技术领域
本发明属于食品饮料技术领域，具体涉及一种马蹄汁高活性乳酸菌饮料及其制备方法。
背景技术
马蹄即荸荠(英文：waterchestnut，学名：Eleocharisdulcis)，是莎草科荸荠属一 种。地下茎为扁圆形，表面呈深褐色或枣红色。肉白色，可果蔬两食。马蹄汁液丰富，口感 甜脆，含有丰富的蛋白质、脂肪、粗纤维、胡萝卜素、维生素B、维生素C、钾、铁、钙、磷 和碳水化合物，可以生吃，也可以用来烹调，可制淀粉，还可作中药。马蹄味甘、微寒，滑、 无毒，具有凉血解毒、利尿通便、祛痰化咳、消食除胀，调理痔疮或痢疾便血等功效。其钾 含量较高，对高血压患者有利，磷含量也较高，能促进人体生长发育。我国马蹄资源十分丰 富，马蹄产量占世界的70％，但其综合利用率较低。目前，国内对马蹄的规模化利用还主要 是以获得马蹄淀粉或制成马蹄罐头为目的，前者营养成分流失大，既造成了资源浪费，又污 染环境，后者附加值较低。合理开发和利用马蹄资源是当前我国迫切需要解决的问题。
乳酸菌是指一群能分解葡萄糖或乳糖产生乳酸，需氧和兼性厌氧，多数无动力，过氧化 氢酶阴性，革兰氏阳性的无芽胞杆菌和球菌。早在5000年前，人类就已经开始利用乳酸菌， 如制作泡菜、酸奶等。研究表明，乳酸菌对人的健康和长寿非常重要。二十世纪初，俄国著 名的生物学家，诺贝尔奖获得者梅契尼柯夫(Mechnikoff，1845-1916)在他的“长寿学说” 里明确指出，保加利亚的巴尔干岛地区居民长寿的重要原因是因为日常生活中经常饮用的酸 奶中含有大量的乳酸菌，这些乳酸菌能够定植在人体内，有效地抑制有害菌的生长，减少由 于肠道内有害菌产生的毒素对整个机体的毒害。这个具有划时代意义的“长寿学说”，为人 类利用乳酸菌生产健康食品开创了新纪元。今天，利用乳酸菌生产的健康食品已经一跃成为 全世界关注的健康食品。我国卫生行政主管部门公布的《可用于食品的菌种名单》，20多种 菌种全部是乳酸菌。
乳酸菌发酵饮料在欧美、日本及东南亚等地相当盛行。目前，乳酸菌主要应用于乳制品， 如日本，乳酸菌制品已占乳制品市场的85％；我国GB16321-2003《乳酸菌饮料卫生标准》中 对乳酸菌饮料的定义也是以“乳”为主，即“以鲜奶、乳粉或辅以植物蛋白粉等为原料，经 乳酸菌发酵加工制成的具有产品相应风味的未杀菌或杀菌的饮料”，因此我国乳酸菌饮料也 是以乳制品为主，对于未杀菌的品种，出厂时乳酸菌活菌数达到1×106cfu/mL即可。
随着人们生活水平的提高，对以果蔬汁为主料的乳酸菌发酵饮料也开始重视起来。重庆 工商大学环境与生物工程学院的周文斌和常海军开展了荸荠乳酸菌发酵饮料的研制开发，确 定了荸荠乳酸发酵饮料的工艺过程、原料配比和发酵参数，具体为：新鲜的成熟荸荠清洗、 去皮，在100℃沸水中煮制30min，打浆过滤，按荸荠原汁：水为1：3调成水溶液，加入1.8g /100mL的蔗糖和0.2g/100mL的乳粉，混匀，然后预热至65℃，在20MPa的压力下进行两 次均质，均质后在70℃保温15rain，降温至4O℃，以保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌为发酵 菌，接种量体积分数为5％，发酵温度为40℃，发酵时间为12h，得到具有荸荠特殊香味 的乳酸饮料，但该饮料由于前期对荸荠进行了煮制处理，导致保持不了荸荠原汁原味的风味。 中国专利(公开号：CN104026688A)公开了一种马蹄发酵饮料的制备方法，具体为：将马 蹄经过清洗、超高压处理、粉碎、磨浆、酶解、糖化、发酵、均质、调配制成成品，该饮料 不添加化学防腐剂，也不再进行额外的热杀菌，且含有丰富的活性乳酸菌，但达不到长期保 质的要求，其以常规密封包装在0-10℃下保质期仅为30天，且制备工艺较为复杂，制备成 本偏高。
通过乳酸菌发酵马蹄汁，且后续不作杀菌处理，不仅可以保留马蹄的营养和风味，同时 能得到更多马蹄本身所不具有的有益成分，而且保持了乳酸菌的高活性和功能，融营养、风 味和保健于一体，此外还延长了保质期，增添了新的乳酸菌饮料种类。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种配方科学合理、工艺简单易行的马蹄汁高活 性乳酸菌饮料及其制备方法。通过本发明方法制备所得的马蹄汁高活性乳酸菌饮料口感细腻， 风味怡人，具有清热解毒、利尿通便、促生长、降血压和调节胃肠道菌群、抑制肿瘤、降低 胆固醇水平、抑制体内毒素、延缓机体衰老等多种保健功能，其乳酸菌活菌数含量高，可达 3×108cfu/mL以上，是国家标准要求的300倍，常温下保质期可达3个月，冷藏保质期达6 个月，是一般产品的8倍，且制备工艺节能环保，具有很好的经济效益和社会效益，值得大 力推广。
具体的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种制备马蹄汁高活性乳酸菌饮料的方法，包括以下步骤：
(1)取削皮后的马蹄与水混合，打浆，浆渣分离，得马蹄汁；
(2)取马蹄汁，混合添加包括以下组分的辅料：鲜乳、食用糖、磷酸二氢盐、三聚磷酸 钠，得发酵料；所述鲜乳添加量为马蹄汁重量的1～3％，所述食用糖添加量为马蹄汁重量的4～ 5％，磷酸二氢盐添加量为马蹄汁重量的0.2～0.4％，三聚磷酸钠添加量为马蹄汁重量的0.05～ 0.15％；
(3)将发酵料进行超高温瞬时杀菌；
(4)取杀菌后的发酵料，加入发酵料体积的0.5～1.5％的植物乳杆菌菌剂进行密封发酵， 即得所述马蹄汁高活性乳酸菌饮料。
植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)作为一种重要的乳酸菌，常存在于发酵的蔬菜、 果汁中，多数从植物中分离得到，因此得名。植物乳杆菌可以抑制病原菌的生长、调节肠道 微生态的组成、形成生物学屏障，调节肠道微生物菌群的平衡、增强机体的免疫力、降低胆 固醇水平、缓解乳糖不耐症、抑制肿瘤细胞的形成等。植物乳杆菌由于其在常温下可发酵、 稳定性好、可利用多种碳源等特点，被广泛应用于食品、植物产品发酵。
添加食用糖可调节饮料甜味，使饮料具有适口的感觉。本发明中，食用糖添加量为马蹄 汁重量的4～5％，优选4.3～4.7％，更优选4.5％。
磷酸二氢盐作为食品调料和功能添加剂被广泛应用于食品加工、医药制造和细菌培养等 领域中。本发明中，磷酸二氢盐添加量为马蹄汁重量的0.2～0.4％，优选0.25～0.35％，更优 选0.3％。
三聚磷酸钠，为一类无定形水溶性线状聚磷酸盐，两端以Na2PO4终止，化学式Na5P3O10， 相对分子质量367.86。常用于食品中，作水分保持剂、品质改良剂、pH调节剂、金属螯合剂。 本发明中，三聚磷酸钠添加量为马蹄汁重量的0.05～0.15％，优选0.08～0.12％，更优选0.1％。
作为上述方法的进一步说明，在步骤(4)中，所述植物乳杆菌菌剂是将有效活菌数≥1 ×1011cfu/g的商品化植物乳杆菌按重量比为1:800～1500用灭菌生理盐水活化制备而得的。 其中，有效活菌数是按GB4789.35-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验》 方法进行检测的。
作为上述方法的进一步说明，在步骤(3)中，所述超高温瞬时杀菌的温度为138～145℃， 时间为4～7s。采用超高温瞬时杀菌可有效杀灭发酵料中细菌和芽孢，同时保存有马蹄原有 的营养成分。
作为上述方法的进一步说明，在步骤(2)中，所述发酵料的可溶性固形物≥7％，蛋白质 含量≥0.7％。
可溶性固形物是食品行业一个常用的技术参数，指液体或流体食品中所有溶解于水的化 合物的总称，包括糖、酸、维生素、矿物质等，通常采用折光计法测定。本发明中，发酵料 的可溶性固形物要求在7％及以上，以保证制备得的饮料保存有马蹄的口感和风味，但不宜偏 高，一般控制在15％以下。
作为上述方法的进一步说明，在步骤(1)中，所述水为饮用水，马蹄与饮用水的重量比 为1:3～3.5。
作为上述方法的进一步说明，在步骤(4)中，所述发酵温度为25～36℃，时间为18～ 45h。
作为上述方法的进一步说明，在步骤(2)中，所述食用糖选自蔗糖、乳糖、果糖、白砂 糖、红糖。
作为上述方法的进一步说明，在步骤(2)中，所述磷酸二氢盐选自磷酸氢二钾、磷酸氢 二钠。
本发明还提供了采用上述方法制备而得的马蹄汁高活性乳酸菌饮料。
作为上述马蹄汁高活性乳酸菌饮料的进一步说明，该饮料乳酸菌的有效活菌数≥3×108cfu/mL，常温保质期≥3个月，冷藏保质期≥6个月。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)通过实施本发明方法制备而得的马蹄汁高活性乳酸菌饮料具有有效活菌数高、保质 期长等特点，其乳酸菌有效活菌数可达3×108cfu/mL以上，是国家标准要求的100倍，常温 (20～25℃)保质期≥3个月，冷藏(4～8℃)保质期≥6个月，是一般产品的8倍；
(2)本发明方法在马蹄前期处理工序中，不对马蹄进行煮制和高压处理，能够有效保持 马蹄原汁原味的口感和风味；
(3)本发明方法在后期不再作杀菌处理，能够很好保留马蹄的营养物质和保健功效，且 保持了乳酸菌的高活性和作用功能；
(4)本发明马蹄汁高活性乳酸菌饮料的制备工艺简单，节能环保，且原料配方和参数设 定科学合理，融营养、风味和保健于一体，具有很好的经济效益和社会效益，值得大力推广。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明，本实施例仅是对本发明作更清楚的说明， 而不是对本发明的限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思 的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均落在本发明的保护范围之内。
以下实施例中，乳酸菌活菌数按GB4789.35-2010《食品安全国家标准食品微生物学检 验乳酸菌检验》方法进行检测的，可溶性固形物采用折光计法测定。
以下实施例中，所采用的植物乳杆菌为美国杜邦公司旗下丹尼斯克品牌生产的益生菌产 品(FloraFITProbiotics)中的型号为LactobacillusplantarumLp-115的植物乳杆菌。 公司及该植物乳杆菌的具体信息可通过网址http://www.dupont.cn/了解。
实施1
本发明所述马蹄汁高活性乳酸菌饮料的制备，包括以下步骤：
(1)制取马蹄汁：挑取无病虫害、新鲜的成熟马蹄清洗、去皮，按重量比为1:3.2添加 饮用水打浆，然后进行桨渣分离得到马蹄浆，通过沙滤作用分离得到乳浊液状的马蹄汁，贮 罐备用；
(2)发酵料的调配：取400kg马蹄汁，向马蹄汁加入8kg鲜乳、18kg蔗糖、1.2kg磷酸 氢二钾、0.4kg三聚磷酸钠，搅拌溶解、均匀，得可溶性固形物为9％、蛋白质含量为0.8％的 发酵料；
(3)杀菌，对发酵料进行超高压瞬时杀菌，温度为142℃，时间为5s；出料温度控制在 45℃，然后将发酵料移入已灭菌带搅拌的不锈钢罐中，冷却至36℃；
(4)菌剂活化：取购买于杜邦公司生产的LP-115植物乳杆菌，有效活菌数≥1×1011cfu/g，按重量比为1：:1000用灭菌生理盐水活化2h，得植物乳杆菌菌剂；
(5)接种：将植物乳杆菌菌剂接种至杀菌后的发酵料中，添加量为发酵料体积的1％；
(6)发酵：在30～33℃温度条件下，密封发酵24h；
(7)包装贮存：质量检验合格后，包装保存。
实施2
本发明所述马蹄汁高活性乳酸菌饮料的制备，包括以下步骤：
(1)制取马蹄汁：挑取无病虫害、新鲜的成熟马蹄清洗、去皮，按重量比为1:3.5添加 饮用水打浆，然后进行桨渣分离得到马蹄浆，通过沙滤作用分离得到乳浊液状的马蹄汁，贮 罐备用；
(2)发酵料的调配：取400kg马蹄汁，向马蹄汁加入5kg鲜乳、20kg果糖、0.8kg磷酸 氢二钠、0.6kg三聚磷酸钠，搅拌溶解、均匀，得可溶性固形物为7％、蛋白质含量为0.7％的 发酵料；
(3)杀菌，对发酵料进行超高压瞬时杀菌，温度为138℃，时间为7s；出料温度控制在 45℃，然后将发酵料移入已灭菌带搅拌的不锈钢罐中，冷却至36℃；
(4)菌剂活化：取购买于杜邦公司生产的LP-115植物乳杆菌，有效活菌数≥1×1011cfu/g，按重量比为1：:800用灭菌生理盐水活化2h，得植物乳杆菌菌剂；
(5)接种：将植物乳杆菌菌剂接种至杀菌后的发酵料中，添加量为发酵料体积的0.5％；
(6)发酵：在28～30℃温度条件下，密封发酵45h；
(7)包装贮存：质量检验合格后，包装保存。
实施3
本发明所述马蹄汁高活性乳酸菌饮料的制备，包括以下步骤：
(1)制取马蹄汁：挑取无病虫害、新鲜的成熟马蹄清洗、去皮，按重量比为1:3添加饮 用水打浆，然后进行桨渣分离得到马蹄浆，通过沙滤作用分离得到乳浊液状的马蹄汁，贮罐 备用；
(2)发酵料的调配：取400kg马蹄汁，向马蹄汁加入10kg鲜乳、16kg乳糖、1.46kg磷 酸氢二钾、0.3kg三聚磷酸钠，搅拌溶解、均匀，得可溶性固形物为10％、蛋白质含量为1％ 的发酵料；
(3)杀菌，对发酵料进行超高压瞬时杀菌，温度为145℃，时间为4s；出料温度控制在 45℃，然后将发酵料移入已灭菌带搅拌的不锈钢罐中，冷却至36℃；
(4)菌剂活化：取购买于杜邦公司生产的LP-115植物乳杆菌，有效活菌数≥1×1011cfu/g，按重量比为1：:1200用灭菌生理盐水活化2h，得植物乳杆菌菌剂；
(5)接种：将植物乳杆菌菌剂接种至杀菌后的发酵料中，添加量为发酵料体积的1.2％；
(6)发酵：在30～36℃温度条件下，密封发酵20h；
(7)包装贮存：质量检验合格后，包装保存。
实施例4
本发明所述马蹄汁高活性乳酸菌饮料的制备，包括以下步骤：
(1)制取马蹄汁：挑取无病虫害、新鲜的成熟马蹄清洗、去皮，按重量比为1:3.2添加 饮用水打浆，然后进行桨渣分离得到马蹄浆，通过沙滤作用分离得到乳浊液状的马蹄汁，贮 罐备用；
(2)发酵料的调配：取400kg马蹄汁，向马蹄汁加入12kg鲜乳、17kg红糖、1.6kg磷 酸氢二钾、0.2kg三聚磷酸钠，搅拌溶解、均匀，得可溶性固形物为8％、蛋白质含量为1.1％ 的发酵料；
(3)杀菌，对发酵料进行超高压瞬时杀菌，温度为142℃，时间为6s；出料温度控制在 45℃，然后将发酵料移入已灭菌带搅拌的不锈钢罐中，冷却至36℃；
(4)菌剂活化：取购买于杜邦公司生产的LP-115植物乳杆菌，有效活菌数≥1×1011cfu/g，按重量比为1：:1500用灭菌生理盐水活化2h，得植物乳杆菌菌剂；
(5)接种：将植物乳杆菌菌剂接种至杀菌后的发酵料中，添加量为发酵料体积的1.5％；
(6)发酵：在25～30℃温度条件下，密封发酵36h；
(7)包装贮存：质量检验合格后，包装保存。
实施例5
本发明所述马蹄汁高活性乳酸菌饮料的制备，包括以下步骤：
(1)制取马蹄汁：挑取无病虫害、新鲜的成熟马蹄清洗、去皮，按重量比为1:3.5添加 饮用水打浆，然后进行桨渣分离得到马蹄浆，通过沙滤作用分离得到乳浊液状的马蹄汁，贮 罐备用；
(2)发酵料的调配：取400kg马蹄汁，向马蹄汁加入8kg鲜乳、18kg白砂糖、1.2kg磷 酸氢二钠、0.5kg三聚磷酸钠，搅拌溶解、均匀，得可溶性固形物为12％、蛋白质含量为0.8％ 的发酵料；
(3)杀菌，对发酵料进行超高压瞬时杀菌，温度为140℃，时间为5s；出料温度控制在 45℃，然后将发酵料移入已灭菌带搅拌的不锈钢罐中，冷却至36℃；
(4)菌剂活化：取购买于杜邦公司生产的LP-115植物乳杆菌，有效活菌数≥1×1011cfu/g，按重量比为1：:1000用灭菌生理盐水活化2h，得植物乳杆菌菌剂；
(5)接种：将植物乳杆菌菌剂接种至杀菌后的发酵料中，添加量为发酵料体积的1.2％；
(6)发酵：在30～36℃温度条件下，密封发酵36h；
(7)包装贮存：质量检验合格后，包装保存。
试验例1
为了更好的说明本发明的有益效果，对实施例1-5制备而得的马蹄汁高活性乳酸菌饮料 的活性乳酸菌数、常温(20～25℃)保质期、冷藏(4～8℃)保质期及感官评分进行试验， 其中，活性乳酸菌数按GB4789.35-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验》 方法进行测定；保质期在特定温度下密封保存，以感官评价测定其到达过酸无法食用的时间； 感官评分采用专业人员(10人，5男5女)对产品进行品评，评分标准按表1规定执行，最 终取平均分。试验结果如表2所示。
表1感官综合评分标准
表2不同实施例饮料的活性乳酸菌、保质期及感官评分比较
从表2可知，实施例1-5制备而得的马蹄汁高活性乳酸菌饮料的活性乳酸菌数均达到3 ×108cfu/mL以上，且常温(20～25℃)保质期均大于3个月，冷藏(4～8℃)保质期均大 于6个月，说明较现有马蹄乳酸菌饮料相比，本发明饮料更富含高活性的乳酸菌，且保质期 得到了显著差异的延长；从感官评价结果可知，通过本发明方法制备而得的产品呈乳白色， 有光泽，口感细腻，酸度适中，均匀细腻，无沉淀和分层现象，具有马蹄和乳酸发酵相结合 的特色风味，得到了品评者的认可。