发酵型核桃乳发酵工艺的研究

赵娟娟，吴荣荣，程书梅

（1.衡水学院生命科学系，河北衡水053000；2.河北农业大学食品科技学院，河北保定071001）

发酵型核桃乳发酵工艺的研究

赵娟娟1，吴荣荣1，程书梅2

（1.衡水学院生命科学系，河北衡水053000；2.河北农业大学食品科技学院，河北保定071001）

以核桃乳为主要原料，采用乳酸菌干粉制剂HS101通过发酵工艺的研究开发发酵型核桃乳饮料。试验结果表明：最适宜的辅料配比为3%乳清粉，4%葡萄糖；杀菌温度88℃。最佳发酵条件为pH 7.0，接种量0.014 g/250mL，培养时间8.0 h，培养温度42℃。发酵型核桃乳的13种氨基酸均有不同程度的提高，其中赖氨酸含量增加了0.19%、色氨酸含量增加了0.03%。由此可见，经过乳酸菌发酵，提高了核桃乳的营养价值。

核桃乳；乳酸菌；发酵工艺；氨基酸

核桃，又称胡桃、姜桃，属性温和、味甘，为世界四大干果之一。核桃仁富含油脂、蛋白质、糖类和维生素等多种营养成分，具有极高的开发利用价值。核桃仁中的不饱和脂肪酸和卵磷脂能够补脑益智，锌、锰、铬等可以补充人体衰老过程中微量元素的流失。将核桃仁加工制成核桃乳，色泽乳白，香味浓郁，是一种新型的保健营养饮料[1]。

经过乳酸菌发酵制成的核桃乳饮料，能够利用乳酸菌降解核桃乳中的蛋白质，使制品的风味更加醇厚，并且可强化核桃乳的肠道保健功能[2-3]。在核桃乳中添加一定量的对人体有益的乳酸菌，经发酵凝固制成发酵型核桃乳，不仅提高了核桃的营养价值，易为人体吸收利用，而且为核桃的开发利用扩展了途径，同时丰富了市场上植物蛋白饮料产品的品种[4]，市场前景广阔。

1 材料及设备

1.1 原辅料

核桃：河北养元智汇股份有限公司；乳清粉：戴维林国际贸易公司。

1.2 菌种

衡水学院食品实验室保存的乳酸菌干粉制剂HS101。

1.3 改良TJA培养基

表1 改良TJA培养基Table1 Modified TJA medium

1.4 仪器设备

LDZX-50KA高温灭菌锅：深圳市凯铭杰仪器公司；HH-4数显恒温水浴锅：江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；AB104-N电子天平：上海精密科学仪器有限公司；st2118电磁炉：美的集团有限公司；DHP-9052生化培养箱：上海一恒科学仪器有限公司；SBJS-1超净工作台：上海博讯实业有限公司。

2 试验方法

2.1 前处理工艺对发酵的影响

考察杀菌温度和配料对发酵的影响，邀请10人对核桃乳进行感官评分，同时检测核桃乳的酸度，确定前处理工艺条件。

2.2 发酵条件的单因素试验[5-6]

考察接种量、pH、培养时间、培养温度对发酵的影响，邀请10人对核桃乳进行感官评分，同时检测核桃乳的酸度，综合感官和酸度结果，确定最适宜发酵条件。

2.3 发酵工艺条件的正交试验研究

采用四因素三水平的L9（34）正交试验，以培养温度、培养时间、接种量、pH为考核因素，确定发酵型核桃乳的最佳发酵工艺。因素水平见表2。

表2 L9（34）正交试验因素水平表Table2 Factors and levels of L9（34）orthogonal tests

2.4 发酵型核桃乳的质量评定

2.4.1 理化指标测定

按照GB 5009.5-2010《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》，检测发酵型核桃乳中蛋白质含量；按照GB/T 5009.6-2003《食品中脂肪的测定》，检测发酵型核桃乳中脂肪含量；按照GB/T 5009.124-2003《食品中氨基酸的测定》，检测发酵型核桃乳中氨基酸含量；按照减量法测定发酵型核桃乳中碳水化合物的含量。

2.4.2 微生物指标测定

按照GB 4789.35-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验》，测定发酵型核桃乳中乳酸菌数量。

2.4.3 感官评定

以色泽、香气、滋味及形态作为感官评分指标，邀请10人进行试饮评判。评分结果取其平均值计算。具体评定细则如表3。

表3 感官评分标准Table3 Sensory evaluation criteria

3 结果与分析

3.1 前处理工艺对发酵的影响结果

3.1.1 杀菌温度对发酵的影响

分别在88、95℃和110℃将核桃乳杀菌15min，接种发酵后对发酵型核桃乳进行感官评分，结果见表4。

表4 杀菌温度测定Table4 The measurement of sterilization temperature

由表4显示，核桃乳的最适杀菌温度为88℃，此杀菌温度下得到的核桃乳颜色、香气及组织状态最佳。

3.1.2 配料对发酵的影响

在核桃乳原浆中，加入不同比例的乳清粉和葡萄糖，接种进行发酵之后对发酵型核桃乳进行感官评分和酸度测定。结果见图1和表5。

图1 配料对核桃乳的酸度影响Fig.1 Effect of the walnut milk ingredients on the acidity

从图1和表5的数据可以看出，核桃乳中乳清粉的添加量为3%，葡萄糖的添加量为4%时，得到的核桃乳感官得分最高，达到81分，其组织状态，色泽，香气及滋味是最佳的。

表5 感官评分结果Table5 The results of sensory evaluation

3.2 发酵条件单因素试验结果

3.2.1 接种量的确定

分别按照0.010、0.014、0.017 g/250mL和0.022 g/ 250mL的接种量接入菌种，在42℃进行发酵。对发酵型核桃乳进行感官评分和酸度测定。结果见图2和表6。

图2 接种量对核桃乳的酸度影响Fig.2 Effect of walnut milk inoculum on acidity

表6 感官评分结果Table6 The results of sensory evaluation

图2和表6的数据可以看到，乳酸菌接种量为0.014 g/250mL时，发酵得到的核桃乳状态、口味最佳。接种量越大，延迟期越短，但过大养分消耗快，由于空间及营养成分是定量的，不利于微生物细胞持续增长和产物合成；而接种量过小，细胞量不足，生长延迟期过长，也不利于代谢产物的积累。

3.2.2 pH的确定

在pH值分别为6.5、7.0和7.5的核桃乳中加入辅料后，在42℃进行发酵。对发酵型核桃乳进行感官评分和酸度测定。结果见图3和表7。

从图3和表7数据可知，核桃乳的pH值为7.0，口感评分结果最好，状态最稳定、口味最佳。最佳pH值条件下，酶的活性最高，微生物的生长情况最好。

图3 pH值对核桃乳的酸度影响Fig.3 Effect of walnut milk pH on acidity

表7 感官评分结果Table7 The results of sensory evaluation

3.2.3 培养时间的确定

核桃乳发酵时间分别为7.5、8.0、8.5和9.0 h。对发酵型核桃乳进行感官评分和酸度测定。结果见图4和表8。

图4 培养时间对核桃乳的酸度影响Fig.4 Effect of walnut milk cultivation time on acidity

表8 感官评分结果Table8 The results of sensory evaluation

由图4和表8中的数据得到，发酵培养的时间为8.0 h时，核桃乳的口感及状态最好，为最适宜的发酵时间。随着时间的延长，微生物的数量逐渐增加，代谢产物的量逐渐增大，到达一定时期时，微生物代谢产生的酸对自身的生长有抑制作用，对蛋白质的降解能力下降，影响核桃乳的状态及口感。

3.2.4 培养温度的确定

在39、41、42℃和43℃对核桃乳进行发酵。对发酵型核桃乳进行感官评分和酸度测定。结果见图5和表9。

图5 培养温度对核桃乳的酸度影响Fig.5 Effect of walnut milk cultivation termperature on acidity

表9 感官评分结果Table9 The results of sensory evaluation

从图5和表9可以看出，发酵培养的温度为40℃以上时，得到的核桃乳总体水平较好，其中42℃时，色泽、香气、组织状态、滋味综合评分最高，得到的发酵产品最佳。随着温度的升高，细胞生长速度加快，延滞期缩短，代谢产物的积累量相对低温时明显提高，但温度太高时，细胞生长过快，易出现早衰，也不利于代谢产物的积累。

3.3 发酵条件的正交试验结果

对培养温度、培养时间、接种量和pH值4个因素进行四因素三水平的正交试验，试验结果见表10和表11。

表10 发酵条件L9（34）正交试验结果Table10 The orthogonal test results of fermentation conditions L9（34）

表11 核桃乳发酵试验方差分析结果Table11 Walnut milk fermentation test analysis of variance

表10和表11数据显示，温度对核桃乳的感官综合得分影响最大，其次为时间和接种量，pH的影响最小。方差分析结果显示，在95%的置信区间内，温度对核桃乳感官综合得分影响显著。正交优化试验结果表明，最佳发酵工艺组合为A1B2C2D2，与2号试验组合一致，最佳发酵工艺为发酵温度42℃，发酵时间8.0 h，接种量0.014 g/250mL，pH值为7.0。

3.4 发酵型核桃乳质量评价结果

3.4.1 发酵型核桃乳感官指标

采用上述最佳工艺条件，发酵得到的核桃乳感官指标的得分为89，颜色呈白色微显灰色，具有核桃香气，酸甜适口，乳酸味较浓，无肉眼可见的细小颗粒，组织状态均一。

3.4.2 发酵型核桃乳理化指标

经检测，发酵型核桃乳中蛋白质2.67%，脂肪2.78%，碳水化合物7.2%。营养物质含量比较丰富，且与未发酵的核桃乳相比，13种氨基酸的含量均有所升高，其中色氨酸由0.01%升高到发酵型核桃乳中的0.04%，是未发酵核桃乳中含量的4倍，赖氨酸由0.05%升高到0.24%，是未发酵核桃乳中含量的4.8倍。

发酵型核桃乳与未发酵的核桃乳中氨基酸种类与含量见表12。

表12 核桃乳氨基酸含量Table12 The content of amino Acids in walnut milk

续表12核桃乳氨基酸含量Continue table12 The content of amino Acids in walnut milk

3.4.3 发酵型核桃乳微生物指标

发酵型核桃乳采用TJA培养基，测得乳酸菌活菌数量为2×108CFU/mL。

4 结论

本研究依据感官评分及酸度测定，通过单因素和正交试验，确定了核桃乳在发酵过程中最适宜的辅料配比为3%乳清粉，4%葡萄糖；最适宜的杀菌温度88℃。采用四因素三水平正交试验确定了最佳工艺参数组合，即培养温度42℃，发酵时间8.0 h，接种量0.014 g/250mL，pH 7.0。在最佳工艺条件制备的发酵型核桃乳13种氨基酸含量均有不同程度提高。由此可知，经过乳酸菌的发酵作用，大大提升了核桃乳的营养价值。

[1]周玉宇,吕兵.核桃乳饮料的研制[J].食品科技,2006,31(2):69-72

[2]王子娜.核桃乳酸菌发酵饮料的工艺研究[D].北京:北京林业大学,2012

[3]李彬.核桃乳酸饮料的工艺研究[J].食品科学,2003,24(4):90-93

[4]王银瑞,蔡静,樊明涛.核桃酸乳加工技术研究[J].西北林学院学报,1995,10(3):60-63

[5]周超进,何锦风,蒲彪.植物蛋白饮料稳定性影响因素和分析方法的研究[J].食品工业科技,2011,32(1):377-379,384

[6]杨李.山药花生露的加工工艺研究[D].保定:河北农业大学,2013

Study on Walnut Milk Fermentation Process

ZHAO Juan-juan1，WU Rong-rong1，CHENG Shu-mei2
（1.Department of Life Science，Hengshui University，Hengshui 053000，Hebei，China；2.College of Food Science and Technology，Hebei Agricultural University，Baoding071001，Hebei，China）

The fermentation process of walnut milk by lactic acid bacteria HS101 was studied.The results showed the most suitable materials ratio was：3% whey powder，4%glucose，best sterilization temperature was 88℃.The optimum conditions were pH 7.0，inoculum 0.014 g/250mL，cultivation time8.0 h and temperature 42℃.13 kinds of amino acid increased at different degrees in fermented walnut milk，in which lysine increased 0.19%，tryptophan 0.03%.According to the above result there was a significantly improvement in the nutritional value of walnuts milk after the fermentation.

walnut milk；lactic acid bacteria；fermentation process；amino acids

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.03.022

2016-05-06

赵娟娟（1982—），女（汉），讲师，硕士，研究方向：食品生物技术。