燕麥谷物酒精發(fā)酵飲料的研制

胡博涵，劉素純,2,*，夏延斌，蔣立文，李羅明

(1 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長沙 410128；2 食品科學(xué)與生物技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長沙 410128；3 湖南省發(fā)酵食品工程技術(shù)研究中心，長沙 410128)

繼碳酸飲料、純凈水、茶飲、果汁飲料之后，谷物飲料正以“第五代飲料”的姿態(tài)進(jìn)入中國飲料市場。它既符合中國人傳統(tǒng)的飲食習(xí)慣，也能滿足當(dāng)前人們快節(jié)奏生活的營養(yǎng)補(bǔ)給需求，并具有代餐功能[1,2]。谷物飲料由于其營養(yǎng)豐富，具有一定的生理功能，且風(fēng)味獨(dú)特，受到越來越多的消費(fèi)者的喜愛，這也與人們更注重自然、注重健康有關(guān)[3]。谷物發(fā)酵飲料在今后相當(dāng)長的一段時期內(nèi)都將具有很強(qiáng)的市場競爭力。

燕麥在中國內(nèi)蒙古自治區(qū)種植面積最大，約占全國燕麥總面積的40%。普通燕麥籽粒中蛋白質(zhì)含量12%~18%，脂肪4%~6%，淀粉21%~55%，裸燕麥蛋白質(zhì)中主要氨基酸含量也較高。在人們?nèi)粘Ｊ秤玫男←?、稻米、玉米?種食糧中，以燕麥的經(jīng)濟(jì)價值最高，其主要表現(xiàn)在營養(yǎng)、醫(yī)療保健和飼用價值等方面[4-6]。

目前市場上推出的燕麥產(chǎn)品基本上屬于快速實(shí)用的燕麥片和燕麥粥。如何進(jìn)一步提高其價值是一個值得研究的課題。筆者采用糖化菌和酵母發(fā)酵價格低廉、來源豐富的燕麥，釀制成一種營養(yǎng)豐富、口感滑爽、滋味清香的低酒精度谷物發(fā)酵飲料，旨在為生物技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品深加工中的應(yīng)用、為糧食轉(zhuǎn)化增值開辟一條新途徑。

1 材料與方法

1.1 材 料

啤酒酵母(Saccharomyces cereuisiae)、米曲霉AS3.042、根霉Q303(由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院微生物教研室提供)；燕麥(購于超市)。

馬鈴薯培養(yǎng)基：馬鈴薯 200 g，蔗糖 20 g，瓊脂20 g，蒸餾水1 L。

固體麩皮培養(yǎng)基：麩皮與水質(zhì)量比為1∶1，混合均勻后裝入500 mL三角瓶，以蓋滿底部即可。

以上滅菌條件為121℃，30 min。

1.2 主要儀器設(shè)備

高速組織搗碎機(jī)、生化恒溫培養(yǎng)箱、蒸汽消毒鍋、數(shù)顯恒溫水浴鍋、超凈工作臺、均質(zhì)機(jī)、糖度計、酒精計。

1.3 方 法

1.3.1 菌種的活化

在無菌操作條件下，用接種環(huán)分別接一環(huán)啤酒酵母菌、米曲霉AS3.042和根霉Q303到PDA固體斜面培養(yǎng)基中，在28℃下培養(yǎng)2~3 d，備用。

1.3.2 菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)

將已經(jīng)恢復(fù)活力的啤酒酵母菌接到裝有10 mL滅菌PDA液體培養(yǎng)基的試管中，在28℃下培養(yǎng)1 d后，再接3 mL到裝有100 mL的PDA液體培養(yǎng)基的三角瓶中進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，血球計數(shù)板計數(shù)酵母菌數(shù)量達(dá)1.00×106cfu/mL以上,備用。米曲霉AS3.042和根霉 Q303分別接到麩皮培養(yǎng)基中培養(yǎng) 3 d后45~50℃下干燥，備用。

1.3.3 工藝流程

燕麥→浸泡→蒸煮→攤晾→接種米曲霉AS3.042、根霉 Q303→ 28℃培養(yǎng) 1.5 d→加入1∶1.5冷卻水，42℃糖化1 d，糖度為15°Bx→高速組織搗碎機(jī)粉碎→巴氏殺菌→接啤酒酵母28℃發(fā)酵2 d→勾調(diào)→均質(zhì)→分裝→滅菌→成品→檢驗(yàn)。

1.3.4 發(fā)酵條件優(yōu)化

通過單因素試驗(yàn)，確定燕麥主發(fā)酵的基本條件；然后用L9(33)正交試驗(yàn)確定主發(fā)酵過程中影響酒精度和酸度的主要因素，并分析得出最佳發(fā)酵條件。每個處理3 次重復(fù)，結(jié)果取其平均值進(jìn)行分析[8]。

(1)不同糖化菌對曲料發(fā)酵的影響。在酵母添加量為1.5%，發(fā)酵時間為48 h，發(fā)酵溫度為28℃，研究根霉Q303、米曲霉AS3.042、根霉Q303和米曲霉AS3.042各半分別對燕麥發(fā)酵糖化的影響，測定其發(fā)酵后的酒精度和pH值，從感官評定中選擇最合適的口味，從而選出最佳的糖化發(fā)酵劑。

(2)酵母添加量對曲料發(fā)酵的影響。在每份糖化水解好后，發(fā)酵時間為48 h，發(fā)酵溫度為25℃，研究添加不同酵母量(按原料體積百分比0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)，測定其酒精度和pH值，從而選出最佳酵母添加量。

(3)發(fā)酵溫度對曲料發(fā)酵的影響。以酵母添加量為1.5%，發(fā)酵時間為48 h，研究酵母不同發(fā)酵溫度(25，28，30，32℃)對曲料發(fā)酵的影響。測定其酒精度和pH值，選出最佳發(fā)酵溫度。

(4)發(fā)酵時間對曲料發(fā)酵的影響。以酵母添加量為1.5%，發(fā)酵溫度為28℃，研究不同發(fā)酵時間(24，36，48，60，72 h)對曲料發(fā)酵的影響。測定其酒精度和pH值，選出最佳發(fā)酵時間。

(5)正交試驗(yàn)優(yōu)化發(fā)酵條件。根據(jù)上述單因素試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計了L9(33)正交試驗(yàn)(表1)，對燕麥發(fā)酵有較大影響的3個因素(酵母添加量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間)3水平進(jìn)行研究，以確定在燕麥發(fā)酵過程中對酒精度和酸度影響顯著的因素。

表1 正交試驗(yàn)設(shè)計Table 1 Orthogonal experiment design

1.4 產(chǎn)品質(zhì)量分析

燕麥發(fā)酵飲料感官評分：組成20人的感官評定小組對飲料色、香、味、體進(jìn)行感官評分，總分100分。各項(xiàng)權(quán)重分如下：甜酸味1~20分；色澤1~20分；香氣1~20分；酒度1~20分；黏稠度1~20分。評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 燕麥發(fā)酵飲料品質(zhì)感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The sensory quality graded standard of oat alcoholic fermented beverages

理化指標(biāo)的測定[9]：酒精度采用酒精計法測定；pH值采用酸度計法測定；氨基酸態(tài)氮采用茚三酮比色法測定；總糖采用直接滴定法測定。

微生物指標(biāo)的測定[10]：菌落總數(shù)按GB4789.2—2010測定；大腸菌數(shù)按GB4789.3—2010測定；致病菌(沙門氏菌)按GB4789.4—2010測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵條件的確定

2.1.1 最佳糖化菌

對不同曲料進(jìn)行發(fā)酵后的燕麥低度酒味飲料的色、香、味、體進(jìn)行感官評分。評分結(jié)果見表3。由表3可知，用根霉Q303發(fā)酵的燕麥飲料風(fēng)味更佳。

表3 產(chǎn)品酸度和酒精度及感官評價結(jié)果Table 3 The result of acidity, alcohol and sensory evaluation for the product

2.1.2 最適酵母添加量

從表4可知，酵母添加量為1.5%和2.0%時酒精度都高于2%，但在2.0%時pH值小，即產(chǎn)酸能力強(qiáng)，酸度較高，酵母的用量較大時，會導(dǎo)致發(fā)酵前期升溫快，發(fā)酵劇烈，乙醇產(chǎn)量高，使產(chǎn)品酒味過重，并且有辣、澀味，故選用1.5%為酵母用量。

表4 酵母添加量對曲料酒精度和酸度的影響Table 4 Effect in the koji of alcohol and acidity at yeast append content

2.1.3 最佳發(fā)酵溫度

從表5可知，發(fā)酵溫度選擇28~30℃左右酒精度達(dá)到2%以上，但是當(dāng)發(fā)酵溫度為32℃時，雖然發(fā)酵時間縮短，但產(chǎn)酸多，糖度低，香味成分少，致使產(chǎn)品風(fēng)味欠佳，故選用28~30℃為宜。

表5 酵母發(fā)酵溫度對曲料酒精度和酸度的影響Table 5 Effect in the koji of alcohol and acidity at different fermentation temperature

2.1.4 最佳發(fā)酵時間

從表6可知，發(fā)酵時間為48 h，產(chǎn)品風(fēng)味好，酒度適中、具有一定酯類香味。時間太短，表現(xiàn)出風(fēng)味淡薄，醇味不足；時間過長，則酸味太重，且有辣口感[11]。

表6 酵母發(fā)酵時間對曲料酒精度和酸度的影響Table 6 Effect in the koji of alcohol and acidity at different fermentation time

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

對表7進(jìn)行的極差分析發(fā)現(xiàn)影響燕麥酒精發(fā)酵飲料的口感的主次順序分別是酵母添加量A、發(fā)酵時間C、發(fā)酵溫度B，其中酵母添加量對燕麥酒精發(fā)酵飲料的口感影響最大，其次是發(fā)酵時間，因而在燕麥酒精發(fā)酵飲料釀造過程中酵母添加量及發(fā)酵時間的控制對產(chǎn)品品質(zhì)的好壞起關(guān)鍵性的作用。

表7 正交試驗(yàn)因素與結(jié)果Table 7 Orthogonal experiment design and result

表7結(jié)果表明，酵母添加量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間對產(chǎn)品口感的影響都達(dá)到了顯著水平，根據(jù)正交極差分析得到各因素最優(yōu)的水平組合是酵母添加量為1.5%，發(fā)酵溫度為28℃，發(fā)酵時間48 h。

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量檢測結(jié)果

2.3.1 產(chǎn)品的感官評定結(jié)果

產(chǎn)品呈乳白色，均勻一致，無沉淀分層現(xiàn)象；口感清新、滑潤，酸甜適口、黏度適中；具有燕麥特有的風(fēng)味和微醇清香、無異味；組織細(xì)膩，無分層，無氣泡，無雜質(zhì)。

2.3.2 產(chǎn)品的理化檢測結(jié)果

可溶性固形物含量10%；氨基酸態(tài)氮0.87 g/L；酒精含量2.2%(v/v，20)℃；總酸0.28 %。

2.3.3 產(chǎn)品的微生物檢測結(jié)果

細(xì)菌總數(shù)30 cfu/mL；大腸菌群<3 wpn/100 mL；致病菌未檢出。

3 結(jié) 論

(1)曲種、酵母添加量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間是影響燕麥發(fā)酵飲料品質(zhì)的主要因素。

(2)燕麥發(fā)酵飲料的最佳發(fā)酵條件為：選擇根霉Q303為曲料進(jìn)行糖化，酵母添加量1.5%，發(fā)酵溫度28℃，發(fā)酵時間48 h。

(3)用燕麥為原料加曲和酵母發(fā)酵釀制成的谷物飲料，酒度低、口感滑爽，滋味清香，風(fēng)味柔和，甜酸適度，燕麥香味突出。

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