小麥胚芽乳酸發(fā)酵飲料的工藝研究

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，首先通過單因素試驗(yàn)考察接種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間、培養(yǎng)基初始pH值等對乳酸飲料風(fēng)味的影響，然后在最優(yōu)范圍內(nèi)對這4個主要影響因素采用正交試驗(yàn)設(shè)計優(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，感官評分為88.5分。

小麥胚芽；發(fā)酵；正交設(shè)計

近年來，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[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，不僅含有生命活動所必需的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)素，而且富含谷胱甘肽、黃酮類物質(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，營養(yǎng)價值大大提高[12]。近年來，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：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；SW-CJ-1F單人雙面凈化工作臺：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：上海雷磁儀器廠；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?。將保加利亞乳桿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、無霉?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，再用紗布過濾除去濾渣得到營養(yǎng)液。

（3）混合、調(diào)節(jié)pH值：小麥胚芽營養(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)嚢杈鶆颍儆脵幟仕嵴{(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

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

1.3.4 感官評定

根據(jù)10人對產(chǎn)品的外觀組成、形態(tài)、口感、香氣等進(jìn)行綜合評分，取平均分（滿分90分）。

1.3.5 單因素試驗(yàn)

微生物在發(fā)酵培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)條件的不同對微生物的生長代謝的影響也不同，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)時間（C），初始pH值（D）為評價指標(biāo)，選取最優(yōu)的3個水平，使用L9（34）進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計，根據(jù)設(shè)計進(jìn)行試驗(yàn)，重復(fù)3次，正交試驗(yàn)因素與水平見表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 接種量對小麥胚芽乳酸發(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，接種量對小麥胚芽乳酸發(fā)酵飲料感官評分的影響見圖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，接種量過小，不利于充分發(fā)酵，使酸度過低，口感不佳，而接種量過大，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)酵溫度對小麥胚芽乳酸發(fā)酵飲料的影響

發(fā)酵溫度的高低對乳酸菌的發(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，其對小麥胚芽乳酸發(fā)酵飲料感官評分的影響如圖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，乳酸菌的產(chǎn)酸速度快速增，產(chǎn)品酸度迅速上升，凝乳時間變快，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，產(chǎn)品酸度過大，酸味過重，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)酵時間對小麥胚芽乳酸發(fā)酵飲料的影響

乳酸發(fā)酵的程度受發(fā)酵時間影響[18]，發(fā)酵時間越長，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，發(fā)酵產(chǎn)品的風(fēng)味及口感隨發(fā)酵時間的延長而有所改善；發(fā)酵18h時，產(chǎn)品風(fēng)味及口感比較理想；超過18 h后，產(chǎn)品的酸味過重，口味不協(xié)調(diào)，比較難以接受，所以，以18 h為最佳發(fā)酵時間。

2.1.4 初始pH值對小麥胚芽乳酸發(fā)酵飲料的影響

原料液的初始pH值會影響菌體的生長繁殖速度，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，其對小麥胚芽乳酸發(fā)酵飲料感官評分的影響見圖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，產(chǎn)品開始變的酸澀，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)時間＞初始pH值＞接種量，最優(yōu)方案為培養(yǎng)溫度45℃，培養(yǎng)時間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)時間18 h，初始pH值6.5，接種量8%。通過該工藝發(fā)酵生產(chǎn)出的植物乳酸飲料澄清透明、無沉淀、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，感官評分為88.5分。

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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

國家糧食局糧食公益性行業(yè)科研專項(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。