 ：5 的比例进行发酵剂的制备。经过驯化后s t 和l b 凝乳时间分别缩短了1 5 h 和2 h 。 酸度比驯化前的分别提高了1 0 0 9 6 和1 0 6 。活菌数比驯化前的分别提高了8 6 倍和 1 0 倍。 3 轮叶党参乳酸发酵饮料的最佳发酵工艺条件： s t ：l b = l ：1 ，发酵温度为4 2 0 c ，接 种量为蹋，发酵时间为8 h 。 4 轮叶党参乳酸发酵饮料的最佳配方：发酵汁浓度为7 5 ，蔗糖添加量为8 ，酸度为 9 d 叮。 5 轮叶党参乳酸发酵饮料稳定剂最佳配方为p g a o 1 、海藻酸钠0 1 黄原胶0 2 。 6 轮叶党参乳酸发酵饮料最佳均质条件：温度6 0 c ，压力2 0 m p a ，均质次数二次。 7 轮叶党参乳酸发酵饮料最佳杀菌条件；9 5 ，5 m i n 。 关键词：轮叶党参；乳酸菌；发酵；饮科 吉林农业大学硕士学位论文 轮叶党参乳酸发酵饮料的研制 s t u d y o nt h ef e r m e n t a t i o nd d n ko fc o n d o n p s i sl a n c e o l a t aj u i c eb y l a c t o b a c i l l u s a b s t r a c t c o d o n o p s i si u n c e o l a t aa l s oc a l l sg r o ww i l dc e l r o t i ti sc a m p a n u l a c e a ep e r e n n i a ll i a n e i th a sf a t r o o ta n dl e l u l a f r u i tt h a ti se d i b l e i tm a i n l yc o n t a i n st h ef l a v e n o i d a n da l s oc o n t a i n sv o l a l i l eo i l , s t a r c h , f l a v o n o lg i u c o s i d e , v i t a m i n , a m i n oa c i d ，m i n e r a ls u b s t a n c ea n ds oo nt h a tb ea p p r a i s e db y t h ec h i n e s e m i n i s t r yo fa g r i c u l t u r es p e c i a le c o n o m i c a lz o o l o g ya n db o t a n ya n dn p r o d u c tq u a l i v s u r v e i l l a n c e 日a m i n et h et e s tc t e r i ti si m p o r t a n th e a l t hf o o d sr a wm a t e r i a l 1 1 e x p e r i m e n t t a k ec n d o n o p s i sl a n c c o l a t aa sar a wm a t e r i a l , m a i n l yr e s e a r c ht h ed o m e s t i c a t i o no f l a c t i ca c i ds t r a i n , t h ec e 删e no ff e r m e n t a t i o n , c o m p o u n d i n g , t h ep r o d u c t ss t a b i l i t y 咖o ft h e c o d o n o p s i sl a n c e u l a t al a c t i cf e r m e n t a t i o nb e v e r a g e t 1 e x p e r i m e n th a sm a i n l yo b t a i n e dt h ef o l l o w i n g r e s u l t ： 1 1 1 舱c o n d m o no fd a c o r t i c a t i o n ：o v c f ld r yc o d o n o p s i sl a n e c o l a t e2 0m i n u t e si nt h ec o n d i t i o no f1 0 0 c e n f i - d e g r e e ，d e c o r t i c a t i o nm e t h o di sh a l f a r t i f i c i a lh a l f m a c h i n e r y 2 ，g r a d u a l l ye n h a n c e st h er a i s ec e n t r a l i s mc o d o n o p s i sl a n c e o l a t a j u i c ed e n s i t y , d o m e s t i c a t es ta n dl b , a tl a s t , s e l e c t i n gt h ep r o p o r t i o no f 5 ：5t o p r e p a r el e a v e n a f t e rd o m e s t i c a t i n gt h es ta n dl b t h et i m eo f m i l kc u r ds h o r t1 5 h o u r sa n d2h o m s t h ea c i d i t ye n h a n c e1 0 0 a n d1 0 6 t h ev i a b l ec o u n te n h a n c e 8 6t i m e sa n d1 0t i m e s 3 t h eb e s tc r a f tc o n d i t i o no f t h ec o d o n o p s i s1 a n c e o l a t a1 a c t i cf e r m e n t a t i o nb e v e r a g e ：s t ：l b = l ：1 t h e t e m p e r a t u r eo ff e r m e n t a t i o ni s4 2c e n t i - d e g r e e , t h ea m o u n to fi n o c u l a t i o ni s5 t h et i m eo f f e r m e n t a t i o ni s8h o u r s 4 1 1 l eb e s tc o m p o u n d i n go f t h ec o d o n o p s i sl a n c e o l a t al a c t i cf e r m e n t a t i o nb e v e r a g e ：t h ec o n c e n t r a t i o n o f f e r m e n t a t i o nj u i i s7 5 。t h ea m o u n to f s u c r o s ei s8 。t h ea m o u n to f c i t r i ca c i di s 9 d 1 ： 5 1 1 b e s tc o m p o u n d i n go fs t a b i l i z e ra b o u tt h ec o d o n o p s i sl a n c e o l a t al a o t i of e r m e n t a t i o nb e w a g e ： p g ai s0 1 s o d i u mp o l y m a n n u r o o n t ei s0 1 x a m h a ng u mi s0 2 6 t h eb e s th o m o g e n i z a t i o nc o n d i t i o n so ft h ec o d o n o p s i sl a n c e o l a t al a c t i cf e r m e n t a t i o nb e v e r a g e ：t h e t e m p e r a t m ei s6 0c e n t i 也g r e e , t h ep r e s s u r ei 32 0 m p a , t h en u m b e ro f t i m e si s2 7 1 1 地b e s ts t e r i l i z a t i o nc o n d i t i o n so ft i mc o d o n o p s i s l a t al a c t i cf e r m e n t a t i o nb e v e r a g e ： 9 5 c e n t i - d e g r e e , 5m i n u t e s 独创性声明 本人声明所星交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得吉林农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签 签字日期； 砷1 年6 a fg b 关于论文使用授权的说明 + 本人完全了解吉林农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意吉林农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全都或部分内容。 签字日期：h 一年6 月，g 日 签字日期：，；年月 e 1 吉林农业大学硕士学位论文轮叶党参乳酸发酵饮料的研翻 刖看 1 轮叶党参 1 1 轮叶党参的概述 轮叶党参( c o n d o n p s i sl a n c e o l a t a ) ，又称四叶参、山胡萝卜、山海螺、羊乳、白 蟒肉等，为桔梗科多年生草质藤本植物。分布与我国东北、华北、华东及西南各省区 等地，此外在朝鲜半岛、日本、俄罗斯的乌苏里地区也有分布，野生于山地林缘、树 林下，灌木丛及溪谷间【l l 。轮叶党参为药食两用植物，在我国吉林的延边地区及韩国、 朝鲜等地主要采其春季幼苗或根作为山珍食用，其味美可口，是难得的上好佳肴，索 有“山菜之王”的美称【2 】。轮叶党参的栽培在我省已形成了敦化、安图、集安、桦甸 等产区，以安图县面积最大，近2 0 0 0 公顷，产量可达2 万吨以上。主要出口东南亚 的一些国家和地区，其发展前景十分乐观，市场非常广阔【3 】。 1 2 轮叶党参的生态学特性 轮叶党参是攀绿植物，属桔梗科，多年生茎缠绕，在北纬5 0 度以南。四月下旬 一五月上旬萌动出土，霜后进入休眠期，9 l o 月萌动新芽胞，也是一种流蜜量很好 的蜜源植物，它喜生长在海拔3 0 0 9 0 0 米的山林、灌木林中。株高2 3 米，根体肉 有白色乳汁，主根圆锥型，长2 0 4 0 c m ，粗1 5 6 e m ，成株重l o o 5 0 0 9 ，主茎生 少数短分枝，4 枝叶轮生。7 月中下旬开钟状花，9 月中旬后果成熟，每棵结果1 0 0 2 0 0 朵。种子浅褐色，有膜质翅干品重1 5 9 。四月下旬五月上旬，萌动出土，霜 后进入休眠期【4 ，5 。 1 3 轮叶党参的营养成分及保健作用 表1 轮叶党参根部基本营养成分( 每l o o g ) 1 6 1 t a b l e1 b a s i cn u t r i t i o ni n g r e d i e n to f t h ec o d o n o p s i sl a n c e o l a t a ( p e rl o o g ) 注：以轮叶党参去皮根为原料测定 吉林农业大学硕士学位论文轮叶党参乳酸发酵饮科的研制 表2 轮叶党参根部微量元素含量( ug g ) 6 1 t a b l e2 t r a c ee l e m e n tc o n t e n to f t h ec o d o n o p s i sl a n c e o l a t a sb o o t o t g g ) 注：以轮叶党参去皮根为原料测定 表3 轮叶党参根部中氨基酸的含量( a g g ) 嘲 t a b l e3a m i n oa c i d sc o n t e n to f t h ec o d o n o p s i sl a n c e o l a t a sb o o t ( m g g ) 维生素 含t ( m g ) 维生素 含量( m g ) 注：以轮叶党参去皮根为原料测定 轮叶党参除了含有以上的营养成分外，经“中国农业部特种经济动植物及产品质 量监督检验测试中心”鉴定，主要含黄酮类化合物，此外还含有挥发油、淀粉、黄酮 醇甙、维生素、氨基酸及矿物质等。轮叶党参自古以来就是一种常用药用植物，传 统医学记载，其根具有补虚、润肺、通乳、排脓肿之功能。用于乳腺炎、淋巴结核和 2 吉林农业大学硕士学位论文 轮叶党参乳酸发酵饮料的研制 蛇咬伤等症。近年又发现还有增加生长激素、燃烧脂肪、生成肌肉、加速伤口愈合、 刺激免疫系统、治疗艾滋病、增强雄性功能、增加精子数目及活动能力等作用。是一 种药食两用植物。轮叶党参作为一种营养价值很高的山野菜之一，其根肥大肉质鲜嫩， 味道鲜美，易消化，除可做菜肴外，因其风味独特还可以加工成其它食品，如饮料等。 1 4 轮叶党参的药理作用 1 4 1 提高免疫功能 轮叶党参多糖对由环磷酰胺和氢化可的松引起的动物免疫功能低下有一定的拮 抗作用，不仅能使免疫器官胸腺、脾脏的重量增加，而且吞噬指数也明显升高，其作 用不但表现为促进巨噬细胞的增殖，对巨噬细胞的活性也有明显的激活作用p j 1 4 2 镇静作用 小鼠腹腔注射轮叶党参提取物l o o m g k g ，能明显增加戊巴比妥钠阈上剂量的睡 眠时问及阈下剂量的睡眠率，具有显著的镇静作用 8 1 。表现为小鼠自发活动减少，表 明轮叶党参提取物与巴比妥类镇静催眠药有协同作用。 1 4 3 镇痛作用 轮叶党参提取物对醋酸刺激性疼痛反应和热板法致痛有明显的缓解作用，能明显 减少腹腔注射醋酸所致小鼠的扭体次数，同时对热板法所引起的小鼠疼痛的潜伏期有 延长的趋势，可显著提高小鼠的痛阂，尤以l o o m g k g 剂量给药后1 5 小时作用最明 显【9 】，此作用是轮叶党参提取物对中枢神经系统的抑制而产生的。 1 4 4 抗惊厥作用 腹腔注射轮叶党参提取物，能够降低由士的宁和咖啡因诱发小尉惊厥发生率，同 时能够加快惊厥小鼠恢复正常，并能明显降低小鼠死亡率，表明轮叶党参提取物有一 定的抗惊厥作用【1 0 。 1 4 5 抗疲劳作用 先让小鼠游泳至疲劳，再灌服轮叶党参煎剂0 2 5 m l 只，给药后继续游泳的时间 较对照组延长4 7 7 2 ，作用比党参耐“j 。 1 4 6 镇咳作用 小鼠腹腔注射轮叶党参煎剂，经氨水喷雾引咳法实验证明有止咳作用，小鼠酚红 法和豚鼠组胺喷雾法实验表明没有祛痰和平喘作用【1 2 】。 1 4 7 对血液系统的影响 家兔皮下注射轮叶党参煎剂能明显增加血液中红细胞数，明显降低白细胞的含 量，作用与党参相似。但剂量增大至5 0 9 k g 时反而使红细胞的数量减少，白细胞的 数量增加1 1 3 1 。 1 4 8 抗肿瘤的作用 3 吉林农业大学硕士学位论文轮叶党参乳酸发酵饮料的研制 韩氏掣1 4 】报道，每天灌胃轮叶党参多糖1 o g k g 、2 0 9 k g ，连续1 0 d 后，观察其 小鼠的瘤重，发现灌服两个剂量组的轮叶党参多糖对$ 1 8 0 肉瘤生长抑制率分别为 3 5 、5 4 ，其抑瘤率均超过了3 0 ，表明轮叶党参多糖有较强的抗癌活性。 1 4 9 抗衰老的功能 灌服轮叶党参提取物的小鼠体内超氧化物歧化酶( s o d ) 的活性明显高于对照组， 其具有清除体内自由基的能力，防御氧的毒性，灌服轮叶党参的动物不仅增强了对自 由基的清除，而且还能够减少体内自由基的产生，表明有一定的抗衰老的功斛1 5 1 。 1 4 1 0 其他作用 轮叶党参提取物有抗突变、降血脂的功能，并能够改善不同药物所造成的记忆获 得、再现和记忆巩固三个不同的记忆阶段，对记忆获得、记忆再现和记忆巩固均有促 进作用【1 4 1 ，其水提醇沉物对酒精性肝损伤也有一定的保护作用 i s 】。 2 乳酸发酵饮料 2 1 乳酸菌的概述 乳酸菌( l a c t i ca c i db a c t e r i a ) 是一群能利用碳水化合物( 主要指葡萄糖) 发酵产生乳 酸的细菌的通称，乳酸茵按传统的观念理解，其范围较狭窄。如按上述定义和目前研 究的进展，其涉及的科属种则相当多。在自然界已发现的这类菌在细菌分类学上划分 至少有2 3 个属，即：乳杆菌属( l a c t o b a c i l l u s ) 、肉食杆菌属( c a r n o b a c t e r i u m ) 、链球菌 属( s t r e p t o c o c c u s ) 、乳酸链球菌属( l a c t o c o c c u s ) 、尼球菌属( p e d i o c o c c u s ) 、气球菌属 ( a e r o c o c c u s ) 、奇异菌属( a t o p o b i u m ) 、漫游球菌属( v a g o c o c c u s ) 、明串珠菌属 ( l e u c o n o s t o c ) 和片球菌属( p e d i o c o c c u s ) 等。当涉及寄主( 人或动物) 的健康功效时，乳酸 菌也包括肠球菌( e n t e r o c o c c u s ) 和双歧杆菌( b i f i d o b a c t e r i u m ) 。在食品发酵和加工利用 中常用的乳酸菌分属乳杆菌属( l a c t o b a c i l l u s ) 、链球菌属( s t r e p t o c o c c u s ) y 叹歧杆菌属 ( b i f l d o b a c t e r i u m ) 、明串珠菌属( 1 e u c o n s t o c ) 和片球菌属( p e d i o c o c - c u s ) i t 6 1 。 乳酸菌属于食品级安全( g e n e r a l l yr e g a r d e d8 8s a f e ，6 r a s ) 的微生物，与人类的生活 密切相关，它们是人体和动物肠道微生物菌群中的优势种类，具有调节肠道菌群平衡、 提高食物消化率和生物价、降低血清胆固醇、抑制肠道内腐败菌的生长以及腐败产物 的形成等作用 1 7 , 1 8 。乳酸菌也常常被人们有意识地引进到食品中或自然地发生在食物 当中( 发酵剂) 。使食品拥有渴望的风味、结构及营养特征。目前，与乳酸菌相关的发 酵食品约占全部食物产品的2 5 以上，如干酪和发酵乳饮料等大量发酵乳制品、发酵 蔬菜制品、果酒类产品、发酵肉制品( 香肠) 、调味品( 酱油) 以及烤焙食品( 面包) 等。 2 2 乳酸菌的特性1 1 9 , 2 0 1 4 吉林农业大学硕士学位论文轮叶党参乳酸发酵饮料的研制 嗜热链球菌菌体呈卵圆形，直径0 7 0 9pm ，成对生长或呈长链状；最适生长 温度为4 0 4 5 c ，最低生长温度为2 0 ，最高生长温度为5 0 c 。嗜热链球菌不发 酵麦芽糖，这点与乳酸链球菌不同。嗜热链球菌通过糖酵解途径分解乳糖，并产生 l ( + ) 乳酸，是同型发酵性乳酸菌。 保加利亚乳杆菌菌体两端钝圆，呈细杆状，大小平均为宽0 8 1i lm 长2 2 0 | l m ，成单或呈短链状；最适生长温度为4 - 0 4 5 ，最低生长温度为2 0 ，最高生长温度 为5 3 ( 2 保加利亚乳杆菌能发酵葡萄糖、乳糖，但不发酵蔗糖和麦芽糖，通过糖酵 解途径分解乳糖，并产生d ( ) 乳酸，是同型发酵性乳酸菌。 2 3 乳酸菌的生理功能 2 3 1 维持肠道菌群的生态平衡一 乳酸菌耐酸，适应肠道生态环境，便于在人体肠道内生长繁殖而成为优势种群。 如果由于年龄、饮食、抗生素及化疗等原因导致的体内菌群失调，可以通过服用乳酸 菌活菌制剂，使肠道内的乳酸菌数量增加，肠道菌群达到生态平衡，从而拮抗茵群失 调。肠道乳酸菌与肠道某些细菌之阅具有拮抗作用。大量实验证明，嗜酸乳杼菌、保 加利亚乳杆菌和双歧杆菌能抑制粘质赛氏杆菌( $ e r r a t i am a r c e s c e r 坫) 、枯草杆菌 ( b a c i l l u ss u b t i l e ) ，铜绿假单抱菌( p s e u d o m o n a sa e r u g i n o s a ) ，普通变形杆菌担咖t e u s y u l g a r e s ) ，荧光假单抱杆菌( p f l u o r e s c e n s ) 、大肠杆菌( e s c h e r i c h i a c o 缈、金黄色葡萄球菌) ( s t a p l ta u r e u s ) 等在肠道内的生长刚。 2 3 2 抑制病原菌、抗感染 乳酸菌在体内发酵乳糖时，对一些腐败菌和低温细菌有较好的抑制作用，在代谢 过程中产酸，降低肠道内p h 值，或产生抑菌的细菌素，抑制有害菌的生长繁殖，维 持生态平衡和正常机能洲。抗菌机制主要表现在三个方面：产生类似细菌素或肤， 最具代表性的是乳酸链球菌素能够杀死李斯特菌、金黄色葡萄球菌和产气的明串球菌 等；产生的乳酸等有机酸能显著降低环境p h 值，使多数不耐酸的腐败菌和致病菌生长 繁殖受到抑制；产生h 2 0 2 ，活化过氧化氢酶，抑制和杀死g + 菌，如假单抱菌属，大 肠杆菌属和沙门氏菌属等随2 6 1 2 3 3 降低血清胆固醇 m a n n 和s p o e r r y 发现1 6 3 1 ，非洲m a s a i 人大量饮用由乳杆菌发酵的乳制品，其 体内血清胆固醇含量普遍较低。1 9 7 7 年，他们调查发现经常饮用酸奶和相关发酵乳 制品的美国人，其体内血清胆固醇含量也较低。有大量试验证明不同种类的乳酸菌均 具有降低胆固醇的作用f 2 删。 吉林农业大学硕士学位论文轮叶党参乳酸发酵饮料的研制 目前公认的作用机理有三种1 2 9 , 3 0 】：( 1 ) 乳酸菌直接吸收胆固酵，在厌氧条件下，乳 酸菌在含有胆固醇盐的高胆固醇培养基中生长时，菌体细胞可以吸收介质中的胆固醇 【3 1 l ；( 2 ) 乳酸菌可影响胆固醇合成途径中的b 羟基靠甲基戊二酸单酞辅酶a 还原酶 的活性，因面有降低血清胆固醇含量的功效 3 2 1 ；( 3 ) 乳酸菌的胆盐水解酶活性使胆盐 由结合态变为脱结合态，与胆固醇发生共同沉淀，从而导致环境中的胆固醇含量降低 1 3 3 】。乳酸菌进入机体后通过上述的作用机理能够降低血清中的胆固醇，对人体具有一 定的保护作用。 2 3 4 增强机体免疫力 许多研究结果表明，食品工业中常用的乳酸菌均具有一定的免疫调节活性。 其中，以乳酸杆菌属和双歧杆菌属研究较多0 4 1 。研究中，不仅证实其活菌体有免疫调 节生理的作用，而且证实乳酸菌的热杀死的菌体、菌体破碎液、细胞壁分离物、细胞 质提取液和发酵液均具有免疫活性【3 5 1 。乳酸菌及其发酵产品激活和调节免疫系统的作 用基本相似，可以激活巨噬细胞、b 淋巴细胞和n k 细胞，增加肠道中i g a 的产生， 释放，l ，i l 6 ，i n f - q 、t n f q ，n o 及粒细胞集落刺激因子( gc s f ) 等嗍。乳 酸菌能阻断许多微生物的入侵和豁附口服乳酸菌能刺激人体产生非特异性免疫。乳酸 菌和双歧杆菌能够参与细胞免疫和体液免疫，从而发挥特异性免疫调节作用。 2 3 5 对肿瘤的抑制作用 乳酸菌及其发酵产物抗肿瘤作用的主要机理为： ( 1 ) 抗突变活性t 致癌作用是通过具有致癌物诱导动物细胞突变开始的，一些乳酸 菌可抑制动物细胞的突变【3 刀人体肠道内固有乳酸菌对3 氨基1 ，禾二甲基- 5 吡啶吲 哚和3 氨基1 甲基s h - 5 吡啶吲哚诱变基有较强的抑制作用 3 s l 。这些研究表明一些乳 酸菌可通过抗突变作用达到抗肿瘤的目的。 ( 2 ) 诱导n o 的产生：n o 在哺乳动物机体的物质代谢、信息传递以及防御疾病方面 起重要作用。目前很多证据表明，n o 的诱导合成是活化的巨噬细胞杀伤肿瘤细胞的 主要机制之一1 3 9 1 。 ( 3 ) 对粪便酶的抑制作用：动物试验已经证实，结肠中细菌酶，特别是一些能 催化致癌前体物质向致癌物质转化的粪便酶起源于粪便病原菌丛，产生的这些酶 主要是：b 葡糖昔酶、b - 葡耱昔酸酶、硝基还原酶等。乳酸菌在抑制这些酶的生 成及活性上起重要作用l 伽。 ， 2 3 6 改善乳糖不适症 一些人饮用牛乳后，出现腹胀、腹疼，甚至出现呕吐和腹泻，这是因为体内 缺乏乳糖分解酶，不能分解乳糖，称作乳糖不耐症f 4 i 】。大量实验研究表明，嗜酸乳杆 菌可以帮助不耐受乳糖或有乳糖吸收障碍的个体，改进乳糖消化。乳酸菌能耐胆汁， 6 吉林农业大学硕士学位论文轮叶党参乳酸发酵饮料的研制 可分泌b 半乳糖苷酶对乳糖分解时间长，改善乳糖不耐症1 4 2 1 。 2 3 7 营养作用 乳酸菌发酵产生的乳酸可提高钙、磷、铁、维生素d 的吸收利用率，乳糖分解 产生的半乳糖是构成脑神经系统中脑昔脂的成份，与婴儿出生后脑的迅速生长有密切 关系。经研究发现，乳酸菌发酵制品中各种维生素含量有所增加 4 3 j 。如烟酸、叶酸、 维生素b 族等。发酵制品中维生素含量的增加，被认为是在发酵过程中嗜酸乳杆菌 的合成代谢产物。 2 3 8 抗辐射作用 口服乳酸菌、双歧杆菌的动物，经放射线照射后，比未服乳酸菌的对照动物存活 时间长或免于死亡，其机制可能是活性细菌及其代谢产物有保护造血系统和抗突变的 作用洲。无菌小鼠经z k r 的丫射线照射后分别口服粪链球菌、双歧杆菌、假单胞菌、 梭秆菌及大肠埃希茵2 周，结果是双歧杆菌连接组小鼠的存活时间最长。 2 4 乳酸菌的代谢途径 乳酸菌是以乳酸为主要代谢产物，非病源性j 革兰氏阳性的一类微生物，传统上 是用在食品发酵上的。这类菌包括乳秆菌属( l a c t o b a c i l l u s ) ，乳球菌属c 幻m 矽，链 球菌属( s t r e p t o c o c c u s ) 、明串球菌属口e u c o h o st o c ) 和足球菌属( p e d i c o c c u s ) 。现今虑及 保健疗效作用时，双歧杆菌属( b t f i d o b a c t r e t ) 和肠球菌属( 耙r o c o c c u s ) 这两者也被包括 在内【4 5 ，4 6 , 4 7 1 乳酸菌最常用的碳源物质，是从动、植物中得到的葡萄糖，过去认为葡萄 糖进入菌体后才被a t p 和己糖激酶磷酸化，成为6 - - 磷酸葡萄糖。但现己证明，细菌 原生质里有一种非特异性酶类，称为酶i 。在它的作用下，组蛋自被磷酸烯醇式丙酮 酸磷酸化而成磷酸组蛋白，磷酸组蛋白能与细胞膜间的特异性酶作用，将胞外葡 萄糖磷酸化成6 磷酸葡萄糖输入细胞内。葡萄糖进入细胞后的代谢情况依微生物的不 同而不同，乳酸菌属于兼性厌氧菌和厌氧菌，它们只能通过发酵作用进行糖的代谢， 代谢过程的终产物除了能量外主要是乳酸和一些其它还原性产物。由于菌体内酶系统 的差异其代谢途径分为三类1 。即同型发酵( i - i o t a e f e r m e n t a t i o n ) 途径、异型发酵 ( h e t e r o f e r m e n t a t i o n ) 途径和双歧途径( b i f i d u m p a t h w a y ) 。双歧途径也属于异型发酵类 型。 2 5 乳酸菌在果蔬制品中的应用 果蔬是人类膳食中不可缺少的食品，虽然某些果类应用于乳酸发酵，但更为普遍 的是乳酸发酵蔬菜。乳酸发酵蔬菜是一种很古老的储藏、加工方法。它既味美可口， 又可较长期储藏，因而很受人们欢迎，相传至今。据考证，乳酸发酵蔬菜最早始于中 国公元前三世纪。在欧洲，乳酸发酵蔬菜也有悠久的历史。公元一世纪，p l i n i u s 首次 7 吉林农业大学硕士学位论文 轮叶党参乳酸发酵饮料的研制 描述了用甘蓝制成的酸泡菜。随着微生物学和蔬菜加工工业的发展，乳酸发酵蔬菜的 研究和开发也日益广泛和深入，使传统食品逐渐成为新兴的、现代化食品。 一般将蔬菜分为根菜类、茎菜类、叶菜类、花菜类、果菜类和食用菌。在每一类 蔬菜中都有可用作乳酸发酵的种类。关于欧洲发酵果蔬的当前状况，b t 圮k n h i i s k e s 等 ( 1 9 9 0 ) 承担欧共体的食品生物技术的报告中列举出2 1 种欧洲用作乳酸发酵的种类， 但从经济观点考虑，其中有3 种最重要，即油橄榄、甘蓝和黄瓜。1 9 8 5 年它们的产 量分别为5 l 万吨、2 2 万吨和4 5 万吨【锎。乳酸发酵果蔬汁是在近些年来果汁和蔬菜 汁迅速发展下，适应当今世界食品发展的潮流兴起的营养保健饮品。目前国内市场上 的乳酸菌饮品主要是乳制品，虽然对其它食品原料也有研究，但利用果蔬汁为发酵原 料的很少，市场上发酵果蔬汁更是难以见到。利用益生菌嗜酸乳杆菌和双歧杆菌来发 酵果汁，国内还未见有报道，利用乳酸菌尤其是益生菌开发发酵果蔬汁饮料潜力很大。 2 6 乳酸发酵饮料的营养风味变化 无论是哪种乳酸发酵果蔬汁都不会减低营养价值，只会提高营养价值。据中国农 业大学研究蔬菜汁经乳酸菌发酵屠，其营养成分和风味物质都有所增加 4 9 j 。 2 6 1 发酵蔬菜汁的营养成分变化 未经乳酸菌发酵的新鲜番茄汁和经过发酵的番茄汁中氨基酸的总量分别为 2 4 2 4 9 m g 和3 0 1 2 2 r a g ，发酵番茄汁增加2 4 2 ，而且，除蛋氨酸外，其它七种人体必 须氨基酸的含量都有所增加，共增加4 6 9 ，发酵胡萝卜汁中七种氨基酸的含量都增 加，共增加8 6 3 9m g 。以嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌为发酵菌株。对几种维生素 的含量进行了测定，发酵蔬菜中水溶性维生素含量都有所增加或相同，脂溶性维生素 含量都下降，主要是加工中受到破坏| s o l 。 2 6 2 发酵蔬菜汁的风昧物质 谷氨酸和天门冬氨酸具有香味，它们在发酵与未发酵蔬菜汁中的含量有很大不 同。测定挥发风味物质，有的成分只在发酵汁中出现，说明它们是在发酵中产生的。 乳酸发酵蔬菜汁中的风味是多种成分综合的结果m i 。 3 轮叶党参及乳酸发酵饮料的发展现状及趋势 3 1 国内外轮叶党参的研究现状及趋势 国内外对轮叶党参的加工在简单处理、整理方面报道较多，我国轮叶党参主要作 为半成品原料出口日本和韩国、消费产品主要是低盐的酱菜制品，也有少量的汁类制 品，而国内市场则是作为佐缓的腌制品的和烹调菜的原料，无深加工制品。开展技术 攻关、生产轮叶党参汁饮料，使轮叶党参产品周年供应市场，形成独特的轮叶党参食 8 吉林农业大学硕士学位论文轮叶党参乳酸发酵饮料的研制 文化体系，具较好的可行性。 目前轮叶党参加工技术仅为速冻加工、干制加工和腌制加工，均为常规食品加工 技术，在民间食用方面也是民间常见的烧烤煎制等加工方法。国内对轮叶党参的研究 主要是栽培技术。国外已有轮叶党参的普通饮品。而我国还仅局限于民间食用阶段， 因此开展深加工是轮叶党参加工的必然。 3 2 国内外乳酸菌发酵饮料的发展现状 国外有很多科研工作者从事乳酸菌方面的研究，如pm e r c i e ：纠蚓( 1 9 9 2 ) 关于葡萄 糖和谷物的乳酸菌发酵动力学方面的研究。e s t r e l l af 朗埘m a e z 旬a r c i a 【s 习( 1 9 9 4 ) 对于乳 酸发酵和冷藏过程中有机酸的影响情况的研究；d e r e kk w a l k e r 和s t a n l e y e g i l l i l a l 5 6 0 9 9 3 ) 关于乳杆菌对胆固醇吸收的影响的研究等等。 在以植物材料为原料的食物产品中( 如沙拉、发酵蔬菜汁等) ，产细菌素的乳酸菌 也表现了良好的应用潜力。研究表明，在沙拉快餐中添加产细菌素的乳酸菌菌株能大 大降低沙拉中的细菌总数，提高产品质量【5 7 1 。在德国，已经将混有产细菌素菌株的联 合发酵剂广泛用于泡菜和油橄榄的发酵生产中，能很好地抑制腐败微生物的生长。在 西班牙式的绿橄榄发酵过程中，对产细菌素的植物乳杆菌菌株与不产细菌素的植物乳 杆菌菌株进行比较后发现，在不影响产品风味的前提下，产细菌素的植物乳杆菌可以 控制绿橄榄自然发酵中因乳杆菌的过度生长和繁殖造成的产品缺陷；但添加不产细菌 素的植物乳杆菌却不能克服因乳杆菌大量繁殖所造成的产品质量下降问题【5 s l 。 随着社会的不断发展，人们健康意识的增强，将乳酸菌应用于保健食品是目前各 国的热点之一。但乳酸菌必须符合下列条件：人类来源；对人肠细胞具有吸附性，并能 够在人体消化道定殖；产生抗菌物质：对致癌物具有拮抗力；具有抗胃酸和胆汁酸盐能 力；具有安全性；临床证实对健康有效。今后对乳酸菌的研究将主要集中在以下几个方 面：进一步研究乳酸菌在肠道的作用机制；研究乳酸菌对健康人群的保健作用；研究乳 酸菌对一些肠道疾病、肠道感染的防御作用；提高乳酸菌在食品中的稳定性和持久性； 设法将对乳酸菌应用于非乳制品中。随着生物技术的不断发展，将对乳酸菌的研究深 入到分子水平。更好了解乳酸菌的生理功能，为其今后在医学、农业及食品中的应用 提供理论依据。 以蔬菜为原料研制而成的乳酸菌发酵饮料，不仅具有普通饮料的清凉和生津止渴 的作用，还较好地保存了其营养素，可调节人体生理功能。这种新型的果蔬型乳酸菌 饮料，打破了传统的乳酸菌饮料都是以乳制品为原料经乳酸菌发酵而成的模式，而将 乳酸菌发酵渗入到了果蔬加工之中，成为集果蔬之精华与乳酸菌之功能为一体的新型 饮料1 5 9 朋。目前国内市场中尚没有成熟的产品。以轮叶党参为原料的发酵饮料尚没有 报道。本研究根据市场调研，开发研制轮叶党参乳酸菌发酵饮料，填补了这一领域的 9 吉林农业大学硕士学位论文轮叶党参乳酸发酵饮科的研制 空白，为我国农副产品的深加工产业提供一些理论基础。 3 3 轮叶党参乳酸发酵饮料的研究现状 目前轮叶党参加工技术仅为速冻加工、千制加工和腌制加工，均为常规食品加工 技术，在民间食用方面也是民间常见的烧烤煎制等加工方法。国内对轮叶党参的研究 主要是栽培技术。国外已有轮叶党参的普通饮品。而我国还仅局限于民间食用阶段， 因此开展深加工是轮叶党参加工的必然。 另一方面，随着科学技术的发展和人们对自然资源开发利用能力的提高，未来的 乳酸菌发酵饮料将呈现为品种多、功能全等特点，目前市场上的乳酸菌发酵饮料凝固 型和搅拌型产品均有。原料主要为牛奶、豆奶、花生奶等，使用的发酵菌种主要为保 加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌。产品主要以酸牛奶类饮品为主， 同时也有酸豆奶、花生酸奶等产品。但以轮叶党参为原料的发酵饮料尚没有报道。为 此，笔者设计了以轮叶党参汁为发酵原料，对s t 和l b 进行菌种驯化，在实验的基础 上优选出最佳乳酸发酵工艺条件以及最佳复合稳定剂的选择、均质的工艺参数。产品 色泽亮丽、酸甜适宜、口感细腻、稳定性良好，为开发含有活性乳酸菌的轮叶党参保 健功能饮料提供了理论依据。 4 创新点 首次以根茎类药食两用植物轮叶党参为原料经乳酸发酵后再调配成发酵饮品，产 品色泽亮丽、酸甜适宜、口感细腻、稳定性良好。 1 0 吉林农业大学硕士学位论文 轮叶党参乳酸发酵饮料的研制 正文 1 材料与方法 1 1 试验材料 1 i 1 主要原辅科 叶党参：采自长白山地区安图县 脱脂乳：伊利牌蔗糖：市售 黄原胶：食用级海藻酸钠：食用级 琼脂：食用级c i v i c ：食用级 p g a ：食用级n a o h ：分析纯 1 1 2 发酵菌种 保加利亚乳杆菌( l b u l g a r i e u s ，简写为l b ) 中国科学院微生物研究所 嗜热链球菌( s t r t h e r m o p h l u s ，简写为s t ) 中国科学院微生物研究所 1 1 3 培养基 脱脂乳培养基：脱脂奶粉1 0 0 克，蒸馏水1 升，自然p h m r s 培养基：酪蛋白胨1 0 0 克，牛肉膏1 0 0 克，酵母浸膏5 0 克，葡萄糖5 0 克，乙酸钠5 0 克，柠檬酸二胺2 0 克t w e e n s 01 0 克，k 2 h p 0 4 2 0 克，m g s 0 4 7 h 2 0 0 2 克，m n s 0 4 h 2 0 0 0 5 克，c a c 0 3 2 0 0 克，琼脂1 5 0 克，蒸馏水l 升，p h 6 8 。 1 2 试验仪器与设备 h r 2 8 3 9 高速家用打浆机 高压均质机 5 0 a b 胶体磨 c r d x - 2 8 型高压蒸汽灭菌锅 s w - c g - 8 超洁净工作台 3 0 3 a - 3 电热恒温培养箱 p h s - 3 c 型数字精密p h 计 h g 7 5 - 5 电热恒温两用箱 电子天平 x s - 2 1 2 生物显微镜显微镜 f a 2 5 高速离心机 1 3 理化项目测定及方法 珠海飞利浦家用电器公司 上海实验仪器厂 温州市欧海振业食品机械厂 上海安亭科学仪器厂 上海跃进医疗器械厂 上海福玛实验设备有限公司 无锡市第二医疗器械厂生产 金坛市荣华仪器制造有限公司 上海精科雷磁 郑州长城科工贸有限公司 上海安亭科学仪器厂 吉林农业大学硕士学位论文 轮叶党参乳酸发酵饮料的研制 1 3 i 可溶性固形物含量的测定：1 6 q 折光仪( 2 0 ) 1 3 2 酸度( 吉尔涅尔度) ：n a o h 滴定法1 6 2 1 吸取5 m l 样液，加入2 0 m r 的蒸馏水，加入1 滴酚酞指示剂2 3 滴，用o 1 n 的n a o h 标准溶液滴定至微红的，以3 0 s 不褪色为终点，以每g 样品消耗n a o h 的 m l 数乘以2 0 为测得的酸度( 以叮表示) 1 3 3 离心分层率的测定 取5 r i d 样品，放入离心管中，在1 5 0 0 - - 2 0 0 0 转m i n 的转速下离心5 m i n , 取出静 置3 0 m i n 后测量上清液的高度。 a = h i - i x1 0 0 0 4 a ：分层率( ) h ：离心后上清液高度( 锄) h ：样品的总高度( 咖) 1 3 4 乳酸菌计数： 在无菌条件下吸取样品l m l ，转移至9 m l 无菌水中，将加有样品的无菌水摇匀， 再从中吸取l m l 转移至另一无菌水中( 9 m 1 ) ，此过程依次重复，直至稀释到所需浓度。 吸取一定浓度的菌液0 5 m l 涂布在平皿上，4 2 c 培养4 8 小时，计菌落数。1 6 3 1 样品菌数= 菌落数稀释倍数2 1 3 5 p h 值 用p h 计直接测定1 6 4 1 4 感官分析方法 表5 轮叶党参乳酸发酵饮料的感官分析评定指标 6 7 1 t a b l e5s c o r er 甜瞎eo f s e n s o r yo f t h ec o d o n o p s i sl a n c e o l a t al a c t i cf e r m e n t a t i o nb e v e r a g e 组织状态( 2 0 一级：均匀细腻、无沉淀和分层 分) 二级：上部有少量清夜析出 1 5 2 0 1 0 1 4 吉林农业大学硕士学位论文 轮叶党参乳酸发酵饮料的研制 三级：有明显沉淀和分层 1 0 8 个m 1 ，则将其转接到下一比例的培养基中继续驯化。若经过多次传代仍不凝 固，则更换菌种，重新驯化。 2 2 2 3 驯化菌种的产酸实验 在轮叶党参与脱脂乳的混合培养基中加入5 的葡萄糖，溶解后装入预先干热杀菌的 试管，每管1 0 m l ，1 1 5 杀菌1 5 m i n ，然后迅速冷却到4 0 c ，以无菌操作将驯化的s t 和l b 分别接种到混合培养基中，接种量为5 ，4 2 培养，每隔l 小时测定一次酸度 和p h 。 2 2 2 4 扩大培养 将活化好的菌种按按l ：l 接种于轮叶党参与脱脂乳混合培养基中，置4 2 恒温 培养箱中培养6 小时，置冰箱中作为发酵剂备用。 2 2 3 轮叶党参汁发酵条件的优化 1 4 吉林农业大学硕士学位论文轮叶党参乳酸发酵饮料的研制 2 2 3 1 单因素试验 a l b 和s t 的不同比例对发酵试验的影响。 按料水比1 ：4 制备轮叶党参汁，加入6 的蔗糖和2 的葡萄糖，杀菌冷却后按 l b ：s t = - 1 ：3 ，1 ：2 ，1 ：1