基于大蕉皮添加的开菲尔发酵优化：成分、微生物活性与感官品质的综合研究

《Frontiers in Nutrition》：Optimization of kefir fermentation with plantain peel addition: effects on composition, microbial viability, and sensory quality

本研究通过响应面法优化了大蕉皮添加的开菲尔发酵工艺，系统评估了优化配方在21天贮藏期内对产品成分、微生物活性及感官品质的影响。结果表明，含20%大蕉皮和10%开菲尔菌粒的优化配方能显著提升蛋白质含量、降低碳水化合物，并维持乳酸菌(LAB)和酵母菌的稳定活性(~104CFU ml?1)，感官接受度达81.29%，为大蕉皮作为功能性配料开发高蛋白低糖发酵乳品提供了理论依据。

　　

引言

开菲尔是一种通过开菲尔菌粒微生物发酵制成的发酵乳饮料，其菌粒包含乳酸菌(LAB)、醋酸菌(AAB)和酵母菌的共生群落。大蕉皮作为农业副产物，富含膳食纤维、酚类化合物等生物活性成分，具有作为功能性配料的潜力。本研究首次通过中心复合旋转设计(CCRD)优化大蕉皮添加的开菲尔发酵工艺，并系统评估其贮藏期间的理化特性与微生物稳定性。

材料与方法

采用超高温灭菌(UHT)牛奶、8%蔗糖、开菲尔菌粒及大蕉皮为原料，通过预实验确定25°C发酵4小时的工艺参数。CCRD设计包含两个自变量：大蕉皮添加量(10%~30%)和菌粒浓度(5%~20%)。优化后的配方(20%大蕉皮+10%菌粒)经测定pH、滴定酸度(TTA)、总酚含量(TPC)及抗氧化活性(FRAP/ABTS/DPPH法)，并分析其质构、色泽、微生物活性(LAB/AAB/酵母菌)及感官接受度。

结果与讨论

工艺优化验证

响应面分析表明，菌粒浓度增加会显著降低pH值，而大蕉皮因含碱性物质会缓冲酸度。优化配方的pH为4.5，与实际测定误差仅0.07%，模型预测精度高。总酚含量(TPC)和FRAP抗氧化活性在低菌粒浓度(10%)时较高，推测因微生物代谢消耗部分酚类物质。ABTS法显示大蕉皮添加量超过20%时抗氧化活性下降，可能与酚类降解有关。

产品特性分析

优化配方(KPP)的蛋白质含量提升至3.07%，碳水化合物降至9.47%，热量更低。质构分析显示其硬度显著高于对照组，但黏度指数降低，源于大蕉皮纤维对蛋白网络的物理干扰。色泽参数中b^*值升高表明产品呈淡黄色，与皮中色素一致。贮藏21天内，AAB和酵母菌数量稳定在10⁶CFU ml^?1，LAB在后期增至10⁴CFU ml^?1，符合益生菌饮品标准。

安全性与感官评价

产品未检出沙门氏菌和大肠杆菌，安全性达标。感官评价中，整体接受度指数达81.29%，风味和质地评分最高(7.32/9分)，但外观与香气略有扣分，可能与皮中色素和挥发物有关。购买意向调查显示58.8%消费者愿意购买。

结论

大蕉皮添加可有效提升开菲尔的营养价值和功能特性，其膳食纤维与微生物的互作机制值得深入研究。该研究为农业副产物高值化利用及低糖高蛋白发酵乳开发提供了实践依据。