通过研究温度对水果酵素发酵过程中的发酵参数动态变化的影响,从pH值、有机酸、可溶性糖含量、纤维素酶活、微生物数量、感官评定等方面进行系统分析。结果发现,在发酵前期升温可显著提高可溶性糖含量(.92mg/mL),主要有机酸含量7.67g/L,纤维素酶活15.66U/mL及乳酸菌数量9.0lg(CFU/mL)。乳酸菌数量与有机酸含量、可溶性糖含量、纤维素酶活之间有较强的相关性。本研究可为酵素产业健康发展提供一定的理论和技术依据。国内的酵素主要采用单一或多种水果经过自然发酵、恒温或少数二阶段发酵法进行发酵。有的企业还开发出“四季发酵法”,目前酵素生产工艺缺乏基础研究,也缺少行业标准。为了研究酵素发酵过程中微生物的变化规律及各营养指标的变化,本试验分析在室温(25℃)、升温(30℃)及低温(10℃)条件下酵素发酵液中发酵微生物数量及种类、主要有机酸变化规律,以期为酵素产业健康发展提供参考。材料与方法用无菌水在无菌条件下分别轻轻冲洗各类有机水果,除去表面沙子和灰尘,在无菌操作台中自然晾干。红糖用紫外杀菌,酵素罐(5L)用高压蒸汽灭菌,并对其编号和标示。将发酵水果原料,柠檬∶蓝莓∶树莓∶木瓜∶火龙果∶猕猴桃∶葡萄∶苹果=10∶7∶5∶5∶5∶6∶7∶5总量与红糖按质量比1∶1,分别加入已灭菌的酵素罐中,一层原料一层糖,食材压实,排尽空气,装至酵素罐2/3处,封口,放置暗处发酵。三罐酵素体系分别按以下条件发酵:①室温温控模式:室温6个月;②室温+低温温控模式:室温7d至10℃6个月;③室温+升温+低温温控模式:室温7d至30℃7d再至10℃6个月。制备、存放及样品取样全程在无菌条件下进行。取样时间选取室温初期(.12.4)、升温末期(.1.17)、低温中期(.2.18)、低温末期(.5.18)4个阶段进行测定。分别进行pH值的测定、主要有机酸的测定、可溶性糖的测定、纤维素酶酶活的测定、微生物菌落数量的测定,并进行水果酵素感官评价(感官评价指标见表1)。结果与分析1、水果酵素发酵阶段感官评定结果及分析由图2可知,室温+升温+低温温度控制模式在升温阶段末期(发酵1个月)评定均分最高,且该阶段是3种温控条件下所有阶段感官评价均分最高的;室温+低温处理的感官评价分值持平且变化不大;室温处理的感官评价均分随发酵时间的推移逐步降低。通过表2比较3种发酵工艺感官评价均分最高阶段的描述词,可以发现室温+升温+低温处理在升温发酵末期“果味”感和“清爽”感突出,说明此阶段有机酸等风味物质大量释放;而室温+低温处理以“太甜”和“略甜”为主,室温处理以“甜”和“腻”为主,说明升温阶段对于后期发酵有利。2、水果酵素发酵过程中pH和可溶性糖的变化由图3可知,在室温+升温+低温模式中,可溶性糖含量在1个月时达到最高(.92mg/mL),然后降低,说明升温促进了水果的分解,产生更多的可溶性糖供微生物代谢产酸,导致后期pH值下降迅速,从4.55降至4.15。而没有升温过程的室温模式可溶性糖含量由于体系分解不充分,没有足够的可溶性糖,pH值下降缓慢。由此可见,高温大大促进了发酵效率。3、水果酵素发酵过程中主要有机酸含量的动态变化由图4可知,水果酵素发酵过程中产生了乳酸、甲酸、乙酸、丙酸,没有产生丁酸。室温+升温+低温模式发酵初期有机酸含量迅速升高,总酸含量达7.67g/L,其中乳酸产量最高(3.27g/L),甲酸含量最低(1.01g/L),而经升温后各类有机酸产量远远高于其它两个温控模式各时期的产量,进入低温阶段后有机酸含量迅速回落;低温发酵过程中有机酸含量先下降,到发酵末期开始上升;室温发酵中有机酸含量一直缓慢增加。虽然3种发酵体系中有机酸含量的变化各异,但到发酵最后阶段,有机酸含量基本持平。由此说明升温条件下,发酵原料充分分解,给微生物提供大量底物,微生物大量繁殖,促进了有机酸的产生;而低温条件下水果原料更易贮存,导致原料分解不充分,微生物生长受限,从而延缓了有机酸的产生;室温条件下发酵损耗,使有机酸产量变化不明显。4、水果酵素发酵过程纤维素酶酶活的动态变化水果中含大量纤维素,纤维素酶活反映发酵体系中纤维素成分的分解情况。图5显示,室温+升温+低温模式的纤维素酶活动态曲线呈“倒V”型,低温发酵的纤维素酶活呈双曲线上扬,室温发酵的纤维素酶活呈线性增长。5、水果酵素微生物菌落数的动态变化乳酸菌和酵母菌均是发酵工艺中重要的两类微生物,它们利用可溶性糖转化为有机酸等风味物质。由图6和图7可知,乳酸菌数量远大于酵母数量。酵素发酵体系温度的变化,导致体系分解效率不同,从而影响纤维素酶活、可溶性糖和有机酸含量以及微生物数量。微生物数量和其它发酵参数的相关性见表3。由表3可知,乳酸菌数量与有机酸含量、可溶性糖含量、纤维素酶活之间有较强的相关性。通过提高温度可促进发酵体系的原料分解,从而增加可溶性糖含量,提高乳酸菌活性,促进pH值迅速下降,提高有机酸含量。结论本研究从感官评定、pH值、有机酸含量、可溶性糖含量、纤维素酶活、微生物数量等指标比较水果酵素温度控制工艺,研究温度对水果酵素发酵参数的影响,最后得出发酵前期升温可显著促进乳酸菌数量的结论。整体来看,室温+升温+低温模式中升温阶段对于原料分解有明显的促进作用,能促进乳酸菌活性及数量,可提高发酵效率。而低温模式有利于风味物质的保持,发酵效率低,发酵时间长,部分发酵产物产量较低。
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