氨基酸增強(qiáng)型發(fā)酵飲料的研制

張志旭 劉東波， 陳 芳

（1.國家中醫(yī)藥管理局亞健康干預(yù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410128；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南 長沙 410128）

氨基酸增強(qiáng)型發(fā)酵飲料的研制

張志旭1劉東波1，2陳 芳2

（1.國家中醫(yī)藥管理局亞健康干預(yù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410128；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南 長沙 410128）

利用優(yōu)選的復(fù)合菌群對米飯和蠶蛹水解液的混合物進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在米飯發(fā)酵12h時添加水解度為20%，添加量為飯重20%的蠶蛹水解液進(jìn)行混合發(fā)酵，最終發(fā)酵產(chǎn)品的氨基氮含量可提高11倍，且有效地保留蠶蛹水解液的營養(yǎng)成分，具有發(fā)酵飲料的獨(dú)特風(fēng)味，可得到一種新型的氨基酸增強(qiáng)型發(fā)酵飲料。

發(fā)酵飲料；蠶蛹；氨基酸

發(fā)酵型飲料既具有深受消費(fèi)者喜愛的風(fēng)味又具有較高的營養(yǎng)保健功能。大米是常見的發(fā)酵原料，綿甜爽口是大米發(fā)酵飲料的主要特點(diǎn)，但是一般的大米發(fā)酵飲料中氨基酸含量較低，影響其總體營養(yǎng)價值［1］。

蠶蛹是絲綢業(yè)的副產(chǎn)品之一，在制得1t生絲的同時可以得到1t左右的干蛹，但這些干蛹大都被當(dāng)成廢料或飼料，利用價值低。蠶蛹的蛋白質(zhì)含量高，它降解后生成多種氨基酸，其中必需氨基酸的比例接近于 WHO／FAO制定的理想蛋白質(zhì)氨基酸組成模譜（見表1），因而可將其作為一種補(bǔ)充蛋白質(zhì)的食品加工輔料添加［2］。本試驗(yàn)將蠶蛹水解液與大米一同發(fā)酵，開發(fā)一種新型的發(fā)酵飲料。

表1 蠶蛹蛋白的氨基酸Table 1 The amino－acids of Silkworm chrysalis protein ／%

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

菌種：利用收集的6類民間優(yōu)良復(fù)合菌群進(jìn)行發(fā)酵比較試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其中一種甜香濃郁，糖度較高，氨基酸含量達(dá)到10mg／100mL以上，確定為本試驗(yàn)選用菌群；

蠶蛹：本實(shí)驗(yàn)室培育；

大米：市售糯米；

木瓜蛋白酶：酶活80萬U／g，廣州酶制劑廠；

氨基酸分析儀：PICO－TAG，美國 Waters公司；

雙層可編程搖床：ZWY－A2102C，上海智誠分析儀器制造有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 工藝要點(diǎn)

（1）大米發(fā)酵處理：糯米洗滌后，按重量比1∶1.5在30～32℃ 下浸泡3～4h，常壓蒸飯15min，取出攤涼，冷卻至34℃左右，按5%的量接種，在34℃下發(fā)酵48h［3］。

（2）發(fā)酵汁處理：發(fā)酵汁用粗紗布過濾，靜置1h后取上清液加熱，煮沸保持2min，然后趁熱裝瓶密封。

（3）蠶蛹水解處理：采用木瓜蛋白酶對蠶蛹進(jìn)行水解，蛹水比例為1∶10（m∶m），用量200U／g蛹液，水解條件為pH 6.0，溫度55℃。

1.2.3 蠶蛹水解液對發(fā)酵風(fēng)味的影響的試驗(yàn)設(shè)計 蠶蛹的蛋白質(zhì)含量高，而本試驗(yàn)采用的為大米發(fā)酵菌群，對蛋白質(zhì)的利用能力較弱，在發(fā)酵試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)蠶蛹水解液的添加對產(chǎn)品風(fēng)味影響大。為確定蠶蛹水解液對發(fā)酵風(fēng)味的影響，本試驗(yàn)在發(fā)酵菌群不變的情況下，分別考察添加30%飯重，25%水解度蠶蛹水解液的添加時間和氨態(tài)氮的關(guān)系，在發(fā)酵10h時添加30%飯重的蠶蛹液水解度和評分值的關(guān)系，在發(fā)酵10h添加25%水解度蠶蛹水解液的添加量對還原糖和出汁率的影響，然后在3個單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過正交試驗(yàn)確定添加蠶蛹水解液的最佳工藝條件。

1.3 檢測方法

1.3.1 出汁率測定 參照文獻(xiàn)［4］，將普通粗紗布壓濾靜置后的上層清液重量做為表觀出汁量。

1.3.2 氨態(tài)氮測定 采用甲醛－電位滴定法［5］。

1.3.3 還原糖測定 采用次甲基蘭快速測定法，以葡萄糖計［5］。

1.3.4 有機(jī)酸測定 采用滴定法，每次取樣1mL，用酚酞作指示劑，以乳酸計算含量［5］。

1.3.5 氨基酸分析方法 采用PICO－TAG氨基酸分析儀，分析柱為3.9mm×150mm PICO－TAG氨基酸專用柱；用乙腈－水進(jìn)行梯度洗脫；柱溫：38℃；進(jìn)樣量10μL；標(biāo)樣濃度：2.5mmol／L［5］；

1.3.6 發(fā)酵飲料綜合評分方法 參照文獻(xiàn)［6］、［7］制定蠶蛹發(fā)酵飲料的綜合評分參考表見表2。

表2 蠶蛹發(fā)酵飲料綜合評分參考表Table 2 The reference score of fermentation soft－drink with Silkworm chrysalis

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 蠶蛹液添加時間對氨態(tài)氮的影響 由圖1可知，隨添加時間的延遲，氨態(tài)氮先增加然后快速減少，在發(fā)酵12h時添加的發(fā)酵產(chǎn)品中氨態(tài)氮出現(xiàn)最大值，然后呈現(xiàn)下降趨勢。根據(jù)發(fā)酵菌群的生長特性，菌群在發(fā)酵初期生長不旺盛，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)水解到一定程度后，培養(yǎng)基質(zhì)中的氨態(tài)氮滿足了微生物的能量需要，氨態(tài)氮不再被菌群所利用，因此在發(fā)酵產(chǎn)物中的含量上升；一定時間后微生物對蛋白質(zhì)的水解速度小于菌體生長對氨態(tài)氮需求，且菌體轉(zhuǎn)氨作用強(qiáng)，氨態(tài)氮含量開始下降。因此發(fā)酵12h為最佳添加時間。

2.1.2 蠶蛹液水解度對評分值的影響 由圖2可知，隨著蠶蛹蛋白水解度的升高，感官評分值變化出現(xiàn)一最高值，然后開始下降，即水解度在30%時，評分值出現(xiàn)最高值。這是因?yàn)橐欢康陌被嶙鰹槲⑸锏墓┠芪镔|(zhì)促進(jìn)微生物的良好生長，對底物利用完全，產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)較多。氨基酸含量進(jìn)一步升高則會抑制蛋白質(zhì)的分解或造成分解產(chǎn)物單一，使風(fēng)味顯著下降。

2.1.3 蠶蛹液添加量對還原糖和出汁率的影響 圖3顯示了還原糖和出汁率隨著添加量增加的變化趨勢。由于蠶蛹蛋白含量的增高會加速微生物對碳源的消耗，因此含糖量呈現(xiàn)下降趨勢，產(chǎn)品甜酸適口的特點(diǎn)遭到破壞導(dǎo)致總體評分下降。出汁率也隨著添加量的增加而下降，從而影響最終產(chǎn)品的得率。

圖1 蛋白質(zhì)利用與添加時間的相關(guān)曲線Figure 1 Correlative curve of utilizing protein with adding－time

圖2 蛋白質(zhì)利用與不同水解度的相關(guān)曲線Figure 2 Correlative curve of utilizing protein with different hydrolysis content

圖3 蠶蛹汁添加量與產(chǎn)糖的相關(guān)曲線Figure 3 Correlative curve of utilizing glucose with different adding－content of Silkworm chrysalis

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

蠶蛹蛋白水解后，以蠶蛹水解液添加時間、添加量和蠶蛹蛋白的水解度對米基發(fā)酵飲料風(fēng)味的綜合影響設(shè)計3因素3水平正交試驗(yàn)表見表3。

表3 正交試驗(yàn)因素水平表Table 3 Factors and Levels table of orthogoal test

由表4可知，蠶蛹液對發(fā)酵飲料品質(zhì)影響的大小順序是添加時間＞水解度＞添加量，最佳的試驗(yàn)組合是A2B2C1，即在12h添加20%飯重，水解度為20%的蠶蛹液。

2.3 產(chǎn)品分析

根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行添加蠶蛹水解液的發(fā)酵試驗(yàn)，與大米發(fā)酵產(chǎn)品的主要指標(biāo)進(jìn)行分析比較，如表5所示，產(chǎn)品風(fēng)味有較好地保留，同時產(chǎn)品中氨基酸的含量有了很大提升。

3 結(jié)論

可以通過添加外源蛋白的方法提高大米發(fā)酵飲料的氨基酸含量，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)發(fā)酵飲料氨基酸含量不足的缺憾。由于試驗(yàn)并未涉及微生物菌群的分類與篩選，可以通過進(jìn)一步的試驗(yàn)研究增強(qiáng)蛋白水解酶的方法實(shí)現(xiàn)大米和蠶蛹的全發(fā)酵產(chǎn)品。本試驗(yàn)結(jié)果表明，蠶蛹的加入并未改變原發(fā)酵飲料的主體風(fēng)味，因此在生產(chǎn)上具有一定的實(shí)用價值。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 The results of orthogoal test

表5 產(chǎn)品主要指標(biāo)分析及比較Table 5 The analysis and comparison of products

1 王啟軍，王 婷，寧正祥 ，等.大米飲料的研究進(jìn)展及前景［J］.中國釀造，2008（3）：7～9.

2 賈俊強(qiáng)，徐金玲，譚廣秀，等.蠶蛹水溶性蛋白營養(yǎng)學(xué)評價及理化性質(zhì)分析［J］.食品研究與開發(fā)，2011，32（8）：121～125.

3 鄧開野，武國君，于源德，等.不同發(fā)酵劑對大米發(fā)酵飲料品質(zhì)的影響［J］.糧油加工與食品機(jī)械，2006（3）：82～84.

4 任佑華，周傳云.新型大米發(fā)酵飲料的研制［J］.中國釀造，2008（5）：86～91.

5 大連輕工業(yè)學(xué)院等八院校.食品分析［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2005.

6 張水華，孫君社，薛毅.食品感官鑒評［M］.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2003.

7 尹忠平，洪艷平，徐明生.凝固型降膽固醇全蛋發(fā)酵飲料加工工藝研究［J］.食品與機(jī)械，2007，23（6）：114～118，132.

Study of fermentation soft－drink with amino acids enhancement

ZHANG Zhi－Xu1LIU Dong－Bo1，2CHEN Fang2

（1.State Key Laboratory of Subhealth Intervene Technology，Changsha，Hunan410128，China；2.College of Horticulture and Gardening of Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan410128，China）

The study used selected compound microorganisms to ferment the mixture of rice and hydrolyzate ofSilkworm chrysalis.By single－factor experiment and multi－factor orthogoal test，it showed that adding 20%rice－weight Silkworm chrysalis with 20%degree of hydrolysis at 12hours of fermentation，the ammoniacal nitrogen content improved 11times in the final product，the nutrient value ofSilkworm chrysalisand the characteristic flavor were retained effectively.A new fermentation soft－drink with amino acids enhancement is made.

fermentation soft－drink；silkworm chrysalis；amino acids

10.3969／j.issn.1003－5788.2012.01.058

國家科技支撐計劃項(xiàng)目（編號：012BAD33B11）

張志旭（1972－），男，國家中醫(yī)藥管理局亞健康干預(yù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室助理研究員，碩士。E－mail：youknowme＠tom.com

劉東波

2011－10－10