一种植物乳杆菌发酵番茄汁活菌饮料的制备方法与流程

1.本发明属于饮料加工技术领域，尤其涉及一种植物乳杆菌发酵番茄汁活菌饮料及其制备方法。


背景技术：

2.近年来益生菌饮料很受欢迎，其中最常见的就是发酵乳制品，但由于其含有高脂肪和高胆固醇，不利于高血压、高血脂等慢性疾病人群的健康。作为非乳制品益生菌饮料，发酵果蔬汁得到广泛关注。植物乳杆菌由于在果蔬中菌种活力好，耐酸性能强，广泛应用于果蔬发酵领域，其发酵产品具有调节肠道菌群，增强免疫力等功能。番茄作为生活中最常见的蔬菜之一，具有营养价值高，风味独特等特点。我国是世界上最大的番茄生产国，开发一款发酵番茄汁产品，对改善番茄的风味品质和深化番茄的加工利用具有重要意义
3.目前有人尝试使用乳酸菌对番茄汁进行发酵，但对工艺的最终评价依据多以乳酸产量为主，发酵番茄汁作为一款发酵果蔬汁饮品，除了安全性和营养特性外，最重要的应该是其风味属性，所以本文在工艺的选择上以感官指标作为依据，选择了以“色香味形”为主的感官评价，可为工业化生产番茄汁和定向改变番茄汁的营养品质与风味属性提供依据。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种植物乳杆菌发酵番茄汁活菌饮料及其制备方法，为工业化生产番茄汁和定向改变番茄汁的营养品质与风味属性提供依据。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种植物乳杆菌发酵番茄汁活菌饮料的制备方法，所述发酵番茄汁饮料的制备方法包括以下步骤：
7.步骤一，选取成熟度适合，无病虫害，颜色鲜美，大小适中的番茄，用清水冲洗，冲洗掉表面泥巴、污垢，去果蒂，在90℃的水中烫漂3min并去皮。
8.步骤二，四分法切除番茄，榨汁机榨汁后用四层纱布过滤，用饱和碳酸钠溶液调节番茄汁的ph到6.5(番茄汁原本ph在4.3～4.4之间，植物乳杆菌的适宜生长ph为6.5左右)，调节可溶性固形物含量到12
°
b。
9.步骤三，黄原胶添加量为0.15％，cmc-na添加量为0.2％，0.15％添加量的抗坏血酸作为护色剂使用。
10.步骤四，用恒温水浴锅将番茄汁中心温度加热到80℃保持15s。
11.步骤五，待冷却后接种植物乳杆菌植物乳杆菌bncc337796，发酵温度37℃、菌种接种量2％、发酵时间30h。
12.进一步，所述发酵番茄汁饮料的制备方法的发酵条件为：发酵温度37℃、菌种接种量2％、发酵时间30h。
13.本发明提供的植物乳杆菌发酵番茄汁活菌饮料及其制备方法，在发酵过程中，乳酸菌能降低果汁的含糖量，转化酚类物质，提高果汁的抗氧化活性。因此，具有调节胃肠道、
提高免疫功能、抗衰老等多种功能。植物乳杆菌因其对植物发酵基质的适应性强、能转化酚类物质等优点，在果汁发酵中得到广泛应用。保持了番茄的固有风味，有效消除番茄的异味，发酵产生多种有机酸代替外来添加酸，酸味柔和饱满；通过发酵过程的处理，在产品中加入多种天然复合风味物质，使产品口感更饱满，香气浓郁，风味独特。本发明可以保证番茄汁饮料的健康，弥补番茄汁饮料的缺陷，进一步拓展番茄产业链。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
15.(1)番茄汁经植物乳杆菌发酵后，能产生大量的有机酸、醇类及各种氨基酸等代谢物。产品既有蔬菜原料自身的营养、保健成分，具有独特的乳酸发酵风味，又有乳酸菌活菌的保健作用，属新型的保健功能性饮料，从全民保健以及增强体质而言，应加速重点开发与推广有保健与疗效作用。
16.(2)酸味更加柔和、协调爽口，目前市场上绝大部分番茄汁饮料是采用添加柠檬酸作为酸味剂调配而成，酸味单一，酸味不柔和。本发明利用采用发酵产生多种有机酸替代外来添加酸，酸味更加柔和饱满，酸味更加清爽。
17.(3)从原料角度分析，搞好蔬菜的深加工在产业链条结构中起重要作用，符合当今蔬菜产业的发展趋势。此外由于新鲜蔬菜运输和销售有限，造成腐烂浪费较大，一般损失占总产量的20-25％左右，进行蔬菜加工利用，可大大减少菜农损失，减少环境污染，其经济效益和社会效益都会得到很大的提高。
18.(4)酸甜更加柔和适口，酸甜更加协调，通过在发酵过程中的添加糖，使甜味更加柔和，与丰富多样的发酵产生的有机酸搭配，产品更显酸甜柔和爽口。
附图说明
19.图1是本发明实施例提供的植物乳杆菌发酵番茄汁活菌饮料的制备方法流程图。
20.图2是本发明实施例提供的发酵温度对发酵番茄汁活菌数和总酸的影响示意图。
21.图3是本发明实施例提供的接种量对发酵番茄汁活菌数和总酸的影响示意图。
22.图4是本发明实施例提供的发酵时间对发酵番茄汁活菌数和总酸的影响示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.本发明实施例的发酵番茄汁饮料的最佳原料组分为：番茄品种为普罗旺斯，发酵菌种为植物乳杆菌bncc337796，发酵温度37℃、菌种接种量2％、发酵时间30h。
25.下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
26.如图1所示，本发明实施例的发酵番茄汁饮料的制备方法包括以下步骤：
27.步骤一，选取成熟度适合，无病虫害，颜色鲜美，大小适中的番茄，用清水冲洗，冲洗掉表面泥巴、污垢，去果蒂，在90℃的水中烫漂3min并去皮；
28.步骤二，四分法切除番茄，榨汁机榨汁后用四层纱布过滤，用饱和碳酸钠溶液调节番茄汁的ph到6.5(番茄汁原本ph在4.3～4.4之间，植物乳杆菌的适宜生长ph为6.5左右)，
调节可溶性固形物含量到12
°
b；
29.步骤三，黄原胶添加量为0.15％，cmc-na添加量为0.2％，0.15％添加量的抗坏血酸作为护色剂使用；
30.步骤四，用恒温水浴锅将番茄汁中心温度加热到到80℃保持15s；
31.步骤五，待冷却后接种植物乳杆菌植物乳杆菌bncc337796，发酵温度37℃、菌种接种量2％、发酵时间30h。
32.产品的最佳发酵条件为：发酵温度37℃、菌种接种量2％、发酵时间30h。
33.通过以下的实验对本发明的应用原理作进一步的说明：
34.1.实验主要材料与方法
35.1.1实验材料
[0036]“普罗旺斯”番茄，lactobacillus plantarumbncc337796冻干粉，mrs肉汤、mrs琼脂，氯化钠，抗坏血酸，羧甲基纤维素钠(cmc-na)、海藻酸丙二醇酯(pga)，黄原胶、琼脂、果胶、卡拉胶，蔗糖、na2co3。
[0037]
1.2主要仪器设备
[0038]
糖度计、搅拌机、立式压力蒸汽灭菌锅、单人单面净化工作台、隔水式电热恒温培养箱、数控超声波清洗器、榨汁机、电子天平、数显恒温水浴锅、恒温恒湿箱。
[0039]
1.3实验方法
[0040]
1.3.1菌种
[0041]
混合植物乳杆菌bncc337796冻干粉，在37℃下，在mrs肉汤中活化24h，然后与50％甘油按1∶1的比例混合，-20℃保藏。另外，取培养液转移到斜面培养基中，37℃培养24h，在4℃下可短期贮藏。将斜面培养基中的菌落接种于50ml无菌mrs肉汤中，37℃培养24h，作为种子液使用。通过稀释平板计数法，能得知如活菌数大致在1.5
×
109cfu/ml左右。
[0042]
1.3.2番茄汁制备
[0043]
选取成熟度适合，无病虫害，颜色鲜美，大小适中的番茄，用清水冲洗，冲洗掉表面泥巴、污垢，去果蒂，在90℃的水中烫漂3分钟并去皮。四分法切除番茄，榨汁机榨汁后用四层纱布过滤，用饱和碳酸钠溶液调节番茄汁的ph到6.5(番茄汁原本ph在4.3～4.4之间，植物乳杆菌的适宜生长ph为6.5左右)，调节可溶性固形物含量到12
°
b，用恒温水浴锅将番茄汁中心温度加热到80℃保持15s。
[0044]
1.3.3工艺流程图
[0045][0046]
2.发酵工艺的优化研究
[0047]
通过单因素实验和响应面实验，确定最佳的发酵温度、接种量和发酵时间。根据发酵后番茄汁饮料的色香味形，通过感官评价对果汁进行综合的评分(如表1)
[0048]
表1番茄汁评分
[0049][0050]
2.1发酵温度对发酵番茄汁活菌数和总酸的
[0051]
固定接种量为2％，发酵时间为24h，发酵温度在32、36、40和44℃下做实验，实验结果如图2所示。
[0052]
由图2可知：发酵温度在34-38℃之间比较好，其原因是发酵过程中温度的变化会直接影响细菌中蛋白质和酶的活性。发酵温度过高会使细胞内的蛋白质变性，影响核糖体、rna等大分子的稳定性，菌体生长受到抑制，所以产酸量也会变小。温度低时活菌数和总酸含量少，其原因是发酵温度过低会降低酶的活性，引起细胞膜流动性的变化，进而影响细菌的正常生长。
[0053]
2.2接种量对发酵番茄汁活菌数和总酸的影响
[0054]
固定发酵温度为36℃，发酵时间为24h，接种量为1％、2％、3％、4％下做实验，实验结果如图3所示。
[0055]
由图3可知：在初始接种量过大时，发酵产酸速率快，发酵时间缩短，发酵结束较早，植物乳杆菌在营养充足的条件下大量生长繁殖。由于菌种众多，菌种数量迅速增加，发酵开始较早，产酸迅速。但由于某些营养物质会被用于菌株的生长繁殖，在营养物质用量相同的情况下，用于发酵的营养物质用量会相应减少，产酸量随之下降。同样，当接种量较小时，菌株的初始数较小，产酸速率较慢，此时，用于菌株生长繁殖的营养物质会减少，用于发酵的成分也会相应增加，发酵也会推迟结束。产酸量会相应上升。但初始接种量过少导致的速率过慢也会导致在相同时间内产酸量过少，营养物质未被充分利用发酵，因此最后选择1、2和3％接种量。
[0056]
2.3发酵时间对发酵番茄汁活菌数和总酸的影响
[0057]
固定发酵温度为36℃，接种量2％，发酵时间为20、24、28和32h下做实验，实验结果如图4所示。
[0058]
由图4可知：在发酵28h后植物乳杆菌在番茄汁中的生长到达了稳定期，由于番茄汁中营养物质的消耗和有害代谢物的积累，微生物的生长速率逐渐下降，死亡细胞数量缓慢增加，生长分裂和死亡细胞数量处于动态平衡状态，导致活菌数变化不大，产酸量继续在
积累，所以总酸有所上升。发酵时间过短会导致活菌数不高产酸量不够，一般在发酵产品菌种生长到达稳定期时停止主发酵进行低温贮藏保存，选择发酵时间24、28和32h。
[0059]
2.4发酵工艺的响应面试验
[0060]
为了能更综合考虑到各因素对产品的综合评分的影响，在单因素实验的基础上，设计了响应面实验，因素水平表如表4，以发酵制得的番茄汁的感官得分为指标，确定实验的最佳组合。实验结果如表5。
[0061]
表2番茄汁发酵工艺优化box-behnken试验因素与水平
[0062]
因素-101a发酵温度(℃)343638b接种量(％)123c发酵时间(h)242832
[0063]
表3番茄汁发酵工艺优化box-behnken试验结果与分析
[0064][0065][0066]
利用design expert 8.0.5b软件对所得回归方程进行逐步回归，确定最佳发酵工艺参数为发酵温度36.98℃、菌种接种量1.92％、发酵时间30.01h，此时发酵番茄汁感官得分预测值为88.14分。为了便于实际操作，将最佳发酵工艺参数修改为发酵温度37℃、菌种接种量2％、发酵时间30h，在此最优发酵工艺条件下，发酵番茄汁的感官得分为87.69分，与模型预测值(88.14分)较一致，从而验证了模型的可靠性。所以最后选择发酵温度37℃、菌
种接种量2％、发酵时间30h作为植物乳杆菌发酵番茄汁的最佳工艺条件。
[0067]
3.番茄汁发酵饮料指标检测
[0068]
3.4.1产品的感官指标
[0069]
表4发酵番茄汁感官指标
[0070][0071]
3.4.2产品的理化指标
[0072]
表5发酵番茄汁理化指标
[0073][0074]
3.4.3产品的微生物指标
[0075]
表6发酵番茄汁微生物指标
[0076][0077][0078]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。