米糠營養(yǎng)纖維凝固型乳酸發(fā)酵飲料制備工藝研究

鄧 輝，仇文玉，韋傳寶，3

(1.皖西學院 生物與制藥工程學院，安徽 六安 237012；2.中國科學院 云計算中心公共安全研究院，廣東 東莞 523808；3.六安市蛋白質(zhì)藥物研究中心，安徽 六安 2370123)

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米糠營養(yǎng)纖維凝固型乳酸發(fā)酵飲料制備工藝研究

鄧 輝1，2，3，仇文玉1，韋傳寶1，3

(1.皖西學院 生物與制藥工程學院，安徽 六安 237012；2.中國科學院 云計算中心公共安全研究院，廣東 東莞 523808；3.六安市蛋白質(zhì)藥物研究中心，安徽 六安 2370123)

為制備米糠營養(yǎng)纖維凝固型乳酸發(fā)酵飲料，實驗先利用纖維素酶制備米糠酶解液，再以米糠酶解液、脫脂奶粉、蔗糖及其他配料作為基質(zhì)，通過乳酸菌發(fā)酵制備成富含米糠膳食纖維的功能性乳酸發(fā)酵飲料。實驗對米糠乳酸發(fā)酵飲料的制備工藝條件進行了單因素實驗和正交實驗優(yōu)化，通過感官和酸度的評價和測定，確定了成品飲料的最佳制備條件：脫脂奶粉10 g，蔗糖20 g，1∶1混合的嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌菌液10 ml，米糠酶解液15 ml，40 ℃的恒溫靜止發(fā)酵10～12個小時，在此情況下得到的凝固型米糠纖維乳酸發(fā)酵飲料的感官風味最佳。

米糠；營養(yǎng)纖維；凝固型發(fā)酵飲料；制備工藝

米糠是稻谷脫殼后碾米時從糙米表面碾除的糙米表面外殼，是稻谷加工中產(chǎn)生的副產(chǎn)品[1]。經(jīng)測定，米糠中含有豐富且優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)、維生素和脂肪等人體必需的營養(yǎng)成分，并且其中富含64%的稻米營養(yǎng)素和90%以上的人體必需元素，營養(yǎng)價值極其之高[2-4]。近年來，人們開始逐漸注重個人健康問題，米糠也受到越來越多的重視。在國內(nèi)，產(chǎn)品化的高附加值米糠制品還很少見，而國外很多國家則很注重米糠高纖維功能性食品的開發(fā)[5]。米糠營養(yǎng)纖維也稱為米糠濃縮纖維，主要含有米糠中的膳食纖維，并富含米糠多糖、丁-谷維、肌醇等成分，具有清理腸胃、降低血脂、減肥通便等功效，可作為纖維食品及各類食品的功能性添加劑[6]。近年來，處于亞健康的人群日漸增多，人們逐漸傾向于選擇更加營養(yǎng)健康的食品、飲品等，正是這種需求使碳酸飲料的市場份額不斷下降，從而讓茶飲料、果汁飲料和功能飲料等新型飲料越來越受到人們的重視和青睞，而這其中的米糠飲料因其富含豐富的營養(yǎng)價值而逐漸打入市場，并將占有市場[7,8]。

本實驗中，先用纖維素酶水解粗米糠纖維，離心得米糠水解液，再向其中添加脫脂奶粉、蔗糖等其他配料作為基質(zhì)，高壓滅菌后利用乳酸菌發(fā)酵技術，制成凝固型酸奶。結合單因素實驗和正交實驗，研制出富含米糠膳食纖維、且口感適宜的功能性飲料。

1 材料與方法

1.1 實驗儀器

電子分析天平、pH計、恒溫培養(yǎng)箱、恒溫水浴鍋、高壓蒸汽滅菌鍋、超凈工作臺、堿式滴定管、錐形瓶等

1.2 材料和試劑

1.2.1 實驗材料

市售米糠渣、纖維素酶(食品級，30 000 u/g ，山東圣協(xié)生物科技有限公司)、伊利脫脂奶粉、蔗糖、嗜熱鏈球菌(分離于伊利酸奶)、保加利亞桿菌(分離于伊利酸奶)。

1.2.2 實驗試劑

0.5%酚酞指示劑、0.1 mol/L的NaOH溶液。

1.3 工藝流程

新鮮米糠→粉碎→酶解→離心得酶解液→添加脫脂奶粉、蔗糖等基質(zhì)→高壓蒸汽滅菌→冷卻接種→發(fā)酵→冷藏[9]

1.4 操作要點

1.4.1 米糠的預處理

將新鮮的粗米糠充分與水洗凈后，烘干，粉碎，得顆粒較小的米糠粉[10]。

1.4.2 纖維素酶酶解

將預處理后的米糠粉末與水以1∶5的比例混合，攪拌均勻后，向其中添加0.8%的纖維素酶，繼續(xù)攪拌均勻。后用檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液調(diào)節(jié)溶液pH值為4.5，置于55 ℃恒溫水浴鍋中震蕩，酶解1.2～1.5小時。目的是將其中部分不溶性的纖維素降解為可溶性的片段[11]。

1.4.3 離心

將酶解后的米糠酶解液置于離心機中，以3 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心15 min后，棄掉沉淀物，取上清液備用。

1.4.4 調(diào)配

制得的米糠酶解液中按比例加入一定質(zhì)量的脫脂奶粉、蔗糖、穩(wěn)定劑，封口，均勻混合。

1.4.5 滅菌

封口后，將米糠纖維乳混合液置于水浴鍋中，95 ℃，20 min滅菌，殺死有害微生物，并使得其中的各種成分混勻充分[12]。

1.4.6 接種

待滅菌后的混合液室溫下自然冷卻至40～50 ℃左右時，在無菌操作臺上接種保加利亞桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌種(接種量1∶1)。

1.4.7 發(fā)酵，后熟

接種后，置于40 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中，恒溫靜止發(fā)酵10～12個小時，之后取出，自然冷卻置15～20 ℃，然后放入冰箱中冷藏保存。

1.5 酸度的測定

酸度，即酸價(0T)，指滴定100 ml酸奶樣品，所消耗的0.1 mol/L的NaOH溶液的毫升數(shù)。

用移液管吸取10 ml酸奶于燒杯中，用20 ml的蒸餾水稀釋，搖勻后，向其中加入0.5%的酚酞指示劑。再用0.1 mol/L的NaOH溶液滴定，待燒杯中的樣液呈微紅色，且30 s不退色，所消耗的NaOH的體積[13]。

1.6 乳酸發(fā)酵飲料感官評價評價指標

色澤：呈現(xiàn)淡黃色，且色澤均一

組織狀態(tài)：質(zhì)地均勻，表面細膩光滑，且無乳清析出

氣味：有發(fā)酵酸奶的奶香味，同時也具有米糠的清香味

口感：酸甜適中，無異味[13]

米糠發(fā)酵米糠發(fā)酵飲料成品感官評分標準如表1所示。

1.7 單因素實驗

1.7.1 脫脂奶粉加入量的確定

用量筒量取20 ml酶解后的米糠酶解液于250 ml錐形瓶中，分別加入等量的16 g蔗糖，0.3 g海藻酸鈉，分別添加4 g、6 g、8 g、10 g、12 g脫脂奶粉，再量取150 ml蒸餾水，充分混勻后，封口，置于水浴中滅菌，95 ℃、20 min，氣壓溫度降下后，取出，待自然冷卻，在超凈工作臺上分別接種10 ml混合菌種，置于40 ℃恒溫培養(yǎng)箱中靜止發(fā)酵10～12小時后，進行感官風味的觀察和評價，并根據(jù)實驗結果，確定最佳脫脂奶粉的添加量。

表1 米糠發(fā)酵飲料成品感官評分標準

* 注：選擇10位(男女各5名)20～40歲，食品專業(yè)的老師和同學評價打分，去除2個最高分，2個最低分，取剩余得分的平均值。

1.7.2 蔗糖加入量的確定

用量筒量取20 ml酶解后的米糠酶解液于250 ml錐形瓶中，加入等量的10 g脫脂奶粉，0.3 g海藻酸鈉，分別添加8 g、12 g、16 g、20 g、24 g蔗糖，再量取150 ml蒸餾水，充分混勻后，封口，置于高壓蒸汽滅菌鍋中滅菌，95 ℃、20 min，氣壓溫度降下后，取出，待自然冷卻，在超凈工作臺上分別接種10 ml混合菌種，置于40 ℃恒溫培養(yǎng)箱中靜止發(fā)酵10～12小時后，進行感官風味的觀察和評價，并根據(jù)實驗結果，確定最佳蔗糖的添加量。

1.7.3 菌種接入量的確定

用量筒量取20 ml酶解后的米糠酶解液于250 ml錐形瓶中，加入等量的10 g脫脂奶粉，0.3 g海藻酸鈉，16 g蔗糖，再量取150 ml蒸餾水，混合均勻后，置于高壓蒸汽滅菌鍋中滅菌，95 ℃、20 min，氣壓溫度降下后，取出，待自然冷卻，在超凈工作臺上分別接種5 ml、10 ml、15 ml、20 ml、25 ml的1∶1混合的菌種后，置于40 ℃恒溫培養(yǎng)箱中靜止發(fā)酵10～12小時后，進行感官風味的觀察和評價，并根據(jù)實驗結果，確定最佳菌種接入量。

1.7.4 米糠酶解液添加量的確定

用量筒量取5 ml、10 ml、15 ml、20 ml、25 ml酶解后的米糠酶解液于250 ml錐形瓶中，加入等量的10 g脫脂奶粉，0.3 g海藻酸鈉，16 g蔗糖，再量取150 ml蒸餾水，混合均勻后，封口，置于高壓蒸汽滅菌鍋中滅菌，95 ℃、20 min，氣壓溫度降下后，取出，待自然冷卻，在超凈工作臺上分別接種10 ml混合菌種，置于40 ℃恒溫培養(yǎng)箱中靜止發(fā)酵10～12小時后，進行感官、口味的觀察和評價，并根據(jù)實驗結果，確定米糠酶解液的最佳添加量。

2 結果與分析

2.1 脫脂奶粉添加量對米糠纖維發(fā)酵酸奶感官和口味的影響

脫脂奶粉添加量對米糠纖維發(fā)酵酸奶感官和口味的影響結果見表2。

表2 脫脂奶粉添加量對米糠發(fā)酵酸奶酸度和感官的影響

由表2可得，成品的凝固狀態(tài)隨著脫脂奶粉添加量的增加而越來越好。當脫脂奶粉的添加量較少時，成品飲料產(chǎn)生的奶香味較淡，酸度也較??；當脫脂奶粉添加量過多時，產(chǎn)生的奶香味濃郁，酸度也較大，同時具有米糠的清香味。綜合成品狀態(tài)和風味等，當脫脂奶粉添加量為10 g時，成品飲料的感官和口味最佳。

2.2 蔗糖添加量對米糠纖維發(fā)酵飲料感官和口味的影響

蔗糖添加量對米糠纖維發(fā)酵飲料感官和口味的影響結果見表3。

由表3分析知，蔗糖添加量對產(chǎn)品酸度雖有一定影響，但都符合食品安全國家標準-發(fā)酵乳(GB 19302-2010)的標準(≥70.00T)，未對實際的口感產(chǎn)生較大影響，主要對成品的組織狀態(tài)有較大的影響。當蔗糖添加量過多或過少時，成品產(chǎn)生的乳清都偏多。當蔗糖添加量為16 g時，成品的組織狀態(tài)最好。綜合成品口味及組織狀態(tài)，最佳的蔗糖添加量為16 g。

表3 蔗糖添加量對米糠發(fā)酵飲料酸度和感官的影響

2.3 菌種接入量對米糠纖維發(fā)酵飲料感官和口味的影響

菌種接入量對米糠纖維發(fā)酵飲料感官和口味的影響結果見表4。

實驗發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵飲料的酸度隨菌種接入量的增加，雖然發(fā)酵10～12小時后產(chǎn)品最終的滴定酸度(總酸度)差異較小(見表4 酸度欄)，但實際口感酸度(有效酸度)差異較大(見表4 感官評定欄)。當菌種接入量過小時，成品口感酸度過??；而當菌種接入量過大時，口感酸味較濃。接種量適中時，成品口味酸甜適中。綜合成品口味及組織狀態(tài)，當菌種接入量為15 ml時，產(chǎn)品感官最佳。

2.4 米糠酶解液添加量對米糠纖維發(fā)酵飲料感官和口味的影響

米糠酶解液添加量對米糠纖維發(fā)酵飲料感官和口味的影響結果見表5。

由表5分析可知，當米糠酶解液添加量越來越多時，成品酸奶中米糠的香味也越來越濃郁，米糠酶解液添加過少時，飲料酸味過重，米糠香味過淡；米糠酶解液添加過多時，米糠香味過重，酸味不及米糠味，故而綜合評測，當米糠酶解液添加量為20 ml時，飲料的口感和味道最佳。

表4 菌種接入量對米糠發(fā)酵飲料酸度和感官的影響

表5 米糠酶解液添加量對米糠發(fā)酵飲料酸度和感官的影響

2.5 正交實驗得出米糠纖維飲料的最佳組合

根據(jù)以上各組單因素實驗結果，選出各組最佳條件，在最佳單因素基礎上，確定正交實驗各因素水平(表6)，正交實驗結果見表7。

表6 正交實驗因素和水平

表7 L9(34)正交實驗結果

表7 L9(34)正交實驗結果(續(xù)1)

表7 L9(34)正交實驗結果(續(xù)2)

由表7可得，以感官得分作為評價標準，影響米糠纖維飲料風味因素的主次關系是：C>B>A>D，菌種接入量>蔗糖添加量>脫脂奶粉添加量>米糠酶解液添加量。根據(jù)極差分析得到的最佳組合為A2B3C1D1，即米糠營養(yǎng)纖維飲料的最佳風味發(fā)酵條件是：當接入脫脂奶粉10 g，蔗糖20 g，菌種10 ml，米糠酶解液15 ml時，成品口味及狀態(tài)最佳。

3 結論

由實驗結果可得出，在米糠營養(yǎng)纖維飲料制備過程中，米糠酶解液的添加量、蔗糖添加量、脫脂奶粉添加量以及菌種接入量，對成品的口感及感官均有影響。并通過正交實驗的極差分析確定了成品風味的最佳添加條件：脫脂奶粉10 g，蔗糖20 g，菌種10 ml，米糠酶解液15 ml。此種情況下得到的米糠纖維飲料的口感酸甜適宜，米糠味濃郁，凝固狀態(tài)良好。

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Preparation Process of Rice Bran Nutritive Fiber Set-style Fermented Beverage

DENG Hui1,2,3, QIU Wenyu1, WEI Chuanbao1,3

(1.CollegeofBiologyandPharmaceuticalEngineering,WestAnhuiUniversity,Lu’an237012,China； 2.InstituteofPublicSafety,CloudComputingCenterChineseAcademyofSciences,Dongguan523808,China； 3.Lu’anResearchCenterofProteinSeparationandPurification,Lu’an237012,China)

To prepare rice bran nutritional fiber set-style fermented beverage, experiments using cellulose to produce rice bran enzymolysis liquid, then the rice bran enzymolysis liquid, skimmed milk powder, sugar and other ingredients were used as matrix to prepare functional beverage riching in rice bran dietary fiber by lactic acid bacteria fermentation. Experimental conditions for the preparation of rice bran lactic acid fermented drink was optimized by the single factor experiments and orthogonal experiments, through the senses evaluation and determination of acidity, the optimum preparation conditions were determined: skimmed milk powder 10 g, sugar 20 g,StreptococcusthermophilusandLactobacillusbulgaricus10 ml, rice bran enzymolysis liquid 15 ml, static fermentation of 10 to 12 hours at 40 ℃ constant temperature, in this condition the set-style rice bran fiber fermented drink have the best sensory flavor.

rice bran; nutritional fiber; set-style fermented beverage; preparation process

2016-06-23

國家自然科學基金面上項目(81573536)；皖西學院校級自然科學基金(WXZR201616)。

鄧輝(1977-)，男，安徽阜陽人，博士，講師，研究方向：發(fā)酵工程；韋傳寶(1961-)，男，安徽六安人，博士，教授，研究方向：蛋白質(zhì)工程。

TS275.5

A

1009-9735(2016)05-0008-05