椰浆蛋白发酵饮料的研制

椰浆蛋白发酵饮料的研制

椰子浆是椰子经过加工的产物，主要用于饮料和香料的原料。乳酸菌作为一种常见的发酵菌种,应用在食品加工中起到改善风味,延长产品保质期和增强保健的功能近年来,全球植物蛋白市场增长迅猛,消费者对植物蛋白的需求将持续增长,植物性食品的全球需求量在2013年至2017年间增长了62%本研究旨在以椰浆乳原料,通过乳酸菌发酵研制植物基蛋白发酵饮料,并采用单因素及响应面试验优化其发酵工艺条件,在提高椰浆的利用率的同时,丰富蛋白发酵饮料的种类,提升椰浆乳的营养价值,并为今后椰浆发酵蛋白饮料产品的产业化开发提供工艺指导。1材料和方法1.1菌株和培养基椰浆粉:海南南派实业有限公司;植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)、双歧杆菌(Bifidobacterium)BB-12、保加利亚乳杆菌(Lactobacillusbulgaricus)和嗜热链球菌(Streptococcusthermophilus)菌粉:江苏微康生物科技有限公司;白砂糖(食品级):市售;MRS肉汤培养基:北京奥博星生物技术有限责任公司;氢氧化钠、酚酞(均为分析纯):天津市天力化学试剂有限公司。1.2微生物DUP-9160B智能电热恒温培养箱:上海琅玕实验设备有限公司;BHC-1300IIA/B2无菌操作台:苏州净化设备有限公司;YXQ-LS-70A立式压力蒸汽灭菌器:上海博讯试验有限公司医疗设备厂;PHS-3C雷磁pH计:上海仪电科学仪器股份有限公司;SLS-60高压均质机:上海申鹿均质机有限公司。1.3测试方法1.3.1椰子浆蛋白发酵饮料的工艺1.3.2均质、杀菌、接种椰浆粉按照料水比1∶4(g∶mL)加常温蒸馏水溶解,加入适量白砂糖及0.05%的稳定剂,将加入配料的原料预热60℃,采用高压均质机在15MPa条件下进行均质,于90℃条件下杀菌15min,冷却至45℃后,无菌条件下接种1.5‰乳酸菌菌粉(植物乳杆菌∶双歧杆菌BB-12∶保加利亚乳杆菌∶嗜热链球菌=1∶1∶1∶1),在温度为43℃条件下1.3.3椰浆蛋白发酵饮料工艺优化单因素试验以发酵温度43℃、接种量(植物乳杆菌∶双歧杆菌BB-12∶保加利亚乳杆菌∶嗜热链球菌=1∶1∶1∶1)1.5‰、发酵时间16h和白砂糖添加量4%为基础发酵条件,对接种量(0.5‰、1.0‰、1.5‰、2.0‰、2.5‰)、发酵时间(8h、12h、16h、20h、24h)和白砂糖添加量(2%、3%、4%、5%、6%)进行单因素试验,考察接种量、发酵时间及白砂糖添加量对椰浆蛋白发酵饮料酸度及感官品质的影响。1.3.4响应面优化试验设计在单因素的基础上,采用Box-Benhken试验设计,设置接种量(A)、发酵时间(B)和白砂糖添加量(C)3因素为自变量,以单因素结果为中心点,设3个水平,以发酵产品感官评分(Y)为响应值,进行发酵工艺优化,响应面试验因素与水平见表1。1.3.5分析和检测按照GB541334—2010《乳和乳制品酸度的测定》测定发酵蛋白饮料总酸。(2)蛋白质按照GB5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》测定发酵蛋白饮料蛋白质含量。(3)感觉评估选择10人组成感官评价小组,对椰浆蛋白发酵饮料的色泽、气味、组织形态及口感进行评价,满分10分,感官评价标准见表2。1.3.6数据处理与分析试验数据采用DesignExpert8.0.5进行分析处理,采用Origin8.0软件绘图处理。每组试验3次平行,P<0.05表示差异显著。2结果与分析2.1椰子浆蛋白发酵饮料的工艺是一个参数试验2.1.1椰浆蛋白发酵饮料酸度不同接种量对椰浆蛋白发酵饮料的酸度和感官评价的影响结果见图1。由图1可知,接种量为0.5‰时,发酵成熟的样品酸度仅为47.8°T左右。随着接种量在0.5‰～2.5‰范围内的增加,椰浆蛋白发酵饮料酸度呈持续上升的趋势。在接种量为1.5‰时,酸度达61.3°T;当接种量为2.5‰时,酸度达70.0°T。随着接种量在0.5‰～2.5‰范围内的增加,感官评分呈现先上升后下降的趋势。在接种量为1.5‰时,感官评分最高,达9.0分,酸度适宜。而低接种量条件下,由于菌种产酸量较低,产品酸味不明显2.1.2发酵时间对发酵过程的影响不同发酵时间对椰浆蛋白发酵饮料的酸度和感官评价的影响结果见图2。由图2可知,发酵时间对酸度影响较大,随着发酵时间在8～24h范围内的延长,菌种持续产酸,使得产品酸度呈上升趋势。发酵8h时,酸度仅为30.1°T;而发酵24h后,酸度达67.2°T,约为发酵8h产品酸度的2倍。随着发酵时间在8～24h范围内的延长,感官评分呈先上升后下降的趋势。发酵时间<12h之前,由于乳酸积累较少,使得产品发酵酸味不明显,导致评分较低。而随着发酵的进行,乳酸积累,产品发酵酸味提升,甜酸适宜,在发酵20h时,感官评分最高,达到8.3分。随着发酵时间的进一步延长,酸度积累过高导致风味过酸,且发酵时间过长导致乳清析出,并导致评分呈现下降趋势综合发酵时间对产品酸度及感官评分的影响,选择发酵时间为20h。2.1.3白砂糖添加量不同白砂糖添加量对椰浆蛋白发酵饮料的酸度和感官评价的影响结果见图3。由图3可知,白砂糖添加量对椰浆蛋白发酵饮料的酸度影响较小,发酵成熟后酸度含量差异不明显,成品酸度均在63°T左右。随着白砂糖添加量在2%～6%范围内的增加,感官评分呈先上升后下降趋势,白砂糖添加量较少时,发酵饮料酸味较明显,且风味上醋酸味明显,感官评分仅为7.1分;白砂糖添加量为4%时,感官评分最高为8.9分;白砂糖添加量>4%之后,会影响菌种的生长,导致产品在组织形态上表现出少量乳清析出的状态,且口感过甜无法接受综合白砂糖添加量对产品酸度及感官评分的影响,选择白砂糖添加量为4%。2.2反应面优化椰子浆蛋白发酵饮料的工艺2.2.1面试验设计结果根据单因素试验结果,以接种量(A)、发酵时间(B)及白砂糖添加量(C)为自变量,感官评分(Y)为因变量进行响应面试验,Box-Benhken试验设计及结果见表3,方差分析结果见表4。采用DesignExpert8.0.5软件对表4数据进行二次回归方程拟合,得到感官评分(Y)对接种量(A)、发酵时间(B)及白砂糖添加量(C)的二次多项回归方程:由表4可知,模型极显著(P=0.0002<0.01),失拟项不显著(P=0.1234>0.05)。回归模型的决定系数R2.2.2浆蛋白发酵饮料的响应面分析采用DesignExpert8.0.5软件对影响椰浆蛋白发酵饮料的3个因素进行交互分析,结果见图4。由图4可知,等高线的形状反映出交互效应的强弱大小,圆形表示两因素交互作用不显著,而椭圆形则与之相反2.2.3感官评分测定结果的文理论值h根据多元二次回归方程,得到最优发酵条件为乳酸菌接种量1.00‰,白砂糖添加量3.95%,发酵时间20.5h,得到的产品感官评分理论值为9.39分。为了便于实际操作,将发酵工艺条件修改为接种量1.00‰,白砂糖添加量4.0%,发酵时间20h,根据此条件进行验证试验,得到的产品感官评分实际值达9.37分,酸度63°T,蛋白含量1.1g/100mL。其中感官评分与理论值差别不大,说明该模型能够较好地模拟和预测试验结果。3接种量及接种量通过单因素试验对接种量、发酵时间和白砂糖添加量进行优化,利用响应面优化椰浆蛋白发酵饮料工艺参数。最优发酵工艺条件为将乳酸菌按植物乳杆菌∶双歧杆菌BB-12∶保加利亚乳杆菌∶嗜热链球菌=1∶1∶1∶1的比例接种于添加了4.0%