益生菌饮料由于特定的益生功能特性受到消费者的喜欢,利用植物性的原料与牛乳结合生产的复合型发酵益生菌饮料结合了植物和牛乳的营养特点,具有良好的市场前景。植物性多糖促进益生菌的生长,同时还能增加产品的活性成分。铁皮石斛富含多糖,而且具有多种活性,具备促进益生菌生长的益生元,研究开发富含铁皮石斛的益生菌发酵乳饮料具有较好的市场潜力。目前,市场上铁皮石斛活菌型发酵乳饮料方面的研究未见报道,本研究研究了铁皮石斛对常用益生菌发酵速度和活菌数的影响,确定了添加铁皮石斛后发酵效果好的益生菌;研究了铁皮石斛处理方式对益生菌发酵的影响,在此基础上以铁皮石斛与脱脂乳粉为主要原料,通过益生菌发酵,采用单因素试验、正交试验和响应面法对铁皮石斛发酵乳饮料的工艺及配方进行优化,研究开发出一款具有酸甜适宜、清爽口感的活性益生菌铁皮石斛发酵乳饮料,具体研究结果如下:(1)本试验以嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)和干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)三种益生菌为研究对象,考察铁皮石斛在不同发酵温度条件下对益生菌发酵速度和发酵液活菌数的影响。结果表明,鼠李糖乳杆菌在添加铁皮石斛的发酵液中生长较好,当发酵温度为40℃的条件下,发酵48h后,发酵液中活菌数可达8.00 10~9CFU/mL,滴定酸度为210.6°T,pH值为3.812。嗜酸乳杆菌在添加铁皮石斛的发酵液在发酵条件为43℃、72h后,发酵液活菌数为5.00 10~8CFU/mL,干酪乳杆菌在添加铁皮石斛的发酵液在发酵条件为37℃、72h,发酵液活菌数为3.50 10~9CFU/mL。通过比较分析,确定鼠李糖乳杆菌作为后续研究的发酵菌种。(2)研究了铁皮石斛榨汁上清液、铁皮石斛榨汁后残渣、去皮蒸煮匀浆与带皮蒸煮匀浆四种处理方式对鼠李糖乳杆菌发酵的影响,并以发酵液酸度、pH值和活菌数为评价指标;结果表明,铁皮石斛榨汁上清液对益生菌影响较好,添加上清液后鼠李糖乳杆菌发酵液的活菌数达8.90 10~9CFU/mL,而添加铁皮石斛去汁后残渣发酵液的活菌数为1.03 10~9CFU/mL,添加去皮蒸煮匀浆发酵液的活菌数2.75 10~9CFU/mL,添加未去皮蒸煮匀浆发酵液的活菌数3.78 10~9CFU/mL。低于铁皮石斛榨汁上清液的活菌数,故选择铁皮石斛打汁上清液为最佳处理方式;并进一步研究了铁皮石斛不同固液比在不同热烫时间对发酵液的影响,以发酵液的酸度、pH值、活菌数与粗多糖含量为评价指标;结果表明,当热烫时间为10 min、铁皮石斛固液比为1:30时,对鼠李糖乳杆菌发酵液的活菌数和粗多糖含量影响较显著(p<0.05),此时活菌数为7.6 10~9CFU/mL,粗多糖含量为60.64 mg/100g。(3)试验研究了铁皮石斛益生菌发酵乳的工艺条件,在本试验中研究了脱脂乳粉用量、铁皮石斛汁添加量、接种量、发酵温度、葡萄糖添加量等方面对铁皮石斛发酵乳的影响,以酸度、pH值与活菌数为评价指标;通过单因素和正交优化试验得出铁皮石斛发酵乳的最佳工艺参数为:脱脂乳粉用量为12%,铁皮石斛汁的添加量为20%,接种量为6%,发酵温度为40℃。此时铁皮石斛发酵乳的活菌数达到8.87 10~9CFU/mL,酸度为207.33°T,pH值为3.440。(4)对铁皮石斛发酵乳饮料的稳定性进行了研究,分别研究了羧甲基纤维素钠、果胶、大豆多糖、黄原胶等稳定剂单体对益生菌饮料稳定性的影响,在此基础上选择对饮料影响较为显著的果胶、羧甲基纤维素钠和大豆多糖3个稳定剂进行响应面法优化试验。试验结果表明:单体稳定剂的添加量为0.25%时产品稳定性及感官得分较好,最后通过响应面试验得出铁皮石斛发酵乳饮料最佳稳定剂复配配方为:果胶添加量为0.063%,羧甲基纤维素钠添加量为0.063%,大豆多糖的添加量为0.063%。(5)利用固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术分析对照组与铁皮石斛发酵乳饮料挥发性风味成分进行分析,结果表明:对照组挥发性成分相对含量为酯类(合计33.40%)、酸类(合计45.70%)、酮类(合计78.57%)、醛类(合计96.76%)、醇类(合计55.17%)等。铁皮石斛发酵乳饮料挥发性成分相对含量为酸类(合计57.13%)、酮类(合计5.38%)、醛类(合计17.12%)、酯类(合计3.75%)、醇类(合计4.98%)。与不加铁皮石斛的发酵乳饮料(对照组)相比酮类、醇类、酯类化合物的相对含量都有非常明显的下降趋势;但是风味成分种类增加。而这些发酵乳饮料风味成分较为复杂,为生产优良的铁皮石斛发酵乳饮料产品提供了参考价值。