乳酸菌发酵猕猴桃冻干果粉助干剂组成优化及品质评价

温明赫1,陈玉洁1,陈贵林1,汪乐凡1,党梓菁1,李欣怡1,孙翔宇2,3,马婷婷1,4*

(1.西北农林科技大学食品科学与工程学院,陕西杨凌 712100;2.西北农林科技大学葡萄酒学院,陕西杨凌 712100;3.陕西省特色果品定向设计加工工程技术研究中心,陕西杨凌 712100;4.陕西省葡萄/酿酒酵母种质资源与葡萄酒风格创新引智基地,陕西杨凌 712100)

摘 要:乳酸菌发酵不仅可以提升果蔬制品的感官品质,还可提高果蔬制品的营养成分和生物利用率。该研究以‘瑞玉’猕猴桃为原料,通过比较4种不同乳酸菌发酵猕猴桃果浆的生长能力筛选最优发酵菌种,以正交试验探索乳酸菌发酵猕猴桃冻干果粉的最佳助干剂组成,并对其理化指标、功能指标、感官品质、微观结构进行分析。结果表明,植物乳植杆菌(LP2)发酵性能最佳,发酵后活菌数增长最高(2.53 lg(CFU/mL));助干剂的最适组成为可溶性淀粉12%,麦芽糊精6%,β-环糊精6%,在此条件下,发酵后猕猴桃冻干果粉菌株LP2活菌数达9.40 lg(CFU/g)。菌株LP2发酵后的猕猴桃冻干果粉理化指标略优于未发酵果粉;维生素C含量提高42.86%,总酚含量和DPPH自由基清除率分别升高9.19%和11.37%;总体感官品质显著提高(P<0.05);具有更为疏松的结构。

关键词:乳酸菌;猕猴桃果粉;发酵;理化性质;营养品质;感官特性

猕猴桃是市场上商业化程度最高的水果之一[1]。猕猴桃富含维生素、类黄酮、花青素、有机酸、多酚等生物活性物质,具有降低高脂血症、糖尿病和炎症性疾病[2]等多种疾病发病风险的健康益处。不仅对人体便秘和其他胃肠道疾病起到缓解作用[3],还可降低男性吸烟者的血压和全血小板聚集[4]。然而,猕猴桃属于典型的呼吸跃变型果实,采后生理代谢旺盛,在达到可食用成熟度后很难长期储存,极易腐烂[5]。因此大力开发猕猴桃精深加工产品,特别是开发优质、营养、健康的猕猴桃深加工制品,是减少新鲜猕猴桃腐烂浪费、增加其附加值和产业收入的有效途径。

目前,猕猴桃深加工的主要产品为猕猴桃果脯、果汁、果酒、果粉和猕猴桃籽油等[6]。果粉具有营养价值高、贮藏稳定性好、运输成本低等优点,同时与液体果汁相比,果粉的体积质量大大减少,且避免了酶促反应导致果汁质量下降的问题[7]。已有对不同加工品的研究表明,相较于长时热加工产品如果干、果酱,短时热加工或非热加工产品如果汁、果酒、果醋等的主要营养物质如维生素C、总酚、类黄酮的保留率更高,并且发酵产品中营养物质的溶解性更好[8]。有研究指出,真空冷冻干燥工艺处理的生物材料是除水的最佳方法之一,其过程中水处于固态能够较好地保护产品的主要结构和形状,冷冻干燥过程中较低的温度也能最大程度保留产品营养和生物活性化合物[9]。通过比较热风、真空及真空冷冻干燥三种工艺处理猕猴桃,其中冷冻干燥猕猴桃粉综合品质最好,猕猴桃果粉亮度最高,保持了猕猴桃绿色色泽,具有较好的理化性质,并显著提高了维生素C保留率[10]

乳酸菌发酵作为一种新兴的食品加工方式,近年来在食品领域应用广泛。果蔬汁中丰富的营养物质和植物化合物的特殊结构使其成为乳酸菌发酵的理想基质,同时,发酵过程重新赋予食品独特的香气及质地,且极大丰富食品的营养质量[11]。有研究表明,使用戊糖乳杆菌发酵的猕猴桃果汁有机酸(草酸、乳酸、苹果酸、柠檬酸)含量显著提高,色度显著提升,抗氧化能力较原果汁有较大提高,进一步丰富了产品的功能性[12]。WANG Z N等[13]采用嗜酸乳杆菌(La85)、瑞士乳杆菌(Lh76)和植物乳杆菌(Lp90)对徐香和红阳两种品种猕猴桃汁进行发酵,发现Lh76显著提升了徐香和红阳果汁中酚类和黄酮类总含量,并且乳酸菌发酵促进了猕猴桃果汁中总挥发性化合物生成。LAN T等[14]研究了单培养和混合培养发酵对猕猴桃果汁感官和香气的影响,经过乳酸菌发酵后,猕猴桃果汁中酯类、酮类、醇类和萜类的浓度显著升高,而醛类的浓度显著降低;其中,单菌发酵促进酯类和萜类化合物的生产,而混菌发酵则显著提高多种酮类与醇类的含量。WANG Y等[15]筛选出双歧杆菌6169和植物乳杆菌21805发酵猕猴桃果汁,发现该产品对高脂血症小鼠的胆固醇水平具有调节作用,血清指标明显改善,肠道菌群中有益微生物数量增加。

本研究以具有高糖酸比的‘瑞玉’猕猴桃为原料,基于发酵特性和营养品质从4种不同的乳酸菌中筛选最适合低酸性猕猴桃果浆发酵的优良菌种,以期研发出采用真空冷冻干燥法的乳酸菌发酵猕猴桃冻干果粉,进而对猕猴桃冻干果粉的感官特性、理化指标和营养品质进行系统评价与分析。研究旨在为发酵猕猴桃果粉的开发与生产提供理论依据与技术参考,同时为猕猴桃的营养高值化加工提供新思路。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 原料及菌株

‘瑞玉’猕猴桃:陕西佰瑞猕猴桃研究院有限公司;干酪乳杆菌CICC 20994(Lactobacillus casei,LC)CICC 20994、戊糖乳杆菌CICC 22174(Lactobacillus pentosus,LP1)CICC 22174、植物乳植杆菌CICC 20265(Lactiplantibacillus plantarum,LP2)CICC 20265、短乳杆菌CICC 20269(Lactobacillus brevis,LB)CICC 20269(冻干形式):中国工业微生物菌种保藏管理中心。

1.1.2 试剂

葡萄糖、醋酸钠、浓盐酸、丙酮、冰醋酸、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸铜、酒石酸钠、氢氧化钠、氯化钠、无水乙醇、甘油、盐酸、草酸:西陇科学股份有限公司;2,6-二氯靛酚、维生素C、没食子酸、6-羟基-2,5,7,8-四甲基色烷-2-羧酸(Trolox):上海源叶科技有限公司;三氯化铁:广东光华科技股份有限公司;MRS肉汤培养基、MRS琼脂培养基:青岛高科技工业园海博生物技术有限公司;1,1-二苯基-2-苦基肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH):梯希爱上海化成工业发展有限公司;福林酚:北京索莱宝科技有限公司;可溶性淀粉、麦芽糊精、β-环糊精:河南万邦实业有限公司;叶绿素锌钠盐:西安浩天生物工程有限公司。所用试剂均为分析纯或生化试剂。

1.2 仪器与设备

雷磁phs-3e pH计:上海仪电科学仪器股份有限公司;TGL-16G离心机:上海安亭科学仪器厂;UV2800紫外分光光度计:上海尤尼柯仪器有限公司;KQ-500GDV型恒温数控超声波清洗器:昆山市超声仪器有限公司;BCE223-1CCN电子天平:赛多利斯科学仪器有限公司;LGJ-10型冷冻干燥机:四环福瑞科仪科技发展(北京)有限公司;HSX-250M恒温恒湿培养箱:上海南荣实验室设备有限公司;Nano SEM-450扫描电镜:美国FEI公司。

1.3 方法

1.3.1 菌悬液制备

将冻存的甘油保藏菌液在室温条件下溶解后,取1 mL菌液至9 mL MRS肉汤中在37 ℃条件下活化6 h,将活化后的菌液于4 ℃、4 000×g离心5 min,弃去上清液,并将菌株重新悬浮至7 mL无菌生理盐水中,得到菌悬液备用。

1.3.2 乳酸菌发酵猕猴桃冻干果粉制备

新鲜‘瑞玉’猕猴桃经过清洗、削皮、分切成小块后打浆,获得新鲜均匀的猕猴桃果浆。使用小苏打调节猕猴桃果浆pH为4.0±0.1,称质量分装后转入无菌食品级容器,在沸水浴加热灭菌12 min。待冷却至室温后,接种乳酸菌,使猕猴桃果浆初始细胞浓度为7.0 lg(CFU/mL)左右,将接种乳酸菌后的猕猴桃果浆37 ℃培养24 h作为发酵组(LB、LC、LP1、LP2)。在相同的培养条件下,以灭菌后未接种乳酸菌的猕猴桃果浆作为对照组(CK)。向果浆中加入一定量的助干剂和果浆质量1/5 000的叶绿素锌钠盐(护色剂),真空冷冻干燥处理24 h(真空冷冻干燥机参数设置:冷阱温度-40℃、真空度0.15 mbar、预冻时间4 h、预冻温度-20 ℃)。取出冻干后果浆固体打粉至颗粒均匀,分装进密封袋避光保存。

1.3.3 猕猴桃冻干果粉助干剂组成优化正交试验

由于助干剂都有不同的缺陷,故单一加入某种助干剂达不到理想的效果,需要将多种助干剂进行复配[16-17]。根据文献[18-20]及预试验结果,以乳酸菌发酵猕猴桃冻干果粉活菌数为评价指标,选取可溶性淀粉(A)、麦芽糊精(B)、β-环糊精(C)作为乳酸菌发酵猕猴桃冻干果粉助干剂组成成分,进行4因素3水平正交试验,考察各因素对乳酸菌发酵猕猴桃冻干果粉活菌数的影响,乳酸菌发酵猕猴桃冻干果粉助干剂组成优化正交试验因素与水平见表1。

表1 猕猴桃冻干果粉助干剂组成优化正交试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of orthogonal tests for auxiliary drier composition optimization of lyophilized kiwifruit powder

水平A 可溶性淀粉/%B 麦芽糊精/%C β-环糊精/%123 10 12 14 246 246

1.3.4 测定方法

活菌数测定:参照国标GB 4789.35—2023《食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验》的方法稍加改动。取1 mL果浆(或1 g果粉)与9 mL生理盐水混合均匀制备10倍系列稀释匀液,吸取1 mL样品稀释匀液于无菌培养皿中(发酵前果浆选用稀释度10-4、10-5、10-6,发酵后果浆(或果粉)选用稀释度10-6、10-7、10-8),每个稀释度做3个平行培养皿。同时分别吸取1 mL空白生理盐水分别加入两个无菌培养皿作空白对照(CK)。将MRS琼脂培养基倾注培养皿并转动培养皿使其混合均匀,于37 ℃倒置培养72 h。

休止角:采取李伟等[21]的方法测定果粉的休止角,其计算公式如下:

式中:α为果粉休止角,°;2R为粉末在纸上堆积成的锥形的底部直径,cm;H为粉末在纸上堆积成的锥形高度,cm。

含水率:采用王科堂等[22]的方法测定果粉的含水率,其计算公式如下:

式中:X为猕猴桃果粉含水率,%;M1为果粉干燥前质量,g;M2为果粉干燥后质量,g。

吸湿度:采用张文琴等[23]的方法测定果粉的吸湿度,其计算公式如下:

式中:h0为猕猴桃果粉吸湿度;M1为果粉吸湿前质量,g;M2为果粉吸湿后质量,g。

复水比:采用林炎娟等[24]的方法测定果粉的复水比,其计算公式如下:

式中:t0为猕猴桃果粉复水比,%;M1为果粉吸湿前质量,g;M2为果粉吸湿后质量,g。

堆积密度:采用符群等[25]的方法测定果粉的堆积密度,其计算公式如下:

式中:d0为猕猴桃果粉堆积密度,g/mL;M1为容量瓶质量,g;M2为果粉和容量瓶总质量,g。

溶解度:根据WANG H等[26]的方法并结合实际情况修改。称取500 mg果粉至离心管中,加入50 mL蒸馏水,85 ℃水浴加热30 min。随后立刻将离心管在冰浴中冷却至室温,3 000×g离心30 min。弃上清液,110 ℃干燥至质量恒定。样品溶解度计算公式如下:

式中:S为猕猴桃果粉溶解度,%;W0为溶解前果粉质量,g;W1为溶解后果粉干燥至质量恒定时质量,g。

总酸含量:参照GB 12456—2021《食品安全国家标准食品中总酸的测定》的方法稍作修改[27],采用酸碱滴定法测定猕猴桃果粉的总酸。

总叶绿素含量:参照HUANG W J等[28]的方法稍作修改,采用提取比色法中分光光度法测定果粉中叶绿素含量。

营养、功能指标和抗氧化能力测定:参照GB 5009.86—2016《食品安全国家标准食品中抗坏血酸的测定》采用2,6-二氯酚法测定猕猴桃果粉的维生素C,结果用mg/100 g表示。采用MA T T等[1]的福林酚比色法稍作修改测定总酚,结果表示为mg没食子酸当量(gallicacidequivalent,GAE)/kg。参照OZGENM等[29]的方法并结合实际情况进行修改,测定不同组猕猴桃果粉的DPPH自由基清除能力,结果以mmol Trolox当量/kg表示。

感官评价:参照穆韦曈等[16]的方法并稍做修改,邀请15名有经验的感官评价员(5名男性和10名女性)组成感官评价小组。分别将1~2 g猕猴桃果粉倒入透明品尝杯并随机编码,用温水溶解果粉。从猕猴桃果粉样品色泽、滋味和气味、外观形态、复水性和杂质5个方面进行评价,满分100分,取15人平均分。感官评分标准见表2。

表2 猕猴桃果粉感官评价标准
Table 2 Sensory evaluation standards of kiwifruit powder

感官特性评分标准分值/分色泽(20分)滋味和气味(20分)外观形态(20分)复水性(20分)杂质(20分)呈绿色呈淡绿色呈黄绿色呈黄色浓郁猕猴桃香气,酸甜爽口有猕猴桃香味,糖酸比相对协调猕猴桃香味较淡,糖酸比失调无猕猴桃果香,糖酸比严重失调粉质细腻,流动性好,无挂壁有粉粒感,流动性一般,轻微挂壁粉质较为粗糙,流动性较差,挂壁粉质粗糙,流动性差,严重挂壁复水性好,无结块,均匀一致复水性较好,基本无结块,较为均匀复水后有少量结块,不均匀复水后有大量结块,不均匀无肉眼可见杂质有少许杂质有较多杂质杂质含量极高16~20 11~15 6~10 1~5 16~20 11~15 6~10 1~5 16~20 11~15 6~10 1~5 16~20 11~15 6~10 1~5 16~20 11~15 6~10 1~5

1.3.5 乳酸菌发酵猕猴桃冻干果粉显微结构

将少量乳酸菌发酵猕猴桃冻干果粉用导电双面胶固定在金属样品台,用洗耳球吹去多余果粉,放入真空镀膜仪内喷金后,置于扫描电子显微镜下观察,采用加速电压为10 kV的低真空模式观察,再更换加速电压为15 kV的高真空模式拍摄果粉显微结构。

1.3.6 数据分析

使用WPS 2019对数据进行整理,除特殊说明外,试验结果均以3次及以上平行测定结果的“平均值±标准差”表示,使用Origin 2022软件进行数据可视化分析,SPSS 20(SPSS Inc.,IBM)用于实现数据的方差分析,以P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同菌种对猕猴桃果浆发酵特性的影响

乳酸菌具有在植物基质中生长和生存的能力,并且乳酸菌由于其复杂的营养生长需求,容易在富含碳水化合物、氨基酸、维生素或脂肪酸的环境中生长繁殖,而在相同的发酵基质和发酵条件下,细菌的活力会因所选用菌株的个体适应性而不同[30]。在发酵过程中,不同菌种表现出不同的生长和代谢方式[31]。不同菌种对猕猴桃果浆发酵特性的影响见表3。由表3可知,4组猕猴桃果浆在发酵结束时的菌落数均>108 CFU/mL,可见猕猴桃果浆中富含糖类、蛋白质等成分,可满足乳酸菌的基本生长需求,同时符合益生菌经消化道后可对宿主健康起到有利影响的最低存活水平(106~107CFU/mL)[32]。LB、LC、LP1和LP2组的活菌增长数分别为0.83 lg(CFU/mL)、2.26 lg(CFU/mL)、1.97 lg(CFU/mL)、2.53 lg(CFU/mL),LP2显著高于其他菌株(P<0.05),其次是LC和LP1。LB在猕猴桃果浆中的发酵特性较差,其原因可能是该菌在以猕猴桃果浆为底物的环境中对糖的利用率和对酸性环境的适应能力存在差异。同时,有研究指出高耐酸性是LP2的一个显著特征,这使得发酵过程几乎不受杂菌污染[33]。综上,选择菌株LP2进行后续研究。

表3 不同乳酸菌对发酵猕猴桃果浆活菌数及菌落增长数的影响
Table 3 Effects of different lactic acid bacteria on viable bacteria number and colony growth number of fermented kiwifruit pulp

注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

项目发酵前(0 h)发酵后(24 h)活菌数增长数活菌数lg(CFU·mL-1)菌株LB菌株LC菌株LP1菌株LP2 7.86±0.01 8.69±0.05 0.83d 7.24±0.03 9.50±0.03 2.26b 6.69±0.02 8.66±0.13 1.97c 6.54±0.02 9.07±0.01 2.53a

2.2 菌株LP2发酵猕猴桃冻干果粉助干剂组成优化正交试验

菌株LP2发酵猕猴桃冻干果粉的助干剂配比优化正交试验结果与分析见表4。

表4 猕猴桃冻干果粉助干剂组成优化正交试验结果与分析
Table 4 Results and analysis of orthogonal tests for auxiliary drier composition optimization of lyophilized kiwifruit powder

试验号ABC活菌数lg(CFU·mL-1)123456789k1 111222333 123123123 231123312 9.14 9.14 9.10 9.07 9.18 9.40 8.98 8.57 9.13 k2 k3R 9.13 9.22 8.89 0.33 9.06 8.96 9.21 0.25 8.91 9.15 9.17 0.26

由表4可知,各因素对试验结果的影响主次顺序为ACB。乳酸菌发酵猕猴桃冻干果粉助干剂最佳组合为A2B3C3,即可溶性淀粉12%,麦芽糊精6%,β-环糊精6%。在此条件下,菌株LP2发酵猕猴桃冻干果粉活菌数为9.40 lg(CFU/g)。

2.3 猕猴桃冻干果粉理化指标分析

猕猴桃果粉的理化性质会显著影响其总体品质,休止角反映果粉的流动性,休止角越小,摩擦力越小,粉体流动性越好;一般认为,休止角≤30°时流动性好,<40°即可满足粉体输送需要[34];低含水率可以延长果粉商品保质期,延缓腐败变质的速度;溶解度是评价果粉优劣的重要指标之一,同时果粉的堆积密度和吸湿度影响着果粉包装加工特性与运输贮藏稳定性;产酸量可以间接反应菌株的生长特性,是重要的发酵特性指标;叶绿素作为一种天然色素对人体健康有益,具有抗菌、抗氧化、抗炎特性,可预防癌症等慢性疾病。由表5可知,与对照组相比,菌株LP2发酵后的乳酸菌发酵猕猴桃冻干果粉休止角显著升高(P<0.05)但仍可满足粉体输送需要;含水率显著降低(P<0.05);吸湿度、堆积密度、溶解度变化不大(P>0.05);复水比、总酸含量、总叶绿素含量显著升高(P<0.05)。表明菌株LP2发酵处理的乳酸菌发酵猕猴桃冻干果粉保持良好的商品特性且略优于发酵前。

表5 猕猴桃冻干果粉理化指标测定结果
Table 5 Determination results of physicochemical indexes of lyophilized kiwifruit powder

果粉类型CK菌株LP2休止角/(°)含水率/%吸湿度/%复水比/%堆积密度/(g·mL-1)溶解度/%总酸/(g·kg-1)总叶绿素含量/(μg·g-1)29.79±0.62b 5.18±0.02a 18.97±0.50a 17.83±0.35b 0.76±0.02a 70.30±0.21a 15.76±0.18b 37.02±0.69b 32.63±0.70a 4.19±0.02b 18.60±0.40a 21.43±0.38a 0.76±0.01a 70.58±0.45a 19.27±0.78a 40.72±0.40a

2.4 猕猴桃冻干果粉的功能特性和抗氧化活性分析

乳酸菌特异性代谢特征与植物酶活性协同作用可以提高果蔬的营养价值和消化率,主要将发酵基质转化为功能性生物活性物质,从而改善其功能特性[35]。猕猴桃被称为维生素C之王,维生素C既是营养物质,又是抗氧化活性物质,在果汁发酵过程中具有抑制褐变的功能,对保持猕猴桃营养和风味具有重要作用。因此,维生素C是猕猴桃果粉功能品质的重要指标。

由表6可知,LP2发酵后的果粉中维生素C含量增加了42.86%,表明LP2发酵有利于减缓果汁中维生素C的降解,与廖茂雯等[36]的研究一致。此外,与对照相比,LP2发酵后的猕猴桃果粉总酚含量和DPPH自由基清除率分别升高9.19%和11.37%。表明LP2发酵可提高猕猴桃冻干果粉的抗氧化性。

表6 猕猴桃冻干果粉功能指标及抗氧化活性的测定结果
Table 6 Determination results of functional indexes and antioxidant activity of lyophilized kiwifruit powder

果粉类型CK菌株LP2总酚含量/(mg GAE·kg-1)DPPH自由基清除能力/(mmol Trolox当量·kg-1)维生素C/(mg·100 g-1)1 845.61±23.21b 11.61±0.037b 614.60±17.56b 2 015.21±18.26a 12.93±0.097a 878.00±35.60a

2.5 猕猴桃冻干果粉感官评价

乳酸菌发酵前后猕猴桃冻干果粉感官评价结果如图1所示。由图1可知,经菌株LP2发酵的猕猴桃冻干果粉感官评分显著高于对照组(P<0.05)。猕猴桃中的香气化合物通常与糖类物质结合形成糖苷类香气前体物质,糖苷香气前体本身没有气味活性,不具挥发性,这类物质在β-葡萄糖苷酶的水解作用下释放出香气化合物,被人们感受[37-38]。罗心欣[39]指出未发酵猕猴桃的主要挥发性化合物为酯类,醇类,醛类和萜类,发酵猕猴桃的主要挥发性化合物为萜烯类和烷类物质,使其香味有所差异。本次感官评价结果显示植物乳杆菌发酵组滋味气味、外形感官评分显著高于无菌对照组,表明LP2发酵后的猕猴桃果粉对于提高猕猴桃果粉的感官品质及消费者的总体可接受性有积极影响。

图1 发酵前后猕猴桃冻干果粉感官评分(A)、感官评价雷达图(B)
Fig.1 Sensory score (A) and sensory evaluation radar map (B) of lyophilized kiwifruit powder before and after fermentation

2.6 猕猴桃冻干果粉显微结构分析

由图2可知,两组果粉颗粒形状均不规则,其中LP2发酵果粉微粒结构疏松,粒径变化小,粗粒较少,这使其具有结块率低,流动性好的特性;颗粒表面呈现杆状凸起(图中红圈所示),可以明显看出LP2良好地包裹在淀粉等保护剂形成的保护膜下,这使其冻干后仍能保持较高的含菌量。

图2 猕猴桃冻干果粉显微结构电镜图
Fig.2 Electron microscopy images of lyophilized kiwifruit powder

A为LP2发酵果粉×5 000倍镜;B为CK组果粉×5 000倍镜;C为LP2发酵果粉×20 000倍镜;D为CK组果粉×20 000倍镜;图中红圈部分为被保护剂包裹的LP2。

3 结论

植物乳植杆菌(LP2)发酵性能最佳,发酵后活菌数增长最高(2.53 lg(CFU/mL));助干剂的最适组成为可溶性淀粉12%,麦芽糊精6%,β-环糊精6%,在此条件下,发酵后猕猴桃冻干果粉乳酸菌含量达9.40 lg(CFU/g)。菌株LP2发酵后的猕猴桃冻干果粉理化指标略优于未发酵果粉;维生素C含量提高42.86%,总酚含量和DPPH自由基清除率分别升高9.19%和11.37%;总体感官品质显著提高(P<0.05);微观结构更为疏松,提升了消费者的总体可接受度。表明真空冷冻干燥法制作的发酵猕猴桃果粉是一种生产优质猕猴桃果粉的技术,具有广阔的商业应用前景。本研究只考虑了发酵猕猴桃果粉的最优菌株和保护菌存活量的最适助干剂配比,并未研究其作为商品溶于水后的稳定性。因此,未来还需要探究发酵猕猴桃果粉稳定剂种类及用量,使其成为一种更完善的商品。

参考文献:

[1]MA T T,LAN T,GENG T H,et al.Nutritional properties and biological activities of kiwifruit (Actinidia) and kiwifruit products under simulated gastrointestinal in vitro digestion[J].Food Nutr Res,2019,63:1674.

[2]ZHANG H X,ZHAO Q Y,LAN T,et al.Comparative analysis of physicochemical characteristics,nutritional and functional components and antioxidant capacity of fifteen kiwifruit (Actinidia) cultivars-Comparative analysis of fifteen kiwifruit(Actinidia)cultivars[J].Foods,2020,9(9):1267.

[3]RICHARDSON D P, ANSELL J, DRUMMOND L N.The nutritional and health attributes of kiwifruit:A review[J].Eur J Nutr,2018,57(8):2659-2676.

[4]KARLSEN A,SVENDSEN M,SELJEFLOT I,et al.Kiwifruit decreases blood pressure and whole-blood platelet aggregation in male smokers[J].J Hum Hypertens,2013,27(2):126-130.

[5]董文娟,陈明,向妙莲,等.猕猴桃果实后熟软化过程中己糖激酶基因的表达分析[J].食品科学,2024,45(9):189-196.

[6]任灏.发酵型猕猴桃果汁饮料的研制[D].杨凌:西北农林科技大学,2020.

[7]SAIFULLAH M, YUSOF Y A, CHIN N L, et al.Physicochemical and flow properties of fruit powder and their effect on the dissolution of fast dissolving fruit powder tablets[J].Powder Technol,2016,301:396-404.

[8]MA T T,LAN T,JU Y,et al.Comparison of the nutritional properties and biological activities of kiwifruit (Actinidia) and their different forms of products: Towards making kiwifruit more nutritious and functional[J].Food Funct,2019,10(8):5239.

[9]BHATTA S, STEVANOVIC JANEZIC T, RATTI C.Freeze-Drying of plant-based foods[J].Foods,2020,9(1):87.

[10]钱晓燕,周梦琪,吕远平,等.不同干燥工艺对猕猴桃粉理化性质、微观结构及品质的影响[J].食品与发酵工业,2023,49(17):237-242.

[11]TEREFE N S,AUGUSTIN M A.Fermentation for tailoring the technological and health related functionality of food products[J].Crit Rev Food Sci,2020,60(17):2887-2913.

[12]崔淼,李云成,孟凡冰,等.猕猴桃果汁乳酸菌发酵工艺优化及品质评价[J].食品科技,2021,46(9):66-72.

[13]WANG Z N,FENG Y,YANG N,et al.Fermentation of kiwifruit juice from two cultivars by probiotic bacteria:bioactive phenolics,antioxidant activities and flavor volatiles[J].Food Chem,2022,373:131455.

[14]LAN T,LV X,ZHAO Q,et al.Optimization of strains for fermentation of kiwifruit juice and effects of mono- and mixed culture fermentation on its sensory and aroma profiles[J].Food Chem,2023,17:100595.

[15]WANG Y,LI H,REN Y,et al.Preparation,model construction and efficacy lipid-lowering evaluation of kiwifruit juice fermented by probiotics[J].Food Biosci,2022,47:101710.

[16]穆韦曈,李涵,邓红,等.冷破碎猕猴桃果粉的研制及其品质特性研究[J].安徽农业科学,2018,46(5):183-188.

[17]唐辉,郭红辉,钟瑞敏,等.助干剂对真空冷冻干燥岗稔果粉品质的影响[J].南方农业学报,2017,48(6):1068-1073.

[18]王威,王小标,殷娜,等.保护剂对真空冷冻干燥酸马乳粉中乳酸菌的影响[J].食品工业科技,2016,37(6):206-210,215.

[19]李亚楠.真空冷冻干燥山药粉的工艺研究[D].保定:河北农业大学,2010.

[20]陈胜杰,高翔,袁戎宇.真空冷冻干燥法制备益生菌粉的冻干保护剂配方优化[J].食品工业科技,2021,42(1):182-187,196.

[21]李伟,郜海燕,陈杭君,等.不同干燥方式对杨梅果粉品质的影响[J].食品科学,2017,38(13):77-82.

[22]王科堂,陈雪峰,陈梦音,等.干燥方式对猕猴桃果粉品质及抗氧化性的影响[J].食品科技,2022,47(5):120-126,134.

[23]张文琴,王晓燕,宋高林.不同干燥方式对黄刺玫果粉品质的影响[J].食品与发酵工业,2018,44(7):218-224.

[24]林炎娟,周丹蓉,吴如健,等.不同干燥方式对橄榄果粉品质的影响[J].食品研究与开发,2021,42(7):90-97.

[25]符群,钟明旭,王萍.不同干燥方式对黑果腺肋花楸果粉品质的影响[J].中南林业科技大学学报,2021,41(1):180-187.

[26]WANG H,XU K,MA Y,et al.Impact of ultrasonication on the aggregation structure and physicochemical characteristics of sweet potato starch[J].Ultrason Sonochem,2020,63:104868.

[27]李欣洁,吕欣然,杨雨帆,等.不同益生菌发酵对黑胡萝卜汁感官品质和营养品质的影响[J].食品与发酵工业,2023,49(10):24-31.

[28]HUANG W J,WANG Z,ZHANG Q,et al.Maturity,ripening and quality of'Donghong'kiwifruit evaluated by the kiwi-meterTM[J].Horticulturae,2022,8(9):852.

[29]OZGEN M, REESE R N, TULIO A Z, et al.Modified 2,2-azinobis-3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid (abts) method to measure antioxidant capacity of selected small fruits and comparison to ferric reducing antioxidant power(FRAP) and 2,2'-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH)methods[J].J Agr Food Chem,2006,54(4):1151-1157.

[15]XU Y,HLAING M,GLAGOVSKAIA O,et al.Fermentation by probiotic Lactobacillus gasseri strains enhances the carotenoid and fibre contents of carrot juice[J].Foods,2020,9(12):1803.

[31]全琦,刘伟,左梦楠,等.乳酸菌发酵果蔬汁的风味研究进展[J].食品与发酵工业,2022,48(1):315-323.

[32]RANADHEERA C S,VIDANARACHCHI J K,ROCHA R S,et al.Probiotic delivery through fermentation: Dairy vs non-dairy beverages[J].Fermentation,2017,3(4):67.

[33]FU W,MATHEWS A P.Lactic acid production from lactose by Lactobacillus plantarum:Kinetic model and effects of pH,substrate,and oxygen[J].Biochem Eng J,1999,3(3):163-170.

[34]王阳,颜才植,叶发银,等.膳食纤维粉体流动性与其颗粒结构的关系[J].食品科学,2018,39(10):84-88.

[35]王小杰.耐盐碱乳酸菌对小麦和水稻苗期生长的影响[D].郑州:郑州大学,2019.

[36]廖茂雯.乳酸菌发酵猕猴桃果汁加工技术及品质影响研究[D].雅安:四川农业大学,2022.

[37]ZHAO N,ZHANG Y,LIU D,et al.Free and bound volatile compounds in'Hayward'and'Hort16A'kiwifruit and their wines[J].Eur Food Res Technol,2020,246(5):875-890.

[38]DZIADAS M,JELEN′ H H.Comparison of enzymatic and acid hydrolysis of bound flavor compounds in model system and grapes[J].Food Chem,2016,190:412-418.

[39]罗心欣.益生菌发酵型猕猴桃汁工艺优化及香气物质解析[D].杨凌:西北农林科技大学,2019.

Optimization of auxiliary drier composition and quality evaluation of lyophilized kiwifruit powder fermented by lactic acid bacteria

WEN Minghe1,CHEN Yujie1,CHEN Guilin1,WANG Lefan1,DANG Zijing1,LI Xinyi1,SUN Xiangyu2,3,MA Tingting1,4*
(1.College of Food Science and Engineering,Northwest A&F University,Yangling 712100,China;2.College of Enology,Northwest A&F University,Yangling 712100,China;3.Shaanxi Engineering Research Center of Characteristic Fruit Directional Design and Machining,Yangling 712100,China;4.Shaanxi Intelligence Base of Germplasm Resources and Wine Style Innovation of Grape and Saccharomyces cerevisiae,Yangling 712100,China)

Abstract:Fermentation of lactic acid bacteria can not only improve the sensory quality of fruit and vegetable products,but also improve the nutritional composition and bioavailability rate of fruit and vegetable products.In this study, using 'Ruiyu' kiwifruit as raw material, the optimal fermentation strain was obtained by comparing the growth ability of 4 different lactic acid bacteria to ferment kiwifruit pulp,the optimal drying agent composition of lyophilized kiwifruit powder fermented by lactic acid bacteria was optimized by orthogonal experiment,and the physiochemical indexes,functional indexes, sensory quality, and microstructure were measured.The results showed that Lactiplantibacillus plantarum (LP2) had the optimal fermentation performance and the highest viable bacteria number after fermentation(2.53 lg(CFU/ml)).The optimal drying agent composition was soluble starch addition 12%,maltodextrin 6%and β-cyclodextrin 6%.Under these conditions,viable number of strain LP2 of lyophilized kiwifruit powder after fermentation reached 9.40 lg (CFU/g).The physicochemical indexes of lyophilized kiwifruit powder after strain LP2 fermentation were slightly better than those of unfermented fruit powder.Vitamin C content increased by 42.86%,total phenol content and DPPH free radical clearance increased by 9.19%and 11.37%,respectively.Overall sensory quality of the lyophilized kiwifruit powder was significantly improved (P<0.05)and it had a more loose structure.

Key words:lactic acid bacteria;kiwifruit powder;fermentation;physiochemical properties;nutritional quality;sensory characteristics

中图分类号:TS201.1文章编号:0254-5071(2024)11-0173-07doi: 10.11882/j.issn.0254-5071.2024.11.027

引文格式:温明赫,陈玉洁,陈贵林,等.乳酸菌发酵猕猴桃冻干果粉助干剂组成优化及品质评价[J].中国酿造,2024,43(11):173-179.

收稿日期:2024-02-02修回日期:2024-07-27

基金项目:陕西省重点研发计划(2023-YBNY-176,2023KXJ-171,2024QCY-KXJ-083,2024QCY-KXJ-087,2024NC-LSTD-001),大学生创新创业训练计划项目(X202310712421)

作者简介:温明赫(2001-),男,本科生,研究方向为果蔬营养高值化加工。

*通讯作者:马婷婷(1987-),女,副教授,博士,研究方向为果蔬营养与健康。