益生菌发酵芒果汁的研制及其理化性质分析

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nowolfjin
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芒果是我国产量最大的热带水果之一,年产量正逐年增加。芒果营养丰富,口感独特,市场上鲜果备受消费者青睐。但是芒果在运输和储藏过程中的损坏率达到20%以上,因此通过加工改善这一状况显得尤为重要。益生菌发酵果蔬汁是近年来食品科学工作者研究的热点,发现使用益生菌发酵果蔬汁对人体健康大有裨益,例如具有抗氧化、抗癌、抗心血管疾病等功效,但是国内外学者关于芒果汁发酵研究较少。本课题以海南澳芒为主要材料,研究了发酵工艺参数,首先选择菌种和复配比例,并通过单因素实验和正交试验确定了芒果汁益生菌发酵工艺。随后,从灭菌率、营养成分和物理特性等方面优化了紫外辅助超声波灭菌参数,并分析对益生菌增殖效果及营养成分、抗氧化能力、挥发性气体成分和物理特性五方面的影响,与水浴灭菌方式比较,凸显紫外辅助超声波灭菌的优势。最后通过体外模拟胃肠道消化分析芒果汁主要营养成分、活性成分含量以及抗氧化能力的变化,并分析发酵芒果汁的货架期,进一步证实了通过超声波灭菌的益生菌发酵芒果汁是一款富含膳食纤维和益生菌,且营养丰富和高生物利用率的新型芒果饮料,为芒果深加工提供了理论基础和参考依据。主要研究内容及结果如下:(1)发酵芒果汁生产工艺的确定以酸度为指标确定了复合菌种及其复配比例为保加利亚乳杆菌:嗜热链球菌:植物乳杆菌=1:2:1(v:v:v),复合菌种的对数期是4-18 h。随后,以酸度和感官评分为指标进行发酵工艺单因素和正交试验,并对正交试验结果进行模糊数学法分析,最后确定了发酵最佳工艺参数为:发酵温度为25℃,发酵时间为12 h,菌种添加量为2.5%,菌种数量级为10~8cfu/m L,在最佳条件下进行试验验证,得到芒果汁的酸度为30.52 T°,感官评分为7.26分。(2)未发酵芒果汁的紫外辅助超声波灭菌条件的优化及品质评价以主要营养成分(总糖、还原糖和蛋白质)、物理特性(色度、粒度和悬浮稳定性)和灭菌率确定紫外辅助超声波灭菌参数,功率为600 W,时间为10 min,频率为20 KHz,空占比为5。紫外辅助超声波灭菌的芒果汁对植物乳杆菌、嗜热链球菌、鼠李糖乳杆菌和嗜酸乳杆菌增殖效果均高于稀释相同倍数的水浴灭菌的芒果汁。从营养方面来说,除水分和维生素C外,其他主要营养物质的含量均以紫外辅助超声波灭菌的芒果汁中最高,尤其是类胡萝卜素,紫外辅助超声波灭菌的芒果汁较未灭菌芒果汁分别增加了2.03倍;而且紫外辅助超声波灭菌的芒果汁中维生素C含量是最高的(1.52 mg/m L),抗氧化能力也一样。除了As、Mn、P、S、Zn外,灭菌后的芒果汁中其它矿物质元素含量均增加,且紫外辅助超声波灭菌的芒果汁中含量最高。从挥发性香气成分来说,芒果汁主要的挥发性气体成分是(+)-3-蒈烯,异味成分主要是氧烷类挥发性成分,紫外辅助超声波灭菌的芒果汁中的相对含量为0.49%,低于水浴灭菌的芒果汁。对2种灭菌方式及未灭菌芒果汁3种样品进行流变学分析,三者均呈现假塑性流体特征(0<n<1)且属于凝胶体系(G’>G’’),紫外辅助超声波灭菌的芒果汁的假塑性程度最高,水浴灭菌的芒果汁的假塑性程度最弱。3种样品的表观粘度K顺序:KUa-US-MJ<KWS-MJ<KAM-MJ,并且3种芒果汁均呈现一定的触变性。因此,确定了紫外辅助超声波灭菌方式较热灭菌方式适合于芒果汁灭菌处理,进一步说明非热灭菌的优势。(3)紫外辅助超声波灭菌对发酵芒果汁理化性质的影响发酵后的果汁中的有益微生物和有害微生物指标均符合国标NY/T 799-2004中的要求,未检测到致病菌,水浴灭菌后发酵芒果汁中益生菌总数为2.13×10~7cfu/m L;紫外辅助超声波灭菌后发酵的芒果汁中益生菌总数为3.14×10~7cfu/m L,显著高于前者(P<0.05)且感官评分为8.05分。对于主要营养成分,芒果汁经过发酵后均增加,尤其是类胡萝卜素,增加了1.77-2.05倍,总酚增加了0.3-0.37倍,可溶性膳食纤维增加了0.13-0.16倍,蛋白质增加了0.90-0.93倍,维生素C增加了0.27-0.67倍等;并且3种果汁中均以紫外辅助超声波灭菌后发酵的芒果汁中含量最高,芒果汁的抗氧化能力也一样。多酚经过发酵后组分不变,但各个组分的含量发生改变。芒果汁经过发酵后矿物质元素含量均增加,除Ca、Mg、Mn、Na、P、Pb、Zn外,紫外辅助超声波灭菌后发酵的芒果汁中其他矿物质元素含量高于水浴灭菌后发酵芒果汁中的含量。3种芒果汁中总共检测出28种挥发性香气成分,包含烃类、烯类、醛类、氧烷类、醌类、酸类和酮类6类物质,且主要的挥发性气体成分是(+)-3-蒈烯,紫外辅助超声波灭菌后发酵的芒果汁中酸类和酮类香气成分相对含量分别为0.09%和0.21%,水浴灭菌后发酵芒果汁中的挥发性气体成分中酸类和酮类香气成分相对含量很低,未被检测出。紫外辅助超声波灭菌后发酵的芒果汁色泽偏黄,水浴灭菌后发酵芒果汁色泽偏绿,紫外辅助超声波灭菌后发酵芒果汁的平均粒度最低(112.25μm),悬浮稳定性最高。经过流变学分析,3种芒果汁样品均呈现假塑性流体特性(0<n<1)且属于凝胶体系(G’>G’’),表观粘度K:KFJ<KUa-US-FMJ<KWS-FMJ,而且都呈现一定的触变性。因此,确定了紫外辅助超声波灭菌方式较热灭菌方式适合于芒果汁发酵前的灭菌处理。(4)发酵芒果汁体外模拟胃肠道消化及货架期分析为了进一步了解发酵芒果汁的健康意义,从体外实验考察了发酵和超声处理对芒果汁中的营养成分和活性成分的生物利用率的影响。结果表明,体外模拟鲜芒果汁、水浴灭菌后发酵的芒果汁和紫外辅助超声波灭菌后发酵的芒果汁在胃肠道消化过程中,紫外辅助超声波灭菌后发酵的芒果汁中的总糖、还原糖、氨基酸、维生素C、多酚、类胡萝卜素的吸收量和吸收物质的抗氧化能力最高,水浴灭菌后发酵的芒果汁的次之,鲜果汁的最低。进一步证明了紫外辅助超声波灭菌发酵芒果汁更有益于人体吸收,同时也表明确定的灭菌条件是最优的。在最优发酵工艺的基础上,测得紫外辅助超声波灭菌后发酵的芒果汁中各营养成分的含量:蛋白质2.43mg/100m L,总糖含量6.04 g/100m L,还原糖含量0.82 g/100m L,维生素C含量1.58mg/100m L,水分含量93.30 g/100m L,总酚含量9.71 mg/100m L,可溶性膳食纤维含量2.52 g/100m L,类胡萝卜素含量2.31 mg/100m L,氨基酸含量121.46 mg/100m L,酸度30.52 T°,p H 3.95。紫外辅助超声波灭菌后发酵芒果汁的质量标准和卫生指标均符合国家标准NY/T707-2003和NY/T 799-2004中的要求。从益生菌总数、p H、酸度、还原糖、总酚、悬浮稳定性、色度、粒度八个方面分析确定益生菌发酵芒果汁在4℃环境中冷藏25天内品质维持良好。以上研究表明,超声波灭菌的益生菌发酵芒果汁不失为一种理想的加工方式。同时也为芒果深加工提供了新思路和新途径。以上研究尚未见相关文献报道。
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