麩皮高酸海棠果飲料的研制

菅田田，屈磊，馬學(xué)明，齊蕊，付超，王定基，敬思群

(新疆大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊，830046)

麩皮高酸海棠果飲料的研制

菅田田，屈磊，馬學(xué)明，齊蕊，付超，王定基，敬思群*

(新疆大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊，830046)

以麩皮和高酸海棠果為原料，利用復(fù)合乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵，制作麩皮高酸海棠果飲料。通過(guò)單因素和正交實(shí)驗(yàn)，確定麩皮乳酸發(fā)酵最優(yōu)條件和飲料調(diào)配最優(yōu)配方，并對(duì)發(fā)酵前后麩皮汁氨基酸含量、DPPH·清除能力和成品質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定和分析。結(jié)果表明，麩皮乳酸發(fā)酵最優(yōu)條件為： 復(fù)合乳酸菌接種量12%，初始糖度11%，發(fā)酵溫度37 ℃，總酸度可達(dá)5.1 g/kg；飲料調(diào)配最優(yōu)配方為：V(麩皮汁)∶V(純凈水)=8∶2，海棠果果漿添加量20%，果葡糖漿添加量6%，食鹽添加量0.2%；發(fā)酵后麩皮汁氨基酸含量增加27.5%，且DPPH·清除能力也提高了，成品中總固形物和膳食纖維含量分別為17.79%和2.1%。制得的麩皮高酸海棠果飲料是一種營(yíng)養(yǎng)豐富、酸甜適口的健康飲料。

麩皮；高酸海棠果；乳酸發(fā)酵；工藝優(yōu)化

麩皮為小麥最外層的表皮，含有較豐富的淀粉酶系、蛋白質(zhì)、碳水化合物、微生物和礦物質(zhì)等[1-2]，對(duì)人體有重要的生理功能，能有效降低血液膽固醇、防止便秘、促進(jìn)腸道有益細(xì)菌增值，并能減少心血管疾病，調(diào)節(jié)血糖[3]。

海棠果(malus prunifolia (willd.) borkh)，又名楸子、海紅、紅海棠果、柰子，其中，總酸含量大于0.6%且適宜加工濃縮汁的原料果稱作高酸海棠果[4]。海棠果含有豐富的糖類、維生素、有機(jī)酸等人體所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[5]，可供給人體養(yǎng)分，提高機(jī)體免疫力[6-7]，所含齊墩果酸和熊果酸具有低的細(xì)胞毒性和廣泛生物活性，有殺蟲、消炎、防流感、抗糖尿、抗腫瘤等功能，且有一定的保肝作用[8-10]。

海棠果原產(chǎn)我國(guó)，現(xiàn)主要分布在華北，河北懷來(lái)是知名的產(chǎn)地之一。東北南部，內(nèi)蒙古及西北也有。近年來(lái)，新疆奇臺(tái)縣高酸海棠果種植面積達(dá)2萬(wàn)多畝[11]，塔城地區(qū)2014年產(chǎn)鮮果達(dá)14 萬(wàn)t以上[12]，大多鮮食。

本研究以麩皮和高酸海棠果為原料，利用復(fù)合乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵，制作麩皮高酸海棠果飲料，并分析了發(fā)酵前后氨基酸含量及抗氧化活性變化，為產(chǎn)業(yè)化提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

麩皮，由新疆八一奇臺(tái)面粉廠提供；高酸海棠紅勛1號(hào)(含齊墩果酸0.535 9 mg/g，熊果酸1.614 8 mg/g)，由新疆瑞源豐貿(mào)易有限公司提供；α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、木瓜蛋白酶、黃原膠、齊墩果酸標(biāo)準(zhǔn)品(≥98%，B20854)，上海源葉生物科技有限公司；熊果酸標(biāo)準(zhǔn)品(≥98%，110742-200516)，中國(guó)藥品生物制品檢定所；益生菌發(fā)酵菌粉、麥芽糊精，上海雷允上生物科技有限公司；氫氧化鈉、酚酞、無(wú)水硫酸鈉等試劑均為分析純。

PM251B榨汁攪拌機(jī)，廣東美的精品電器制造有限公司；HH-S型恒溫水浴鍋，鞏義市英峪予華有限公司；GMSX-280持式壓力蒸汽滅菌器，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；V-1100D型可見分光光度計(jì)，上海美譜達(dá)儀器有限公司；SPD-10AVP高效液相色譜儀，日本島津公司；S433D型氨基酸分析儀，廈門名大科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 麩皮高酸海棠果飲料制作工藝流程及操作要點(diǎn)

操作要點(diǎn)：

(1)菌種處理(乳酸菌的活化、馴化與擴(kuò)培)

稱取1 g奶粉加入9 mL水，105 ℃殺菌10 min，冷卻接入2%的益生菌菌粉，42 ℃活化8 h，活化3次，使其能在4 h內(nèi)迅速凝乳；將活化好的乳酸菌按1%的接種量接入牛乳麩皮汁混合物，按照牛乳與麩皮汁比例為9∶1、7∶3、5∶5、3∶7、1∶9和純麩皮汁進(jìn)行乳酸菌的馴化，菌種馴化過(guò)程嚴(yán)格控制殺菌條件為115 ℃，且在37 ℃培養(yǎng)8 h后，采用菌落計(jì)數(shù)法使乳酸菌個(gè)數(shù)達(dá)到108個(gè)/mL[13]。取3%馴化好的乳酸菌菌種接入到250 mL三角瓶中進(jìn)行一次擴(kuò)大培養(yǎng)，發(fā)酵18 h后取3%一次擴(kuò)培菌種接入到500 mL三角瓶中進(jìn)行二次擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)18 h后于4 ℃下保存，備用。

(2)麩皮處理

將麩皮粉加入適量水混勻，徹底糊化后冷卻至70 ℃，加入α-淀粉酶液化1 h；冷卻至60 ℃，調(diào)節(jié)pH 4.0～4.5，加入淀粉葡萄糖苷酶和木瓜蛋白酶糖化30 min；添加白砂糖將糖度調(diào)節(jié)至11%，121 ℃殺菌20 min。

(3)發(fā)酵

向麩皮前處理汁中加入12%擴(kuò)培好的乳酸菌發(fā)酵劑，調(diào)整初始糖度11%，37 ℃發(fā)酵18 h，得到谷物乳酸發(fā)酵麩皮汁。

(4)海棠果處理

將海棠果清洗除去爛果及其雜質(zhì)后，去皮、去梗、去芯；準(zhǔn)確稱取海棠果果肉的質(zhì)量，按照每100 g海棠果果肉添加0.5 g檸檬酸的量進(jìn)行護(hù)色；破碎和勻漿后置于60 ℃恒溫水浴蒸發(fā)水分，當(dāng)其可溶性固形物達(dá)到22.5%時(shí)于4 ℃冷藏，備用。

(5)調(diào)配

按照麩皮高酸海棠果飲料最優(yōu)配方即麩皮汁和純凈水體積比為8∶2，海棠果果漿添加量20%，果葡糖漿添加量6%，食鹽添加量0.2%進(jìn)行飲料調(diào)配，使之酸甜適口，口味柔和。

(6)均質(zhì)、殺菌和灌裝

將混合好的麩皮汁加入0.2%黃原膠穩(wěn)定劑，均質(zhì)殺菌后加入0.1%香精(青蘋果∶紅富士=1∶1)，冷卻灌裝后得到成品。

1.2.2 麩皮汁發(fā)酵前后氨基酸總量測(cè)定

采用茚三酮顯色法測(cè)定麩皮汁發(fā)酵前后的氨基酸含量[14]。

標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：取61 mL 0.2 mol/L Na2HPO4和39 mL 0.2 mol/L NaH2PO4混合配制pH 7的磷酸緩沖液。配制濃度分別為20、40、60、80、100 μg/mL的甘氨酸溶液，分別取5 mL加入1 mL 5 mg/mL茚三酮溶液，用磷酸緩沖液定容到10 mL，沸水浴5 min，于570 nm處測(cè)定吸光度值。標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程y=0.006 9x+0.005 1，線性相關(guān)系數(shù)r=0.999 9，在0.02～0.1 mg/mL范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。

分別取0.2 mL發(fā)酵前后麩皮汁，加入1 mL 5 mg/mL茚三酮溶液，用磷酸緩沖液定容到10 mL，沸水浴5 min，于570 nm處測(cè)定吸光度值。

1.2.3 DPPH·清除能力測(cè)定

DPPH·是比較穩(wěn)定的自由基，對(duì)DPPH·清除率可以反映麩皮汁發(fā)酵前后和產(chǎn)品的抗氧化能力。參考AJIBOYE等人[15]方法測(cè)定海棠果風(fēng)味飲料的DPPH·清除能力。取2 mL發(fā)酵前后麩皮汁溶液，分別加入2 mL 2×10-4mol/L的DPPH乙醇溶液，搖勻，室溫放置30 min，于517 nm處測(cè)定吸光值A(chǔ)i?？瞻捉M以等體積無(wú)水乙醇代替DPPH溶液，對(duì)照組以等體積蒸餾水代替總黃酮溶液，并以等體積蒸餾水和無(wú)水乙醇混合液作空白調(diào)零，并以VC為陽(yáng)性對(duì)照。DPPH·清除率計(jì)算：

(1)

式中：A0為對(duì)照組吸光值；Ai為樣品組吸光值；Aj為空白組吸光值。

1.2.4 感官評(píng)定(表1)

表1 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

1.2.5 產(chǎn)品指標(biāo)分析

總酸按照GB/T 12456—2008方法[16]測(cè)定，總固形物和總膳食纖維含量分別按照QB/T4221—2011[17]和GB/T 5009.88—2008方法[18]方法測(cè)定，氨基酸含量按GB/T 5009.124—2003方法測(cè)定[19]。

2 結(jié)果與分析

2.1 麩皮乳酸發(fā)酵最優(yōu)工藝

2.1.1 麩皮乳酸發(fā)酵單因素試驗(yàn)

2.1.1.1 初始糖度對(duì)麩皮汁酸度的影響

按試驗(yàn)步驟1.2.1，以總酸度為考察指標(biāo)，分別取初始糖度為7%、9%、11%，在發(fā)酵溫度37 ℃，接種量8%，麩皮汁濃度5.5 g/100 mL條件下進(jìn)行發(fā)酵。由圖1可知，麩皮汁的酸度隨著初始糖度的提高而不斷提高；當(dāng)初始糖度為11%時(shí)，麩皮汁酸度最高，發(fā)酵30 h后酸度達(dá)到5.61 g/kg，發(fā)酵效果最好；當(dāng)發(fā)酵進(jìn)行到24 h后，麩皮汁酸度變化基本穩(wěn)定。因此，選擇11%為最適發(fā)酵初始糖度。

圖1 初始糖度對(duì)麩皮乳酸發(fā)酵的影響Fig.1 Effect of initial sugar content on lactic acid fermentation of wheat bran

2.1.1.2 乳酸菌接種量對(duì)麩皮汁酸度的影響

按試驗(yàn)步驟1.2.1，以總酸度為考察指標(biāo)，分別取乳酸菌接種量為8%、10%、12%，在發(fā)酵溫度37 ℃，初始糖度11%，麩皮汁濃度5.5 g/100 mL條件下進(jìn)行發(fā)酵。由圖2可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，接種量越大，產(chǎn)酸的速度越快，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，酸度繼續(xù)升高；接種量為10%的試驗(yàn)組在發(fā)酵18h后，酸度達(dá)到4g/kg以上，當(dāng)發(fā)酵達(dá)到24h后酸度趨于平穩(wěn)。因此，選擇10%作為最適接種量。

圖2 乳酸菌接種量對(duì)麩皮乳酸發(fā)酵的影響Fig.2 Effect of lactobacillus inoculum on lactic acid fermentation of wheat bran

2.1.1.3 發(fā)酵溫度對(duì)麩皮汁酸度的影響

按試驗(yàn)步驟1.2.1，以總酸度為考察指標(biāo)，分別取發(fā)酵溫度為33、37、41 ℃，在乳酸菌接種量12%，初始糖度11%，麩皮汁濃度5.5 g/100 mL條件下進(jìn)行發(fā)酵。由圖3可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，麩皮汁的總酸度與溫度成正比；發(fā)酵溫度為33 ℃時(shí)，麩皮汁產(chǎn)酸速度較慢；發(fā)酵溫度為37 ℃和41 ℃時(shí)，產(chǎn)酸速度均較快，但兩者相差不大。因此，選擇41 ℃為最適發(fā)酵溫度。

圖3 發(fā)酵溫度對(duì)麩皮汁酸度的影響Fig.3 Effect of fermentation temperature on the acidity of bran juice

2.1.2 麩皮乳酸發(fā)酵正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以總酸度為指標(biāo)，選取初始糖度(A)、接種量(B)和發(fā)酵溫度(C)進(jìn)行L9(33)3因素3水平正交試驗(yàn)。采用正交設(shè)計(jì)助手Ⅱv3.1統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

表3 正交試驗(yàn)方差分析表

注：*為顯著(P<0.05)。

由表2和表3可知，影響乳酸發(fā)酵效果的因素由大到小排列：發(fā)酵溫度>初始糖度>接種量。發(fā)酵溫度對(duì)麩皮汁酸度有顯著的影響，接種量和初始糖度對(duì)麩皮汁酸度的影響不顯著。最優(yōu)發(fā)酵條件為A2B1C1D3，即初始糖度11%，乳酸菌種添加量8%，發(fā)酵溫度37℃。通過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn)，在此條件下測(cè)得發(fā)酵后總酸度為5.1 g/kg。

2.2 麩皮汁發(fā)酵前后氨基酸含量測(cè)定

2.2.1 氨基酸總量分析

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，測(cè)得麩皮汁發(fā)酵前氨基酸含量為72.5 μg/mL，發(fā)酵后氨基酸含量為92.5 μg/mL，相對(duì)于發(fā)酵前提高27.5%。

2.2.2 發(fā)酵前后氨基酸含量分析(表4)

表4 氨基酸含量分析

2.3 DPPH·的清除能力測(cè)定

結(jié)果表明，麩皮汁發(fā)酵前IC50=0.060 75±0.173 1，發(fā)酵后IC50=0.048 38±0.151 6，產(chǎn)品IC50=0.012 46±0.092 43；如圖4所示，在一定濃度范圍內(nèi)，對(duì)DPPH·自由基的清除能力與麩皮汁濃度呈正比，對(duì)DPPH·清除能力：成品>發(fā)酵后的麩皮汁>發(fā)酵前的麩皮汁。

圖4 發(fā)酵前后DPPH·清除率變化Fig.4 DPPH· radical scavenging rate before and after fermentation

2.4 發(fā)酵后麩皮汁中菌種數(shù)量測(cè)定及顯微鏡觀察

按照GB4789.35—2010方法[20]對(duì)發(fā)酵后麩皮汁進(jìn)行乳酸菌計(jì)數(shù)，并于顯微鏡下觀察發(fā)酵后麩皮汁中乳酸菌生長(zhǎng)狀況。如圖5所示，乳酸菌在處理后的麩皮汁中生長(zhǎng)狀況良好，此時(shí)麩皮汁中乳酸菌總數(shù)高達(dá)3×108個(gè)/mL。

圖5 麩皮汁中乳酸菌生長(zhǎng)狀況Fig.5 Lactic acid bacteria growth in fermented wheat bran juice

2.5 產(chǎn)品質(zhì)量

產(chǎn)品色澤純正，滋味和氣味良好，無(wú)分層或弱凝膠現(xiàn)象，無(wú)可見外來(lái)雜質(zhì)，符合中國(guó)輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T4211—2011谷物類飲料中的感官要求；總固形物和膳食纖維含量分別為17.79%和2.1%，符合QB/T4221—2011和GB/T 5009.88—2008標(biāo)準(zhǔn)中理化指標(biāo)要求。

3 結(jié)論

發(fā)酵麩皮汁的最優(yōu)發(fā)酵條件：初始糖度11%，接種量12%，發(fā)酵溫度37 ℃。麩皮汁發(fā)酵前后氨基酸含量分別為72.5 μg/mL和92.5 μg/mL，發(fā)酵后氨基酸含量增加了27.5%，且發(fā)酵后DPPH·清除率提高，抗氧化能力提高。麩皮高酸海棠果飲料中總固形物和總膳食纖維含量分別為17.79%和2.1%，均符合QB/T4221—2011和GB/T 5009.88—2008國(guó)標(biāo)要求；成品感官指標(biāo)符合QB/T4221—2011 谷物類飲料中的感官要求。

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Preparation of heat bran and high acid crabapple fruit veverage

JIAN Tian-tian, QU Lei, MA Xue-ming, QI Rui, FU Chao, WANG Ding-ji, JING Si-qun*

(College of life science and technology,Xinjiang University, Urumqi 830046,China)

A new beverage made of wheat bran and high acid crabapple fruit through compound lactobacillus fermentation. The optimum technology and formula of lactic acid fermentation with wheat bran were determined by single factor and orthogonal experiment. Moreover, the amino acid content of bran juice before and after fermentation, DPPH radical scavenging ability and quality index of the drinks were analyzed. The results showed that the optimum fermentation parameters were as follows: compound lactobacillus inoculation amount 12%, initial brix 11%, fermentation temperature 37 ℃. Under the above conditions, total acidity was up to 5.1 g/kg while the best ratio of bran juice to pure water was 8∶2, begonia fruit pulp 20%, fructose syrup 6%, salt 0.2%. The content of amino acid increased by 27.5% after fermentation, while DPPH free radical scavenging ability was also improved. The contents of total solid and dietary fiber of the beverage were of 17.79% and 2.1g/100g, respectively. The beverage with wheat bran and high acid crabapple fruit is a rich nutrition and healthy beverage with suitable acid and sweet flavor.

wheat bran; crabapple fruit ; lactic acid fermentation; process optimization

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201612021

本科(敬思群教授為通訊作者，E-mail:jinhsiqun@163.com)。

新疆2015年大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃校級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目(No.201510755017)

2016-02-26，改回日期：2016-05-14