瑪咖格瓦斯飲料的研制

公偉廣，王曉丹，3，楊 雪，邱樹毅*

（1.貴州省發(fā)酵工程與生物制藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550025；2.貴州大學(xué) 釀酒與食品工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025；3.貴州大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

瑪咖（Maca）為十字花科獨(dú)行菜屬植物瑪卡獨(dú)行菜Lepidium meyeniiWalp的形似蘿卜的根莖，原產(chǎn)于海拔3 500～4 500 m的南美安第斯山區(qū)[1]。近年來，瑪咖的獨(dú)特功效引起了國內(nèi)外學(xué)者廣泛的關(guān)注[1]。研究發(fā)現(xiàn)，瑪咖含有芥子油苷、瑪咖烯、瑪咖酰胺及其衍生物、固醇等多種生物活性物質(zhì)[2-5]。通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和人體實(shí)驗(yàn)研究，證明了其確實(shí)具有提高生育能力[6]、改善性功能[7-9]、抗疲勞[10-11]等多種功效，食用安全。目前，以瑪咖為主要原料的保健品在世界上得到廣泛青睞，聯(lián)合國糧農(nóng)組織（Food and Agriculture Organization，F(xiàn)AO）建議世界各國推廣對(duì)瑪咖的種植，推進(jìn)了瑪咖在國際上的研究熱潮。國際市場(chǎng)上已有幾十種瑪咖保健產(chǎn)品從美國、日本、英國等地推出[12]。此外，還出現(xiàn)了瑪咖酒、瑪咖口香糖、瑪咖醬等多種形式的產(chǎn)品。

格瓦斯（Kbac）通常是以面包或谷物為原料經(jīng)酵母菌和乳酸菌發(fā)酵釀制或提取合成制造的一種含低度酒精（酒精含量1%vol左右）清涼飲料，最早由俄國傳入我國。格瓦斯以其酸甜可口、醇香濃郁的口感及對(duì)人體的保健功能備受廣大群眾的青睞[13]，國內(nèi)也出現(xiàn)了各類格瓦斯產(chǎn)品的研究報(bào)道，如甘薯格瓦斯[14]和玉米格瓦斯[15]等。

目前，以瑪咖為原料生產(chǎn)格瓦斯的研制尚少見報(bào)道，因此開發(fā)瑪咖格瓦斯這一新型飲料在未來的飲料市場(chǎng)具有廣闊的前景和較高的應(yīng)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

瑪咖：曬干的瑪咖根，市售；麥芽：由貴州某啤酒釀造公司提供。

1.1.2 菌種

嗜酸乳桿菌（B：12022）、乳酸乳球菌乳脂亞種（D：12024）、德式乳桿菌保加利亞亞種（E：12025）、啤酒酵母（1355）、釀酒酵母（FBKL2.0009）：貴州省發(fā)酵工程與生物制藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供；安琪高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司。

1.1.3 培養(yǎng)基

MRS培養(yǎng)基：蛋白胨10.0 g/L、牛肉粉10.0 g/L、酵母粉5.0 g/L、葡萄糖20.0 g/L、硫酸鎂0.1 g/L、醋酸鈉5.0 g/L、檸檬酸銨2.0 g/L、磷酸氫二鉀2.0 g/L、硫酸錳0.05 g/L、吐溫-80 1.0 g/L。

麥芽汁培養(yǎng)基：麥芽膏粉130 g/L、氯霉素0.1 g/L。

1.2 儀器與設(shè)備

WYT手持式折光儀：成都泰華光學(xué)有限公司；SPX-250B-Z型生化培養(yǎng)箱、BXM-30R立式壓力蒸汽滅菌鍋：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司；JJ-CJ-IFD無菌操作臺(tái)：蘇州市金凈凈化設(shè)備科技有限公司；FA2004N電子天平：上海菁海儀器有限公司；ZD-85雙功能汽浴振蕩器：金壇市文華儀器有限公司；HH-6電熱恒溫水浴鍋：天津市泰斯特儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 瑪咖格瓦斯飲料加工工藝流程

1.3.2 瑪咖格瓦斯的制備

（1）發(fā)酵液的制備

將麥芽用50 ℃的水浸漬15～20 min，然后將浸潤好的麥芽粉碎，采用麥芽∶水=1∶4調(diào)漿，再加入10%的瑪咖粉。在35～40 ℃的水浴中活化40 min，然后升溫至50 ℃保持30 min，再升溫至63 ℃保持30 min，在72 ℃保持60 min，使淀粉酶充分作用至碘液遇糖化液不變藍(lán)為終點(diǎn)。最后煮沸10 min，終止糖化過程，待冷卻后過濾得上清液，備用。

（2）菌種的活化

啤酒酵母活化：稱取13.01 g麥芽汁培養(yǎng)基和100 mL蒸餾水于三角瓶中溶解，于121 ℃高壓滅菌鍋中滅菌15 min，冷卻后于無菌操作臺(tái)中接種兩環(huán)啤酒酵母，于28 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h，備用。

乳酸菌活化：稱取5.52 g MRS培養(yǎng)基和100 mL蒸餾水于三角瓶中溶解，于121 ℃高壓滅菌鍋中滅菌15 min，冷卻后于無菌操作臺(tái)中接種兩環(huán)乳酸菌，于37 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h，備用。

（3）發(fā)酵條件的確定

通過單因素試驗(yàn)確定發(fā)酵菌種和菌種的接種比例，再選取菌種接種量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間選用正交設(shè)計(jì)進(jìn)行3因素3水平的正交試驗(yàn)。測(cè)定分析酸度，進(jìn)行感官評(píng)定，確定最佳發(fā)酵條件。

1.3.3 評(píng)定方法

（1）酸度測(cè)定

吸取10 mL樣液，加入100 mL煮沸并冷卻至室溫的蒸餾水，加2～3滴酚酞指示劑，用0.1 mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色，以30 s不褪色為終點(diǎn)，記下消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，計(jì)算出酸度（以乳酸計(jì)）。

式中：C為NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；V為滴定至終點(diǎn)時(shí)消耗NaOH溶液的體積，mL；K為乳酸系數(shù)0.09，即1 mol NaOH相當(dāng)于酸的克數(shù)；W為取樣量，mL。

（2）瑪咖格瓦斯感官評(píng)分

以瑪咖格瓦斯飲料的色澤、香味、滋味和組織狀態(tài)為指標(biāo)，對(duì)飲料進(jìn)行了感官評(píng)分，滿分100分。感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 格瓦斯飲料感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evalution standard of Maca Kbac

2 結(jié)果與分析

2.1 最佳發(fā)酵菌種的確定

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)不同的乳酸菌與酵母菌的比例為1∶1，總接種量為4%，發(fā)酵溫度為28 ℃，發(fā)酵時(shí)間為48 h。發(fā)酵完成后測(cè)定其酸度及感官評(píng)定，結(jié)果見表2。

由表2可以看出，當(dāng)不同乳酸菌和安琪酵母發(fā)酵時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不愉快的酸味；當(dāng)不同的乳酸菌和釀酒酵母混合發(fā)酵時(shí)，發(fā)酵液都顯示偏酸，并且產(chǎn)氣泡量少；綜合感官評(píng)定和產(chǎn)酸效果，選擇德式乳桿菌保加利亞亞種和啤酒酵母發(fā)酵得到產(chǎn)品的綜合評(píng)價(jià)最好（85分）。

2.2 菌種比例的確定

根據(jù)選定的發(fā)酵菌種，選擇德式乳桿菌保加利亞亞種/啤酒酵母的比例分別為1∶1、2∶1、1∶2、3∶1、1∶3，總接種量為4%，發(fā)酵溫度為28 ℃，發(fā)酵時(shí)間為48 h。發(fā)酵完成后測(cè)定其酸度及感官評(píng)定，結(jié)果見表3。

表2 不同菌種對(duì)瑪咖格瓦斯酸度及感官品質(zhì)的影響Table 2 Effects of different strains on the acidity and sensory quality of Maca Kbac

表3 菌種不同比例對(duì)瑪咖格瓦斯酸度及感官品質(zhì)的影響Table 3 Effects of strains in different proportions on the acidity and sensory quality of Maca Kbac

從表3可以看出，當(dāng)乳酸菌的接種量越大，產(chǎn)酸越多，格瓦斯偏酸；當(dāng)啤酒酵母的接種量越大，醇香越濃，氣泡越多。綜合感官評(píng)定，選取保加利亞亞種/啤酒酵母的比例為1∶2時(shí)，發(fā)酵得到的格瓦斯的綜合感官評(píng)分最高（88分）。

2.3 最佳發(fā)酵條件的確定

采用不同的菌種接種量，不同的發(fā)酵時(shí)間和溫度，以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行3因素3水平的正交試驗(yàn)，因素與水平見表4，結(jié)果與分析見表5，方差分析結(jié)果見表6。

表4 瑪咖格瓦斯飲料發(fā)酵工藝正交試驗(yàn)因素與水平Table 4 Factors and levels of orthogonal experiments for optimizing the fermentation process of sweet Maca Kbac beverage

表5 瑪咖格瓦斯飲料發(fā)酵工藝正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 5 Results and analysis of orthogonal experiments for optimizing the fermentation process of sweet Maca Kbac beverage

表6 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表5可知，各因素對(duì)產(chǎn)品的影響順序?yàn)锳（接種量）＞B（發(fā)酵溫度）＞C（發(fā)酵時(shí)間），瑪咖格瓦斯的最佳發(fā)酵工藝組合為A2B3C3，即最佳發(fā)酵條件是菌種接種量為4%，發(fā)酵溫度為28 ℃，發(fā)酵時(shí)間為48 h。在此發(fā)酵條件下，得到的瑪咖格瓦斯飲料感官評(píng)分為89分，酸度為0.65%，產(chǎn)品酸甜適中、具有天然發(fā)酵的醇香酯香、瑪咖香氣及大量氣泡。由表6可知，各因素對(duì)結(jié)果影響均不顯著。

2.4 產(chǎn)品質(zhì)量

2.4.1 感官指標(biāo)

色澤：較深的琥珀色，明亮有光澤；香味：有發(fā)酵的醇香酯香，有瑪咖香味，無酵母異味；滋味：酸甜適口，有一定的殺口感；組織狀態(tài)：均勻不分層，搖動(dòng)有大量氣泡。

2.4.2 理化指標(biāo)

酸度：0.55%～0.65%；砷≤0.5 mg/L；鉛≤1.0 mg/L。

2.4.3 微生物指標(biāo)

霉菌≤30個(gè)/mL；大腸桿菌≤3個(gè)/100 mL；致病菌：未檢出。

3 結(jié)論

瑪咖格瓦斯飲料最佳工藝參數(shù)為德式乳桿菌保加利亞亞種與啤酒酵母的接種比例為1∶2，接種量為4%，發(fā)酵溫度為25 ℃，發(fā)酵時(shí)間為48 h。在該最佳條件下，可獲得滿意瑪咖格瓦斯飲料制品。

該產(chǎn)品發(fā)酵后如不經(jīng)過巴氏殺菌，能保留更多的活菌數(shù)量，對(duì)人體有很好的保健作用，但保質(zhì)期會(huì)因此變短，將來還需作進(jìn)一步深入研究。

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