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摘要

以植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)、凝结芽孢杆菌(Bacilluscoagulans)混菌对大枣进行液态发酵，通过单因素试验研究喷雾干燥进口温度、雾化流量、蠕动泵转速和脱脂乳粉添加量对益生菌发酵枣粉出粉率、感官评定、含水量、堆积密度及活菌数的影响，确定喷雾干燥进口温度、雾化流量、蠕动泵转速和脱脂乳粉添加量4个因素为自变量，感官评分为响应值进行响应面优化。结果表明，喷雾干燥制备益生菌发酵枣粉的 参数为喷雾干燥进口温度℃，雾化流量L/h，蠕动泵速20%，脂乳粉添加量2.5%。在此优化条件下，益生菌发酵枣粉出粉率为39.15%、感官评分为95.6分、含水量3.82%、堆积密度为0.g/mL、活菌数为1.78×CFU/g。

引言

红枣是一种营养价值极高的果品，含有丰富的维生素C、维生素P、多糖及二 腺苷和三萜类化合物。目前，市场上的红枣产品以干制枣为主。益生菌发酵枣粉是一种新型的休闲食品，不仅具备红枣的抗氧化、保护肠胃等营养价值，还具备相应益生菌调节肠道菌群等益生功能，且更易储存和运输，是一种良好的营养深加工产品，成为近年来枣果深加工的一种趋势。目前常用的干燥技术有喷雾干燥、微波干燥、真空冷冻干燥、热风干燥、膨化干燥等，其中喷雾干燥法是果蔬粉加工最常用的方法。喷雾干燥法制备的果蔬粉具有含水量低、营养成分保存好、溶解性好、成本较低等优点，但也存在热敏性成分损失的缺点。利用该方法生产的产品主要有番茄粉、枣粉、猕猴桃粉、龙眼粉、芒果粉等，均有良好的效果。本试验通过喷雾干燥法，以脱脂乳粉为助干剂，对喷雾干燥条件进行优化，以期制备高活菌数、低含水量、高营养、感官评价良好的发酵益生菌发酵枣粉。

材料与方法

1.材料与试剂

灵武红枣：市售；植物乳杆菌、凝结芽孢杆菌；LB肉汤培养基、MRS肉汤培养基；琼脂粉；试验所用试剂均为分析纯。

2.方法

2.1工艺流程及操作要点

发酵枣浆→添加助干剂→喷雾干燥→益生菌发酵枣粉发酵枣浆（由前期试验得到）：植物乳杆菌和凝结芽孢杆菌按3%和1%的接种量接种于灭菌枣浆中，混菌发酵18h，温度为37℃。发酵结束后测定发酵枣浆的活菌数为1.62×CFU/mL。添加助干剂：向发酵枣浆中添加一定量的脱脂乳粉(助干剂)，搅拌均匀，防止喷雾干燥过程中堵塞细管。喷雾干燥：在一定条件下对发酵枣浆进行喷雾干燥。益生菌发酵枣粉：喷雾干燥结束后，待出口温度降至90℃后及时收集益生菌发酵枣粉，称质量。计算出粉率、测定含水量、活菌数和堆积密度，同时记录感官评分。

2.2单因素试验

喷雾干燥机进口温度的确定：其他条件确定不变，进口温度分别设置为℃、℃、℃、℃，通过考察益生菌发酵枣粉的感官评分、出粉率、含水量、堆积密度、活菌数确定喷雾干燥机进口温度。喷雾干燥机雾化流量的确定：其他条件确定不变，雾化流量分别设置为L/h、L/h、L/h、L/h，通过考察益生菌发酵枣粉的感官评分、出粉率、含水量、堆积密度、活菌数确定喷雾干燥机雾化流量。喷雾干燥机蠕动泵速的确定：其他条件确定不变，调整蠕动泵速分别为10%、20%、30%、40%，通过考察益生菌发酵枣粉的感官评分、出粉率、含水量、堆积密度、活菌数确定喷雾干燥机的蠕动泵速。脱脂乳粉添加量的确定：调整脱脂乳粉添加量为1.5%、2.5%、3.5%、4.5%，蠕动泵速为20%，雾化流量为L/h，进口温度为℃，通过考察益生菌发酵枣粉的感官评分、出粉率、含水量、堆积密度、活菌数确定 脱脂乳粉的添加量。

2.3响应面分析试验

在单因素试验的基础上，根据Box-Behnken试验设计4因素3水平响应面试验，以进口温度(A)、雾化流量(B)、蠕动泵速(C)、脱脂乳粉添加量(D)为评价因素，以感官评分(Y)为响应值进行响应面分析，响应面试验因素与水平见表1。表1Box-Behnken试验设计因素与水平

2.4测定方法

益生菌发酵枣粉出粉率的计算：

式中：m1为益生菌发酵枣粉质量g；m2为干枣和干物质添加总质量g。

水分的测定：准确称量益生菌发酵枣粉2g置于已质量恒定的有盖称量瓶中，置于℃的恒温鼓风干燥箱中干燥2～4h，盖好盖子取出，在干燥器内冷却0.5h后称质量。重复操作，直至前后的称量差＜2mg即为质量恒定。

式中：X为水分含量；m1为干燥前枣粉质量g；m2为干枣和干物质添加总质量g。活菌数检测：倾注平板计数法：取1g样品加入9mL灭菌后的生理盐水，用涡旋振荡器充分混合均匀后，采用10倍系列稀释，选择3个合适稀释度的样品均液，各取1mL加入无菌玻璃平板中，倒入灭菌后的MRS培养基，放入37℃培养箱中培养。每个梯度做三组平行，取平均值。堆积密度的测定：称量5g益生菌发酵枣粉在同一高度装入15mL的量筒，并振动量筒，记录体积，按下式计算堆积密度：式中：D为堆积密度g/mL；m为益生菌发酵枣粉质量g；v为益生菌发酵枣粉体积mL。感官评价：首先对喷雾干燥后的固态粉末状样品进行组织状态和色泽的感官评分，取5g粉末状样品加40℃左右饮用水40mL冲调，对冲调后的红枣益生菌饮品进行感官评分。本次试验感官评价小组共20人，培训合格后对益生菌发酵枣粉进行品评，满分分。感官评分标准见表2。

表2枣粉感官评分标准

结果与分析

1.进口温度对益生菌发酵枣粉的影响

图1进口温度对益生菌发酵枣粉的影响

由图1可知，当进口温度低于℃时，随着进口温度的升高，干燥越来越充分，使出粉率和感官评价升高，同时含水量和堆积密度下降，说明益生菌发酵枣粉的颗粒变小。当进口温度为℃时出粉率、感官评分、活菌数 ，分别为39.56%、95.6分、1.83×CFU/g，堆积密度最小为0.g/mL，含水量为4.17%。当进口温度高于℃时，随着温度继续升高，益生菌存活率迅速下降，粘壁现象严重，使出粉率和感官评定下降，益生菌发酵枣粉的颗粒变大，导致枣粉的堆积密度增大。因此选择进口温度℃为宜。

2.雾化流量对益生菌发酵枣粉的影响

图2雾化流量对益生菌发酵枣粉的影响

由图2可知，当雾化流量＜L/h时，随着雾化流量的增大，喷雾液滴越来越小，雾化效果越来越好，干燥速度变快，活菌存活率升高，出粉率和感官得分增大，含水量和堆积密度变小，益生菌发酵枣粉的颗粒越来越小，枣粉质量越来越高。当雾化流量增大至L/h时，出粉率、感官评分、活菌数 ，分别为39.15%、94.9分、1.82×CFU/g，堆积密度最小为0.g/mL，含水量为4.16%。当雾化流量＞L/h时，由于喷雾液滴过小，干燥过程中水分蒸干带走少量的热量，所以活菌数迅速下降，出粉率略微下降。由于喷雾干燥过程过高的温度，使益生菌焦糊严重，感官评价也快速下降，导致含水量和堆积密度变小。因此选择雾化流量L/h为宜。

3.蠕动泵速对益生菌发酵枣粉的影响

由图3可知，当蠕动泵速＜20%时，随着蠕动泵速的增大，感官评价基本不变，由于枣的喷雾效果更充分，出粉率增大，由于蠕动泵速增大，平均喷雾液滴增大，在干燥成粉的过程中蒸干的水分带走更多的热量，所以活菌数略微升高，含水量略微上升，堆积密度略微下降。当蠕动泵速为20%时，出粉率、感官评分、活菌数 ，分别为39.43%、93.8分、1.82×CFU/g，堆积密度最小为0.g/mL，含水量为4.12%。当蠕动泵速＞20%时，由于物料的干燥越来越不充分，所以益生菌发酵枣粉的含水量快速上升，导致感官评定下降，堆积密度不断上升，说明益生菌发酵枣粉的颗粒越来越大。粘壁现象严重，导致出粉率下降，活菌数下降。因此选择蠕动泵速20%为宜。

图3蠕动泵速对益生菌发酵枣粉的影响

4.脱脂乳粉添加量对益生菌发酵枣粉的影响

图4脱脂乳粉添加量对益生菌发酵枣粉的影响

由图4可知，当脱脂乳粉添加量＜2.5%时，随着脱脂乳粉的添加量增加，由于可溶性固形物含量升高，出粉率不断升高，含水量和堆积密度变小，说明益生菌发酵枣粉的颗粒变小，同时对益生菌的保护效果越来越好，使益生菌存活率升高，当脱脂乳粉添加量升至2.5%时，出粉率、感官评分、活菌数达到 ，分别为39.56%、96.5分、1.82×CFU/g，含水量最小为4.15%，堆积密度为0.g/mL。当脱脂乳粉添加量＞2.5%时，由于脱脂乳粉含量过大，枣粉特有的香气和颜色被掩盖，所以随着脱脂乳粉继续增大，感官评定开始下降。可溶性固形物含量过大，反而影响喷雾效果，所以出粉率也开始下降，过大比例的脱脂乳粉，相当于益生菌发酵枣粉被稀释，所以活菌数开始下降，含水量和堆积密度开始微上升，说明益生菌发酵枣粉的颗粒大小略增大。因此选择脱脂乳粉添加量2.5%为宜。

5.响应面试验结果

以进口温度(A)、雾化流量(B)、蠕动泵速(C)、脱脂乳粉添加量(D)为自变量，以感官评分(Y)为响应值进行Box-Behnken响应面分析，结果如表3。

表3益生菌发酵枣粉喷雾干燥条件优化响应面分析结果

对各参数和响应值数据进行二次线性回归拟合，得到数学模型为

Y=94.58-3.48A+0.12B-3.31C-6.33D-0.AB+2.37AC+2.48AD+0.77BC+2.28BD

+3.67CD-7.53A2-3.65B2-4.75C2-11.38D2

上述所有方程是益生菌发酵枣粉的感官评价与益生菌发酵枣粉制备工艺之间较为合适的数学模型，故可以分别利用回归方程来确定 的益生菌发酵枣粉制备工艺参数。分别对模型进行回归分析，得到回归统计分析见表4。

如表4所示，模型P＜0.01说明模型显著；失拟项P值为0.(＞0.05)说明方程的拟合度较好。对模型进行回归方程系数显著性检验，一次项A、C、D，交互项CD，二次项A2、B2、C2、D2对益生菌发酵枣粉感官评分影响极显著(P＜0.01)；交互项AD对益生菌发酵枣粉感官评分影响显著(P＜0.05)。由响应面分析可知，当进口温度为℃、雾化流量为L/h、蠕动泵速为20%、脱脂乳粉添加量为2.5%时，在此条件下得到益生菌发酵枣粉的感官评分理论值为95.13分，为了验证模型预测理论值的准确性和真实性，在此优化条件下进行3次平行试验，得到益生菌发酵枣粉的感官评分为95.6分，与理论预测值基本接近，说明响应面优化得到的发酵条件具有一定的可行性。

表4回归模型方差分析

根据各个因素的回归方程得出不同因子的响应面分析图，通过图5响应面可以直观的看出各参数之间的相互作用，影响因素的显著性与响应面图中曲线的坡度有关，坡度越陡影响越大，坡度平滑说明影响较小，图5为开口向下的凸形曲面，说明响应值存在 值，图5中脱脂乳粉所在的等高线较密集，说明脱脂乳粉对感官评定的影响极显著，其他条件对感官评定的影响较小。

6.添加脱脂乳粉与β-环糊精对益生菌发酵枣粉品质的影响

表5添加脱脂乳粉与添加β-环糊精对益生菌发酵枣粉品质的影响

由表5可知，与添加10%～30%β-环糊精的益生菌发酵枣粉相比，添加2.5%脱脂乳粉的益生菌发酵枣粉出粉率、感官评定、活菌数更优。说明选择脱脂乳粉为助干剂不但在喷雾干燥益生菌发酵枣粉助干方面效果良好，在对活菌的保护方面也优于β-环糊精。

7.益生菌发酵枣粉香气成分的测定

表6益生菌发酵枣粉与未发酵枣粉香气成分比较

由表6可知，经过益生菌发酵的枣浆制备的枣粉之所以感官评价较高，是因为枣浆在发酵过程中 、 等一些酸味较重影响口感的物质逐渐减少，产生一些使枣粉更加醇香的物质，如 、辛酸 、 酸 等以及一些对香气有好的影响的烷类、醇类，使益生菌发酵枣粉更加醇香。

8.益生菌发酵枣粉理化指标及营养成分

测得 工艺条件的益生菌发酵枣粉的活菌数为1.78×CFU/g，含水量为3.82%，堆积密度为0.g/mL，多糖含量为(3.1±0.05)mg/g，总酸含量为(±5)mg/g， 含量为(73±2)mg/g。

结论

由响应面分析试验可得益生菌发酵枣粉喷雾干燥 工艺参数为蠕动泵速20%、雾化流量L/h、进口温度℃、脱脂乳粉添加量2.5%，在此优化条件下得到益生菌发酵枣粉出粉率为39.15%，感官评定为95.6分。测得 工艺条件下益生菌发酵枣粉的活菌数为1.78×CFU/g，含水量为3.82%，堆积密度为0.g/mL，多糖含量(3.1±0.05)mg/g，总酸含量(±5)mg/g， 含量(73±2)mg/g。测得的益生菌发酵枣粉香气成分相比于未发酵枣浆枣粉更丰富多样，阐明了益生菌发酵枣粉香气醇厚的原因。采用脱脂乳粉作为助干剂相比于传统助干剂β-环糊精等在出粉率、感官评定和活菌数存活率方面都有很大优势。

参考文献略

作者：张振民，方海田，刘慧燕，辛世华，杨小萍，潘琳，宋国庆，艾治宇，李一鸣来源：中国酿造，，41（1）：-.

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