益生菌发酵苹果清汁成分变化及动力学研究

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本研究利用嗜酸乳杆菌6005、植物乳杆菌21805和发酵乳杆菌21828混合发酵由阿克苏、秦冠和澳洲青苹三个品种复合的苹果清汁。以研究苹果清汁中各物质的动态变化规律为基础,优化发酵条件得到高酚类物质含量的发酵苹果汁,同时建立动力学模型。此外,运用电子鼻技术对发酵过程中挥发性香气成分进行分析。本研究试验结果如下:(1)对苹果清汁发酵过程中的各项指标进行动态变化研究,结果表明:活菌数从发酵初始时的3.80×10~7 CFU/m L增加到2.68×10~8 CFU/m L,随着活菌数的增加,p H值下降、可滴定酸含量上升、总糖含量下降,发酵后果汁色度偏白、偏绿、偏黄;发酵结束时含量上升的有机酸有乳酸、莽草酸、乙酸、草酸、酒石酸、琥珀酸和奎宁酸,而苹果酸、丙酮酸和柠檬酸的含量下降;发酵过程中总酚和总黄酮的含量处于动态变化中,总酚酸含量总体呈上升趋势,三者均在发酵16 h达到最大值;各多酚单体含量均处于动态变化中,其中肉桂酸和阿魏酸未发酵时含量最高,对香豆酸和对羟基苯甲酸发酵8 h时含量最高,没食子酸、咖啡酸、表儿茶素和原花青素B2发酵12 h时含量最高,芦丁和根皮素发酵16 h时含量最高,绿原酸、根皮苷、原花青素C1和萹蓄苷在发酵20 h时达到最大值。(2)通过单因素试验结合Box-Behnken响应面分析进行益生菌发酵苹果清汁中多酚物质增加的条件优化研究,得出的发酵条件为接种量1.8%,发酵温度37℃,发酵时间16 h,在此条件下发酵,得到的苹果汁中总酚含量为472.95 mg/L,总黄酮含量为253.02 mg/L,总酚酸含量为179.96 mg/L。(3)对发酵苹果清汁进行动力学研究,建立了菌体生长动力学模型、总糖消耗动力学模型和总酚酸增量变化动力学模型。模型相关系数分别为0.9939、0.9912和0.9915,模型理论值和试验值的平均误差分别为2.64%、0.42%和5.97%,模型均能够较为可靠地预测发酵过程。(4)利用电子鼻技术分析苹果清汁发酵期间挥发性香气成分变化,结果显示电子鼻对发酵苹果汁香气成分感应灵敏,主要敏感的挥发性化合物为氮氧化合物、烷类、无机硫化物、萜烯类、醇类、芳香化合物。通过主成分分析和线性判别分析发现不同发酵时间的苹果汁在香气成分上能很好的区分,发酵时间是影响发酵苹果汁风味的重要因素。因此电子鼻可以监测苹果汁的发酵进程,控制发酵苹果汁的品质。
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