牡丹花果蔬酵素工艺优化及其最优配方

杨 桦， 张 柯， 张浩玉， 喻 健， 赵秋艳

(1.洛阳理工学院 环境工程与化学学院， 河南 洛阳 471023； 2.河南农业大学 食品科学技术学院， 河南 郑州 450002)

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

赵粉牡丹花瓣(采自洛阳隋唐植物园)；苹果(市售)；圣女果(市售)；蜂蜜(上海冠生园蜂制品有限公司)；酵素益生菌菌粉(主要含有植物乳杆菌、保加利亚乳杆菌、副干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌，广东顺德尚川生物科技有限公司)；白砂糖(南京甘汁园糖业有限公司)；矿泉水(农夫山泉股份有限公司)。

三羟甲基氨基甲烷(Tris)、盐酸、乙二胺四乙酸二钠(EDTA)、邻苯三酚、氯化钠(NaCl)、氢氧化钠(NaOH)均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司生产；结晶紫中性红胆盐琼脂(VRBA)、煌绿乳糖胆盐肉汤(BGLB)，泰州市思齐教学仪器有限公司生产。

1.2 仪器与设备

JYL-C93T料理机(山东九阳小家电有限公司)；SHP-300智能型双制式生化培养箱(常州普天仪器制造有限公司)；SW-CJ-2FD超净工作台(苏州安泰空气技术有限公司)；UV1000分光光度计(上海天美科学仪器有限公司)。

1.3 实验方法

1.3.1 工艺流程

牡丹花果蔬酵素工艺流程如图1所示。

图1 牡丹花果蔬酵素工艺流程图

1.3.2 牡丹花果蔬酵素的单因素实验

以酵素益生菌(0.002 g/mL)80 mL、赵粉牡丹花瓣5 g、苹果与圣女果比例2∶1、发酵时间3 d、发酵温度30 ℃为基础发酵条件，以不同酵素益生菌添加量(60 mL、80 mL、100 mL、120 mL、140 mL)、不同牡丹花量(5 g、10 g、15 g、20 g、25 g)、苹果与圣女果不同比例(1∶1、1∶2、2∶1、3∶2、2∶3)、不同发酵时间(1 d、2 d、3 d、4 d、5 d)、不同发酵温度(28 ℃、29 ℃、30 ℃、31 ℃、32 ℃)为变量进行单因素实验，以发酵液的SOD活性为指标，测定每个因素对酵素发酵的影响，优化发酵工艺。

（3）结果：通过液质联用的方法分析得到脱氧乌头碱加热水解产物的总离子流图，在加热过程中分别产生了准分子离子m/z 630、588、570、484、466，以准噶尔乌头加热720 min样品为例，此样品中最早出现以上几种准分子离子的量适中（图7）。

1.3.3 牡丹花果蔬酵素的正交实验

在单因素实验确定的最佳发酵工艺条件下发酵得到酵素原液，以感官评分为评价依据，选取影响牡丹花果蔬酵素口感的3个因素，设计3因素3水平正交实验确定牡丹花果蔬酵素的最佳配方，选取的因素和水平如表1所示。

表1 牡丹花果蔬酵素最优配方正交实验因素水平 单位：%

1.3.4 检测方法

(1)SOD活性的测定。

参照国家标准GB/T 5009.171—2003《保健食品中超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定》第一法[9]测定SOD的活性。

(2)感官评定。

参考糙米酵素红曲酒和枸杞发酵饮料的感官品质评价方法[10-11]，在恒温恒湿(温度25 ℃、湿度60%左右)，且无香味无异味的环境下，邀请5位师生品评酵素并从色泽、滋味、气味3个方面进行评分，满分为100分，牡丹花果蔬酵素感官评分标准如表2所示。

表2 牡丹花果蔬酵素感官评分标准

(3)卫生指标的测定。

按照国家标准GB 4789.3—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》中的方法检测制作的酵素产品中的大肠杆菌。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 不同酵素益生菌添加量对牡丹花果蔬发酵的影响

不同酵素益生菌添加量对牡丹花果蔬酵素SOD活性的影响如图2所示。由图2可知，当酵素益生菌添加量为60 mL时SOD活性明显要低于其他添加量时的活性，而当酵素益生菌添加量为80～140 mL时SOD活性只有微小波动，在301 U/g左右，酵素益生菌添加量对酵素SOD活性的影响趋向于平稳。因此，酵素益生菌添加量为80 mL较适宜。

图2 不同酵素益生菌添加量对牡丹花果蔬酵素SOD活性的影响

2.1.2 不同牡丹花瓣量对牡丹花果蔬发酵的影响

不同赵粉牡丹花瓣量对牡丹花果蔬酵素SOD活性的影响如图3所示。由图3可知，只有当赵粉牡丹花瓣量为5 g时SOD活性要明显低于其他的添加水平，当赵粉牡丹花花瓣量为10～25 g时SOD活性相差不大，赵粉牡丹花瓣量对酵素SOD活性的影响趋于平稳。因此，适宜的赵粉牡丹花瓣量为10 g。

图3 不同赵粉牡丹花瓣量对牡丹花果蔬酵素SOD活性的影响

2.1.3 苹果与圣女果不同比例对牡丹花果蔬发酵的影响

苹果与圣女果不同比例对牡丹花果蔬酵素SOD活性的影响如图4所示。由图4可知，苹果与圣女果比例分别为1∶1和1∶2时SOD活性呈上升的趋势，当苹果与圣女果比例为2∶1时SOD活性达到峰值303.4 U/g，而当苹果与圣女果比例分别为3∶2和2∶3时SOD活性急速下降。因此，苹果与圣女果最适宜的比例为2∶1。

图4 苹果与圣女果不同比例对牡丹花果蔬酵素SOD活性的影响

2.1.4 不同发酵时间对牡丹花果蔬发酵的影响

不同发酵时间对牡丹花果蔬酵素SOD活性的影响如图5所示。由图5可知，当发酵时间为3 d时SOD活性达到峰值301.2 U/g，之后随着发酵时间的推进SOD活性呈下降趋势。发酵时间过长，微生物可利用的营养来源被消耗，导致其代谢活性降低，可能造成酵素SOD活性下降。因此，最佳发酵时间为3 d。

图5 不同发酵时间对牡丹花果蔬酵素SOD活性的影响

2.1.5 不同发酵温度对牡丹花果蔬发酵的影响

不同发酵温度对牡丹花果蔬酵素SOD活性的影响如图6所示。由图6可知，随着发酵温度的升高，SOD活性呈先上升后下降趋势，当发酵温度为30 ℃时SOD活性达到峰值307.8 U/g。这可能是由于温度过低或过高会阻碍微生物的生长。因此，最佳温度是30 ℃。

图6 不同发酵温度对牡丹花果蔬酵素SOD活性的影响

2.2 正交实验结果

根据牡丹花果蔬酵素最优配方正交实验因素水平表，以5位师生对牡丹花果蔬酵素饮品的综合感官评分为评价依据，得出正交实验结果分析如表3所示。

表3 牡丹花果蔬酵素最优配方正交实验结果分析表 单位：%

通过极差R值得知，3种因素对于最终牡丹花果蔬酵素的影响大小依次为A>B>C，即酵素原液>白糖>蜂蜜。通过K或k得知，本研究的最优配方为A2B2C2，即酵素原液24%、白糖6%、蜂蜜1%。

2.3 卫生指标

按照国家标准GB 4789.3—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》分别测定酵素原液、10倍稀释液、100倍稀释液的大肠菌群含量。3种检测液均未检测出大肠杆菌菌落，结果如图7～图9所示。

图7 酵素原液检测结果 图8 10倍稀释液检测结果 图9 100倍稀释液检测结果

3 结 语

在苹果和圣女果复合型果蔬酵素的基础上，创新性添加赵粉牡丹花瓣，利用酵素益生菌液作为发酵剂，研制出一种营养及风味俱佳的牡丹花果蔬酵素。运用单因素实验法确定最佳发酵工艺，以感官评定为评价依据，运用正交实验确定其最佳配方。利用最佳工艺制备的酵素产品大肠菌群含量符合国家标准。牡丹花瓣赋予了果蔬酵素新的风味，使得牡丹花果蔬酵素饮料口感新颖、独特，极具地方特色。