酥梨汁乳酸菌发酵工艺优化及挥发性成分分析_牛佳佳.pdf

牛佳佳，赵彪，崔巍，等.酥梨汁乳酸菌发酵工艺优化及挥发性成分分析 J.食品工业科技，2023，44（14）：171181.doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022080321NIU Jiajia,ZHAO Biao,CUI Wei,et al.Optimization of Lactic Acid Bacteria Fermentation Process and Volatile Component Analysisof Suli Pear JuiceJ.Science and Technology of Food Industry,2023,44(14):171181.(in Chinese with English abstract).doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022080321 工艺技术 酥梨汁乳酸菌发酵工艺优化及挥发性成分分析酥梨汁乳酸菌发酵工艺优化及挥发性成分分析牛佳佳1，赵彪2，崔巍1，郭超峰3，徐振玉3，鲁云风4，苗建银5，张四普1,*（1.河南省农业科学院园艺研究所，河南郑州 450002；2.河南农业大学园艺学院，河南郑州 450002；3.宁陵县农业农村局，河南商丘 476700；4.南阳师范学院生命科学与农业工程学院，河南南阳 473061；5.华南农业大学食品学院，广东省功能食品活性物重点实验室，广东广州 510642）摘要：以宁陵县金顶谢花酥梨为主要原料，筛选适宜酥梨汁发酵的乳酸菌组合，在单因素实验的基础上，通过正交试验优化乳酸菌酥梨汁的发酵工艺，并对优化后的乳酸菌酥梨汁挥发性成分进行动态分析。结果表明，最优发酵条件为：鼠李糖乳杆菌:嗜酸乳杆菌:乳双歧杆菌=1:1:1（V/V），初始 pH4.5，接种量 4%，糖添加量 10%，发酵时间 50 h，此条件下制得的乳酸菌酥梨汁 VC含量 14.17 mg/100mL、总酸含量 7.66 g/L、总酚含量 3.68 mg/mL、总黄酮含量 6.25 mg/mL，DPPH 自由基清除率 90.05%，感官评分 80.60。通过气相色谱-质谱法（gas chromato-graphy-mass spectrometry，GC-MS）对乳酸菌酥梨汁在发酵 0、30、40、50 h 的挥发性成分进行分析，共检测出55 种挥发性物质，随着发酵时间的延长，挥发性物质的种类和含量增加，酥梨原汁共有 7 种挥发性成分，发酵 30和 40 h 的酥梨汁挥发性成分均为 27 种，发酵 50 h 的挥发性成分增加至 46 种，此时，高级醇、高级酯和高级酸类物质大量产生，赋予乳酸菌酥梨汁酸甜口感和独特的风味。关键词：酥梨汁，乳酸菌，发酵工艺优化，挥发性成分，气质联用（GC-MS）本文网刊:中图分类号：TS255.3 文献标识码：B 文章编号：10020306（2023）14017111DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2022080321OptimizationofLacticAcidBacteriaFermentationProcessandVolatileComponentAnalysisofSuliPearJuiceNIUJiajia1，ZHAOBiao2，CUIWei1，GUOChaofeng3，XUZhenyu3，LUYunfeng4，MIAOJianyin5，ZHANGSipu1,*（1.Horticulture Research Institute of Henan Agricultural Science Academy,Zhengzhou 450002,China；2.College of Horticulture,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China；3.Agricultural Bureau of Ningling County,Shangqiu 476700,China；4.College of Life Sciences and Agricultural Engineering,Nanyang Normal University,Nanyang 473061,China；5.College of Food Science,South China Agricultural University,Guangdong Provincial Key Laboratory of Nutraceuticalsand Functional Foods,Guangzhou 510642,China）Abstract：Taking Jinding Xiehua Suli pear from Ningling County as the main raw material,lactic acid bacteria suitable forfermentation of pear juice were screened.The fermentation technology of Suli pear juice with lactic acid bacteria wasoptimized by orthogonal test based on single-factor experiments and the volatile component of the Suli pear juice with lactic 收稿日期：20220831 基金项目：河南省大宗水果产业技术体系项目（HARS-22-09-G4）。作者简介：牛佳佳（1981），女，博士，副研究员，研究方向：果品保鲜与加工，E-mail：。*通信作者：张四普（1973），男，博士，副研究员，研究方向：果品保鲜与加工，E-mail：。第 44 卷 第 14 期食品工业科技Vol.44 No.142023 年 7 月Science and Technology of Food IndustryJul.2023 acid bacteria after optimization were analyzed dynamically.The results showed that the best fermentation conditions wereas follows:Rhamnose Lactobacillus:Lactobacillus acidophilus:Bifidum lactobacillus lactis=1:1:1(V/V),the initial pHwas 4.5,the amount of lactic acid bacteria addition was 4%,the amount of sugar addition was 10%,and the fermentationtime was 50 h.Under this condition,the VC content was 14.17 mg/100 mL,the total acid content was 7.66 g/L,the totalphenol content was 3.68 mg/mL,the total flavonoids content was 6.25 mg/mL,the DPPH free radical scavenging rate was90.05%,and the sensory score was 80.60.The volatile components of Suli pear juice after 0,30,40 and 50 h fermentationwere analyzed by the gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS).A total of 55 volatile substances were detected.With the prolongation of fermentation time,the types and contents of volatile substances increased.There were 7 kinds ofvolatile components in the raw Suli pear juice,the volatile components of pear juice after 30 and 40 h fermentation were 27kinds,and increased to 46 kinds of volatile components after 50 h fermentation when higher alcohols,higher esters andhigher acids were produced in large quantities,which brought lactic acid bacteria the sour and sweet taste and unique flavorof Suli pear juice.Keywords：Suli pear juice；lactic acid bacteria；optimization of fermentation process；volatile component；GC-MS 梨属于蔷薇科（Rosasceae）梨亚科（Pomoideae）梨属（Pyrus L.）植物，其果实具有生津止渴、消热解暑、化痰润肺、止咳平喘、通便利尿的功能，梨汁含水量可达 80%以上，含糖量约为 8%15%，富含Ca、Fe、P、Se、Zn 等矿物质和果胶物质以及多种维生素，是优质的加工原材料1。益生菌发酵果汁不仅可以赋予果汁产品独特的风味，还可以转化果汁中的营养物质，成为近年来食品加工领域备受关注的热点2。乳酸菌是一类可利用碳水化合物发酵产生有机酸的微生物，研究发现，益生性乳酸菌发酵果汁能够增加产品营养功能和保健功能3，提高抗氧化性4，分解大分子物质5，改善产品口感和风味6。发酵果汁中风味物质对产品的最终感官品质起着决定作用7，焦媛媛等8、李汴生等9和卢嘉懿10研究梨汁乳酸菌发酵时关注点均在发酵前后梨汁挥发性风味物质的组分变化，而对发酵过程中挥发性物质动态变化的相关研究鲜有报道。目前，在皇冠11、鸭梨12、玉露香13等多个梨品种上也进行过乳酸菌发酵研究，但鲜见发酵菌种筛选的相关报导。由于菌种的代谢途径不同，乳酸菌混菌发酵较单一菌种发酵能产生更丰富的代谢产物1314，郭玉如等15选择类干酪乳杆菌和保加利亚乳杆菌共同发酵苹果汁，能够提高活菌数和改善单菌发酵的单一风味，卢嘉懿等16进行内源性植物乳杆菌和外源性植物乳杆菌混合发酵，梨汁的产酸量高、挥发性风味物质丰富，游离氨基酸和酚类物质均优于菌种单一发酵。因此，选择适宜梨汁发酵的菌种尤为关键。梨汁进行乳酸菌发酵时考察因素一般有发酵温度、发酵时间、接种量、糖添加量1113。研究发现，乳酸菌最适生长温度集中于 3037，但酥梨17、香梨18和水晶梨8汁在 30 条件下进行乳酸菌发酵，均取得了良好的发酵效果；姚沛琳等19进行植物乳杆菌酥梨汁发酵时发现，发酵温度是正交试验影响最小的因素，在猕猴桃20、树莓21上也有相同结果。同时，初始 pH 也是影响发酵指标的关键因素，适宜的 pH 影响菌株的生长、果汁稳定性和酶的活性2223，但在梨汁乳酸菌发酵研究中关注较少。因此，本试验以宁陵县金顶谢花酥梨为主要原料，基于主成分分析综合评价确定适宜酥梨汁发酵的乳酸菌种类，在单因素的基础上，通过正交试验进一步优化酥梨汁乳酸菌发酵工艺，并对工艺优化后的乳酸菌酥梨汁挥发性成分采用气-质联用技术（gaschromatography-mass spectrometry，GC-MS）进行动态分析。旨在通过乳酸菌发酵解决酥梨汁易褐变、无酸味、口感单一的问题，为酥梨资源开发利用、提高产品附加值提供技术支撑，为乳酸菌发酵梨汁的规律研究提供理论依据。1材料与方法 1.1材料与仪器金顶谢花酥梨（Suli pear）采自商丘市宁陵县石桥镇；植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、乳双歧杆菌冻干型乳酸菌粉乳酸菌，活菌总数1.01010 CFU/g，山东中科嘉亿生物工程有限公司；绵白糖中粮福临门；氢氧化钠、没食子酸、三氯乙酸、氯化铁AR 级，天津市科密欧化学试剂有限公司；福林酚上海展云化工有限公司；无水乙醇、碳酸钠烟台市双双化工有限公司；亚硝酸钠、硝酸铝天津希恩思生化科技有限公司；芦丁上海索莱宝生物科技有限公司；双吡啶、没食子酸上海源叶生物科技有限公司；DPPH 自由基清除能力试剂盒南京建成生物工程研究所；2-甲基-3-庚酮质谱级德国默克股份两合公司。PAL-1 数显折光仪日本 ATAGO 公司；ZDJ-4B 雷磁自动电位滴定仪上海仪电科学仪器股份有限公司；CR-400 色差分析仪日本柯尼卡美能达公司；FE-28 酸度计梅特勒-托利多（上海）有限公司；HC-2518R 高速冷冻离心机安徽中科中佳科学仪器有限公司；BSA423S-CW 电子秤感量 1 mg，德国赛多利斯公司；LRH-100 恒温培养箱上海精宏实验设备有限公司；A590 扫描型双光束紫外可见分光光度计上海翱艺仪器有限公司；JYZ-E16 九阳原汁机杭州九阳小家电有限公司；8890B/5977B 172 食品工业科技2023 年 7 月型气相色谱-质谱联用仪美国安捷伦科技有限公司；HP-INNOWAX 气象毛细管色谱柱上海安谱实验科技股份有限公司。1.2实验方法 1.2.1 乳酸菌发酵酥梨汁工艺流程梨去皮、去核切块榨汁灭菌冷却调整成分搅拌发酵冷藏。选择新鲜成熟的宁陵酥梨，经清洗、去皮、去核后，破碎榨汁，100 5 min 灭菌，自然冷却后按试验设计调整成分，搅拌均匀后置于预定条件发酵。1.2.2 酥梨汁乳酸发酵菌种筛选将植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum，Lp）、嗜酸乳杆菌（Lacto-bacillus acidophilus，La）、干酪乳杆菌（Lactobacilluscasei，Lc）、鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus，Lr）、乳双歧杆菌（Bifidobacterium lactis，Bl）5 种乳酸菌进行等量体积比混合，基于主成分分析方法，对完全随机组合共 31 个处理进行评价，以感官评分、维生素 C（Vitamin C，VC）含量、总酸含量等理化指标为因子，确定适宜酥梨汁发酵的乳酸菌组合，设定发酵温度 30，pH4.0，糖添加量 5%，接种量 1%，发酵 60 h。1.2.3 发酵工艺单因素试验以乳酸菌酥梨汁的感官评定分数和总酸含量为指标，分别对初始 pH、接种量，糖添加量、发酵时间进行单因素实验。各因素设置如下：发酵初始 pH 分别为 4、4.5、5、5.5、6，设定发酵温度 30，接种浓度 1%，糖添加量 5%，发酵 80 h；接种量分别为：1%、2%、3%、4%、5%，设定发酵温度 30，pH4.0，糖添加量 5%，发酵 80 h；糖添加量分别为 1%、3%、5%、8%、10%，设定发酵温度 30，pH4.0，接种浓度 1%，发酵 80 h；发酵时间分别为：40、50、60、70、80 h，设定发酵温度 30，接种浓度 1%，pH4.0，糖添加量 5%，发酵 80 h。1.2.4 正交试验设计在上述单因素实验的基础上，进行四因素三水平的正交分析试验，试验按照L9（34）正交试验因素与水平见表 1。表 1 正交试验因素水平设计Table 1 Factor level design of orthogonal experiment水平A pHB接种量（%）C糖添加量（%）D发酵时间（h）14.0255024.5386035.041070 综合加权评分法参考韩颖等24的方法，对总酸含量和感官评分两项指标进行综合加权评分，确定各指标权重，以满分 100 分计。总酸含量权重分值40 分，感官评价权重分值 60 分，综合评分为各指标加权评分之和。Yi=aWiWO式中：Yi表示指标加权得分，分；a 表示指标权重分值，分；Wi 表示指标试验结果，g/L 或分；WO 表示最佳试验结果 g/L 或分（总酸最佳值为 9.61 g/L，感官评分最佳值为 79.33 分）。1.2.5 乳酸菌酥梨汁品质分析 1.2.5.1 感官评分由 10 名受过训练的老师和学生组成（年龄 2058 不等），男女各 5 名，对乳酸菌发酵梨汁的色泽、口感、风味和形态进行评价，评定结果实行百分制，取平均值作为最终感官评分，具体评价标准见表 2。表 2 发酵酥梨汁感官评分标准Table 2 Sensory evaluation criteria for Suli pear juicefermented by lactic acid bacteria项目评分标准分值色泽（15分）淡黄色1015黄色、深黄色59棕黄色、棕色、褐色04形态（15分）无悬浮物，无正常视力可见的外来杂质1415有微量悬浮物，无正常视力可见的外来杂质1013轻度浑浊，有少量沉淀物或杂质59液体浑浊，沉淀明显有分层，有杂质04口感（20分）具有梨发酵特有的口感，酸甜适度，口感柔和1620梨发酵特征口感明显，稍酸或稍甜1115有梨发酵的特征口感，酒味淡，味道偏酸过甜610酸涩味过较重，适口性较差05气味（30分）具有典型的果香和发酵香，无异味2530有果香和发酵香气，无异味1824果香和发酵香气平淡，略带其他气味1117果香和发酵香气微弱，异味明显010滋味（20分）滋味协调，风味突出、梨香醇厚，无异味1520偏酸或偏甜，风味略佳、梨香稍淡，无异味1014过酸或过甜，风味一般，有异味09 1.2.5.2 总酸含量测定按照 GB 12456-2021食品安全国家标准食品中总酸的测定方法，采用电位滴定法进行测定25。1.2.5.3 色差的测定直接采用 CR-400 便携式色差仪对梨汁色泽进行测定，记录 L*、a*、b*值，每样品重复测定 9 次。y=0.1257x+0.010 1.2.5.4 pH 和 VC含量测定参照崔燕等26的方法略作修改，采用 pH 计直接测定梨汁 pH；采用分光光度法进行梨汁中 VC含量，取 1.0 mL 样品，加入 5 mL6%TCA 溶液混匀，然后在 4，10000 r/min，离心 25 min，取 0.2 mL 上清，依次加入 0.8 mL PBS（0.1 mol/L pH=7.4），1.0 mL 10%TCA，0.8 mL 42%H3PO4，0.8 mL 4%双吡啶，0.4 mL 3%FeCl3，混匀后 42 水浴 60 min，然后立即测定 534 nm 处测定吸光值，对比相应的 VC标准曲线计算样品中的VC含量，R2=0.996，结果以 mg/mL表示。每个样品 3 次重复。1.2.5.5 总酚含量测定参考 Cw 等27的方法略有第 44 卷 第 14 期牛佳佳，等：酥梨汁乳酸菌发酵工艺优化及挥发性成分分析 173 y=0.1046x+0.0034改动，取 2.0 mL 梨汁与 4 mL 60%乙醇充分混匀，4 10000 r/min 离心 10 min，取 2.0 mL 上清，加入1.0 mL 0.5 mol/L 福林酚试剂，混匀后加入 5.0 mL饱和碳酸钠溶液，加蒸馏水至 25 mL，混匀，室温放置 60 min，在波长 765 nm 下测定吸光值，对比相应没食子酸标曲计算样品中的总酚含量，R2=0.998，结果以 mg/mL 表示，每个样品 3 次重复。y=0.1257x+0.0103 1.2.5.6 总黄酮含量测定参考刘金龙等28的方法略有改动，取 2.0 mL 梨汁加入 60%乙醇溶液 3.0 mL，0.3 mL 5%亚硝酸钠溶液，摇匀后静置 6 min，加入0.3 mL 10%硝酸铝溶液，摇匀后静置 6 min，加入4.0 mL 5%氢氧化钠溶液摇匀，静置 15 min，于波长510 nm 测定吸光值，对比相应芦丁浓度标准曲线计算样品中的总黄酮含量，R2=0.998，结果以 mg/mL 表示。每个样品 3 次重复。1.2.5.7 DPPH 自由基清除率测定参照南京建成生物工程研究所 DPPH 自由基清除能力试剂盒使用说明。1.2.6 乳酸菌酥梨汁挥发性成分的测定采用顶空固相微萃取气质联用法对所制得的乳酸菌酥梨汁挥发性风味物质进行检测29。1.2.6.1 样品制备准确移取 6 mL 样品于 10 mL螺口进样瓶中，加入 1.50 g NaCl 和 1 L 内标物（2-甲基-3-庚酮），用聚四氟乙烯隔垫密封，45 环境下于磁力搅拌器中平衡 20 min。平衡后将 SPME 萃取头通过隔垫插入进样瓶 1 cm，使其置于样品瓶顶空吸附 30 min，随后取出萃取头立即插入 GC 仪的进样口，插入深度为 2 cm，推出纤维头，解析热 5 min，同时启动仪器收集数据。1.2.6.2 色谱和质谱条件气相色谱（GC）条件：HP-INNOWAX 毛细管色谱柱（30 m0.25 mm，0.25 m）；进样口温度 260，载气为 He（纯度 99.999%），流速 1 mL/min，不分流进样。升温程序：起始温度为40，保持 3 min 后以 4/min 的速度升温至 120，再以 6/min 的速度升温至 240，保持 9 min。质谱（MS）条件：电子轰击电离（EI），电子能量为 70 eV，离子源温度为 230，接口温度为 230，质量扫描范围为 m/z 35500，溶剂切除时间 2 min。将采集到的谱图与质谱仪的 NIST 谱库进行检索对比进行定性，选取匹配度大于 80%作为物质鉴定依据，用峰面积计算挥发性物质的绝对含量。1.3数据处理使用 Excel 2010 处理数据，SPSS 19.0 软件统计分析数据，利用 Origin 2020 软件制图，所有试验3 次重复，取平均值加减标准差。2结果与分析 2.1酥梨汁乳酸发酵菌种筛选由表 3 可知 8 个理化指标因子可形成 4 个主成分，4 个主成分的累计方差贡献率为 91.145%，涵盖了大于总体信息的 85%，符合分析要求，可依此进行主成分分析综合评价乳酸菌梨汁。将各指标变量的主成分载荷除以主成分相对应的特征值平方根得到标准化变量的系数向量，依此列出基于感官评分主成分解析表达式：F=0.856X10.269X2+0.069X30.049X40.112X50.118X6+0.219X70.184X8 表 3 乳酸菌发酵梨汁品质指标的载荷矩阵Table 3 Loading matrix of quality indexes of pear juicefermented by lactic acid bacteria品质指标F1F2F3F4感官评分X10.2570.0810.1660.902pH X20.0320.8020.3040.284总酸含量X30.0530.1990.9250.073VC含量X40.1240.7890.5260.052L*值X50.9550.0010.0550.118a*值X60.9440.1820.0130.124b*值X70.8670.3520.0220.231C*值X80.9200.2820.0280.194方差贡献率（%）47.30718.15713.9711.711累积贡献率（%）47.30765.46479.43491.145注：粗体表示因子载荷大于0.7。由表 4 可知，分值排名前 3 位的菌种组合为，鼠李糖乳杆菌（La）:嗜酸乳杆菌（Bl）:乳双歧杆菌（Lr）=1:1:1（V/V），植物乳杆菌（Lp）:干酪乳酸菌（Lc）=1:1（V/V），植物乳杆菌（Lr）:鼠李糖乳杆菌（Lp）=1:1（V/V）。因此，优选鼠李糖乳杆菌（La）:嗜酸乳杆菌（Bl）:乳双歧杆菌（Lr）=1:1:1（V/V）组合进行后续试验。2.2单因素实验结果 2.2.1 发酵初始 pH 对乳酸菌发酵酥梨汁感官品质的影响pH 和总酸含量是判断发酵程度的重要指标，能否快速产酸也标志着乳酸菌活力是否良好，其值的高低还直接影响产品的口感、风味、品质、以及保质期30。如图 1 所示，随着发酵初始 pH 的增加，酥梨汁总酸含量先升高后降低，感官评分也呈相同的变化趋势，总酸含量和感官评分在初始 pH4.5 时达到双峰值，为 8.03 g/L 和 78.33 分，感官评分在初始pH4.5 最高，与王鑫31的结果一致。试验选用的鼠李糖乳杆菌、嗜酸乳杆菌、乳双歧杆菌在菌体培养中，一般优化的初始 pH 范围是 6.07.5 之间32，但由于水果特性和乳酸菌的耐酸性，果汁乳酸菌发酵的初始 pH 一般较低（pH 4.306.10），卢嘉懿10研究橙汁、梨汁和葡萄汁乳酸菌发酵发现，果汁初始 pH 主要影响嗜酸乳杆菌，且在初始 pH3.80 的橙汁发酵中表现更优，海棠果采用鼠李糖乳杆菌发酵 48 h 后，pH 稳定在 3.02，此时活菌数也保持稳定33，添加乳双歧杆菌的混合发酵中，有嘧啶代谢、戊糖磷酸途径、酪氨酸代谢、苯丙氨酸代谢等多种氨基酸代谢途 174 食品工业科技2023 年 7 月径的参与34。因此，本研究中乳酸菌混合发酵酥梨汁，选择初始 pH4.05.0 的条件进一步优化。2.2.2 糖添加量对乳酸菌发酵酥梨汁感官品质的影响糖作为乳酸菌可利用的碳源，有助于乳酸菌生长繁殖，同时糖添加量影响果汁发酵后的甜酸比，直接影响果汁的口感21。如图 2 所示，随着糖添加量的不断增加，感官评分逐步上升，在糖添加量为 8%时，乳酸菌梨汁的感官评分最高，为 77.00 分，10%糖添加量的感官评分略微降低；总酸含量呈先升高后降低的变化趋势，在 3%糖添加量时总酸含量最高，为7.95 g/L，之后逐步降低，在 10%糖添加量时总酸含量降为 7.28 g/L，可能由于糖添加量高，渗透压增大，影响到菌株的活性，造成发酵过程减缓甚至减弱，从而降低产酸能力；糖添加量过少、乳酸菌增殖能力下降，难以形成发酵风味，也会导致口感不佳。刘国明等35发现加糖量在 7%9%范围时，发酵饮料的感官评分相对较高。因此，综合考虑选择糖添加量为5%10%进一步优化。79.958.10077.907.95275.857.80473.807.65671.757.50869.707.351067.657.2065.60感官评分(分)总酸含量(g/L)感官评分总酸含量糖添加量(%)图 2 糖添加量对乳酸菌发酵酥梨汁感官评分和总酸含量的影响Fig.2 Effects of sugar content on sensory score and total acidcontent of Suli pear juice fermented by lactic acid bacteria 2.2.3 接种量对乳酸菌发酵酥梨汁感官品质的影响乳酸菌接种量的多少是影响梨汁品质的重要影响因素之一，影响着发酵产品的酸度和黏度3。接种量低乳酸菌活菌数比较少，利用梨汁的苹果酸或糖类转化为乳酸的效率不高，发酵果汁乳酸风味淡；接种量高乳酸菌可以在短时间内快速利用梨汁的糖类物质转化为大量乳酸，但发酵果汁过酸会影响梨汁的口感和品质；另外接种量高会促进微生物细胞衰老，出现自溶现象，影响口感和功能36。由图 3 可知，随着接 85.8519.9080.8029.4575.7539.0070.7048.5565.6558.1060.6055.55感官评分(分)总酸含量(g/L)感官评分总酸含量接种量(%)图 3 接种量对乳酸菌发酵酥梨汁感官评分和总酸含量的影响Fig.3 Effects of inoculation amount on sensory score and totalacid content of Suli pear juice fermented by lactic acid bacteria 表 4 乳酸菌筛选组合的品质评价分值Table 4 Quality evaluation score of lactic acid bacteriascreening combination序号乳酸菌组合（V/V）得分排名1La0.892272Bl0.089193Lr0.954284Lp0.449115Lc2.838316La:Bl=1:10.421127La:Lr=1:10.445238La:Lp=1:10.95359La:Lc=1:10.0901810Bl:Lr=1:12.2203011Bl:Lp=1:10.3061512Bl:Lc=1:10.5402413Lr:Lp=1:11.070314Lr:Lc=1:11.9602915Lp:Lc=1:11.200216La:Bl:Lr=1:1:11.444117La:Bl:Lp=1:1:10.4282218La:B:lLc=1:1:10.1972119La:Lr:Lp=1:1:10.622920La:Lr:Lc=1:1:10.876721La:Lp:Lc=1:1:10.677822Bl:Lr:Lp=1:1:10.881623Bl:Lr:Lc=1:1:10.3671324Bl:Lp:Lc=1:1:10.5992625Lr:Lp:Lc=1:1:10.6061026La:Bl:Lr:Lp=1:1:1:10.1222027La:Bl:Lr:Lc=1:1:1:10.5472528La:Bl:Lp:Lc=1:1:1:10.3251429La:Lr:Lp:Lc=1:1:1:10.961430Bl:Lr:Lp:Lc=1:1:1:10.1261731La:Bl:Lr:Lp:Lc=1:1:1:1:10.28016 87.558.254.082.408.004.577.257.755.072.107.505.56.0感官评分(分)初始pH总酸含量(g/L)感官评分总酸含量图 1 发酵初始 pH 对乳酸菌发酵酥梨汁感官评分和总酸度含量的影响Fig.1 Effect of initial fermentation pH on sensory score andtotal acidity content of Suli pear juice fermented bylactic acid bacteria 第 44 卷 第 14 期牛佳佳，等：酥梨汁乳酸菌发酵工艺优化及挥发性成分分析 175 种量的增加，感官评分也随其升高，呈先上升后下降的变化趋势，总酸含量的变化与感官评分趋于一致；接种量DAB，即糖添加量发酵时间pH接种量，由表 6方差分析结果得出，初始 pH、乳酸菌接种量、糖添加量、发酵时间对乳酸菌发酵梨汁的感官评分影响均显著（PBDC，即 pH接种量发酵时间糖添加量（表 5），由表 6 方差分析结果得出，初始 pH、乳酸菌接种量、糖添加量、发酵时间对乳酸菌发酵梨汁的感官评分影响均显著（PDAB 最优组合：A2B3C3D1总酸含量k16.947.197.777.36k27.918.017.848.48k38.888.528.117.88R1.941.330.341.12影响主次顺序：ABDC最优组合：A3B3C3D2综合评分k183.5983.8788.5290.72k290.2086.5882.6987.76k388.2191.5590.7983.52R6.617.688.107.20影响主次顺序：CBDA最优组合：A2B3C3D1 176 食品工业科技2023 年 7 月梨汁的影响因素主次顺序为 CBDA，即糖添加量接种量发酵时间pH（表 5）；初始 pH、乳酸菌接种量、糖添加量、发酵时间对乳酸菌发酵梨汁的感官评分影响均显著（P0.05）（表 6），以综合评分分值为指标，综合分析出最优工艺组合为 A2B3C3D1，即 pH4.5，接种量为 4%，糖添加量为 10%，发酵时间为 50 h。2.4最优方案试验为验证正交优化试验结果，在鼠李糖乳杆菌:嗜酸乳杆菌:乳双歧菌=1:1:1（V/V），接种量 4%，pH值 4.5，糖添加量 10%，发酵时间为 50 h 最优方案条件下，制得的乳酸菌酥梨汁 VC含量 14.17 mg/100 mL，总酸含量 7.66 g/L，总酚含量 3.68 mg/mL，总黄酮含量 6.25 mg/mL，DPPH 自由基清除率 90.05%，感官评分 80.60，优于所有正交试验组合的结果（表 7）。2.5乳酸菌酥梨汁挥发性风味分析乳酸菌发酵可改善果蔬汁的风味口感，试验对工艺优化后的乳酸菌酥梨汁挥发性成分采用 GC-MS 进行动态分析，不同种类挥发性物质在样品中的分布及含量如表 8，在发酵的 0、30、40、50 h 共检测出挥发性风味成分 55 种，主要为醇类、酯类和酸类。其中醇类 20 种，占比 36.36%，酯类 17 种，占比30.91%，酸类6 种，占比10.91%，酚类4 种，占比7.27%，酮类 2 种，占比 3.64%，烷类 2 种，占比 3.64%，还有甲氧基苯基肟、（+）-雪松烯等其他类 4 种物质。乳酸菌酥梨汁挥发性成分在不同发酵阶段产生的种类和含量不同，随着发酵时间延长，挥发性风味物质的种类和含量增加，在发酵 0、30、40、50 h，分别检测到 7、27、27 种和 46 种挥发性成分。未发酵的酥梨汁有 7 种，主要为 4 种醇类，1 种酯类和甲氧基苯基肟；发酵 30 和 40 h 均有 27 种挥发性风味物质，醇类和酯类物质种类和含量增加，酸类、酚类和烷类物质产生，酚类物质产生是乳酸菌发酵过程中结合酚类转化为游离酚的结果，游离酚更易于被人体消化吸收38；发酵 50 h，挥发性风味物质种类增加至46 种，虽然乙醇产生，但含量0.5 g/100 g，符合植物酵素国家行业标准39，同时乙醇香气阈值高，有100000 g/L，因而不影响整体风味40。高级醇、高 表 6 因素方差分析结果Table 6 Factor analysis of variance for sensory evaluation因素平方和自由度均方F值显著性水平感官评价A93.85246.935068.00*B8.0218.02867.00*C4.0514.05437.00*D15.61115.611685.00*残差0.011总和289.568总酸含量A5.6122.81429.67*B5.3015.30810.75*C5.1315.13784.40*D4.1114.11629.58*残差0.011总和15.118综合评分A69.08234.55205.58*B54.32154.32323.25*C118.581118.58705.72*D129.331129.33769.71*残差0.171总和344.478注：*表示差异显著（P0.05）。表 7 乳酸菌酥梨汁验证试验指标Table 7 Validation test index of Suli pear juice fermented by lactic acid bacteria指标VC含量（mg/100 mL）总酸含量（g/L）总酚含量（mg/mL）总黄酮含量（mg/mL）DPPH自由基清除率（%）感官评分（分）数值14.170.137.660.033.680.096.250.2590.051.0780.600.92 表 8 乳酸菌发酵酥梨汁挥发性成分 GC-MS 分析结果Table 8 GC-MS analysis of volatile constituents in Suli pear juice fermented by lactic acid bacteria序号化合物名称保留时间（min）CAS号不同发酵时间挥发性化合物含量（g/L）0 h30 h40 h50 h醇类（20种）4种9种11种18种1乙醇3.13C641751248.8628.082异丁醇6.87C7883135.700.363异戊醇10.65C1235137