发酵型海带-苹果复合果汁饮料的研制及发酵体系抗氧化活性的研究

刘茂; 付晓婷; 王雷; 许加超; 高昕

doi:10.13386/j.issn1002-0306.2021060184

发酵型海带-苹果复合果汁饮料的研制及发酵体系抗氧化活性的研究

中国海洋大学食品科学与工程学院，山东青岛 266003

基金项目: 科技部重点研发计划（2018YFD0901104）。

详细信息

作者简介:
刘茂（1998−），女，本科，研究方向：食品科学与工程，E-mail：liuyaohat@163.com

通讯作者:
付晓婷（1980−），女，博士，副教授，研究方向：海藻精深加工，E-mail：xiaotingfu@ouc.edu.cn

中图分类号: TS275.4
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出版历程
- 收稿日期: 2021-06-22
- 网络出版日期: 2021-12-17
- 刊出日期: 2022-02-14

Fermentation Optimization of Kelp-Apple Compound Juice Beverage and the Antioxidant Activity of Its Fermentation System

College of Food Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266003, China

摘要

摘要: 本课题以海带汁、苹果汁、白砂糖为主要原料，以植物乳杆菌作为发酵菌种，研制了一款风味优良、天然营养的发酵型海带复合果汁饮料。以感官评分为标准，通过单因素实验和正交试验设计对复合果汁饮料进行了工艺优化。得到该复合果汁饮料的最佳配方参数为：海带汁-苹果汁复配体积比为1:2、白砂糖添加量为3%、植物乳杆菌接种量为8%、发酵时间24 h、发酵温度32 ℃。体外抗氧化活性试验结果表明，本课题研制的发酵型海带复合果汁饮料对DPPH自由基抑制率为73.20%，对ABTS⁺自由基抑制率为36.05%，总抗氧化能力为0.774。整体来看，海带汁和苹果汁均具有一定的抗氧化能力，发酵使得海带汁的抗氧化能力提高，但会使得苹果汁的抗氧化能力降低。但是单纯的海带汁发酵，其口感风味较差，苹果汁的添加以及发酵产生的乳酸在一定程度上掩盖海带的腥味。另一方面，海带汁的加入能弥补单独苹果汁发酵抗氧化能力的下降，复合发酵对饮料DPPH自由基清除力具有明显提高作用。本研究解决了海带饮料腥味过重的问题，探索了海带苹果复合果汁饮料发酵体系的抗氧化活性，为海带复合果汁饮料的开发提供理论依据和实践指导。
- 海带 /
- 苹果汁 /
- 植物乳杆菌 /
- 发酵工艺 /
- 抗氧化活性
Abstract: In this study, kelp juice, apple juice and sugar were used as the main raw materials, and Lactobacillus plantarum was applied as the fermentation strain, to develop a fermented kelp-apple compound juice beverage with excellent flavor and natural nutrition. Based on sensory scores, the process optimization of the compound fruit juice beverage was carried out through single factor experiments and orthogonal experiment design. The best formula and fermentation condition of the beverage were as follows: 1:2 volume ratio of kelp juice to apple juice, 3% sucrose addition, 8% Lactobacillus plantarum inoculation, fermentation time 24 hours and temperature 32 ℃. The result of antioxidant activity assay showed that the inhibition rate of DPPH free radical, ABTS⁺ free radical and total antioxidant capacity of fermented kelp-apple juice beverage were 73.20%, 36.05% and 0.774, respectively. On the whole, both kelp juice and apple juice showed certain antioxidant capacity. Fermentation improved the antioxidant capacity of kelp juice, but reduced the antioxidant capacity of apple juice. However, the fermentation of sole kelp juice had poor taste and flavor. The addition of apple juice and lactic acid produced by fermentation masked the fishy smell of kelp to a certain extent. On the other hand, the addition of kelp juice prevented decline of antioxidant capacity of sole apple juice fermentation. Fermentation of two juices could significantly improve the DPPH free radical scavenging capacity of beverage. This study solved the problem of fishy smell of kelp beverage, explored the antioxidant activity of kelp-apple juice beverage fermentation system, and would provide theoretical basis and practical guidance for the development of kelp-fruit juice beverage.
- Saccharina japonica /
- apple juice /
- Lactobacillus plantarum /
- fermentation process /
- antioxidant activity

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海带（Saccharina japonica），又名昆布、江白菜，是一种在中国、日本、韩国等东方国家广泛食用海洋蔬菜^[1]。其产量丰富、富含海带多糖、碘、甘露醇、岩藻黄素、褐藻多酚、昆布氨酸、牛磺酸等生物活性成分，其加工制品具有良好的功能特性^[2]。我国的海带养殖业产量及海带加工产品和出口量一直处于世界领先地位，但我国的海带加工产业仍以初级加工为主，附加值低^[3]。因此，我国海带精深加工产业亟待发展^[4]。

根据GB/T 31121-2014《果蔬汁类及其饮料》的定义，发酵型果蔬汁饮料是指以果蔬或其初加工品作为主要原料，添加或不添加其他食品原辅料，再经过发酵制剂发酵而成的制品。其中，发酵菌种一般分为醋酸菌和乳酸菌两类^[5]。未发酵的果蔬汁富含矿物质、维生素，经过发酵后，可成为具有改善肠道健康降低血脂、改善乳糖不耐症和提高机体免疫力等食疗作用的功能性饮品^[6]。通过采用乳酸菌生物发酵技术开发果蔬汁产品，不仅可以有效抑制其他微生物的生长，延长果蔬汁的货架期，还能获得更高的营养价值和更好的风味品质。该加工方式丰富了果蔬制品的种类，并为果蔬精深加工提供新思路，开拓了果蔬制品精深加工市场^[7]。近年来，许多国家都增加了对发酵果蔬汁的研究。我国的科研工作者也相继对一些果蔬原料如葛根、杏鲍菇、苹果、蓝莓、枸杞等进行了发酵研究^[8]。

本研究选择将海带与苹果汁复合并进行发酵，结合海带汁和苹果汁的风味及抗氧化活性，研制一款营养丰富、风味独特的发酵型复合果蔬汁饮料。借助苹果汁的清香和乳酸菌发酵产生的乳酸的风味，掩盖海带的腥味，解决海带饮料腥味过重的制约性问题；同时探索海带复合果汁饮料在发酵过程中抗氧化活性的变化，为海带复合果汁饮料的开发提供理论依据和实践指导。

1. 材料与方法

1.1 材料与仪器

干制海带　威海新金鹏海洋生物科技有限公司；苹果味果粉　上海雀巢有限公司；白砂糖　青岛华润泽食品有限公司；冻干型乳酸菌粉-植物乳杆菌　山东中科嘉亿生物工程有限公司；1,1-二苯基-2-苦基肼自由基（DPPH）　97%，梯希爱（上海）化成工业发展有限公司；2,2-联氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二铵盐（ABTS）（98%）、2,4,6-三吡啶基三嗪（TPTZ）（99%）　大连美仑生物技术有限公司；其余试剂　均为国产分析纯。

胶体磨　廊坊市廊通机械有限公司；高压灭菌锅　青岛创合盛科教仪器设备有限公司；GXZ型智能光照培养箱　宁波江南仪器厂；医用离心机　湘仪离心机仪器有限公司；酶标仪　美国伯腾仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 发酵型海带复合果汁饮料工艺流程

发酵型海带复合果汁饮料工艺流程图如图1所示。

图 1 复合饮料工艺流程图

Figure 1. Processing scheme of fermented kelp-apple juice beverage

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1.2.2 工艺操作要点

1.2.2.1 海带汁的制备

用自来水冲洗经过挑拣的干制海带后，放入烧杯中，加入约10倍水，放入水浴锅中，60 ℃泡发2~3 h；将泡好的海带剪碎成小颗粒状，加入4倍水于胶体磨中匀浆，反复匀浆2~3次，直至海带匀浆中没有大的颗粒；将海带匀浆置于烧杯中， 121 ℃/0.1 MPa高压提取20 min；最后经100目纱布过滤，制得海带汁。

1.2.2.2 果汁制备

将果粉与40 ℃左右饮用水以1:6（g/mL）的比例冲调，混合均匀，静置冷却至30 ℃以下备用。

1.2.2.3 海带汁和果汁的调配

按照一定的比例将海带汁-苹果汁进行调配，并加入一定量的白砂糖，混合均匀后于高压灭菌锅中，121 ℃灭菌20 min，冷却备用。

1.2.2.4 菌液的活化与发酵

在无菌环境下，将菌粉与MRS肉汤培养基混合制备成菌悬液，放入恒温培养箱中，于32 ℃下活化24 h。离心后得到菌体，用0.85%的生理盐水调整菌体浓度达到10⁹ CFU/mL备用。以一定的接种量接种至已经灭菌的海带复合果汁中，于恒温培养箱中32 ℃发酵24 h。

1.2.3 单因素实验

以发酵型海带复合果汁饮料的感官评分为评价指标，进行单因素实验，依次探究海带汁和苹果汁的复配体积比、白砂糖添加量、植物乳杆菌接种量对发酵后的复合果汁饮料感官品质的影响。以上因素水平分别设置为海带汁-苹果汁复配体积比为2:1、1:1、1:2、1:3；白砂糖添加量为2%、3%、4%、5%；植物乳杆菌接种量为4%、6%、8%（v/v）。每次试验时做2组平行试验，按图1的工艺流程进行操作。

1.2.3.1 海带汁和苹果汁的复配体积比

白砂糖添加量为3%，植物乳杆菌接种量为6%，海带汁-果汁复配体积比分别为2:1、1:1、1:2、1:3，对发酵后得到的成品饮料进行感官评价，以探究海带汁和苹果汁的复配体积比对发酵后的复合果汁饮料感官品质的影响。

1.2.3.2 白砂糖添加量

海带汁-果汁复配体积比为1:2，植物乳杆菌接种量为6%，白砂糖添加量分别为2%、3%、4%、5%，对发酵后得到的成品饮料进行感官评价，以探究白砂糖添加量对发酵后的复合果汁饮料感官品质的影响。

1.2.3.3 植物乳杆菌接种量

海带汁-果汁复配体积比为1:2，白砂糖添加量为3%，植物乳杆菌接种量分别为4%、6%、8%，对发酵后得到的成品饮料进行感官评价，以探究植物乳杆菌接种量对发酵后的复合果汁饮料感官品质的影响。

1.2.4 正交试验

以单因素实验的结果作为参考，同样以感官评分作为评价指标，选取（A）海带汁-果汁复配体积比、（B）白砂糖添加量、（C）植物乳杆菌接种量3个因素作为自变量，并分别取3个水平，采用L₉（3⁴）正交试验表设计进行正交试验，对发酵型海带复合果汁饮料进行工艺优化。正交试验因素与水平见表1。

表 1 正交试验因素与水平

Table 1. Factors and levels of the orthogonal experiment

因素	水平
因素	1	2	3
A海带汁-果汁复配体积比	1:1	1:2	1:3
B白砂糖添加量（%）	2	3	4
C植物乳杆菌接种量（%）	4	6	8

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1.2.5 感官评价

由10名经过食品感官评价课程培训的食品科学与工程专业的学生，在专业的感官评定实验室，采用专业的感官评定步骤，对不同工艺条件处理后的复合果蔬汁饮料进行感官评定，从复合饮料的色泽、气味、滋味和组织状态4个方面对饮料进行评定并打分，结果采用百分制^[9-10]。根据每个评定人员的感官评分结果计算平均值，结果保留1位小数。发酵型海带复合果汁饮料感官评定标准见表2。

表 2 复合饮料感官评定标准表

Table 2. Sensory evaluation criteria of the kelp-apple juice beverage

感官项目	评价标准	分值（分）
色泽	颜色为金黄色，颜色均匀一致，无杂色	15～20
	颜色偏淡黄色或偏暗黄色，颜色较均匀	8～14
	颜色偏淡黄色或偏暗黄色，颜色不均匀或有杂色	0～7
气味	有苹果清香，以及海带特有的味道，无腥味	18～25
	苹果香味较淡，海带味过浓或有少许腥味	9～17
	苹果香味较淡，腥味较浓或气味不协调	0～8
滋味	酸甜比例适中，口感细腻润滑	25～35
	酸甜比例差，略带杂味，口感较细腻	13～24
	偏酸或偏甜，杂味明显或口感粗糙	0～12
组织状态	清澈透明，无杂质沉淀	15～20
	较清澈透明，有明显杂质沉淀	8～14
	浑浊，沉淀物较多	0～7

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1.2.6 抗氧化活性测定试验

1.2.6.1 样品制备

海带汁的制备等按图1的工艺流程进行操作，4个样品分别的配方如表3。

表 3 样品制备

Table 3. Sample preparation

样品编号	样品名称	复合原料（1:2）	白砂糖添加量（%）	植物乳杆菌接种量（%）
1^#	海带-苹果汁发酵	海带汁-苹果汁	3	8
2^#	苹果汁发酵	蒸馏水-苹果汁	3	8
3^#	海带汁发酵	海带汁-蒸馏水	3	8
4^#	海带汁不发酵	海带汁-蒸馏水	3	0

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将样品1^#~4^#，接种后置于32 ℃培养箱中，并于0、6、12、24 h分别取样，取样后于5000 r/min下离心25 min，离心后取上清液，分别装入10 mL EP管中，于−20 ℃下冷藏保存。待用时于37 ℃水浴锅中隔水解冻，用于DPPH、ABTS⁺自由基清除力以及FRAP总抗氧化能力测定。

比较样品1^#和2^#的结果，探究海带汁的添加对复合饮料抗氧化活性的影响；比较样品3^#和4^#的结果，探究植物乳杆菌的接种发酵对复合饮料抗氧化活性的影响。

1.2.6.2 DPPH自由基清除力测定

DPPH自由基清除力测定参考Kriengsak等^[11]以及Xie等^[12]的方法，并进行修改。用无水乙醇制备DPPH工作液（0.1 mg/mL），待测样品和DPPH工作液以1:1混合，室温下避光反应30 min后，于515 nm波长处测吸光度。以抑制率表示自由基清除能力大小。计算公式如下：

抑 制 率 (%) = [1 - (A_{s a m p l e} - A_{s a m p l e b l a n k}) / (A_{c o n t r o l} - A_{c o n t r o l b l a n k})] \times 100

$\rm 抑制率(\text{%})=[1-(A_{sample}-A_{sample\;blank})/(A_{control}-A_{control\;blank})]\times 100$

(1)

式中：A_sample为样品+DPPH工作液的吸光值；A_{sample blank}为样品+无水乙醇的吸光值；A_control为无水乙醇+DPPH工作液的吸光值；A_{control blank}为无水乙醇的吸光值。

1.2.6.3 ABTS⁺自由基清除力测定

ABTS⁺自由基清除力测定参考Marino等^[13]的方法，并进行修改。待测样品和ABTS工作液以1:4混合，室温避光反应10 min后，于734 nm波长处测吸光度。以抑制率表示自由基清除能力大小。计算公式如下：

抑 制 率 (%) = [1 - (A_{s a m p l e} - A_{s a m p l e b l a n k}) / (A_{c o n t r o l} - A_{c o n t r o l b l a n k})] \times 100

$\rm 抑制率(\text{%})=[1-(A_{sample}-A_{sample\;blank})/(A_{control}-A_{control\;blank})]\times 100$

(2)

式中：A_sample为样品+ABTS工作液的吸光值；A_{sample blank}为样品+去离子水的吸光值；A_control为去离子水+ABTS工作液的吸光值；A_{control blank}为去离子水的吸光值。

1.2.6.4 FRAP总抗氧化能力测定

FRAP总抗氧化能力测定参考Aung等^[14]的方法，并进行修改。待测样品和FRAP工作液以1:9混合后，37 ℃避光反应10 min后，于593 nm波长处测吸光度。样品的总抗氧化能力表示为吸光度值，相关研究表明两者成正比^[15]。吸光值需要减去样品空白的吸光值，计算公式如下：

吸光值 = A_{sample} - A_{sanple slank}

$\rm \text { 吸光值 }=A_{\text {sample }}-A_{\text {sanple slank }}$

(3)

式中：A_sample为样品+FRAP工作液的吸光值；A_{sample blank}为去离子水+FRAP工作液的吸光值。

1.3 数据处理

每个实验条件进行三次独立的平行试验；单因素实验和抗氧化活性测定所得数据采用Excel 2016进行统计分析并作图；正交试验结果用正交试验常用的结果分析方法，即极差分析，得出各因素的最优水平。

2. 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 海带汁-苹果汁复配体积比对海带复合果汁饮料品质的影响

海带汁-苹果汁复配体积比直接影响了复合果汁饮料的风味和滋味。海带汁-苹果汁复配体积比对饮料品质的影响由图2可知，当海带汁-果汁复配体积比为1:2时，饮料的口感达到最佳状态，既有苹果汁的滋味和香气又含有海带的特殊风味。当海带汁占比较多时，复合饮料带有较大的海带腥味，感官评分较低，当海带汁占比较少时，苹果汁的甜香味掩盖住海带特有的香气和风味，且饮料颜色发暗。安兴娟等^[16]在枸杞汁与胡萝卜汁复配研究中，应用感官评价法，枸杞汁与胡萝汁的体积比为3:7时，口味适中，涩味较轻，确保了发酵饮料能够具有理想的色泽和口感。

图 2 溶液体积比对饮料感官品质的影响

Figure 2. Effect of volume ratio of two solution on the sensory qualities of beverage

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2.1.2 白砂糖添加量对海带复合果汁饮料品质的影响

白砂糖既可以为乳酸菌发酵提供碳源，又可以调节果蔬汁的甜度，其浓度大小对发酵果蔬汁的酸甜比及其整体风味具有显著影响。当白砂糖添加量过小时，复合饮料糖分不足，造成不完全发酵，从而酸味较大地影响感官，同时饮料口感不够醇厚香甜；而如果添加量过大，饮料糖酸比变大，显得甜腻，不够爽口，也可能会使过量可发酵糖转化为酸类、酯类、醇类等物质^[17]。影响复合饮料的整体风味。白砂糖添加量对发酵型复合果蔬汁饮料品质的影响由图3可知，在白砂糖添加量在3%的时候，其感官评分出现最大值，表明这时候的复合饮料风味最能令人满意。

图 3 白砂糖添加量对饮料感官品质的影响

Figure 3. Effect of the added amount of white sugar on the sensory quality of beverage

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2.1.3 植物乳杆菌接种量对海带复合果汁饮料品质的影响

植物乳杆菌的接种量直接影响复合饮料的风味和口感，当接种量过小时，活菌数较少，饮料中的糖分得不到充分利用，产酸少，从而使饮料过于甜腻；当接种量过大，菌体自身生命活动所消耗的糖也随之增加，饮料中大部分糖分用于菌种生长，使饮料口感变差^[18]。枸杞汁与胡萝卜汁发酵体系中，当接种量为5%时产品综合品质较高^[16]。刺梨-猴头菇乳酸菌发酵体系中，接种量大于2%时发酵液有酒味和刺激感，最适接种量为2%^[19]。植物乳杆菌接种量对饮料品质的影响由图4可知，当接种量在6%时，复合饮料感官评分出现峰值，其感官品质最好。

图 4 植物乳杆菌接种量对饮料感官品质的影响

Figure 4. Effect of the inoculation amount of Lactobacillus plantarum on the sensory quality of beverage

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2.2 正交试验结果

正交试验结果如表4所示。正交试验的结果显示，所探究的各因素的最佳条件为：A₂：海带汁-苹果汁复配体积比1:2，B₂：白砂糖添加量3%，C₃：植物乳杆菌接种量8%。验证试验表明，此时的复合饮料色泽明亮、均匀无沉淀；具有苹果清香和海带特有的风味，无腥味；酸甜比例适中，口感细腻润滑。

表 4 正交试验结果与分析

Table 4. Results and analysis of orthogonal test

实验号	质量配比	白砂糖添加量	接种量	空白	感官评分（分）
实验号	A	B	C	D	感官评分（分）
1	1	1	1	1	82.0
2	1	2	2	2	82.5
3	1	3	3	3	82.0
4	2	1	2	3	83.0
5	2	2	3	1	88.0
6	2	3	1	2	84.0
7	3	1	3	2	84.5
8	3	2	1	3	85.0
9	3	3	2	1	83.5
k1	82.8	83.2	83.7
k2	85.0	85.2	83.0
k3	84.3	83.2	84.8
R	2.7	2.0	1.8
因素主次	A>B>C
最优组合	A₂B₂C₃

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2.3 海带汁的添加及发酵对饮料抗氧化活性影响

2.3.1 海带汁的添加对复合饮料抗氧化活性的影响

由图5～图6可知，海带苹果汁发酵样品，在发酵期内，随着发酵的进行，其DPPH自由基清除力有明显上升的趋势，而单独苹果汁发酵样品，其DPPH自由基清除力明显降低；ABTS⁺自由基清除力有所下降，但其下降趋势明显低于单独苹果汁发酵样品。由图7可看出，海带苹果汁发酵样品总抗氧化能力明显高于苹果汁发酵样品。以上结果表明：海带汁的添加对复合饮料抗氧化活性具有显著提高作用。复合发酵对饮料DPPH自由基清除力抗氧化活性具有显著提高作用，且海带汁的加入能弥补单独苹果汁发酵抗氧化能力的下降。

图 5 海带汁的添加对DPPH自由基清除力的影响

Figure 5. Effects of kelp juice on DPPH free radicals scavenging power

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图 6 海带汁的添加对ABTS⁺自由基清除力的影响

Figure 6. Effects of kelp juice on ABTS⁺ free radicals scavenging power

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图 7 海带汁的添加对总抗氧化力的影响

Figure 7. Effects of kelp juice on total antioxidant capacity

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苹果多酚是苹果的主要抗氧化物质之一^[20]。有研究表明，苹果汁在发酵前4 d左右，其总酚含量呈降低趋势^[21]，本试验总发酵期为24 h，故其抗氧化活性随总酚含量的降低而降低。引起苹果汁总酚含量降低的原因有很多，如苹果多酚在发酵过程中与苹果果汁中少量的蛋白相结合，形成聚合物，使得苹果汁总酚含量降低^[22]；另外，发酵过程中乳杆菌的生长都在一定程度上受到酚类物质的抑制作用，乳杆菌为保持生长，则会降解部分酚类物质，这样也会使的体系总酚含量降低^[23-24]。

2.3.2 发酵对复合饮料抗氧化活性的影响

由图8～图9可知，海带汁接种样品，在发酵期内，随着发酵的进行，其DPPH自由基清除力有所下降，但其下降趋势明显低于海带汁不接种样品。ABTS⁺自由基清除力有明显上升的趋势，而海带汁不接种样品，其ABTS⁺自由基清除力明显降低。图10中两样品总抗氧化能力趋势和其ABTS⁺自由基清除力趋势一致。以上结果表明，植物乳杆菌的接种对饮料抗氧化活性各指标均有明显提高。

图 8 发酵对DPPH自由基清除力的影响

Figure 8. Effects of fermentation on DPPH free radicals scavenging power

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图 9 发酵对ABTS⁺自由基清除力的影响

Figure 9. Effects of fermentation on ABTS⁺ free radicals scavenging power

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图 10 发酵对总抗氧化能力的影响

Figure 10. Effects of fermentation on total antioxidant capacity

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海带汁抗氧化活性随发酵明显提高的最主要的原因是随着乳酸菌的发酵，体系pH下降，海带多糖在酸性条件下降解，导致海带细胞壁被破坏，海带细胞中的多酚类物质溶出，增加了体系中抗氧化剂浓度^[25]。并且，降解后的海带多糖，变成更多小分子多糖，增加了还原糖的种类及数量，从而增强了复合饮料的抗氧化活性。另外，相关研究表明，具有不同结构的多酚可能具有不同的抗氧化活性抗氧化活性^[26]，尤其是对自由基的清除力存在较大影响^[27]。故有可能随着发酵的进行，海带中的多酚物质结构被改变，变成具有更高抗氧化活性的酚类物质，从而提高了复合饮料的抗氧化活性。

整体来看，海带汁和苹果汁均具有一定的抗氧化能力，发酵使得海带汁的抗氧化能力提高，但会使得苹果汁的抗氧化能力降低。但是单纯的海带汁发酵，其口感风味较差，需添加苹果汁使产品具有苹果清香和海带特有的风味。另一方面，海带汁的加入能弥补单独苹果汁发酵抗氧化能力的下降，复合发酵对饮料DPPH自由基清除力具有明显提高作用。由此可见，海带汁和苹果汁的复配及发酵，对提高饮料的风味和抗氧化能力是有益的。

体外抗氧化活性试验结果表明，本课题研制的成品海带苹果复合饮料对DPPH自由基抑制率为73.20%，对ABTS⁺自由基抑制率为36.05%，总抗氧化能力（用吸光度值表示）为0.774。通过查阅文献得知，李长见^[28]研制的小米发酵饮料对DPPH自由基抑制率为80%，对ABTS⁺自由基抑制率为83%。马泽刚等^[29]研制的绞股蓝饮料原液灭菌后对DPPH自由基抑制率为50%±0.6%，对ABTS⁺自由基抑制率为13.69%±0.45%。对比来看，本实验研制的发酵型海带复合果汁饮料具有较强的抗氧化活性。

3. 结论

本研究研制了一款发酵型海带复合果汁饮料。通过单因素试验以及正交试验分析得出复合饮料的最优发酵条件为：海带汁-苹果汁复配体积比为1:2、白砂糖添加量为3%、植物乳杆菌接种量为8%、发酵温度32 ℃、发酵时间24 h。按照该工艺所制得的复合饮料色泽明亮、均匀无沉淀；具有苹果清香和海带特有的风味，无腥味；酸甜比例适中，口感细腻润滑。抗氧化活性试验结果显示：海带汁的添加和植物乳杆菌的接种对复合饮料的抗氧化活性具有明显的积极影响。最终配方的复合饮料对DPPH、ABTS⁺自由基抑制率分别为73.20%和36.05%，总抗氧化能力为0.774。本研究所研制的发酵型海带复合果汁饮料风味优良、营养丰富、抗氧化性好，具有良好的应用前景。解决了海带产品常见的腥味问题，为海带的精深加工提供了新的思路和指导。

图 1 复合饮料工艺流程图

Figure 1. Processing scheme of fermented kelp-apple juice beverage

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图 2 溶液体积比对饮料感官品质的影响

Figure 2. Effect of volume ratio of two solution on the sensory qualities of beverage

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图 3 白砂糖添加量对饮料感官品质的影响

Figure 3. Effect of the added amount of white sugar on the sensory quality of beverage

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图 4 植物乳杆菌接种量对饮料感官品质的影响

Figure 4. Effect of the inoculation amount of Lactobacillus plantarum on the sensory quality of beverage

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图 5 海带汁的添加对DPPH自由基清除力的影响

Figure 5. Effects of kelp juice on DPPH free radicals scavenging power

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图 6 海带汁的添加对ABTS⁺自由基清除力的影响

Figure 6. Effects of kelp juice on ABTS⁺ free radicals scavenging power

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图 7 海带汁的添加对总抗氧化力的影响

Figure 7. Effects of kelp juice on total antioxidant capacity

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图 8 发酵对DPPH自由基清除力的影响

Figure 8. Effects of fermentation on DPPH free radicals scavenging power

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图 9 发酵对ABTS⁺自由基清除力的影响

Figure 9. Effects of fermentation on ABTS⁺ free radicals scavenging power

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图 10 发酵对总抗氧化能力的影响

Figure 10. Effects of fermentation on total antioxidant capacity

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表 1 正交试验因素与水平

Table 1 Factors and levels of the orthogonal experiment

因素	水平
因素	1	2	3
A海带汁-果汁复配体积比	1:1	1:2	1:3
B白砂糖添加量（%）	2	3	4
C植物乳杆菌接种量（%）	4	6	8

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表 2 复合饮料感官评定标准表

Table 2 Sensory evaluation criteria of the kelp-apple juice beverage

感官项目	评价标准	分值（分）
色泽	颜色为金黄色，颜色均匀一致，无杂色	15～20
	颜色偏淡黄色或偏暗黄色，颜色较均匀	8～14
	颜色偏淡黄色或偏暗黄色，颜色不均匀或有杂色	0～7
气味	有苹果清香，以及海带特有的味道，无腥味	18～25
	苹果香味较淡，海带味过浓或有少许腥味	9～17
	苹果香味较淡，腥味较浓或气味不协调	0～8
滋味	酸甜比例适中，口感细腻润滑	25～35
	酸甜比例差，略带杂味，口感较细腻	13～24
	偏酸或偏甜，杂味明显或口感粗糙	0～12
组织状态	清澈透明，无杂质沉淀	15～20
	较清澈透明，有明显杂质沉淀	8～14
	浑浊，沉淀物较多	0～7

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表 3 样品制备

Table 3 Sample preparation

样品编号	样品名称	复合原料（1:2）	白砂糖添加量（%）	植物乳杆菌接种量（%）
1^#	海带-苹果汁发酵	海带汁-苹果汁	3	8
2^#	苹果汁发酵	蒸馏水-苹果汁	3	8
3^#	海带汁发酵	海带汁-蒸馏水	3	8
4^#	海带汁不发酵	海带汁-蒸馏水	3	0

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表 4 正交试验结果与分析

Table 4 Results and analysis of orthogonal test

实验号	质量配比	白砂糖添加量	接种量	空白	感官评分（分）
实验号	A	B	C	D	感官评分（分）
1	1	1	1	1	82.0
2	1	2	2	2	82.5
3	1	3	3	3	82.0
4	2	1	2	3	83.0
5	2	2	3	1	88.0
6	2	3	1	2	84.0
7	3	1	3	2	84.5
8	3	2	1	3	85.0
9	3	3	2	1	83.5
k1	82.8	83.2	83.7
k2	85.0	85.2	83.0
k3	84.3	83.2	84.8
R	2.7	2.0	1.8
因素主次	A>B>C
最优组合	A₂B₂C₃

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参考文献(29)

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施引文献(23)

期刊类型引用(13)

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图(10) / 表(4)

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1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.2 实验方法
1.2.1 发酵型海带复合果汁饮料工艺流程
1.2.2 工艺操作要点
1.2.2.1 海带汁的制备
1.2.2.2 果汁制备
1.2.2.3 海带汁和果汁的调配
1.2.2.4 菌液的活化与发酵
1.2.3 单因素实验
1.2.3.1 海带汁和苹果汁的复配体积比
1.2.3.2 白砂糖添加量
1.2.3.3 植物乳杆菌接种量
1.2.4 正交试验
1.2.5 感官评价
1.2.6 抗氧化活性测定试验
1.2.6.1 样品制备
1.2.6.2 DPPH自由基清除力测定
1.2.6.3 ABTS+自由基清除力测定
1.2.6.4 FRAP总抗氧化能力测定
1.3 数据处理
2. 结果与分析
2.1 单因素实验结果
2.1.1 海带汁-苹果汁复配体积比对海带复合果汁饮料品质的影响
2.1.2 白砂糖添加量对海带复合果汁饮料品质的影响
2.1.3 植物乳杆菌接种量对海带复合果汁饮料品质的影响
2.2 正交试验结果
2.3 海带汁的添加及发酵对饮料抗氧化活性影响
2.3.1 海带汁的添加对复合饮料抗氧化活性的影响
2.3.2 发酵对复合饮料抗氧化活性的影响
3. 结论

1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.2 实验方法
1.2.1 发酵型海带复合果汁饮料工艺流程
1.2.2 工艺操作要点
1.2.2.1 海带汁的制备
1.2.2.2 果汁制备
1.2.2.3 海带汁和果汁的调配
1.2.2.4 菌液的活化与发酵
1.2.3 单因素实验
1.2.3.1 海带汁和苹果汁的复配体积比
1.2.3.2 白砂糖添加量
1.2.3.3 植物乳杆菌接种量
1.2.4 正交试验
1.2.5 感官评价
1.2.6 抗氧化活性测定试验
1.2.6.1 样品制备
1.2.6.2 DPPH自由基清除力测定
1.2.6.3 ABTS⁺自由基清除力测定
1.2.6.4 FRAP总抗氧化能力测定
1.3 数据处理
2. 结果与分析
2.1 单因素实验结果
2.1.1 海带汁-苹果汁复配体积比对海带复合果汁饮料品质的影响
2.1.2 白砂糖添加量对海带复合果汁饮料品质的影响
2.1.3 植物乳杆菌接种量对海带复合果汁饮料品质的影响
2.2 正交试验结果
2.3 海带汁的添加及发酵对饮料抗氧化活性影响
2.3.1 海带汁的添加对复合饮料抗氧化活性的影响
2.3.2 发酵对复合饮料抗氧化活性的影响
3. 结论

参考文献(29)

施引文献

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发酵型海带-苹果复合果汁饮料的研制及发酵体系抗氧化活性的研究

作者简介: 刘茂（1998−），女，本科，研究方向：食品科学与工程，E-mail：liuyaohat@163.com

通讯作者: 付晓婷（1980−），女，博士，副教授，研究方向：海藻精深加工，E-mail：xiaotingfu@ouc.edu.cn

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出版历程

Fermentation Optimization of Kelp-Apple Compound Juice Beverage and the Antioxidant Activity of Its Fermentation System

1. 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.2 实验方法

1.2.1 发酵型海带复合果汁饮料工艺流程

1.2.2 工艺操作要点

1.2.2.1 海带汁的制备

1.2.2.2 果汁制备

1.2.2.3 海带汁和果汁的调配

1.2.2.4 菌液的活化与发酵

1.2.3 单因素实验

1.2.3.1 海带汁和苹果汁的复配体积比

1.2.3.2 白砂糖添加量

1.2.3.3 植物乳杆菌接种量

1.2.4 正交试验

1.2.5 感官评价

1.2.6 抗氧化活性测定试验

1.2.6.1 样品制备

1.2.6.2 DPPH自由基清除力测定

1.2.6.3 ABTS+自由基清除力测定

1.2.6.4 FRAP总抗氧化能力测定

1.3 数据处理

2. 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 海带汁-苹果汁复配体积比对海带复合果汁饮料品质的影响

2.1.2 白砂糖添加量对海带复合果汁饮料品质的影响

2.1.3 植物乳杆菌接种量对海带复合果汁饮料品质的影响

2.2 正交试验结果

2.3 海带汁的添加及发酵对饮料抗氧化活性影响

2.3.1 海带汁的添加对复合饮料抗氧化活性的影响

2.3.2 发酵对复合饮料抗氧化活性的影响

3. 结论

期刊类型引用(13)

其他类型引用(10)

计量

出版历程

目录

1. 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.2 实验方法

1.2.1 发酵型海带复合果汁饮料工艺流程

1.2.2 工艺操作要点

1.2.2.1 海带汁的制备

1.2.2.2 果汁制备

1.2.2.3 海带汁和果汁的调配

1.2.2.4 菌液的活化与发酵

1.2.3 单因素实验

1.2.3.1 海带汁和苹果汁的复配体积比

1.2.3.2 白砂糖添加量

1.2.3.3 植物乳杆菌接种量

1.2.4 正交试验

1.2.5 感官评价

1.2.6 抗氧化活性测定试验

1.2.6.1 样品制备

1.2.6.2 DPPH自由基清除力测定

1.2.6.3 ABTS+自由基清除力测定

1.2.6.4 FRAP总抗氧化能力测定

1.3 数据处理

2. 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 海带汁-苹果汁复配体积比对海带复合果汁饮料品质的影响

2.1.2 白砂糖添加量对海带复合果汁饮料品质的影响

2.1.3 植物乳杆菌接种量对海带复合果汁饮料品质的影响

2.2 正交试验结果

2.3 海带汁的添加及发酵对饮料抗氧化活性影响

2.3.1 海带汁的添加对复合饮料抗氧化活性的影响

2.3.2 发酵对复合饮料抗氧化活性的影响

3. 结论

作者简介:
刘茂（1998−），女，本科，研究方向：食品科学与工程，E-mail：liuyaohat@163.com

通讯作者:
付晓婷（1980−），女，博士，副教授，研究方向：海藻精深加工，E-mail：xiaotingfu@ouc.edu.cn

1.2.6.3 ABTS⁺自由基清除力测定

1.2.6.3 ABTS⁺自由基清除力测定