呂小義，彭 輝，尹 佳，付 杰，陳 濤，何東平

（1.武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北武漢430023；2.中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所，湖北武漢430071）

小麥胚芽乳酸發(fā)酵飲料的工藝研究

呂小義1，彭 輝1，尹 佳1，付 杰1，陳 濤2，何東平1*

（1.武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北武漢430023；2.中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所，湖北武漢430071）

為了得到小麥胚芽乳酸發(fā)酵飲料制備的最佳工藝，首先通過(guò)單因素試驗(yàn)考察接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間、培養(yǎng)基初始pH值等對(duì)乳酸飲料風(fēng)味的影響，然后在最優(yōu)范圍內(nèi)對(duì)這4個(gè)主要影響因素采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化工藝條件。結(jié)果表明，最佳條件為接種量8%，溫度45℃，發(fā)酵時(shí)間18 h，初始pH值為6.5，此條件下產(chǎn)品酸度為80～85°T，總糖為5.3 g/100 mL，pH值為4.43，感官評(píng)分為88.5分。

小麥胚芽；發(fā)酵；正交設(shè)計(jì)

近年來(lái)，利用乳酸菌發(fā)酵制備飲料已在食品研究領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注[1]。乳酸菌在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生大量的乳酸、其他有機(jī)酸以及多種氨基酸和酶類(lèi)等成分，使乳酸制品具有獨(dú)特的風(fēng)味[2]。乳酸菌可以抑制腸道腐敗菌對(duì)人體的傷害，提高免疫力[3]。有研究已經(jīng)證實(shí)[4]，乳酸菌代謝產(chǎn)物對(duì)腸壁神經(jīng)有良好的刺激作用[5]，能促進(jìn)人體消化酶的分泌和腸道蠕動(dòng)[6]，從而促進(jìn)食物的消化吸收，并預(yù)防便秘[7]。

小麥胚芽是小麥加工的副產(chǎn)品，不僅含有生命活動(dòng)所必需的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)素，而且富含谷胱甘肽、黃酮類(lèi)物質(zhì)、麥胚凝集素、甾醇及脂多糖等多種生理活性物質(zhì)[8-10]。此外。麥胚還富含具一定乳化能力的清蛋白和球蛋白，適宜用來(lái)加工復(fù)合蛋白飲料[11]。植物蛋白飲料經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后，蛋白質(zhì)充分降解，產(chǎn)品風(fēng)味更加濃厚，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值大大提高[12]。近年來(lái)，植物蛋白發(fā)酵飲料已成為相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[13]。本研究以麥胚為主要原料發(fā)酵制備新型植物蛋白發(fā)酵飲料，優(yōu)化發(fā)酵工藝條件。該飲料集麥胚營(yíng)養(yǎng)保健功能于一體，口味清新，具有乳酸發(fā)酵特有的滋味和香氣，是一種理想的保健飲品[14]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 原料與菌種

麥胚、脫脂牛乳：市售。

菌種：保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）為實(shí)驗(yàn)室保藏。

1.1.2 試劑

蔗糖、單甘酯、羧甲基纖維素鈉、黃原膠、檸檬酸等均為食品級(jí)：江蘇健鷹食品科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SPX-150C恒溫恒濕箱：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠(chǎng)；SW-CJ-1F單人雙面凈化工作臺(tái)：蘇州凈化設(shè)備有限公司；LDZX-75KB立式蒸汽滅菌器：武漢利天科技儀器有限公司；PHS-25數(shù)顯pH計(jì)：上海雷磁儀器廠(chǎng)；XSP-BM-2CA生物顯微鏡：上海新光學(xué)科學(xué)有限公司；SHP60/60均質(zhì)機(jī)：上?？扑敬缶|(zhì)機(jī)電設(shè)備有限公司。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 發(fā)酵劑的制備

將脫脂牛乳分裝于試管或三角瓶中，105℃高壓滅菌15min，冷卻至42℃?zhèn)溆谩⒈＜永麃喨闂U菌和嗜熱鏈球菌按體積比1∶1混合，接種于上述培養(yǎng)基中，在42℃經(jīng)2～3次傳代活化，制成生產(chǎn)發(fā)酵劑，置于冰箱冷藏備用。

1.3.2 乳酸飲料工藝流程及操作要點(diǎn)

操作要點(diǎn)

（1）粉碎：選擇新鮮飽滿(mǎn)、無(wú)霉?fàn)€變質(zhì)的小麥胚芽，分離除去其中的異物，用攪碎機(jī)攪碎。

（2）浸泡、煮制、過(guò)濾：將粉碎后的小麥胚芽以1∶5（g∶mL）的料液比放入水中，浸泡3 h、然后把浸泡后的小麥胚芽加適量的水加熱煮沸并不停的攪拌，持續(xù)2 h，再用紗布過(guò)濾除去濾渣得到營(yíng)養(yǎng)液。

（3）混合、調(diào)節(jié)pH值：小麥胚芽營(yíng)養(yǎng)液與牛乳按體積比2∶1混合，將蔗糖倒入75℃左右的水中，溶解后與混合液充分?jǐn)嚢杈鶆?，再用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值。

（4）均質(zhì)：將調(diào)配好的混合液預(yù)熱至70℃，用高壓均質(zhì)機(jī)均質(zhì)。

（5）滅菌接種：采用巴氏滅菌，85℃殺菌15～20 min，殺菌后迅速冷卻至38℃進(jìn)行接種，接入生產(chǎn)發(fā)酵劑。

（6）發(fā)酵：將菌種活化，在一定的溫度發(fā)酵一定時(shí)間。

（7）后熟：把產(chǎn)品自然冷卻至15～20℃，然后再置于冰箱1～5℃后熟12 h，利于芳香物質(zhì)的形成。

（8）調(diào)配：將后熟后的產(chǎn)品加入適量的單甘酯、羧甲基纖維素鈉、黃原膠，以保持產(chǎn)品的乳化性和穩(wěn)定性。

1.3.3 分析方法

酸度的測(cè)定：采用滴定法，以吉爾涅爾度（°T）表示，總糖含量測(cè)定采用菲林試劑法[15]，pH值用pH計(jì)測(cè)定。

1.3.4 感官評(píng)定

根據(jù)10人對(duì)產(chǎn)品的外觀(guān)組成、形態(tài)、口感、香氣等進(jìn)行綜合評(píng)分，取平均分（滿(mǎn)分90分）。

1.3.5 單因素試驗(yàn)

微生物在發(fā)酵培養(yǎng)過(guò)程中，培養(yǎng)條件的不同對(duì)微生物的生長(zhǎng)代謝的影響也不同，因此發(fā)酵條件的選擇直接關(guān)系著產(chǎn)品風(fēng)味的優(yōu)劣，本試驗(yàn)考察了接種量（1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%），培養(yǎng)溫度（30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃），培養(yǎng)時(shí)間（4 h、6 h、8 h、10 h、12 h、14 h、16 h、18 h、20 h、22 h、24 h、26 h、28 h、30 h），培養(yǎng)基初始pH值（5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0）對(duì)小麥胚乳酸飲料風(fēng)味的影響，確定最佳工藝條件。

1.3.6 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，為了尋求各因素的綜合關(guān)系，以接種量（A），培養(yǎng)溫度（B），培養(yǎng)時(shí)間（C），初始pH值（D）為評(píng)價(jià)指標(biāo)，選取最優(yōu)的3個(gè)水平，使用L9（34）進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，重復(fù)3次，正交試驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 接種量對(duì)小麥胚芽乳酸發(fā)酵飲料的影響

乳酸發(fā)酵的速度受接種量大小的影響，一定程度的增加接種量可以相應(yīng)地縮短發(fā)酵時(shí)間[16]，在45℃，初始pH值為7的條件下以不同的接種量（1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%）培養(yǎng)18 h，接種量對(duì)小麥胚芽乳酸發(fā)酵飲料感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖1。

由圖1可知，隨著接種量的加大，產(chǎn)品綜合指標(biāo)呈上升趨勢(shì)，接種量過(guò)小，不利于充分發(fā)酵，使酸度過(guò)低，口感不佳，而接種量過(guò)大，酸味太濃，刺激性太強(qiáng)，不利于飲料風(fēng)味。所以選擇接種量8%為最佳。

2.1.2 發(fā)酵溫度對(duì)小麥胚芽乳酸發(fā)酵飲料的影響

發(fā)酵溫度的高低對(duì)乳酸菌的發(fā)酵速度有一定的影響[17]，在乳酸菌可發(fā)酵的范圍內(nèi)，發(fā)酵溫度越高，乳酸菌繁殖越快，產(chǎn)酸速度越大；發(fā)酵溫度越低，乳酸菌發(fā)酵緩慢，其他細(xì)菌易污染發(fā)酵基質(zhì)，造成發(fā)酵失敗，菌種在以8%接種量，初始pH值為7，不同溫度（30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃）條件下培養(yǎng)18 h，其對(duì)小麥胚芽乳酸發(fā)酵飲料感官評(píng)分的影響如圖2所示。

由圖2可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，乳酸菌的產(chǎn)酸速度增大，產(chǎn)品變得酸甜適宜，口味協(xié)調(diào)，口感柔和，風(fēng)味純正，具有淡淡的麥香。溫度在45℃時(shí)，乳酸菌的產(chǎn)酸速度快速增，產(chǎn)品酸度迅速上升，凝乳時(shí)間變快，產(chǎn)品呈淡黃色，能聞到較濃的乳香和麥香；當(dāng)溫度高于45℃時(shí)，產(chǎn)品酸度過(guò)大，酸味過(guò)重，難以接受并出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象，有上清液析出。根據(jù)綜合感官分析，確定小麥胚乳酸發(fā)酵溫度以45℃為佳。

2.1.3 發(fā)酵時(shí)間對(duì)小麥胚芽乳酸發(fā)酵飲料的影響

乳酸發(fā)酵的程度受發(fā)酵時(shí)間影響[18]，發(fā)酵時(shí)間越長(zhǎng)，乳酸發(fā)酵產(chǎn)酸越多，可發(fā)酵性糖分解越多，產(chǎn)品酸度越高；發(fā)酵時(shí)間越短，乳酸發(fā)酵程度越小，產(chǎn)品風(fēng)味越差。試驗(yàn)設(shè)定菌種在45℃，接種量為8%，初始pH值為7的條件下分別培養(yǎng)4 h、6 h、8 h、10 h、12 h、14 h、16 h、18 h、20 h、22 h、24 h、26 h、28 h、30 h。由圖3可知，發(fā)酵溫度一定時(shí)，發(fā)酵產(chǎn)品的風(fēng)味及口感隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而有所改善；發(fā)酵18h時(shí)，產(chǎn)品風(fēng)味及口感比較理想；超過(guò)18 h后，產(chǎn)品的酸味過(guò)重，口味不協(xié)調(diào)，比較難以接受，所以，以18 h為最佳發(fā)酵時(shí)間。

2.1.4 初始pH值對(duì)小麥胚芽乳酸發(fā)酵飲料的影響

原料液的初始pH值會(huì)影響菌體的生長(zhǎng)繁殖速度，從而影響產(chǎn)酸速度。當(dāng)初始pH值分別為5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0時(shí)，其對(duì)小麥胚芽乳酸發(fā)酵飲料感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖4。

由圖4可知，原料液初始pH值增高，乳酸含量隨之增高、產(chǎn)品風(fēng)味酸甜適中，當(dāng)pH值＞7.0時(shí)，產(chǎn)品開(kāi)始變的酸澀，口感不佳。由此，選擇pH值為7.0為發(fā)酵基質(zhì)的初始值。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

由表3可知，在小麥胚乳酸飲料發(fā)酵過(guò)程中，影響產(chǎn)品風(fēng)味的因素主次順序?yàn)榕囵B(yǎng)溫度＞培養(yǎng)時(shí)間＞初始pH值＞接種量，最優(yōu)方案為培養(yǎng)溫度45℃，培養(yǎng)時(shí)間18 h，初始pH值6.5，接種量8%。在此條件下所得產(chǎn)品為淡黃色，色澤純正，酸甜適中，無(wú)分層現(xiàn)象，有麥香和乳香味，產(chǎn)品酸度為80～85°T，總糖為5.3 g/100 mL，pH值為4.43，感官評(píng)分為88.5分。

3 結(jié)論

小麥胚乳酸飲料發(fā)酵的最佳發(fā)酵條件為培養(yǎng)溫度45℃，培養(yǎng)時(shí)間18 h，初始pH值6.5，接種量8%。通過(guò)該工藝發(fā)酵生產(chǎn)出的植物乳酸飲料澄清透明、無(wú)沉淀、色澤淡黃、酸甜適中，質(zhì)地均勻，具有小麥特有的麥香，產(chǎn)品酸度為80～85，總糖為5.3 g/100 mL，pH值為4.43，感官評(píng)分為88.5分。

[1]孔慶學(xué)，鄭琳琳，吳江學(xué)，等.嫩玉米乳酸發(fā)酵飲料工藝研究[J].食品科學(xué)，2004，25（12）：104-108.

[2]謝主蘭，吳文龍，雷曉凌，等.木瓜乳酸發(fā)酵飲料的工藝研究[J].食品工業(yè)科技，2001，22（2）：40-42.

[3]王林山，文連奎.南瓜乳酸發(fā)酵飲料加工工藝研究[J].食品工業(yè)科技，2005，26（7）：123-125.

[4]郭健，汪江波.麥麩膳食纖維乳酸飲料的研制[J].中國(guó)商辦工業(yè)，2001（9）：40-41.

[5]繆曉平，鄧開(kāi)野.紅棗乳酸發(fā)酵飲料的研制[J].現(xiàn)代食品科技，2009， 25（10）：1207-1209.

[6]姜覓，謝鋒.冬瓜汁乳酸發(fā)酵飲料的研究[J].食品科學(xué)，2006，27（3）：267-271.

[7]劉進(jìn)杰，尚海燕，卜慶梅，等.冬瓜汁乳酸發(fā)酵飲料工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（17）：7437-7439.

[8]鄧開(kāi)野，許成鈿.冬瓜汁乳酸發(fā)酵飲料的工藝研究[J].現(xiàn)代食品科技，2007，23（12）：59-62，82.

[9]汪江波，許劍秋.乳酸發(fā)酵米糠纖維飲料的研制[J].糧食與飼料工業(yè)，2000（8）：40-41.

[10]王宇飛，馮沖，王少鵬，等.小麥胚芽和芝麻蛋白發(fā)酵飲料的工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（24）：13375-13377.

[11]王金鳳，王禾，王雪松，等.玉米乳酸菌飲料發(fā)酵劑的制備[J].食品工業(yè)科技，2002，23（4）：61-63.

[12]梅芳，喬成亞，李海燕，等.褐色甜酒釀乳酸菌飲料的加工工藝研究[J].中國(guó)釀造，2014，32（11）：162-165.

[13]趙旭.全脂米糠酶解液的制備及在乳酸發(fā)酵飲料中的應(yīng)用[D].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文，2007.

[14]張亞雄，李偉，胡濱，等.果蔬發(fā)酵飲料的研制[J].中國(guó)乳品工業(yè)，2004，32（8）：19-21.

[15]何東平，陳濤.微生物油脂學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[16]胡志和，周緒田，閻雅麗，等.芹菜汁乳酸發(fā)酵飲料的研究[J].食品科學(xué)，2000，21（7）：65-67.

[17]趙華，楚寧，劉珍利，等.玉米胚芽乳酸發(fā)酵飲料的研制[J].食品研究與開(kāi)發(fā)，2013，24（16）：31-35.

[18]肖卓炳，陳上.四棱豆乳酸發(fā)酵飲料的研制[J].食品科學(xué)，2010，31（18）：465-470.

Technology of wheat germ beverage fermented by lactic acid bacteria

Lü Xiaoyi1,PENG Hui1,YIN Jia1,FU Jie1,CHEN Tao2,HE Dongping1*
(1.College of Food Science and Engineering,Wuhan Polytechnic University,Wuhan 430023,China; 2.Wuhan Institute of Virology,Chinese Academy of Sciences,Wuhan 430071,China)

In order to obtain the optimum technology of wheat germ beverage fermented by lactic acid bacteria,the effect of inoculum,fermentation temperature and time,initial pH on the lactic acid beverage flavor were studied through single factor experiment.The optimal conditions were obtained by orthogonal design in the optimum range of these four main factors.The results showed that the optimal conditions were inoculum 8%, fermentation temperature 45℃,time 18 h,and initial pH 6.5.Under this condition,the product acidity was 80-85°T,total sugar was 5.3 g/100 ml,pH was 4.43,and sensory score was 88.5.

wheat germ;fermentation;orthogonal design

TS275.4

A

0254-5071（2015）06-0157-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.06.035

2015-05-18

國(guó)家糧食局糧食公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)（201313012-03）

呂小義（1991-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)槲⑸镉椭?/p>

*通訊作者：何東平（1957-），男，教授，博士，研究方向?yàn)榧Z食、油脂及植物蛋白。