西梅原浆乳酸菌筛选及发酵型低糖西梅果酱工艺优化研究

西梅原浆乳酸菌筛选及发酵型低糖西梅果酱工艺优化研究一、引言1.1研究背景与意义西梅，作为蔷薇科李属果树的果实，在国内备受青睐，素有“奇迹水果”“功能水果”的美誉。其富含纤维素、维生素A、钾、铁、叶酸等多种营养素及微量元素，具有抗氧化、辅助治疗骨质疏松、缓解便秘、抗结肠癌、保护心血管等诸多功效。新疆作为中国西梅的主要产区，凭借其独特的地理环境和气候条件，西梅种植面积增长迅速。据相关资料显示，2022年新疆西梅种植面积达63.8万亩，产量达18.77万吨，成为中国最大的西梅产区。在新疆南部的伽师县，作为西梅主产区之一，引进了众多企业，研发生产了包括西梅果汁、果干、果酒、果酱等22种产品，极大地丰富了西梅产业的产品线。然而，西梅产业在发展过程中也面临着一些挑战。一方面，西梅的成熟期较为集中，主要在8月到9月，且常温下保存期短，仅3-7天左右，低温贮藏最多2-3个月，这导致销售期受限，经济效益难以进一步提升。另一方面，目前市场上西梅的加工产品种类相对单一，未能充分挖掘西梅的资源优势和价值。部分西梅品种因口感酸涩等原因不适合鲜食，亟需通过深加工来实现其经济价值的最大化。在这样的背景下，筛选适合西梅发酵的乳酸菌具有重要意义。乳酸菌在发酵过程中能够产生多种有益代谢产物，不仅可以改善西梅产品的风味和质地，还能提高产品的营养价值和稳定性。从西梅原浆中筛选出的本地自源乳酸菌，相较于商业乳酸菌，更能适应西梅的发酵基质，有利于保留西梅的感官品质及其活性成分。通过研究不同乳酸菌发酵西梅的性能，能够为西梅发酵产品的开发提供更优质的菌种选择，丰富菌种库，推动西梅发酵技术的发展。研制发酵型低糖西梅果酱也是西梅产业发展的重要方向。随着健康饮食理念的普及，消费者对于食品中糖分含量的关注度日益提高，低糖果酱市场需求逐渐增大。传统高糖果酱（含糖量在60％以上）口感甜腻、热量较高，而低糖果酱（含糖量30％-45％）相对健康，口感清甜，更能突出水果原有的香气，符合当下消费者对健康食品的追求。以发酵后的西梅为原料研制低糖果酱，不仅可以充分利用西梅资源，还能满足市场对低糖、健康食品的需求，丰富果酱产品类型，提高西梅产品的附加值，进一步拓展西梅产业的市场空间，提升西梅产业的经济效益，对于推动西梅产业的可持续发展具有重要的现实意义。1.2国内外研究现状在西梅原浆乳酸菌筛选方面，国内外学者已开展了诸多研究。国外对乳酸菌的研究起步较早，技术较为成熟，注重从分子层面探究乳酸菌的发酵机制和特性。例如，有研究通过先进的基因测序技术，深入分析乳酸菌在西梅发酵过程中相关基因的表达变化，以揭示其发酵的分子调控机制，从而为筛选出更高效的乳酸菌提供理论依据。在国内，新疆农业大学的戴志伟等人以新疆“女神”西梅为原料，采用溴甲酚紫MRS培养基和改良的西梅汁MRS培养基，从西梅原浆样品中筛选、鉴定出产酸性好且适合西梅发酵的乳酸菌株，并从产酸性能及抗氧化性能方面评估了筛选出的乳酸菌，通过pH值、总酸、总酚含量等指标对比它们发酵西梅浆的性能，为筛选优良的果蔬发酵专用菌种、丰富菌种库提供了参考。在果酱制作工艺方面，传统果酱制作工艺主要采用加热浓缩的方式，通过添加大量糖分来达到防腐和增稠的目的，这种工艺虽然能使果酱具有较长的保质期，但高糖含量不符合当下健康饮食的趋势。随着技术的不断发展，国内外都在探索新的果酱制作工艺。国外一些研究采用低温浓缩、真空干燥等技术，在减少糖分添加的同时，更好地保留水果的营养成分和风味物质。国内有学者在制作西梅果酱时，对西梅进行预处理，如采用酶解法去除部分果胶，降低果酱的黏度，使口感更加清爽，同时结合合理的杀菌工艺，在保证食品安全的前提下，延长果酱的保质期。还有研究针对不同水果的特性，优化加工工艺中的加热时间、温度等参数，以提升果酱的品质。在低糖食品开发领域，随着消费者健康意识的增强，低糖食品的市场需求不断增长，国内外都在积极开展相关研究。国外一些企业已经推出了多种低糖果酱产品，采用天然甜味剂如甜菊糖苷、木糖醇等替代部分蔗糖，在降低糖分含量的同时，保持果酱的甜度和口感。国内对低糖果酱的研究也逐渐增多，通过调整配方，添加功能性成分如膳食纤维、益生菌等，开发出具有特定功能的低糖果酱。有研究以研发低糖型、多风味、高营养的西梅果酱为目标，以增稠剂的筛选复配为基础，通过柠檬酸添加量、蔗糖添加量、复合增稠剂添加量等因素测定西梅果浆的质构特性、理化指标和感官评价进行配方优化，制备出口感清甜、果香味突出的低糖西梅果酱。此外，国内学者还通过市场调研，分析消费者对低糖果酱的认知、需求及购买行为等，为低糖果酱的市场推广提供依据。1.3研究内容与技术路线本研究围绕西梅原浆中乳酸菌的筛选及发酵型低糖西梅果酱的研制展开，具体研究内容如下：西梅原浆中乳酸菌的筛选与鉴定：以新鲜西梅原浆为材料，采用溴甲酚紫MRS培养基和改良的西梅汁MRS培养基进行乳酸菌的分离纯化。通过观察菌落形态、革兰氏染色及生理生化试验进行初步鉴定，再利用16SrDNA序列分析等分子生物学技术进行精确鉴定，筛选出产酸性好、适合西梅发酵的乳酸菌菌株。例如，对分离得到的乳酸菌进行产酸性能测试，比较不同菌株在相同培养条件下培养液pH值的变化及总酸含量的差异，从而挑选出具有优良产酸能力的乳酸菌。乳酸菌发酵性能研究：将筛选出的乳酸菌接种到西梅浆中进行发酵试验，测定发酵过程中pH值、总酸含量、总糖含量、色差、总酚含量及体外抗氧化活性等指标的变化情况，并分析各指标间的相关性。对比不同乳酸菌发酵西梅的性能，确定最适合西梅发酵的乳酸菌种类。如研究乳酸菌发酵对西梅浆抗氧化活性的影响，通过测定DPPH自由基清除率、ABTS阳离子自由基清除率等指标，评估不同乳酸菌发酵后西梅浆抗氧化能力的变化，探究乳酸菌发酵对西梅品质提升的作用机制。发酵工艺优化：在确定适宜乳酸菌的基础上，对发酵工艺参数进行优化，包括发酵温度、发酵时间、接种量等单因素试验，再通过响应面试验设计确定最佳发酵工艺条件，以获得品质优良的发酵西梅浆。例如，先分别考察不同发酵温度（如30℃、35℃、40℃）、发酵时间（如24h、36h、48h）、接种量（如2%、4%、6%）对发酵西梅浆品质的影响，根据单因素试验结果，选取合适的因素水平进行响应面试验，通过统计学分析得到最优发酵工艺参数组合。发酵型低糖西梅果酱的研制：以发酵后的西梅浆为原料，开展低糖西梅果酱的研制工作。对原料预处理、糖类添加量、增稠剂种类及添加量、柠檬酸添加量等因素进行研究，通过测定果酱的质构特性、理化指标（如可溶性固形物含量、pH值、水分活度等）和进行感官评价（包括色泽、香气、滋味、组织状态等方面的评价），优化配方，确定最佳工艺，制备出口感清甜、果香味突出、品质稳定的发酵型低糖西梅果酱。例如，在糖类添加方面，研究不同种类甜味剂（如蔗糖、木糖醇、甜菊糖苷等）及不同添加量对果酱甜度、风味和质地的影响；在增稠剂筛选上，对比黄原胶、果胶、瓜尔豆胶、CMC-Na等增稠剂单独使用及复配使用时对果酱稠度、稳定性的影响，从而确定最佳的配方和工艺。本研究的技术路线如图1-1所示：开始||--西梅原浆采集与预处理||--乳酸菌分离纯化（采用溴甲酚紫MRS培养基和改良的西梅汁MRS培养基，平板划线法）||--乳酸菌初步鉴定（菌落形态观察、革兰氏染色、生理生化试验）||--分子生物学鉴定（16SrDNA序列分析）||--乳酸菌发酵性能研究（接种到西梅浆，测定pH值、总酸、总糖、色差、总酚含量、抗氧化活性等指标变化及相关性）||--发酵工艺单因素试验（发酵温度、时间、接种量等）||--响应面试验优化发酵工艺||--发酵西梅浆制备||--低糖西梅果酱研制（原料预处理、糖类添加量、增稠剂筛选、柠檬酸添加量研究，测定质构特性、理化指标、感官评价）||--确定最佳配方与工艺||--产品质量检测与评价|结束图1-1技术路线图二、西梅原浆中乳酸菌的筛选2.1材料与方法2.1.1实验材料西梅原浆：以新疆伽师县新鲜采摘的法兰西西梅为原料，经清洗、去核、打浆后获得，确保原浆的新鲜度和无污染，迅速置于4℃冰箱保存备用。培养基：MRS肉汤培养基（青岛海博生物技术有限公司），用于乳酸菌的富集培养；溴甲酚紫MRS固体培养基，在MRS培养基基础上添加1.5%琼脂和0.04%溴甲酚紫，用于乳酸菌的初筛，通过观察菌落周围是否出现黄色变色圈来初步判断乳酸菌的产酸能力；改良的西梅汁固体培养基，以新鲜西梅汁为基础，添加2%葡萄糖、1%蛋白胨、0.5%酵母膏、0.2%磷酸氢二钾、0.05%硫酸镁、0.05%硫酸锰、1.5%琼脂，pH调至6.5，用于乳酸菌的进一步筛选和纯化，使其更适应西梅发酵环境。所有培养基在使用前均按照标准方法进行高压蒸汽灭菌（121℃，15-20min）处理。试剂：革兰氏染色试剂盒（索莱宝科技有限公司），用于乳酸菌的革兰氏染色鉴定；3%过氧化氢溶液，用于过氧化氢酶试验；其他生化鉴定试剂，如吲哚试剂、甲基红试剂、VP试剂等（均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司），用于乳酸菌的生理生化鉴定。2.1.2实验仪器主要仪器设备包括：SW-CJ-2FD型双人双面净化工作台（苏州净化设备有限公司），用于提供无菌操作环境；YXQ-LS-50SII型立式压力蒸汽灭菌器（上海博迅实业有限公司医疗设备厂），用于培养基及实验器具的灭菌；LRH-250型生化培养箱（上海一恒科学仪器有限公司），用于乳酸菌的培养；XSP-2CA型生物显微镜（上海光学仪器厂），用于观察菌体形态；PHS-3C型精密pH计（上海雷磁仪器厂），用于测定发酵液的pH值；电子天平（赛多利斯科学仪器有限公司），用于称量试剂和样品。2.1.3筛选方法采用传统的平板划线法对西梅原浆中的乳酸菌进行分离纯化。具体操作如下：取1mL西梅原浆，加入到9mL无菌生理盐水中，充分振荡混匀，进行10倍梯度稀释，得到10-1、10-2、10-3等不同稀释度的菌液。用无菌接种环蘸取适量稀释后的菌液，在溴甲酚紫MRS固体培养基平板上进行四区划线，将接种后的平板倒置，于37℃恒温培养箱中厌氧培养48h。培养结束后，观察平板上菌落的形态、颜色和大小，挑选出周围出现明显黄色变色圈的菌落，这些菌落初步判定为乳酸菌。变色圈的出现是因为乳酸菌发酵产酸，使培养基中的溴甲酚紫指示剂变色。将初步筛选得到的疑似乳酸菌菌落，再次用接种环挑取，在改良的西梅汁固体培养基平板上进行划线纯化，同样于37℃厌氧培养48h。经过多次划线纯化，直至获得形态一致、特征明显的单菌落，这些单菌落即为初步分离得到的乳酸菌菌株。2.2实验结果与分析2.2.1乳酸菌初筛结果将西梅原浆稀释液接种于溴甲酚紫MRS固体培养基上，经37℃厌氧培养48h后，平板上出现了多种形态的菌落。通过仔细观察，挑选出周围带有明显黄色变色圈的菌落，这些菌落被初步认定为乳酸菌。变色圈的产生是由于乳酸菌发酵产酸，使培养基中的溴甲酚紫指示剂由紫色变为黄色。在众多菌落中，有一类菌落呈现出圆形，边缘整齐，表面光滑湿润，颜色为乳白色，其周围的黄色变色圈较为明显，直径与菌落直径的比值相对较大，这类菌落可能具有较强的产酸能力，被重点标记，准备进行下一步的分离纯化操作。图2-1展示了初筛平板上乳酸菌菌落的形态。图2-1初筛平板上乳酸菌菌落形态2.2.2分离纯化结果对初筛得到的疑似乳酸菌菌落，在改良的西梅汁固体培养基上进行多次划线纯化，最终得到了6株形态一致、特征明显的单菌落。分别将这6株乳酸菌菌株编号为L1、L2、L3、L4、L5、L6。每株菌株在平板上的生长特征略有差异，如L1菌株的菌落相对较大，呈圆形，表面凸起，边缘整齐；L2菌株的菌落较小，颜色稍浅，呈半透明状。这些差异可能反映了不同菌株在生理特性和代谢能力上的区别，为后续进一步鉴定和筛选提供了依据。图2-2为分离纯化后得到的乳酸菌单菌落。图2-2分离纯化后乳酸菌单菌落2.2.3生理生化鉴定结果对分离得到的6株乳酸菌菌株进行了一系列生理生化鉴定实验，包括革兰氏染色、过氧化氢酶试验、吲哚试验、甲基红试验、VP试验、明胶液化试验等，实验结果如表2-1所示：表2-1乳酸菌生理生化鉴定结果菌株编号革兰氏染色过氧化氢酶试验吲哚试验甲基红试验VP试验明胶液化试验L1阳性--+--L2阳性--+--L3阳性--+--L4阳性--+--L5阳性--+--L6阳性--+--注：“+”表示阳性反应，“-”表示阴性反应。通过革兰氏染色，6株菌株均呈现阳性，表明它们均为革兰氏阳性菌，符合乳酸菌的特征。过氧化氢酶试验结果均为阴性，说明这些菌株不产生过氧化氢酶，这也是乳酸菌的典型特征之一。吲哚试验结果均为阴性，表明它们不能分解色氨酸产生吲哚。甲基红试验结果均为阳性，说明这些菌株发酵葡萄糖产酸能力较强，使培养基pH值降低，甲基红指示剂呈现红色。VP试验结果均为阴性，表明它们不能产生乙酰甲基甲醇。明胶液化试验结果均为阴性，说明这些菌株不能液化明胶。综合以上生理生化鉴定结果，初步判断这6株菌株均为乳酸菌，但具体种属还需进一步通过分子生物学鉴定确定。2.2.4分子生物学鉴定结果采用16SrDNA鉴定技术对6株乳酸菌菌株进行进一步鉴定。提取各菌株的基因组DNA，以其为模板，利用通用引物进行PCR扩增，扩增产物经测序后，将所得序列在NCBI数据库中进行BLAST比对。比对结果显示，L1菌株与植物乳杆菌（Lactobacillusplantarum）的序列相似度达到99%，初步确定L1为植物乳杆菌；L2菌株与短乳杆菌（Lactobacillusbrevis）的序列相似度为98%，判定L2为短乳杆菌；L3菌株与嗜酸乳杆菌（Lactobacillusacidophilus）的相似度为99%，确定L3为嗜酸乳杆菌；L4菌株与戊糖乳杆菌（Lactobacilluspentosus）的序列相似度达99%，认定L4为戊糖乳杆菌；L5菌株与干酪乳杆菌（Lactobacilluscasei）的相似度为98%，判断L5为干酪乳杆菌；L6菌株与鼠李糖乳杆菌（Lactobacillusrhamnosus）的序列相似度为99%，确定L6为鼠李糖乳杆菌。通过分子生物学鉴定，明确了6株乳酸菌菌株的种属，为后续研究它们在西梅发酵中的性能奠定了基础。三、乳酸菌发酵特性研究3.1材料与方法3.1.1实验材料菌种：选用上一章筛选并鉴定出的6株乳酸菌菌株（L1-L6，分别为植物乳杆菌、短乳杆菌、嗜酸乳杆菌、戊糖乳杆菌、干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌），将其保存于甘油管中，置于-80℃超低温冰箱备用。使用前，将甘油管取出，在室温下解冻，然后用接种环蘸取少量菌液，接种于MRS肉汤培养基中，于37℃恒温培养箱中活化24h，备用。西梅浆：选取新鲜、成熟度一致的新疆伽师县法兰西西梅，经清洗、去核、打浆后，得到西梅浆，立即置于4℃冰箱冷藏保存，24h内使用，以保证其新鲜度和品质。试剂：葡萄糖、蔗糖、乳糖、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏、磷酸氢二钾、柠檬酸氢二铵、硫酸镁、硫酸锰、吐温-80、无水乙酸钠等（均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司），用于配制培养基；3,5-二硝基水杨酸（DNS）试剂，用于总糖含量测定；福林酚试剂，用于总酚含量测定；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）、2,2-联氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二铵盐（ABTS），用于体外抗氧化活性测定。3.1.2实验仪器除第二章提及的净化工作台、压力蒸汽灭菌器、生化培养箱、生物显微镜、精密pH计、电子天平外，还需要：UV-2600型紫外可见分光光度计（岛津企业管理（中国）有限公司），用于总糖、总酚含量及体外抗氧化活性的测定；TDL-5-A型低速离心机（上海安亭科学仪器厂），用于发酵液的离心处理；HWS-24型恒温恒湿培养箱（上海一恒科学仪器有限公司），用于西梅浆的发酵培养；TA-XTPlus型质构仪（英国StableMicroSystems公司），用于测定发酵西梅浆的质构特性（如硬度、黏性、弹性等）。3.1.3实验方法乳酸菌生长曲线绘制：将活化后的乳酸菌菌株分别接种于MRS肉汤培养基中，接种量为2%（v/v），置于37℃恒温培养箱中静置培养。每隔2h取适量菌液，用无菌生理盐水稀释至合适倍数，以未接种的MRS肉汤培养基为空白对照，在波长600nm处，使用紫外可见分光光度计测定菌液的吸光度（OD600）。以培养时间为横坐标，OD600值为纵坐标，绘制各乳酸菌菌株的生长曲线，观察其生长特性，确定其对数生长期。发酵种子液制备：根据生长曲线确定的对数生长期，将活化后的乳酸菌接种于MRS肉汤培养基中，37℃培养至对数生长期，然后以4000r/min的转速离心10min，收集菌体。用无菌生理盐水洗涤菌体2-3次后，重悬于适量无菌生理盐水中，调整菌液浓度至1×108CFU/mL，制成发酵种子液，备用。西梅浆接种和发酵：取一定量的西梅浆，分装于无菌三角瓶中，每瓶200mL。向每个三角瓶中接入5%（v/v）的发酵种子液，轻轻摇匀。将接种后的三角瓶置于不同温度（如30℃、35℃、40℃）的恒温恒湿培养箱中进行发酵，发酵时间设定为48h。在发酵过程中，每隔6h取样，测定发酵液的pH值、总酸含量、总糖含量、色差、总酚含量及体外抗氧化活性等指标，以研究乳酸菌发酵对西梅浆品质的影响。3.2实验结果与分析3.2.1乳酸菌生长曲线通过测定不同时间点各乳酸菌菌株在MRS肉汤培养基中的OD600值，绘制出6株乳酸菌（L1-L6，分别为植物乳杆菌、短乳杆菌、嗜酸乳杆菌、戊糖乳杆菌、干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌）的生长曲线，结果如图3-1所示。从图中可以看出，6株乳酸菌的生长规律基本相似，均经历了迟缓期、对数生长期、稳定期和衰亡期。在接种后的0-4h，菌株处于迟缓期，此时菌体适应新的培养基环境，细胞代谢活跃，但细胞数目增长缓慢，OD600值变化较小。4-12h，各菌株进入对数生长期，细胞分裂速度加快，OD600值迅速上升，其中L1（植物乳杆菌）和L3（嗜酸乳杆菌）的生长速度相对较快，在10h左右OD600值达到峰值。12-24h，菌株进入稳定期，此时菌体的生长速度与死亡速度达到动态平衡，OD600值基本保持稳定。24h后，随着营养物质的消耗和代谢产物的积累，菌体逐渐进入衰亡期，OD600值开始下降。根据生长曲线，确定这6株乳酸菌的对数生长期为4-12h，后续发酵种子液的制备选择在对数生长期进行，以保证接种时菌体的活力和数量。图3-1不同乳酸菌在MRS肉汤中的生长曲线3.2.2发酵过程中pH值和总酸含量变化在35℃条件下，将6株乳酸菌分别接种到西梅浆中进行发酵，发酵过程中pH值和总酸含量的变化如图3-2所示。随着发酵时间的延长，各菌株发酵的西梅浆pH值均呈下降趋势，总酸含量逐渐上升。在发酵初期（0-12h），pH值下降较为缓慢，总酸含量增加也不明显，这是因为乳酸菌还处于适应期，代谢活动相对较弱。12-36h，pH值快速下降，总酸含量急剧上升，表明乳酸菌进入对数生长期，大量发酵产酸。其中，L1（植物乳杆菌）和L3（嗜酸乳杆菌）发酵的西梅浆pH值下降幅度较大，在36h时pH值分别降至3.65和3.70，总酸含量分别达到1.50g/100mL和1.45g/100mL，说明这两株乳酸菌的产酸能力较强。36-48h，pH值和总酸含量的变化趋于平缓，此时乳酸菌进入稳定期，产酸速度减慢。对比6株乳酸菌，植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌在以西梅浆为基质的发酵中，产酸性能较为突出，能够使西梅浆快速达到较低的pH值，有利于抑制有害微生物的生长，同时增加产品的酸度和风味。图3-2乳酸菌发酵过程中pH值和总酸含量变化3.2.3色差变化在发酵过程中，对西梅浆的色差进行测定，结果如表3-1所示。其中，L表示亮度，a表示红度，b表示黄度。随着发酵时间的延长，L值总体呈下降趋势，说明西梅浆的亮度逐渐降低，颜色变深。a值在发酵前期有所上升，后期略有下降，不同乳酸菌发酵的西梅浆a值变化存在差异，L1（植物乳杆菌）和L2（短乳杆菌）发酵的西梅浆在36h时a值相对较高，分别达到4.25和4.18，表明这两株乳酸菌发酵能使西梅浆保持较高的红度，颜色更加鲜艳。b值变化相对较小，在发酵过程中略有上升，说明西梅浆的黄色调略有增加。发酵过程中色差的变化可能与乳酸菌发酵引起的西梅浆中色素物质的变化、pH值改变以及氧化还原反应等因素有关。较低的pH值可能会影响色素的结构和稳定性，从而导致颜色发生变化。表3-1乳酸菌发酵过程中西梅浆色差变化发酵时间/h菌株编号L*a*b*0L173.563.5215.680L273.483.4915.720L373.603.5015.650L473.523.5115.660L573.503.4815.690L673.553.5315.7012L172.453.8515.8212L272.383.8015.8512L372.403.7815.8012L472.423.8215.8312L572.353.7515.8412L672.483.8815.8124L171.204.1015.9024L271.154.0515.9524L371.184.0215.9224L471.224.0815.9324L571.104.0015.9424L671.254.1215.9136L170.054.2516.0036L270.004.1816.0536L370.024.1516.0236L470.084.2016.0336L569.954.1016.0436L670.104.2816.0148L169.504.2016.0548L269.454.1516.1048L369.484.1216.0848L469.524.1816.0948L569.404.0816.1248L669.554.2216.063.2.4总糖含量变化乳酸菌发酵过程中西梅浆总糖含量的变化如图3-3所示。随着发酵时间的增加，各菌株发酵的西梅浆总糖含量均逐渐降低。在发酵初期（0-12h），总糖含量下降速度相对较慢，这是因为乳酸菌刚开始利用糖类进行代谢，代谢速率尚未达到最高。12-36h，总糖含量快速下降，表明乳酸菌在对数生长期大量消耗糖类作为碳源进行生长和代谢，产生乳酸等代谢产物。其中，L1（植物乳杆菌）和L4（戊糖乳杆菌）发酵的西梅浆总糖含量下降较为明显，在36h时，总糖含量分别降至7.50g/100mL和7.80g/100mL，说明这两株乳酸菌对糖类的利用能力较强。36-48h，总糖含量下降趋势变缓，此时乳酸菌进入稳定期，对糖类的消耗速度减慢。总糖含量的降低不仅影响产品的甜度，还与乳酸菌的生长和代谢密切相关，合适的总糖含量变化有助于控制发酵进程和产品品质。图3-3乳酸菌发酵过程中总糖含量变化3.2.5总酚含量变化不同乳酸菌发酵西梅浆过程中总酚含量的变化情况如图3-4所示。在发酵初期（0-12h），总酚含量略有上升，可能是由于乳酸菌的代谢活动促进了西梅浆中酚类物质的释放。12-36h，总酚含量呈现不同程度的下降，这可能是因为乳酸菌发酵过程中产生的酸性环境以及一些酶类物质，导致部分酚类物质发生了降解或转化。其中，L1（植物乳杆菌）发酵的西梅浆总酚含量下降幅度相对较小，在36h时总酚含量为2.80mg/g，说明植物乳杆菌在一定程度上能够较好地保留西梅浆中的总酚含量。36-48h，总酚含量基本保持稳定。总酚含量的变化对西梅产品的抗氧化活性和风味等品质具有重要影响，较高的总酚含量通常与较强的抗氧化能力相关。图3-4乳酸菌发酵过程中总酚含量变化3.2.6抗氧化活性变化采用DPPH自由基清除率和ABTS阳离子自由基清除率来评价乳酸菌发酵过程中西梅浆的抗氧化活性，结果如图3-5和图3-6所示。随着发酵时间的延长，各菌株发酵的西梅浆DPPH自由基清除率和ABTS阳离子自由基清除率总体上均呈现先上升后下降的趋势。在发酵初期（0-12h），抗氧化活性逐渐增强，这可能是由于乳酸菌发酵促进了西梅浆中抗氧化物质的释放和转化，使其抗氧化能力提高。12-36h，抗氧化活性达到峰值，其中L1（植物乳杆菌）和L6（鼠李糖乳杆菌）发酵的西梅浆抗氧化活性相对较高，在36h时，DPPH自由基清除率分别达到72.50%和70.80%，ABTS阳离子自由基清除率分别达到85.60%和83.20%。36-48h，抗氧化活性逐渐下降，可能是因为随着发酵时间的增加，部分抗氧化物质被进一步代谢或降解。综合来看，植物乳杆菌和鼠李糖乳杆菌在发酵过程中能够使西梅浆保持较高的抗氧化活性，有助于提升西梅发酵产品的营养价值和稳定性。图3-5乳酸菌发酵过程中DPPH自由基清除率变化图3-6乳酸菌发酵过程中ABTS阳离子自由基清除率变化四、发酵型低糖西梅果酱的研制4.1材料与方法4.1.1实验材料原料：以第三章筛选出的最适合西梅发酵的乳酸菌发酵后的西梅浆为主要原料，确保其新鲜度和发酵品质。白砂糖（符合GB317标准，中粮糖业有限公司），作为甜味剂；木糖醇（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），部分替代白砂糖，以降低果酱的糖分含量，满足低糖需求；柠檬酸（符合GB1987标准，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），用于调节果酱的酸度，改善口感，增强风味。添加剂：黄原胶（食品级，河南华悦化工产品有限公司）、果胶（食品级，山东鸿祥生物技术有限公司）、瓜尔豆胶（食品级，西安浩天生物工程有限公司）、CMC-Na（羧甲基纤维素钠，食品级，广东润华化工有限公司），用于筛选合适的增稠剂，改善果酱的质地和稳定性；D-异抗坏血酸钠（食品级，江苏采薇生物科技有限公司），作为护色剂，防止西梅浆在加工过程中氧化变色，保持良好的色泽。所有材料均在干燥、阴凉处保存，使用前检查其质量和保质期。4.1.2实验仪器除前文提及的净化工作台、压力蒸汽灭菌器、生化培养箱、生物显微镜、精密pH计、电子天平、紫外可见分光光度计、低速离心机、恒温恒湿培养箱、质构仪外，还需以下仪器：胶体磨机（型号JM-50，温州科信轻工机械有限公司），用于将西梅粗浆液磨成细腻浆液，使果酱质地更加均匀；均质机（型号GJJ-500，上海申鹿均质机有限公司），对浆液进行均质处理，进一步细化颗粒，提高果酱的稳定性；加热搅拌机（型号RJJ-100，广州日新机械设备有限公司），用于果酱的调配和浓缩过程，在搅拌的同时进行加热，使各种成分充分混合，水分蒸发浓缩；灌装机（型号GZ-6，张家港港之惠机械有限公司），用于将制作好的果酱定量灌装到玻璃瓶中；真空旋盖机（型号ZK-50，青州市众合包装机械厂），对灌装后的玻璃瓶进行真空旋盖，保证密封性，延长果酱保质期；杀菌锅（型号QY-500，诸城市乾元机械有限公司），用于对灌装后的果酱进行高温灭菌处理，确保食品安全。4.1.3制作工艺原料预处理：挑选新鲜、成熟度一致、无腐烂变质的西梅，用流动清水冲洗干净，去除表面的泥沙、杂质和残留农药。使用不锈钢刀将西梅纵对开去核，将去核后的西梅放入打浆机中，以1000-1500转/分钟的速度打浆10-15分钟，直至浆液中无明显块状果肉，得到西梅浆。在西梅浆中加入0.3%的D-异抗坏血酸钠进行护色处理，搅拌均匀，防止西梅浆在后续加工过程中氧化变色。发酵：将筛选出的最佳乳酸菌菌株按照3%-5%（v/v）的接种量接入西梅浆中，在35℃-37℃的恒温恒湿培养箱中发酵36-48小时。在发酵过程中，每隔6小时测定一次发酵液的pH值、总酸含量、总糖含量等指标，观察发酵进程，确保发酵效果。当发酵液的pH值降至3.5-3.8，总酸含量达到1.2-1.5g/100mL时，发酵基本完成。调配：在发酵后的西梅浆中，按照一定比例加入白砂糖和木糖醇，使总糖含量控制在30%-40%之间，以满足低糖要求。根据西梅浆的酸度，添加适量的柠檬酸，调节pH值至3.2-3.5，增强果酱的风味和口感。同时，根据增稠剂筛选实验的结果，加入适量的复合增稠剂（如黄原胶与果胶按1:1复配，添加量为0.6%-0.8%），以改善果酱的质地和稳定性。浓缩：将调配好的西梅浆放入加热搅拌机中，以800-1000r/min的速度搅拌，同时以3-5℃/min的升温速率加热至95-100℃，维持沸腾状态并持续搅拌。在浓缩过程中，水分不断蒸发，果酱逐渐变得浓稠。当果酱的可溶性固形物含量达到55%-60%时，停止加热，完成浓缩过程。在浓缩过程中要注意搅拌均匀，防止粘锅和局部过热导致果酱品质下降。灌装与灭菌：将浓缩后的果酱趁热（85-95℃）通过灌装机定量灌装到经过清洗、消毒的玻璃瓶中，灌装量距离瓶口1-2cm。灌装后立即使用真空旋盖机进行真空旋盖，确保瓶盖密封良好。将灌装旋盖后的果酱放入杀菌锅中，在105-110℃下杀菌15-20分钟，以杀灭可能存在的微生物，保证果酱的安全性和保质期。杀菌结束后，将果酱瓶分段冷却，先在60-70℃的热水中冷却10-15分钟，再在40-50℃的温水中冷却10-15分钟，最后在常温水中冷却至室温，得到发酵型低糖西梅果酱成品。4.2工艺优化4.2.1单因素实验乳酸菌添加量对果酱品质的影响：在固定其他条件（发酵温度35℃，发酵时间36h，加糖量30%，柠檬酸添加量0.3%，复合增稠剂添加量0.6%）不变的情况下，分别设置乳酸菌添加量为1%、3%、5%、7%、9%（v/v）。发酵结束后，测定果酱的pH值、总酸含量、总糖含量、质构特性（硬度、黏性、弹性等）以及进行感官评价。随着乳酸菌添加量的增加，果酱的pH值逐渐降低，总酸含量升高，这是因为乳酸菌发酵产酸增多。当乳酸菌添加量为5%时，果酱的酸度适中，口感较好，质构特性也较为理想，硬度和黏性适中，弹性良好。但当添加量超过7%时，果酱的酸度偏高，口感偏酸，且乳酸菌的大量生长可能会消耗过多的营养物质，影响果酱的风味和品质，导致感官评分下降。发酵时间对果酱品质的影响：设定乳酸菌添加量为5%（v/v），发酵温度35℃，加糖量30%，柠檬酸添加量0.3%，复合增稠剂添加量0.6%，发酵时间分别为24h、30h、36h、42h、48h。随着发酵时间的延长，果酱的总酸含量持续上升，pH值不断下降。在24-36h期间，果酱的风味逐渐形成，色泽更加鲜艳，香气浓郁，口感酸甜适中，感官评分较高。但发酵时间超过36h后，果酱的颜色逐渐变深，可能是由于长时间发酵导致西梅中的色素物质发生变化，同时过度发酵会使果酱产生一些不良风味，如酸败味，导致感官品质下降。此外，过长的发酵时间还可能影响果酱的质构，使其变得过于软烂，硬度和弹性降低。加糖量对果酱品质的影响：在其他条件固定（乳酸菌添加量5%，发酵温度35℃，发酵时间36h，柠檬酸添加量0.3%，复合增稠剂添加量0.6%）下，设置加糖量（白砂糖与木糖醇的总量）分别为20%、25%、30%、35%、40%。随着加糖量的增加，果酱的甜度逐渐增加，总糖含量升高。当加糖量为30%时，果酱的甜度适宜，能够较好地平衡西梅的酸度，口感清甜，果香味突出，同时对果酱的质构也有一定的改善作用，使其具有较好的黏稠度和稳定性。若加糖量低于25%，果酱甜度不足，口感偏酸，且由于糖分较低，不利于形成良好的凝胶结构，导致果酱质地较稀，稳定性差。而当加糖量超过35%时，果酱口感过甜，掩盖了西梅本身的风味，且高糖含量不符合健康饮食的趋势。柠檬酸添加量对果酱品质的影响：保持乳酸菌添加量5%，发酵温度35℃，发酵时间36h，加糖量30%，复合增稠剂添加量0.6%，柠檬酸添加量分别设置为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%。柠檬酸主要用于调节果酱的酸度，增强风味。随着柠檬酸添加量的增加，果酱的pH值降低，酸度增加。当柠檬酸添加量为0.3%时，果酱的酸度与甜度达到较好的平衡，口感丰富，风味浓郁。若柠檬酸添加量过少（低于0.2%），果酱的酸度不足，口感平淡，缺乏层次感。而添加量过多（超过0.4%），果酱会过于酸涩，影响口感和消费者接受度。复合增稠剂添加量对果酱品质的影响：在乳酸菌添加量5%，发酵温度35℃，发酵时间36h，加糖量30%，柠檬酸添加量0.3%的条件下，设置复合增稠剂（黄原胶与果胶按1:1复配）添加量分别为0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%。随着复合增稠剂添加量的增加，果酱的稠度逐渐增大，稳定性增强。当添加量为0.6%时，果酱具有良好的流动性和黏稠度，涂抹性好，且在储存过程中不易出现析水和分层现象。若添加量低于0.5%，果酱的稠度不够，质地较稀，不利于涂抹和保存。而添加量超过0.7%时，果酱过于浓稠，口感变差，且可能会影响果酱的风味释放。4.2.2正交实验在单因素实验的基础上，选择对果酱品质影响较为显著的因素，即乳酸菌添加量（A）、发酵时间（B）、加糖量（C）进行正交实验，进一步优化发酵型低糖西梅果酱的制作工艺参数。采用L9（34）正交表进行实验设计，因素水平如表4-1所示：表4-1正交实验因素水平表水平乳酸菌添加量A（%）发酵时间B（h）加糖量C（%）133025253630374235实验结果如表4-2所示，以果酱的感官评分为评价指标，对实验结果进行极差分析。感官评价由10位经过培训的专业人员组成评价小组，按照色泽（20分）、香气（30分）、滋味（30分）、组织状态（20分）四个方面进行评分，满分为100分。表4-2正交实验结果及极差分析实验号ABC感官评分111170212280313375421285522390623182731378832183933287K1225233235K2257253252K3248244243R322017从极差分析结果可以看出，各因素对果酱感官评分的影响主次顺序为A＞B＞C，即乳酸菌添加量对果酱品质的影响最为显著，其次是发酵时间，加糖量的影响相对较小。通过计算得出，最佳工艺参数组合为A2B2C2，即乳酸菌添加量为5%，发酵时间为36h，加糖量为30%。在此条件下进行验证实验，得到的发酵型低糖西梅果酱色泽鲜艳，呈紫红色；香气浓郁，具有西梅发酵后的独特香气；滋味酸甜适中，口感丰富；组织状态均匀细腻，无明显分层和析水现象，感官评分为92分，表明该工艺参数组合能够制备出品质优良的发酵型低糖西梅果酱。4.3果酱品质分析4.3.1感官品质由10位经过专业培训的人员组成感官评价小组，按照表4-3所示的感官评价标准，对发酵型低糖西梅果酱的色泽、香气、滋味、组织状态等方面进行评价。色泽方面，优质的果酱应具有西梅本身的自然紫红色，颜色均匀，有光泽，无变色、暗沉现象；香气上，应散发浓郁的西梅果香以及乳酸菌发酵产生的独特香气，无异味；滋味要求酸甜适中，能够突出西梅的风味，口感醇厚，无不良后味；组织状态需均匀细腻，质地黏稠度适宜，无明显的颗粒感、分层和析水现象。表4-3发酵型低糖西梅果酱感官评价标准项目评分标准得分色泽（20分）具有西梅自然紫红色，颜色均匀，有光泽（16-20分）颜色较深或较浅，光泽度一般（10-15分）颜色异常，无光泽（1-9分）香气（30分）具有浓郁西梅果香和发酵香气，无异味（24-30分）香气较淡，稍有异味（15-23分）香气淡薄，异味明显（1-14分）滋味（30分）酸甜适中，西梅风味突出，口感醇厚（24-30分）甜度或酸度偏差，口感较单一（15-23分）滋味平淡或酸涩、过甜，有不良后味（1-14分）组织状态（20分）均匀细腻，质地黏稠度适宜，无颗粒感、分层和析水现象（16-20分）稍有颗粒感或轻微分层、析水（10-15分）颗粒感明显，分层、析水严重（1-9分）在对按优化工艺制备的果酱进行感官评价后，取各评价人员得分的平均值作为最终感官评分。结果显示，该果酱色泽得分平均为18分，呈现出鲜艳的紫红色，颜色均匀，符合优质西梅果酱的色泽要求；香气得分平均为26分，香气浓郁，西梅果香与发酵香气融合协调；滋味得分平均为25分，酸甜比例恰当，能充分体现西梅的风味，口感丰富；组织状态得分平均为17分，质地均匀细腻，黏稠度适中，仅有极轻微的析水现象，不影响整体品质。综合来看，该发酵型低糖西梅果酱的感官品质优良，具有较高的市场接受度潜力。4.3.2理化指标采用阿贝折光仪测定果酱的可溶性固形物含量，以此反映果酱中糖类、酸类等可溶性物质的总量。按照GB5009.8-2016《食品安全国家标准食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》中的方法，使用高效液相色谱仪测定果酱的含糖量。用精密pH计测定果酱的pH值，了解其酸碱度。通过直接干燥法，在105℃烘箱中干燥至恒重，测定果酱的水分含量。各理化指标的测定结果如表4-4所示：表4-4发酵型低糖西梅果酱理化指标项目测定结果可溶性固形物含量（%）58.5含糖量（%）30.2pH值3.3水分含量（%）22.5根据相关标准和产品要求，该发酵型低糖西梅果酱的可溶性固形物含量达到58.5%，符合低糖西梅果酱可溶性固形物含量在55%-60%的范围要求。含糖量为30.2%，处于低糖果酱（含糖量30％-45％）的标准区间内，满足低糖产品的需求。pH值为3.3，在合理的酸性范围内，有利于抑制微生物生长，延长产品保质期，同时也符合西梅果酱酸甜口感的要求。水分含量为22.5%，该含量下果酱具有适宜的黏稠度和稳定性，不会因水分过多导致变质或水分过少使果酱过于浓稠、口感变差。总体来说，该果酱的各项理化指标均符合预期标准，产品质量稳定。4.3.3微生物指标按照GB4789.2-2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》的方法，采用平板计数法测定果酱中的菌落总数；依据GB4789.3-2016《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》，使用多管发酵法测定大肠菌群数。微生物指标的测定结果如表4-5所示：表4-5发酵型低糖西梅果酱微生物指标项目测定结果标准限量菌落总数（CFU/g）80≤1000大肠菌群数（MPN/g）＜3≤30从测定结果可知，该发酵型低糖西梅