乳酸菌燕麥發(fā)酵飲料的研制

陳美思，盧　意，崔　慧，劉麗波，李　春

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱　150030）

乳酸菌燕麥發(fā)酵飲料的研制

陳美思，盧意，崔慧，劉麗波，*李春

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱150030）

以燕麥為主要原料，采用淀粉酶水解處理和乳酸菌發(fā)酵工藝，以還原糖含量為指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，確定了乳酸菌燕麥發(fā)酵飲料最佳配方為燕麥粉和水的配比1∶15，酶添加量80 U/g，酶解時(shí)間60 min，酶解溫度80℃，酶解pH值6.5，木糖醇添加量1.6 g/100 mL。

燕麥；發(fā)酵；飲料；工藝；α-淀粉酶

燕麥（Avena Sativa L.） 又稱(chēng)莜麥，禾木科植物，分為皮燕麥和裸燕麥2種，是人類(lèi)八大糧食作物之一，具有獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功效［1］。研究表明，燕麥蛋白質(zhì)中氨基酸種類(lèi)豐富且組成平衡，具備8種人體必需的氨基酸，燕麥中脂肪的含量為3.44%～9.65%，主要由亞麻酸和亞油酸構(gòu)成，釋放的熱量遠(yuǎn)高于其他谷物，其中卵磷脂具有預(yù)防脂肪肝、提高記憶力、保護(hù)心臟、預(yù)防老年癡呆等功能［2-3］；燕麥醇提物具有良好的抗癌、防癡呆的功能［4］。

燕麥籽粒中含大量抗氧化物，以多酚類(lèi)物質(zhì)、甾醇、植酸為主，對(duì)降低血清膽固醇有良好的功效［5］。燕麥的保健功效主要?dú)w功于水溶性膳食纖維——β-葡聚糖，它是預(yù)防心血管疾病、降血糖和血脂的有效成分［6-8］。目前，以燕麥為原材料的飲料種類(lèi)較為單一，主要以燕麥核桃乳、燕麥豆?jié){、燕麥生物乳等為代表［9］。本研究結(jié)合單因素試驗(yàn)和正交優(yōu)化試驗(yàn)，確定乳酸菌燕麥發(fā)酵飲料的最佳生產(chǎn)工藝。

1　材料與儀器

燕麥片，購(gòu)于大潤(rùn)發(fā)超市；保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院提供；α-淀粉酶（酶活4 000 U/g）、木糖醇、酒石酸鉀鈉、3，5-二硝基水楊酸、氫氧化鈉、結(jié)晶苯酚、無(wú)水亞硫酸鈉，均為分析純；蒸餾水。

電子天平、雷磁pH計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；滅菌鍋，上海申安醫(yī)療器械廠產(chǎn)品；數(shù)顯恒溫水浴鍋，上海浦東物理光學(xué)儀器廠產(chǎn)品；電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海和呈儀器制造有限公司產(chǎn)品；722型分光光度計(jì)，上海奧析科學(xué)儀器產(chǎn)品。

2　乳酸菌燕麥發(fā)酵飲料的加工工藝

2.1工藝流程

燕麥?！x擇→蒸煮→烘干→磨碎→調(diào)漿→糊化→液化→滅酶→過(guò)濾→調(diào)配→發(fā)酵→灌裝→滅菌→冷卻→成品。

2.2操作要點(diǎn)

（1）選擇。清理燕麥中的雜質(zhì)，選擇顆粒飽滿、大小均一且無(wú)蟲(chóng)害的燕麥粒進(jìn)行試驗(yàn)。

（2）蒸煮。對(duì)燕麥進(jìn)行121℃，10 min的高壓蒸汽滅酶處理，使燕麥中含有的酶失活，防止燕麥飲料在生產(chǎn)或貯藏時(shí)色澤、口感改變等不良現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）磨碎。將事先處理過(guò)的燕麥粒烘干，放入高速萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎2～3遍，過(guò)70目篩網(wǎng)，有效地降低了燕麥粉的顆粒直徑，增加燕麥粉的比表面積，使后續(xù)液化效率顯著提高。

（4）調(diào)漿。準(zhǔn)確地將燕麥粉和水按一定比例進(jìn)行調(diào)漿。

（5）糊化。將調(diào)好的燕麥漿于85℃恒溫水浴鍋中進(jìn)行糊化處理，期間不斷攪拌，防止糊化不均勻。

（6）液化。嚴(yán)格控制酶解溫度、酶解時(shí)間和酶解pH值，添加一定量的α-淀粉酶于糊化好的燕麥漿中進(jìn)行酶解。

（7）滅酶。酶解后，將燕麥漿煮沸滅酶10 min，用流水冷卻至室溫后過(guò)濾。

（8）過(guò)濾。8層紗布過(guò)濾。

（9）調(diào)配。以木糖醇進(jìn)行調(diào)配，以改善飲料的口感風(fēng)味。

（10） 發(fā)酵。加入保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌，進(jìn)行發(fā)酵。

（11）滅菌。采用巴氏殺菌65℃，30 min。

2.3單因素試驗(yàn)

2.3.1燕麥粉糊化最佳料液比的確定

燕麥粉糊化時(shí)的加水量是影響乳酸菌燕麥發(fā)酵飲料成品品質(zhì)主要因素，影響糊化液的黏度和固形物含量，進(jìn)而使其口感發(fā)生變化。準(zhǔn)確稱(chēng)量一定量的燕麥粉，燕麥粉和水按不同比例進(jìn)行調(diào)漿糊化，以黏度和口感作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定最佳的燕麥粉糊化料液比。

2.3.2酶添加量對(duì)酶解反應(yīng)的影響

固定燕麥粉和水的配比1∶15，酶解pH值6.5，酶解溫度80℃，酶解時(shí)間60 min的反應(yīng)條件下，分別以20，40，60，80，100 U/g的酶添加量進(jìn)行單因素試驗(yàn)，確定最優(yōu)的酶添加量。

2.3.3酶解時(shí)間對(duì)酶解反應(yīng)的影響

固定燕麥粉和水的配比1∶15，酶添加量80 U/g，酶解pH值6.5，酶解溫度80℃的反應(yīng)條件下，分別以酶解時(shí)間20，30，40，50，60 min進(jìn)行單因素試驗(yàn)，以還原糖含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)確定最佳酶解時(shí)間。

2.3.4酶解溫度對(duì)酶解反應(yīng)的影響

溫度是酶活性的重要影響因素，固定燕麥粉和水的配比1∶15，酶添加量80 U/g，酶解pH值6.5，酶解時(shí)間50 min，分別以酶解溫度為60，70，80，90，100℃進(jìn)行單因素試驗(yàn)，確定最適酶解溫度。

2.3.5酶解pH值對(duì)酶解反應(yīng)的影響

固定燕麥粉和水的配比1∶15，酶添加量80 U/g，酶解時(shí)間60 min，酶解溫度80℃，分別以酶解pH值5.5，6.0，6.5，7.0，7.5進(jìn)行單因素試驗(yàn)，確定最佳酶解pH值。

2.3.6酶解條件正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素基礎(chǔ)上，以還原糖含量和原料利用率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用L9（34）設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，對(duì)酶添加量、酶解時(shí)間、酶解溫度、酶解pH值這4個(gè)因素間的交互作用進(jìn)一步探究，得出最佳酶解條件。

2.3.7成品感官評(píng)價(jià)

由專(zhuān)業(yè)人員組成感官評(píng)定小組，依據(jù)QB/T 2132—2008植物蛋白飲料豆奶（豆?jié){）和豆奶飲料經(jīng)一定修改后對(duì)制作的乳酸菌燕麥發(fā)酵飲料從色澤、香味、口感、組織狀態(tài)4個(gè)方面進(jìn)行感官評(píng)分。

乳酸菌燕麥發(fā)酵飲料感官品質(zhì)評(píng)論指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1　乳酸菌燕麥發(fā)酵飲料感官品質(zhì)評(píng)論指標(biāo)

2.4測(cè)定酶水解率的方法

采用3，5-二硝基水楊酸（DNS）比色法測(cè)定［10］。

（1）試劑DNS配制。稱(chēng)取3，5-二硝基水楊酸2.5 g溶于少量水中，加入苯酚0.5 g，再溶解氫氧化鈉2.5 g，亞硫酸鈉0.075 g和酒石酸鉀鈉50 g，移入500 mL容量瓶，搖勻，定容至500 mL。取6支25 mL具塞試管并編號(hào)，將上述各管搖勻后置于沸水中煮沸5 min，取出后冷卻至室溫，用蒸餾水定容至30 mL，搖勻并于550 nm波長(zhǎng)下比色，以1號(hào)管為對(duì)照組，測(cè)定其他管的吸光度A，以還原糖含量（mg）為縱坐標(biāo)、吸光度為橫坐標(biāo)，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

還原糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制見(jiàn)表2。

（2） 樣品處理。樣品以轉(zhuǎn)速3 000 r/min離心10 min，上清液待測(cè)。

3　結(jié)果與分析

3.1單因素試驗(yàn)結(jié)果

3.1.1燕麥粉糊化最佳料液比確定結(jié)果的影響

燕麥粉和水的配比對(duì)黏度和口感的影響見(jiàn)表3。

由表3可知，當(dāng)燕麥粉和水的配比為1∶15時(shí)，產(chǎn)品的黏度和口感較好。當(dāng)添加水的量不足時(shí)，糊化液的黏度和糖度會(huì)變大，反之亦然。黏度的過(guò)高或過(guò)低會(huì)發(fā)生糊化不均勻、部分變質(zhì)、糊化液分層等現(xiàn)象；對(duì)于后者而言，糖度與水的添加量呈反比趨勢(shì)，水添加量不適中，使成品過(guò)甜或不甜，口感反而更不好。因此，確定燕麥粉和水的配比為1∶15。

表2　還原糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

表3　燕麥粉和水的配比對(duì)黏度和口感的影響

3.1.2酶添加量對(duì)酶解反應(yīng)的影響

酶添加量對(duì)酶解反應(yīng)的影響見(jiàn)圖1。

圖1　酶添加量對(duì)酶解反應(yīng)的影響

由圖1可知，隨著酶添加量增多，溶液中還原糖含量逐漸增大，二者在淀粉酶添加量超過(guò)80 U/g以后趨于平衡。因?yàn)槠鸪趺柑砑恿可?，反?yīng)物濃度高，原料未被充分利用，還原糖產(chǎn)生速率低；隨著酶添加量增大，酶與淀粉分子接觸點(diǎn)增多，分解速率變快；在酶添加量超過(guò)80 U/g后，酶濃度過(guò)高反而抑制了還原糖的增加。

3.1.3酶解時(shí)間對(duì)酶解反應(yīng)的影響

酶解時(shí)間對(duì)酶解反應(yīng)的影響見(jiàn)圖2。

由圖2可知，還原糖含量隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)漸漸趨于平衡。主要是由于酶解時(shí)間延長(zhǎng)，底物逐漸減少，還原糖的不斷積累，使得酶解速度減慢，當(dāng)酶解時(shí)間超過(guò)40 min以后，酶解液中還原糖的含量漸漸趨于平衡。

3.1.4酶解溫度對(duì)酶解反應(yīng)的影響

圖2　酶解時(shí)間對(duì)酶解反應(yīng)的影響

酶解溫度對(duì)酶解反應(yīng)的影響見(jiàn)圖3。

圖3　酶解溫度對(duì)酶解反應(yīng)的影響

由圖3可知，溫度是酶解反應(yīng)的重要因素。隨著酶解溫度的升高，還原糖含量的趨勢(shì)都是先增加后減少?？赡苁怯捎陂_(kāi)始隨著酶解溫度的升高，酶的活性呈增大趨勢(shì)，還原糖含量也不斷增加；當(dāng)酶解溫度超過(guò)60℃以后，酶的活性減小，導(dǎo)致還原糖含量有所下降；當(dāng)達(dá)到80℃時(shí)，酶開(kāi)始失活，導(dǎo)致還原糖含量降低。

3.1.5酶解pH值對(duì)酶解反應(yīng)的影響

酶解pH值對(duì)酶解反應(yīng)的影響見(jiàn)圖4。

圖4　酶解pH值對(duì)酶解反應(yīng)的影響

由圖4可知，酶的最適宜酶解pH值為6.5。在選定的酶解pH值范圍內(nèi)，由于隨酶解pH值的增大，酶的活性先增大后減小，故還原糖含量先增加后降低。

3.2正交試驗(yàn)結(jié)果

在單因素基礎(chǔ)上，以還原糖含量和原料利用率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用L9（34）設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)對(duì)酶添加量、酶解時(shí)間、酶解溫度、酶解pH值這4個(gè)因素間的交互作用進(jìn)一步探究，得出最佳酶解條件。

淀粉酶正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表4，淀粉酶反應(yīng)正交試驗(yàn)結(jié)果與分析見(jiàn)表5。

表4　淀粉酶正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

表5　淀粉酶反應(yīng)正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

由表5可知，影響還原糖含量的各因素主次順序?yàn)槊附鉁囟龋久柑砑恿浚久附鈺r(shí)間＞酶解pH值，即酶解溫度是主要因素，說(shuō)明酶解溫度對(duì)酶解液中還原糖含量的影響最為顯著，生產(chǎn)流程中應(yīng)嚴(yán)格控制酶解溫度；酶添加量對(duì)酶解液還原糖含量的影響效果較為顯著，但這并不等同酶添加量越多越好，酶添加量過(guò)多會(huì)增加生產(chǎn)成本并且會(huì)使酶解液產(chǎn)生異味，口感變差。在極差分析結(jié)果中，A因素的與以及B因素的與基本接近，因此最終確定最佳酶解條件為A3B3C2D2，即酶添加量80 U/g，酶解時(shí)間60 min，酶解溫度80℃，酶解pH值6.5。

3.3乳酸菌燕麥發(fā)酵飲料的調(diào)配試驗(yàn)

依據(jù)乳酸菌燕麥發(fā)酵飲料制備工藝流程獲得的原料酶解液，口感和風(fēng)味均可通過(guò)添加風(fēng)味助劑進(jìn)行提升。本試驗(yàn)選用木糖醇作為風(fēng)味助劑，經(jīng)調(diào)配后，請(qǐng)食品專(zhuān)業(yè)人員根據(jù)感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行感官評(píng)分，取評(píng)分平均數(shù)作為最后結(jié)果。

不同木糖醇添加量的感官評(píng)分見(jiàn)表6。

由表6可知，木糖醇添加量為1.6 g/100 mL時(shí)，燕麥發(fā)酵飲料的感官評(píng)分最高；木糖醇添加量為1.4 g/100 mL時(shí)，甜度低，口感較差；添加量增加到1.8 g/100 mL時(shí)，甜度過(guò)大，口感均不是最佳狀態(tài)。綜合考慮，最終確定木糖醇添加量1.6 g/100 mL作為乳酸菌燕麥發(fā)酵飲料的調(diào)配最佳配方。

表6　不同木糖醇添加量的感官評(píng)分

4　結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)，當(dāng)燕麥粉和水的配比為1∶15時(shí)，糊化液的黏度和口感較好；酶作用條件為酶添加量80 U/g，酶解時(shí)間60 min，酶解溫度80℃，酶解pH值6.5；使用1.6 g/100 mL木糖醇作為甜味劑，乳酸菌燕麥發(fā)酵飲料口感更好。

［1］梁敏.燕麥的功能性及保健食品的開(kāi)發(fā) ［J］.糧油加工與食品機(jī)械，2006（4）：67-69.

［2］路長(zhǎng)喜，周素梅，毛岸娜.燕麥的營(yíng)養(yǎng)與加工 ［J］.糧油加工與食品機(jī)械，2008（1）：89-93.

［3］曹盼，朱科學(xué)，周惠明.燕麥果汁飲料研究進(jìn)展 ［J］.食品科技，2010（5）：33-36.

［4］張民，劉玉柱，劉洋.燕麥飲料的研制 ［J］.食品科技，2010，35（5）：93-96.

［5］陳磊.燕麥的營(yíng)養(yǎng)功能及綜合加工利用 ［J］.食品與機(jī)械，2012，28（2）：236-237.

［6］王超，趙有斌，趙建成，等.燕麥β-葡聚糖的研究進(jìn)展 ［J］.糧油加工，2014（2）：62-68.

［7］楊文挺，魏春華，韓曉鋒.燕麥膳食纖維的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用研究 ［J］.糧油加工，2010（5）：51-53.

［8］王健，劉媛，蘭鳳英.乳酸發(fā)酵型莜麥飲料的制備工藝研究 ［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（5）：2 906-2 907，2 999.

［9］曹盼，朱科學(xué)，彭偉，等.酶法制備燕麥漿工藝研究 ［J］.食品工業(yè)科技，2012（8）：309-313.

［10］趙凱，許鵬舉，谷廣燁.3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定還原糖含量的研究 ［J］.食品科學(xué)，2008（8）：534-536.◇

Preparation of Oats Beverage Fermented by Lactic Acid Bacteria

CHEN Meisi，LU Yi，CUI Hui，LIU Libo，*LI Chun
（College of Food Science，Northeast Agricultural University，Harbin，Heilongjiang 150030，China）

In this experiment，oat are used as the main raw material to produce fermented oat beverage by fermentation technology of lactic acid bacteria and amylase hydrolysis treatment.The content of restore the sugar is regard as the index，through single factor and orthogonal experiment to determine the best formula.The result show that oat powder∶water=1∶15，enzyme dosage is 80 U/g，enzyme time is 60 min，enzyme temperature is 80℃，enzyme pH is 6.5，xylitol is 1.6 g/100 mL.

oat；fermentation；beverage；technology；α-amylase

TS275.4

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.08.004

1671-9646（2016）08a-0011-04

2016-06-09

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)資助項(xiàng)目（10600401c）。

陳美思（1996— ），女，在讀本科，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)與工程。

李春（1977— ），男，博士，副教授，研究方向?yàn)槿槠芳庸ぜ笆称肺⑸铩?/p>