哈密瓜乳酸菌发酵饮料的研制

◎ 陈莫林，赵昌会

（湖南科技学院 化学与生物工程学院，湖南 永州 425199）

哈密瓜属于葫芦科，是甜瓜的一个变种，果肉形态饱满、果香浓厚、口感清脆、营养丰富，富含β-胡萝卜素[1]、总酚物质、类黄酮和花青素[2-3]。乳酸菌是能进行糖发酵产乳酸的一类革兰氏阳性菌，在自然界中广泛分布[4]。在食品行业中，常用于发酵食品的乳酸菌主要有乳杆菌、链球菌、肠球菌、双歧杆菌[5]、乳球菌等。链球菌通常用于发酵动物性食品如酸奶、奶酪等，代表种有嗜热链球菌、乳酸链球菌等[6-7]。本研究以哈密瓜为主要原料，研制一款哈密瓜乳酸菌发酵饮料，为哈密瓜精深加工提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜哈密瓜；全脂奶粉；白糖；稳定剂：果胶、黄原胶；保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌均为商品发酵剂。

1.2 仪器与设备

DJ12B-Y63 榨汁机，苏泊尔有限公司；HH.S11-6电热恒温水浴锅，天津泰斯特仪器有限公司；AUY120电子分析天平、PB-10 型pH 计，赛多利斯科学仪器有限公司；XL-04B 发酵箱，兴时利和设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

哈密瓜乳酸菌发酵饮料生产工艺流程[8]如图1所示。

1.3.2 操作要点

原料选择：新鲜哈密瓜去皮、去籽；漂烫：在100 ℃的沸水中漂烫2 ～3 min，然后取出，浸泡在冷水中冷却，使哈密瓜蛋白酶失活，杀死微生物，使果肉软化；打浆：向果肉里加入50%的水（质量比）进行打浆；稀释溶解：溶于温水中，煮沸冷却至40 ～50 ℃；调配：将哈密瓜汁和奶粉、砂糖按一定比例混合，均质；预热：预热温度达到50 ～65 ℃；冷却、接种：快速冷却至42 ～45 ℃进行接种，接种温度不宜过低，否则产品会出现白斑[9-10]。

1.4 单因素试验设计

1.4.1 哈密瓜汁添加量对饮料品质的影响

设置发酵温度42 ℃，发酵时间10 h，发酵接种量4%，奶粉添加量6%，白糖添加量为6%，pH 值为自然，采用单因素试验研究不同哈密瓜汁添加量（10%、20%、30%、40%、50%）对哈密瓜饮料质量的影响。

1.4.2 白糖添加量对饮料品质的影响

设置发酵温度42 ℃，发酵时间10 h，发酵接种量6%，哈密瓜汁添加量40%，奶粉添加量6%，pH 值为自然，采用单因素试验研究不同白糖添加量（4%、6%、8%、10%、12%）对哈密瓜饮料质量的影响。

1.4.3 奶粉添加量对饮料品质的影响

设置发酵温度42 ℃，发酵时间10 h，发酵接种量6%，哈密瓜汁添加量40%，白糖添加量为6%，pH 值为自然，采用单因素试验研究不同奶粉添加量（4%、6%、8%、10%、12%）对哈密瓜饮料质量的影响。

1.4.4 发酵时间对饮料品质的影响

设置发酵温度42 ℃，发酵接种量6%，哈密瓜汁添加量40%，奶粉添加量为6%，白糖添加量为6%，pH 值为自然，采用单因素试验研究不同发酵时间（6 h、8 h、10 h、12 h、14 h）对哈密瓜饮料质量的影响。

1.4.5 接种量对饮料品质的影响

设置发酵温度42 ℃，发酵时间10 h，哈密瓜汁添加量40%，奶粉添加量为6%，白糖添加量为6%，pH 值为自然，采用单因素试验研究不同接种量（2%、4%、6%、8%、10%）对哈密瓜乳酸菌发酵饮料品质的影响。

1.4.6 发酵温度对饮料品质的影响

设置发酵接种量6%，发酵时间10 h，哈密瓜汁添加量40%，奶粉添加量为6%，白糖添加量为6%，pH 值为自然，采用单因素试验研究不同发酵温度（40 ℃、41 ℃、42 ℃、43 ℃、44 ℃）对哈密瓜饮料质量的影响。

1.5 正交试验优化

在单因素试验的基础上，对哈密瓜汁添加量、白砂糖添加量、奶粉添加量和发酵时间4 个因素各取3 个水平，进行正交试验。正交因素水平设计见表1，以感官评分为指标确定不同因素的最佳条件以及哈密瓜乳酸菌发酵饮料最佳配方。

表1 发酵条件正交试验因素水平表

1.6 感官评价

根据GB 7101—2022 规定，选择10 位从事食品行业并且具有一定经验的人，根据饮料的色泽、味道、组织状态、香气等对哈密瓜乳酸菌发酵饮料进行综合评分，取平均值。评分标准见表2。

表2 感官指标评价标准表

1.7 理化指标的测定

可溶性固形物按照GB 12143—2008 规定的方法测定；总酸度按GB 12456—2021 规定的方法测定；蛋白质按GB 5009.5—2016 规定的方法测定。

1.8 微生物指标的测定

微生物指标依据《食品安全国家标准 饮料》（GB 7101—2022）判定，包括乳酸菌总数（GB 4789.35—2016）、霉菌和酵母菌（GB 4789.15—2016）、致病菌（GB 29921—2013）。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 哈密瓜汁添加量对哈密瓜饮料质量的影响

由图2 可知，在添加量为10%～40%，哈密瓜饮料的感官评分随着哈密瓜汁添加量的增加而上升，并在添加量为40%时评分最高。继续增加哈密瓜汁用量，哈密瓜汁感官评分下降。因此，选择最适哈密瓜汁添加量为40%，此时哈密瓜乳酸菌发酵饮料风味较佳，色泽橙黄，和蜜瓜味适宜。

图2 哈密瓜汁添加量对乳酸菌发酵饮料质量的影响图

2.1.2 白糖添加量对哈密瓜饮料质量的影响

由图3 可知，随着白糖添加量的增大，哈密瓜饮料的感官评分呈先升后降的趋势。白糖添加量为6%时感官评分最高。当糖添加量过低时饮料口感酸涩，过高时糖味较重，影响哈密瓜饮料口感。

图3 白糖添加量对乳酸菌发酵饮料质量的影响图

2.1.3 奶粉添加量对哈密瓜饮料质量的影响

由图4 可知，随着奶粉添加量增大，哈密瓜饮料的感官评分呈先升后降的趋势。添加奶粉的量在6%时感官评分最高，为80 分，加奶量过低或过高会导致饮料口感变涩。

图4 奶粉添加量对哈密瓜乳酸菌发酵饮料质量的影响图

2.1.4 发酵时间对哈密瓜饮料质量的影响

由图5 可知，发酵时间在6 ～10 h，感官评分呈上升趋势，10 h 时评分为最高。随着发酵时间的延长，评分急剧下降，可能是发酵时间长，酸含量过高，影响口感。因此最适的发酵时间为10 h，其感官评分达到90 分，口感风味为最佳。

图5 发酵时间对哈密瓜乳酸菌发酵饮料质量的影响图

2.1.5 发酵接种量对哈密瓜乳酸菌发酵饮料质量的影响

由图6 可知，在接种量为2%～10%，哈密瓜饮料的感官评分呈先升后降的趋势，接种量为4%时评分最高。在其他条件确定情况下，接种量过小，发酵达不到预期就已结束，而接种量过高，发酵则超过预期，产品质量评分自然会低。因此最适接种量为4%，其感官评分达到84 分，口感风味为最佳。

图6 接种量对哈密瓜乳酸菌发酵饮料质量的影响图

2.1.6 发酵温度对哈密瓜饮料质量的影响

由图7 可知，发酵温度在40 ～42 ℃，哈密瓜饮料的品质随发酵温度的增加而增加，42 ℃时哈密瓜汁的评分最高。发酵温度在42 ～44℃，哈密瓜汁品质随着发酵温度的增加而不断下降，所以最适发酵温度为42 ℃，评分为88 分。发酵温度过低或过高会导致口感变涩，会导致乳酸菌失活，从而达不到预期成品要求。

图7 发酵温度对哈密瓜乳酸菌发酵饮料质量的影响图

2.2 正交试验结果

从表3 的极差分析可知RA＞RD＞RB＞RC，可以看出，哈密瓜乳酸菌发酵饮料的感官评价的影响因素大小排序为哈密瓜汁添加量＞发酵时间＞白糖添加量＞奶粉添加量。由表3 的K值分析可以得出最优组合应该是A2B2C1D3，即加入的哈密瓜汁量为40%，加入的白糖量为8%，加入的奶粉量为4%，发酵时间为10 h。

表3 正交试验结果表

2.3 验证试验结果及分析

根据表3 可以看出最优组合为A2B1C2D3，而由K值分析得到的最佳组合是A2B2C1D3，因此需要进行验证试验。对A2B2C1D3进行3 次打分，取其平均值为90 分，高于A2B1C2D3的88 分，所以组合A2B2C1D3为哈密瓜乳酸菌发酵饮料的最佳发酵工艺。

2.4 产品质量检测结果

2.4.1 感官指标

成品色泽均匀，呈橙黄色，有哈密瓜的清香味及淡淡的奶香，口感细腻润滑，酸甜可口。

2.4.2 理化指标

乳酸菌发酵饮料的总酸度为45°T，可溶性固形物含量为13%，蛋白质含量为0.9%；国标中规定乳酸菌发酵饮料的总酸度为25°T ～80°T，可溶性固形物为≥10%，蛋白质含量≥0.7%。因此，试验测得数值均符合国标。

2.4.3 微生物指标

微生物指标为乳酸菌总数≥108个/mL，霉菌≤18 个/mL，酵母≤40 个/mL，致病菌未检出，符合《食品安全国家标准 饮料》（GB 7101—2022）规定：卫生指标为乳酸菌总数≥106个/mL，霉菌≤30 个/mL，酵母≤50 个/mL，致病菌不得检出。

3 结论

本研究以哈密瓜为原料，研制出一款口感香甜、奶香浓厚的乳酸菌发酵饮料。通过单因素试验，以感官评分为指标，大概得出了哈密瓜汁添加量、白砂糖添加量、奶粉添加量、发酵时间、接种量和发酵温度的较优水平。随后对最主要的4 个因素即哈密瓜汁添加量、白砂糖添加量、奶粉添加量、发酵时间设计正交试验。综合单因素试验和正交试验结果得到哈密瓜乳酸菌发酵饮料的最佳配方工艺为哈密瓜汁添加量40%、白糖添加量6%、奶粉添加量4%、接种量4%、发酵时间10 h、发酵温度42 ℃。