張麗華,劉夢培,鄧瑩楠,王小媛,縱 偉,趙光遠,*

(1.鄭州輕工業(yè)學院食品與生物工程學院,河南鄭州 450002;2.食品生產與安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心,河南鄭州 450002)

不同乳酸菌發(fā)酵對紅棗汁貯藏品質的影響

張麗華1,2,劉夢培1,2,鄧瑩楠1,王小媛1,2,縱 偉1,2,趙光遠1,2,*

(1.鄭州輕工業(yè)學院食品與生物工程學院,河南鄭州 450002;2.食品生產與安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心,河南鄭州 450002)

比較益生乳酸菌發(fā)酵對紅棗汁貯藏品質的影響,以鮮榨并經殺菌的紅棗漿為實驗對象,分別接種德式乳桿菌、嗜熱鏈球菌和植物乳桿菌進行純種乳酸菌發(fā)酵,比較發(fā)酵24 h后,并在4 ℃貯藏過程中乳酸菌活菌數(shù)、可溶性固形物、pH、可滴定酸、抗壞血酸、總酚、多糖、蛋白質和色澤等變化。結果顯示,德式乳桿菌在發(fā)酵24 h貯藏7 d時達到最大的活菌量(6.54 log10CFU/mL),嗜熱鏈球菌在貯藏14 d時達到最大的活菌量(6.38 log10CFU/mL);德式乳桿菌發(fā)酵的紅棗汁可溶性固形物含量和pH低于嗜熱鏈球菌組和植物乳桿菌組,且產生的可滴定酸含量顯著高于這兩組。然而,三種乳酸菌發(fā)酵對紅棗汁中的抗壞血酸、多酚和蛋白質含量沒有顯著影響。經低溫貯藏28 d后,德式乳桿菌組的L*值在貯藏14 d后顯著高于其他兩組。綜合以上,采用德式乳桿菌發(fā)酵紅棗漿可獲得酸度更低,色澤更透亮的發(fā)酵紅棗汁產品。

紅棗汁,乳酸菌,德式乳桿菌,發(fā)酵,品質

益生菌是一類可直接或間接通過調整宿主腸道微生物組成、激活宿主內源性微生物群或免疫系統(tǒng)的活性等方式來實現(xiàn)促進人體健康的活體微生物添加劑,主要包括乳桿菌(Lactobacilllus)和雙歧桿菌(Bifidobacterium),并主要應用在發(fā)酵乳制品和藥品生產中[1-2]。大量研究發(fā)現(xiàn),直接服用富含益生菌菌株的膠囊及其發(fā)酵乳制品,可將大量活性益生菌菌株送達人體腸道,從而直接并有效地對人體的腸道微生物組成產生影響[3-6]。因此,開發(fā)益生菌發(fā)酵相關產品對拓寬食品保健的領域,提升食品的食療價值具有重要的研究意義和現(xiàn)實意義。

近年來,采用益生乳酸菌發(fā)酵果蔬汁或谷物產品的研究日益增多,逐漸成為食品深加工產業(yè)的研究熱點[7-8]。Demir等[9]研究了乳酸菌的不同初始濃度對發(fā)酵胡蘿卜汁品質的影響,結果發(fā)現(xiàn)當乳酸菌接種量為3×105cfu/g時,發(fā)酵的胡蘿卜汁感官評價最好。Filannino等[10]研究了有機石榴汁的乳酸菌發(fā)酵,表明經乳酸菌發(fā)酵后,提高了石榴汁的抗氧化能力和抗腫瘤活性。Vera-Pingitore[11]等以藜麥和莧菜籽為原料篩選適合用于谷物產品發(fā)酵的益生乳酸菌,實驗以活菌數(shù)為主要評價指標,得到了適合藜麥發(fā)酵的益生乳酸菌LactobacillusplantarumQ823。

紅棗(Zizyphusjujuba)是中國特有的藥食兩用果品,具有抑制癌細胞增殖[12-13]、保護肝臟[14]、減輕大腦神經紊亂[15]、抗氧化[16-18]及降低血糖[19]等多種保健功效,是養(yǎng)胃健脾、養(yǎng)血生津和滋補強身的首選食材。然而,紅棗汁含糖量高,利用乳酸菌發(fā)酵既能把其中一部分糖轉化成乳酸,改善產品風味;同時,乳酸菌的發(fā)酵代謝也產生了多種抑菌活性物質如有機酸、細菌素、環(huán)二肽等,故能有效抑制各類病原菌的生長繁殖,從而發(fā)揮相應的益生功能,如降低血清膽固醇、調節(jié)腸道菌群和抗氧化等[20-23]。因此,研究紅棗汁乳酸菌發(fā)酵技術既是紅棗深加工和提質增效的產業(yè)發(fā)展重點,也是豐富紅棗營養(yǎng)保健食品種類的有益探索。本文以鮮榨紅棗漿為原料,研究乳酸菌發(fā)酵對貯藏期間乳酸菌活菌數(shù)和營養(yǎng)成分的影響,將為紅棗汁乳酸菌發(fā)酵產品的開發(fā)提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

灰棗 購于鄭州好想你棗業(yè)股份有限公司;植物乳桿菌(GIM1. 191)、嗜熱鏈球菌(GIMI. 540)和德式乳桿菌(GIMI. 155) 購于廣東省微生物菌種保藏中心;沒食子酸 國藥集團化學試劑有限公司;MRS瓊脂培養(yǎng)基、MRS肉湯培養(yǎng)基 北京奧博星生物技術有限責任公司;福林酚試劑 北京索萊寶科技有限公司等。

SW-CJ-2D型超凈工作臺 蘇州凈化設備有限公司;SC-80C型全自動色彩色差計 北京康光光學儀器有限公司;AL204型電子天平 梅特勒-托利多儀器有限公司;BC/BD-429H型冰柜 青島海爾股份有限公司;HC-3618R型高速冷凍離心機 安徽中科中佳科學儀器有限公司;WYT手持折光儀 成都光學配件廠;BPH-9272型精密恒溫培養(yǎng)箱 上海一恒科學儀器有限公司;HH-S4型恒溫水浴鍋 金壇市醫(yī)療儀器廠;LDZX-50KBS型立式壓力蒸汽滅菌器 上海申安醫(yī)療器械廠;SHB-3 循環(huán)水多用真空泵 鄭州杜甫儀器廠;KYH-777多功能食品攪拌機 佛山市樂創(chuàng)網絡科技有限公司;T6紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 乳酸菌的活化與擴大培養(yǎng) 取MRS固體培養(yǎng)基10 mL倒入試管中,塞好瓶塞,115 ℃殺菌15 min。斜面放置冷卻至40 ℃左右,在無菌操作臺上劃線接入甘油保存的菌液0.1 mL,37 ℃恒溫培養(yǎng)12 h,取出,以此法重復3次,使其充分活化。

配制MRS液體培養(yǎng)基,移至三角瓶中,塞好瓶塞,115 ℃殺菌15 min,冷卻至40 ℃左右,在無菌工作臺上挑取斜面培養(yǎng)基上生長較好的菌落,將其接種至液體培養(yǎng)基中。37 ℃恒溫培養(yǎng)12 h后取出,搖勻,移取此發(fā)酵液1%,接入滅菌冷卻后的MRS液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)(37 ℃,12 h),得到擴大培養(yǎng)的植物乳桿菌菌懸液,備用。

1.2.2 紅棗果漿乳酸菌發(fā)酵工藝 紅棗經清洗、去核后,切成小塊,按照料液比1∶6進行打漿[24]。每200 mL果漿倒入250 mL三角瓶中,硅膠塞封口,并用報紙和棉繩包扎瓶口。之后放入立式蒸汽滅菌鍋中,于115 ℃殺菌15 min。滅菌結束后,取出三角瓶于無菌操作臺上,待果漿冷卻至40 ℃左右時,在無菌條件下接入乳酸菌(接種量為1%,體積比)。置于37 ℃培養(yǎng)箱中靜止發(fā)酵,24 h后轉入4 ℃冰箱低溫。分別發(fā)酵24 h、貯藏第7、14、21和28 d時分別取出3瓶,兩層紗布過濾,離心(6000 r/min,4 ℃),得到不同乳酸菌發(fā)酵的紅棗汁。取出3瓶用于測定各項指標,每個實驗重復3次。

1.2.3 測定指標與方法

1.2.3.1 可溶性固形物(SSC)測定 SSC采用手持式數(shù)顯糖度計直接測定。

1.2.3.2 可滴定酸(TA)的測定 TA參照ISO750-1998的方法。移取25 mL紅棗汁,加入燒杯中,加入3～5滴1%酚酞指示劑,用0.1 mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定,至出現(xiàn)粉紅色30 s內不褪色為終點,記錄所消耗的體積。按下式計算:

式中:TA:樣品的酸度(%);c:NaOH標準溶液摩爾濃度(mol/L);V1:滴定時所消耗的NaOH標準溶液體積(mL);k:換算系數(shù)，以乳酸計，0.09；V0:測定用的樣液體積(mL)。

1.2.3.3 pH的測定 采用pH計直接測定。

1.2.3.4 色差的測定 采用全自動色彩色差計測定紅棗汁的明亮度(L*值)和綠/黃值(a*值,負值表示綠色,正值表示黃色)。

1.2.3.5 乳酸菌菌落數(shù)測定 參考GB4789-2010乳酸菌菌落總數(shù)的測定方法[25]。

1.2.3.6 主要營養(yǎng)指標的測定 抗壞血酸含量的測定參考文獻[26]報道的方法,單位為mg/100 mL。

總酚含量的測定采用文獻[27]中報道的方法,以沒食子酸含量為標品制作標準曲線,單位為mg/100 mL。

多糖含量的測定采用苯酚硫酸法測定[28],以葡萄糖為標品制作標準曲線,單位為mg/100 mL。

蛋白質含量的測定采用考馬斯亮藍法測定[29],單位為mg/100 mL。

1.2.3.7 數(shù)據(jù)處理與分析 所有實驗平行3次,實驗結果用平均值±SE表示,采用SPSS 22.0軟件進行ANOVA分析(Duncan’s新復極差法,顯著性水平p<0.05),采用Origin 9.2軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 不同乳酸菌發(fā)酵對紅棗汁乳酸菌活菌量的影響

如圖1所示,經24 h發(fā)酵后,3種乳酸菌均已進入到對數(shù)生長期,德式乳桿菌組、嗜熱鏈球菌組和植物乳桿菌組的乳酸菌活菌量分別達到5.54,5.39和5.15 log10CFU/mL。隨著貯藏時間的延長,在貯藏7 d時,德式乳桿菌組的活菌量達到最高(6.54 log10CFU/mL),但與其他兩組沒有顯著區(qū)別(p<0.05)。之后,活菌量逐漸減少。這一結果與其他乳酸發(fā)酵產品活菌量的變化趨勢相一致[30],表明乳酸菌發(fā)酵產品在低溫貯藏過程中活菌數(shù)呈下降趨勢。

圖1 三種乳酸菌發(fā)酵對紅棗汁乳酸菌活菌量的影響Fig.1 Effect of fermentation of three strain lactic acid bacteria on lactic acid bacteria number in jujube juice

2.2 不同乳酸菌發(fā)酵對紅棗汁SSC、TA含量和pH的影響

高等學校在新增固定資產、在建工程、無形資產時并未讓高等學校受益，按照權責發(fā)生制原則，高等學校不能登記費用和凈資產增加，只需要登記資產增加，借記“固定資產”“無形資產”“在建工程”等科目，貸記“財政撥款收入”“零余額賬戶用款額度”“應付賬款”“銀行存款”等科目。固定資產和無形資產只有持有使用過程才會讓高等學校受益，因此高等學校必須按《政府會計制度》規(guī)定在使用年限內，對應提折舊的固定資產按月計提折舊，在使用年限內按月對使用年限有限的無形資產進行攤銷，借記 “業(yè)務活動費用”“單位管理費用”“經營費用”“加工物品”“在建工程”等科目，貸記 “固定資產累計折舊”“無形資產累計攤銷”。

紅棗汁含糖量高,本實驗采用1∶6的料液比對紅棗進行打漿,得到的紅棗汁初始可溶性固形物含量為9.9%。經過3種乳酸菌發(fā)酵之后,紅棗汁中可溶性固形物含量均呈下降的趨勢(圖2A)。在貯藏14 d時,德式乳桿菌和植物乳桿菌的SSC含量分別降到9.03%和9.10%,與嗜熱鏈球菌發(fā)酵的SSC含量(9.47%)有顯著差異;在貯藏21 d時,德式乳桿菌和植物乳桿菌的SSC含量與嗜熱鏈球菌發(fā)酵的SSC含量也存在顯著差異。然而,3種乳酸菌在貯藏28 d時,SSC含量沒有顯著差異,表明德式乳桿菌和嗜熱鏈球菌對紅棗汁的糖類在貯藏前期有較強的發(fā)酵能力,后期植物乳桿菌對SSC有較強的發(fā)酵能力。

酸度增高和pH降低是乳酸菌發(fā)酵帶給產品最明顯的變化[31-32]。由圖2B和圖2C所示,TA含量快速升高,pH則迅速降低。初始紅棗汁的可滴定酸含量約為0.14%(圖2B),在發(fā)酵24 h后,德式乳桿菌、嗜熱鏈球菌和植物乳桿菌發(fā)酵產品的TA分別增加到0.40%,0.42%和0.42%,表明3種乳酸菌均可以在紅棗汁中很好的生長,并快速產生酸,提高產品的酸度值。在貯藏21～28 d,德式乳桿菌的TA含量顯著高于嗜熱鏈球菌和植物乳桿菌(p<0.05)。

初始紅棗汁的pH約5.34(圖2C),在發(fā)酵24 h后,德式乳桿菌、嗜熱鏈球菌和植物乳桿菌發(fā)酵產品的pH分別已降低到3.74、3.74和3.77,可見3種乳酸菌的發(fā)酵使得紅棗汁的pH顯著降低(p<0.05)。在貯藏14 d之后,德式乳桿菌和植物乳桿菌的pH顯著低于嗜熱鏈球菌(p<0.05)。在貯藏28 d時,植物乳桿菌的pH降低到3.76,低于嗜熱鏈球菌的3.82，達到顯著水平(p<0.05)。

圖2 三種乳酸菌發(fā)酵對紅棗汁SSC(A)、TA含量(B)和pH的影響(C)Fig.2 Effect of fermentation of three strain lactic acid bacteria on SSC(A),titratable acid(B)and pH(C)of jujube juice

2.3 酶解處理對發(fā)酵紅棗汁色差的影響

紅棗汁色澤呈褐紅色,較易發(fā)生非酶褐變,導致色澤逐漸加深[33]。由表1可知,隨發(fā)酵時間的延長,除了嗜熱鏈球菌組在貯藏28 d時的明亮度(L*)較新鮮棗漿低之外，其余發(fā)酵紅棗汁的明亮度(L*)均比新鮮棗漿高。其中德式乳桿菌組的L*值在貯藏14 d后顯著高于其他兩組,表明紅棗汁經德式乳桿菌發(fā)酵后色澤偏白,其明亮度有所提高。三種乳酸菌發(fā)酵紅棗汁的紅色值(a*)和黃色值(b*)也較新鮮果漿有所增加,在發(fā)酵24 h后,三組紅棗汁的a*和b*值迅速升高,這可能是由于高溫滅菌和后續(xù)的乳酸菌發(fā)酵使得紅棗汁中的糖類物質、抗壞血酸、多酚、蛋白質等成分發(fā)生了非酶褐變,進而引起紅色值和黃色值的增高。具體來看,三種乳酸菌發(fā)酵紅棗汁的a*在貯藏第0 d和21 d時存在差異，其余貯藏天數(shù)時三組產品沒有顯著差異。而在貯藏7 d和14 d時,德式乳桿菌發(fā)酵紅棗汁的黃色值與植物乳桿菌組有顯著差異,在貯藏第21 d和28 d時,德式乳桿菌發(fā)酵紅棗汁的黃色值與嗜熱鏈球菌組有顯著差異。上述結果表明,德式乳桿菌發(fā)酵紅棗汁的紅色值和黃色值較其他兩組產品有較大變化。

表1 三種乳酸菌發(fā)酵對紅棗汁色差的影響Table 1 Effect of fermentation of three strain lactic acid bacteria on color of jujube juic

注:相同貯藏天數(shù)不同乳酸菌中字母不相同的表示有顯著差異(p<0.05)。

圖3 三種乳酸菌發(fā)酵對紅棗汁抗壞血酸(A)、總酚(B)、多糖(C)和蛋白質(D)含量的影響Fig.3 Effect of fermentation of three strain lactic acid bacteria on contents of ascorbic acid(A),polyphenol(B),polysaccharides(C)and protein(D)in jujube juice

2.4 酶解處理對發(fā)酵紅棗汁主要營養(yǎng)指標的影響

紅棗汁中含有多種對人體有益的生物活性物質如抗壞血酸、多酚、多糖和蛋白質等[34]。這些活性物質經3種乳酸菌發(fā)酵之后,其在貯藏期間的變化如圖3所示,除多糖呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢之外,抗壞血酸、多酚和蛋白質含量均呈現(xiàn)逐漸減低的趨勢。

圖3A顯示,發(fā)酵紅棗汁中抗壞血酸含量在貯藏過程中呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。紅棗汁的初始抗壞血酸含量約為4.47 mg/100 mL,高于魯周民等報道的紅棗汁中維生素C含量(0.32 mg/100 mL)[24],這主要是由于紅棗品種和測定方法的不同所導致的。在發(fā)酵24 h后,德式乳桿菌、嗜熱鏈球菌和植物乳桿菌發(fā)酵紅棗汁中的抗壞血酸含量分別約損失了15.66%,2.01%和4.92%,在貯藏14 d之后,3種產品的抗壞血酸含量降至3.70、3.87和3.73 mg/100 mL;在貯藏28 d后,德式乳桿菌發(fā)酵的紅棗汁中抗壞血酸含量顯著低于嗜熱鏈球菌組和植物乳桿菌組(p<0.05)。

3種乳酸菌發(fā)酵紅棗汁的總酚含量變化如圖3B所示,呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢,這與乳酸菌發(fā)酵降低了荔枝汁中總酚含量的結果相一致[30],這主要是由于紅棗汁中的酚類物質氧化減少造成的。在發(fā)酵24 h時,各組總酚含量顯著下降,德式乳桿菌組降低至3.20 mg/100 mL,顯著高于其他兩組的含量(p<0.05)。在貯藏第14 d 和28 d時,德式乳桿菌組的總酚含量分別為2.93和2.15 mg/100 mL,顯著高出植物乳桿菌組(2.24和2.05 mg/100 mL)(p<0.05)。

紅棗多糖是紅棗中的重要功能活性物質,其含量會隨著加工工序不同而發(fā)生變化。研究表明,果膠酶和纖維素酶等酶解處理會提高紅棗多糖的含量,而加工中的澄清、超濾、吸附脫色和滅菌等工序則會造成多糖的損失[35]。關于乳酸菌發(fā)酵對紅棗多糖影響的文獻還未見報道,在本實驗中,紅棗多糖在貯藏14 d之前呈增加的趨勢,之后逐漸下降(圖3C)。這可能是由于乳酸菌發(fā)酵產生了較多的胞外多糖[30],其中貯藏14 d時,嗜熱鏈球菌產生的多糖最多,達到31.13 mg/mL,其次是德式乳桿菌,經植物乳桿菌發(fā)酵后的紅棗汁中多糖含量最少(21.32 mg/mL),與嗜熱鏈球菌有顯著差異。在貯藏28 d時,3種乳酸菌發(fā)酵的紅棗汁中的多糖含量沒有顯著差異。

圖3D表明,乳酸菌發(fā)酵對紅棗汁中蛋白質含量的影響也呈下降的變化趨勢。這主要是由于高溫殺菌使蛋白質發(fā)生了熱變性,引起其降解和損失。在發(fā)酵24 h后,德式乳桿菌、嗜熱鏈球菌和植物乳桿菌發(fā)酵紅棗汁的蛋白質含量由初始的2.75 g/100 mL分別降低了約56.36%,43.63%和51.64%。顯著性分析結果顯示,在1～21 d的貯藏時間內,三組產品的蛋白質含量均沒有顯著差異。

3 結論

3.1 三種乳酸菌均可在鮮榨并滅菌的紅棗漿中發(fā)酵,其中德式乳桿菌在貯藏7 d時達到最大的活菌量(6.54 log10CFU/mL),嗜熱鏈球菌在貯藏14 d時達到最大的活菌量(6.38 log10CFU/mL)。而且,德式乳桿菌利用紅棗漿中可溶性糖的能力要強于嗜熱鏈球菌組和植物乳桿菌組,可產生更低的pH和更高的可滴定酸含量。

3.2 經三種乳酸菌發(fā)酵后，紅棗汁的L*、a*和b*值均較新鮮棗漿增加。德式乳桿菌組的L*值在貯藏14 d后顯著高于其他兩組。多糖含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢,且在第14 d時,嗜熱鏈球菌產生的多糖含量顯著高于植物乳桿菌發(fā)酵組。但是,三種乳酸菌發(fā)酵對紅棗汁中的抗壞血酸、多酚和蛋白質含量沒有顯著影響。

3.3 采用德式乳桿菌發(fā)酵紅棗漿可獲得酸度更低,色澤更透亮的發(fā)酵紅棗汁產品。

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Effect of various lactic acid fermentation on quality of jujube juice during storage

ZHANG Li-hua1,2,LIU Meng-pei1,2,DENG Ying-nan1,WANG Xiao-yuan1,2,ZONG Wei1,2,ZHAO Guang-yuan1,2,*

(1.School of Food and Biological Engineering,Zhengzhou University of Light Industry,Zhengzhou 450002,China;2.Collaborative Innovative Center of Food Production and Safety,Henan Province,Zhengzhou 450002,China)

With the aim to compare the effects of lactic acid bacteria fermentation on the quality of jujube juice during storage,the changes of lactic acid bacterial number,pH,titratable acid,ascorbic acid,total phenolics,polysaccharide,protein and color in pasteurised jujube juices were studied after fermentation of 24 hours and during storage of 4 ℃ when fermented with various lactic acid bacteria(Lactobacilludelbrueckii,StreptococcusthermophilesandLactobacillusplantarum). Results showed that the jujube juice fermented withLactobacilludelbrueckiireached high viable count at 7 days(6.54 log10CFU/mL),while the highest amount ofStreptococcusthermophilesviable bacteria count was occurred at 14 days of storage(6.38 log10CFU/mL). Moreover,the soluble solids content and pH value of jujube juice fermented withLactobacilludelbrueckiiwere lower than that ofStreptococcusthermophilesandLactobacillusplantarum,and titration acid content were significantly higher than that of the other two groups. However,the contents of ascorbic acid,total phenolics and protein content in jujube juices fermented by three kinds of lactic acid bacteria showed no significant difference. Three kinds of lactic acid bacteria fermentation of jujube juices after storage for 28 days,theL*value ofLactobacilludelbrueckiigroup at 14 days after storage was significantly higher than that of the other two groups. Based on the above,the low acidity and bright color of fermented jujube juice can be obtained by usingLactobacilludelbrueckii.

jujube juice;lactic acid bacteria;Lactobacilludelbrueckii;fermentation;quality

2016-09-02

張麗華(1982-)，女，博士，講師，研究方向:果蔬保鮮與加工安全控制技術,E-mail:zhanglihua82828@163.com。

*通訊作者:趙光遠(1973-)，男，博士，教授，研究方向:果蔬加工安全控制技術,E-mail:zhaoguangyuan1973@163.com。

鄭州市2015年科技攻關項目(153PKJGG120)；2017年度河南省科技計劃農業(yè)類項目；河南省食品加工過程安全控制技術創(chuàng)新團隊(C20150024)；果蔬加工高新技術(16IRTSHN010)。

TS255

A

:1002-0306(2017)04-0332-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.04.054