全 文 ： 2009, Vol. 30, No. 21 食品科学 ※生物工程294
葛粉双歧杆菌发酵饮料发酵条件的研究
顾仁勇，银永忠
(吉首大学化学化工学院食品科学与工程系，湖南 吉首 416000)
摘 要：以两歧双歧杆菌、嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌(1:1:1混合)为发酵菌种，采用单因素试验和正交试验对
葛粉发酵饮料的发酵条件进行优化。优选出的发酵条件为：葛粉乳液中添加牛乳 70%、葡萄糖 1.5%、蔗糖 5.0%、
混合菌种接种量 6.0%、发酵温度 40℃、发酵时间 10h。在此条件下产品发酵酸度为 5.20%，活菌数 7.14× 107CFU/ml，
口感良好。
关键词：两歧双歧杆菌；葛粉；发酵
　　
Optimization of Fermentation Condition for Kudzu Beverage Production by Bifidobacterium
GU Ren-yong，YIN Yong-zhong
(Department of Food Science and Engineering, College of Chemistry and Chemical Engineering, Jishou
University, Jishou 416000, China)
　　
Abstract ：A fermented kudzu beverage was developed using the starter composed of Bifidobacterium, Thermophil streptocoaus
and Bulgaria lactobacillaceae with a ratio of 1:1:1. The optimal fermentation process for kudzu beverage production was
determined to be fermentation for 10 h at 40 ℃ with an inoculation size of 6.0% using kudzu milk solution with 70% milk and
1.5% glucose as fermentation substrate by one-factor-at-a-time and orthogonal array design methods. The acidity and total
amount of viable Bifidobacteria in products fermented under these optimal conditions were 0.52% and 7.14 × 107 CFU/ml.
Meanwhile, the obtained products exhibited a nice taste.
Key words：Bifidobacterium；kudzu；fermentation
中图分类号：TS275.4 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2009)21-0294-03
收稿日期：2009-07-22
基金项目：湖南省科技厅科技计划一般项目(2008NK3112)
作者简介：顾仁勇(1972－)，男，副教授，硕士，研究方向为食品加工及保藏。E-mail：gry8565398@163.com
葛根为豆科葛属植物的根，是我国卫生部公布的药
食共有资源。葛粉是从葛根中提取的营养型淀粉，其
营养价值很高，富含铁、钙、锌、磷等多种微量元
素、10 多种氨基酸及多种维生素。葛粉中的葛根素可
有效治疗高血压、冠心病、动脉硬化、脑血栓等疾病。
现代中医学认为：常食葛粉能增强记忆，明目清心，
提高人体免疫能力。因此，葛根食品日益广大消费者
的亲睐。
双歧杆菌是正常人体消化道内数量最多的有益菌，
具有维持肠道菌群平衡、治疗肠道功能紊乱、降低血
清胆固醇水平、防治高血压、控制内毒素血症的产生、
激活免疫系统、抗肿瘤、延缓机体衰老等保健功效[ 1]。
双歧杆菌发酵制品最为关键的问题是保持双歧杆菌的活
性以及产品良好的风味口感。一般认为，在双歧杆菌保
健制品的生产中，双歧杆菌活菌数需维持在 106CFU/ml
以上，才能保证它在特定的肠道部位定植并发挥保健作
用[2]。这就给双歧杆菌制品生产的发酵条件提出了更为
严格的技术要求。
本研究以葛粉为主要原料，以两歧双歧杆菌、嗜
热链球菌和保加利亚乳杆菌(1:1:1混合)为发酵菌种，对
其最佳发酵条件进行优化选择，以期为此类产品的生产
提供可靠的技术依据。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
1.1.1 原材料及试剂
葛粉 湖南保靖仙赐生态农业开发有限公司；鲜牛
乳 湖南万宝山乳品厂；葡萄糖、蔗糖(食品级)；其
他试剂均为分析纯。
1.1.2 菌种
两歧双歧杆菌(Bifidobacterium bifidum，Bb)、嗜
热链球菌(Streptococcus thermophilus，St)、保加利亚
乳杆菌(Lactobacillus bulgaricas，Lb) 吉首大学资源与
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环境科学学院微生物实验室。
1.1.3 培养基
MRS培养基[3 ]：用于两歧双歧杆菌培养计数。
12% 脱脂牛乳培养基[4]：用于乳酸菌活化与工作发
酵剂制备。
两歧双歧杆菌牛乳培养基[4]：12%脱脂奶粉，0.2%酵
母浸出液。用于双歧杆菌菌种活化及工作发酵剂的制备。
1.1.4 仪器与设备
LRH- 150- B生化培养箱 广东省医疗器械厂；YXQ-
2S- 2Ⅱ全自动立式电热压力蒸汽灭菌器 上海博迅实业
有限公司医疗设备厂；YQX-Ⅰ型厌氧培养箱 金坛市
盛蓝仪器制造有限公司；SW-CJ-1D洁净工作台 苏州
苏洁净化设备有限公司；FA25分散乳化机(FLU KO) 东
莞市吉之垄电子仪器有限公司。
1.2 方法
1.2.1 葛粉乳液的调制
按葛粉:水 =1:10的比例调制葛粉乳液，搅拌均匀，
再用分散乳化机处理 1.5min，过滤去除杂质。
1.2.2 总酸度的测定
吸取 5ml样液，加入 50ml蒸馏水，加入 2～3滴酚
酞指示剂，用 0.1mol/L NaOH标准溶液滴定至微红色，
以 30s不褪色为终点，以乳酸计(因为主要成分是乳酸)，
计算总酸度(%，以乳酸计) [ 5 ]。
1.2.3 菌种的活化
两歧双歧杆菌、嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌分别
接种培养活化，扩大培养后按 1:1:1混合为实验用混合乳
酸菌种。
1.2.4 活菌数的测定
采用MRS培养基平板记数[3]。
2 结果与分析
2.1 发酵条件的单因素试验
2.1.1 牛乳添加比例的选择
表1 牛乳添加比例对产品酸度及口感的影响
Table 1 Effect of proportion of added milk on acidity and taste
测定项目
牛乳添加比例(%)
50 60 70 80 90 100
酸度(乳酸) 0.389 0.431 0.495 0.524 0.547 0.567
口感评定
酸度弱 酸度偏弱 酸度适中 酸度适中 酸度偏重 酸度偏重
乳味不明显 乳味不明显 乳味不明显 乳味较明显 乳味明显 乳味明显
养 24h。测定发酵产品的含酸量，并评定产品口感，结
果见表 1。
由表 1可知，随着牛乳添加比例的增大，发酵产品
的酸度增加。原因是牛乳中含有供乳酸菌生长的丰富的
氮源及其他营养成分，刺激了乳酸菌的生长。当牛乳添
加比例为 70%～80%时，产品酸度处于 0.495%～0.524%
之间，口感适宜，但牛乳比例大于 80%时，产品的乳
味已经比较明显，掩盖了葛粉的特有风味。因此，牛
乳的合适添加比例为 70%，即，葛粉乳液:牛乳 =10:7。
2.1.2 葡萄糖对乳酸菌的增殖作用及添加量的选择
葡萄糖对两歧双歧杆菌具有良好的增殖效果[6]。添
加一定量的葡萄糖能促进乳酸菌的生长，缩短发酵时
间。按葛粉乳液:牛乳 =10:7配置混合乳液，分别添加葡
萄糖 0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%，以
不加葡萄糖的为对照组。再加混合乳酸菌 5.0%，于 39℃
下恒温培养发酵，每 4h取样测定酸度。发酵过程中的
酸度变化见图 1。
测定项目
蔗糖(%)
3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
酸度(%) 0.493 0.497 0.504 0.489 0.511
口感 酸 偏酸 甜酸适中 偏甜 甜
表2 蔗糖添加量对产品发酵酸度及口感的影响
Table 2 Effect of proportion of added sucrose amount on acidity
and taste
图1 葡萄糖添加量对发酵酸度的影响
Fig.1 Effect of proportion of added glucose on fermentation
acidity
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0.5%葡萄糖
1.0%葡萄糖
1.5%葡萄糖
酸
度
(%
)
时间(h)
4 8 12 16 20 24
2.0%葡萄糖
不加葡萄糖
由图 1的酸度变化可以看出，添加不同比例葡萄糖
的混合乳液，其发酵酸度增加速度明显快于对照组，表
明葡萄糖对乳酸菌增殖，加快发酵速度，缩短发酵时
间有明显效果；并且葡萄糖用量多，增殖速度越快，
但葡萄糖用量超过 1.5%后，增殖效果不再有明显的增
加。因此，选择葡萄糖添加比例为 1.5%。此条件下发
酵 12h，产品酸度即达 0.497。
2.1.3 蔗糖添加量的确定
按葛粉乳液:牛乳 =10:7的比例配置混合乳液，加入
葡萄糖 1.5%。再分别添加蔗糖 3.0%、4.0%、5.0%、
6.0%、7.0%，再加混合乳酸菌 5.0%，于 39℃下恒温
培养发酵 12h。测定各组产品酸度，并进行口感评定。
结果如表 2 所示。
在葛粉乳液中添加一定比例的牛乳，能为乳酸菌生
长提供所需要的氮源，促进乳酸菌生长，提高产酸速
度和产酸量，也能调节发酵饮料产品的风味。葛粉乳
液中牛乳添加比例分别为：50%、60%、70%、80%、
90%、100%，然后加混合乳酸菌 5%，39℃下恒温培
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项目
混合乳酸菌接种量(%)
3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
酸度(%) 0.495 0.497 0.491 0.512 0.507
发酵时间(h) 16.1 14.8 12.2 9.8 10.0
表3 乳酸菌接种量与发酵时间的关系
Table 3 Relationship between inoculation amount and fermenta-
tion time
从表 2的结果可以看出，经过 12h发酵后各组样品的
酸度无明显差异，表明蔗糖添加量对发酵无明显影响。
所以，仅考虑产品的口感，选择蔗糖的添加量为 5.0%。
2.1.4 乳酸菌接种量及发酵时间的选择
按葛粉乳液:牛乳 =10:7的比例配制混合乳液，加入
葡萄糖 1.5%、蔗糖 5.0%，混合乳酸菌接种量分别为3.0%、
4.0%、5.0%、6.0%、7.0%，于 39℃下恒温培养发酵
12h。定时取样测定产品酸度，比较各组样品酸度达到
0.490%～0.520%时所需要的发酵时间，结果见表 3。
当产品酸度为 0.490%～0.520%时，口感适宜。因
此，控制产品发酵终点为酸度 0.490%～0.520%。由表
3的结果可以看出，随着乳酸菌接种的加大，发酵速度
加快，达到发酵终点的时间随之缩短，当接种量大于
6.0%时，发酵时间变化不再明显。综合考虑，选择乳
酸菌接种量 6.0%，发酵时间 10h。
2.1.5 发酵温度的选择
按葛粉乳液:牛乳 =10:7的比例配置混合乳液，加入
葡萄糖 1.5%，蔗糖 5.0%，混合乳酸菌接种量 6.0%，分
别于 37、38、39、40、41℃下恒温发酵 10 h，测定
产品的最终酸度，结果见表 4。
测定项目
发酵温度(℃)
37 38 39 40 41
酸度(%) 0.468 0.491 0.516 0.502 0.495
表4 发酵温度对产酸速度的影响
Table 4 Effect of fermentation temperature on acidity
水平
因素
A葡萄糖(%) B接种量(%) C发酵温度(℃) D发酵时间(h)
1 1.0 5.0 38 9
2 1.5 6.0 39 10
3 2.0 7.0 40 11
表5 正交试验因素水平表
Table 5 Factor and levels in orthogonal array design
由表 4 的结果可见，当发酵温度为 39℃时，酸度
达到最大值。因此，选择发酵温度为 3 9℃。
2.2 发酵条件的正交试验
根据 2.1节中单因素试验结果可知，牛乳的添加量
因受产品口感的限制不宜调整(确定为 70%)，蔗糖用量
对发酵无明显影响(确定为 5.0%)。因此，为进一步优化
发酵条件，对葡萄糖(A)、接种量(B)、发酵温度(C )和
发酵时间(D)进行 L9(34)正交试验，因素水平见表 5。以
产品发酵酸度为评价指标，对正交试验结果进行直观分
析，结果见表 6 。
由表 6中计算的极差(R)可得出，4个因素对产品酸
度影响的主次顺序为：A= B ＞ D ＞ C，即葡萄糖添加
量和菌种接种量对产品发酵产酸速度影响最大，发酵时
间次之，发酵温度第三。由指标均值(k )的结果可以得
出最优水平组合为：A 2B 2C 3D 2，即葡萄糖 1.5%、接种
2.3 最佳发酵条件的实验验证及双歧杆菌活菌数测定
根据 2.1节和 2.2节的结果选择最佳发酵条件进行发
酵实验，即：按葛粉乳液:牛乳 =10:7的比例配制混合乳
液，加入葡萄糖 1.5%、蔗糖 5.0%，混合乳酸菌接种量
6.0%，于 40℃恒温发酵 10h，所得产品酸度 5.20%，双
歧杆菌活菌数 7.14× 107CFU/ml，口感甜酸适宜，葛粉
风味浓郁。证明所选择的条件完全能满足生产的需要。
3 结 论
混合乳液中添加葡萄糖能加快乳酸菌增殖，缩短发
酵时间，而蔗糖对发酵无明显影响；以两歧双歧杆菌、
嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌(1:1:1混合)为发酵菌种生产
葛粉发酵饮料的最佳发酵条件为：牛乳添加量 70%、葡
萄糖 1.5%、蔗糖 5.0%、混合乳酸菌接种量 6.0%、发
酵温度 40℃、发酵时间 10 h。
参考文献：
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国轻工业出版社, 1996.
[4] 李剑芳. 胡萝卜汁双歧杆菌酸奶的研制[J]. 食品科学, 1997, 18(5):
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[5] 宁正详. 食品成分分析手册[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 1998.
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林业大学学报: 自然科学版, 2002, 26(1): 10-13.
量 6 .0%、发酵温度 40℃、发酵时间 10h。
试验号
因素
酸度(%)
A B C D
1 1 1 1 1 0.447
2 1 2 2 2 0.506
3 1 3 3 3 0.471
4 2 1 2 3 0.490
5 2 2 3 1 0.518
6 2 3 1 2 0.492
7 3 1 3 2 0.478
8 3 2 1 3 0.480
9 3 3 2 1 0.454
k1 0.475 0.472 0.473 0.473
k2 0.500 0.501 0.483 0.492
k3 0.471 0.481 0.489 0.480
R 0.029 0.029 0.016 0.019
优水平 A2 B2 C3 D2
表6 正交试验直观分析结果
Table 6 Results of orthogonal array design experiments and
range analysis