馬鈴薯發(fā)酵飲品的研究進(jìn)展

余平蓮，闞東楊，程立君，李俊杰，熊汝琴，馬麗嬌

（昭通學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，云南昭通 657000）

馬鈴薯又稱地蛋、土豆、山藥蛋等，是全球第四大重要的糧食作物，世界上共有140 多個(gè)國(guó)家栽培，主要分布在歐洲和亞洲[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)是目前世界上馬鈴薯栽培面積最大的國(guó)家[2]，馬鈴薯主糧化正在推行[3]。馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)成分豐富，其塊莖[4]中含有大量碳水化合物、蛋白質(zhì)、維生素及多種礦物質(zhì)，馬鈴薯中具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。發(fā)酵食品[5]一般指利用微生物的發(fā)酵作用通過一定工藝對(duì)食品原料中的各營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行降解所得到的食品。近年來，人們對(duì)發(fā)酵食品尤為熱衷，馬鈴薯在我國(guó)產(chǎn)量較大、成本低，針對(duì)其開發(fā)更多類型的發(fā)酵類飲品具有重要意義。

1 馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)成分分析

馬鈴薯是備受青睞的塊莖植物，中國(guó)現(xiàn)有育種的馬鈴薯塊莖中，馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)成分大體相同。

馬鈴薯塊莖的營(yíng)養(yǎng)成分組成見表1。

由表1 可知，馬鈴薯塊莖中，淀粉含量最高，馬鈴薯的能量主要來源于淀粉，高淀粉品種的馬鈴薯塊莖中的淀粉含量可達(dá)25%以上[6-7]。馬鈴薯內(nèi)部蛋白質(zhì)屬于完全蛋白質(zhì)，其賴氨酸含量高于大多數(shù)谷物，可作為彌補(bǔ) “賴氨酸缺乏癥” 的優(yōu)質(zhì)食物[8-9]。因此，在研制多樣性馬鈴薯發(fā)酵飲品時(shí)，可以充分利用馬鈴薯富含淀粉和賴氨酸的優(yōu)勢(shì)。

表1 馬鈴薯塊莖的營(yíng)養(yǎng)成分組成/ %

2 馬鈴薯發(fā)酵飲品的種類

目前已相繼開發(fā)出馬鈴薯蒸餾酒、馬鈴薯醋、馬鈴薯發(fā)酵飲料等發(fā)酵食品。

2.1 馬鈴薯酒

2.1.1 馬鈴薯蒸餾酒

馬鈴薯蒸餾酒以馬鈴薯為原料，經(jīng)蒸煮、發(fā)酵及蒸餾等工序制成。目前，市面上銷售的馬鈴薯蒸餾酒多以白酒為主，是我國(guó)特有的一種蒸餾酒，度數(shù)較高，屬烈性酒，深受人們的喜愛。

馬鈴薯蒸餾酒工藝流程如下。

馬鈴薯→打漿→蒸煮糊化→調(diào)pH 值→α - 淀粉酶酶解液化→調(diào)pH 值→糖化酶糖化→調(diào)pH 值→調(diào)整糖度→加商業(yè)酵母→發(fā)酵→蒸餾→陳釀。

目前，馬鈴薯的研究主要集中在發(fā)酵工藝的優(yōu)化探討上。張亞川等人[10]采用極端頂點(diǎn)設(shè)計(jì)方法，將各混合輔料按比例混合，成品以酒精度和甲醇為指標(biāo)，得出馬鈴薯白酒最佳原料配比。除此以外，還通過對(duì)馬鈴薯蒸餾酒液化工藝[11]的研究，利用兩因素二次回歸正交旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)，以成熟發(fā)酵醪酒精度為測(cè)定指標(biāo)，得出液化工藝水平最佳耐高溫α - 淀粉酶添加量1.2 mL，液化時(shí)間69 min。王佐民等人[12]在白酒中添加馬鈴薯蛋白活性肽，通過試驗(yàn)確定了馬鈴薯蛋白肽的最佳發(fā)酵工藝。優(yōu)化后的蛋白肽加入白酒中，使得添加該馬鈴薯蛋白肽的白酒營(yíng)養(yǎng)與功能都有了質(zhì)的提高。為了讓馬鈴薯白酒的市場(chǎng)相對(duì)較廣，提升馬鈴薯酒的附加值和馬鈴薯的利用率，一些研究者開始加入一些粗糧一起發(fā)酵。林巧等人[13]以馬鈴薯、苦蕎殼、米糠、糖化酶及酒曲為原料，采用蒸餾白酒釀造工藝，確定了馬鈴薯低度白酒的最佳釀造工藝為馬鈴薯∶苦蕎殼配比8∶2，酒曲添加量1.40%，糖化酶添加量0.40%，發(fā)酵時(shí)間24 d，攪拌頻率24 h/ 次。一些研究專注于馬鈴薯酒的特別風(fēng)味，張蕊等人[14]通過對(duì)紫馬鈴薯水解液中接種XR，VR5，QA23 這3 種商業(yè)酵母，對(duì)發(fā)酵后的馬鈴薯酒的香氣成分進(jìn)行比較分析，鑒定出紫馬鈴薯的香氣成分分別有83，76，89 種，其中相對(duì)含量最高的香氣成分都是1 - 戊醇，其余為酯類、萜烯類、羰基類、酸類等物質(zhì)?？偟膩碚f，從成分分析到原料配比、工藝優(yōu)化等，馬鈴薯白酒相對(duì)其他發(fā)酵品來說，其產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)相對(duì)成熟。

2.1.2 馬鈴薯非蒸餾酒

馬鈴薯非蒸餾酒和馬鈴薯蒸餾酒最大的區(qū)別就在于是否有蒸餾過程，馬鈴薯非蒸餾酒的一般生產(chǎn)工藝如下：

糯米→浸泡→蒸煮→攤晾→落缸發(fā)酵→喂飯→前發(fā)酵→后發(fā)酵→壓榨→過濾→澄清→煎酒→成品酒。

其中，非蒸餾酒工藝流程中，落缸發(fā)酵時(shí)在缸中加入酵母（復(fù)水活化）、麥曲和糖化酶，喂飯即加入馬鈴薯、酵母、麥曲和一定量的糖。馬鈴薯非蒸餾酒，典型的有2 類，一類為馬鈴薯黃酒，另一類為啤酒。兩者均以馬鈴薯為原料。

（1） 馬鈴薯黃酒。馬鈴薯黃酒是我國(guó)的民族特產(chǎn)，傳統(tǒng)的黃酒多以糯米為原料，輔料大多也都是糧谷類原料，在當(dāng)前馬鈴薯開始主糧化的形勢(shì)下，開發(fā)以其為原料的黃酒飲品是有必要的。姚立華等人[15]以馬鈴薯為輔料代替部分糯米，結(jié)合黃酒釀造工藝，通過對(duì)發(fā)酵過程中酒精度、酸度、氨基酸及總糖的變化、酵母數(shù)的變化及其他常規(guī)成分的測(cè)定，得出馬鈴薯黃酒的最佳釀造工藝。在后續(xù)的研究中，姚立華等人[16]還采用響應(yīng)面方法繼續(xù)優(yōu)化了其發(fā)酵條件溫度28 ℃，料液比1∶0.7，酵母添加量0.114%，糖化酶 （425 μL/100 g），pH 值4.0。該釀造工藝下所釀造的馬鈴薯黃酒均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)且氨基酸含量?jī)?yōu)于傳統(tǒng)黃酒。此外，黃酒產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)生物不穩(wěn)定性，姚立華等人[17]還利用PVPP 吸附劑對(duì)黃酒進(jìn)行處理，以澄清度為指標(biāo)，在得到最高澄清度的同時(shí)對(duì)黃酒中各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明添加PVPP 可以有效提高馬鈴薯黃酒的穩(wěn)定性。

（2） 馬鈴薯啤酒。馬鈴薯啤酒酒精度數(shù)偏低，適合多數(shù)年齡段的人群。相對(duì)馬鈴薯黃酒，以馬鈴薯為原料制得的啤酒就出現(xiàn)的較晚。關(guān)于馬鈴薯啤酒的研究主要集中于馬鈴薯作為發(fā)酵輔料的工藝和配方優(yōu)化探討，張赟彬等人[18-19]利用馬鈴薯作為啤酒輔料，經(jīng)研究得出了馬鈴薯的最佳糊化條件及糖化工藝，并以馬鈴薯代替大米為啤酒發(fā)酵輔料，證明了馬鈴薯釀造高氨基酸啤酒的可行性。孫曄等人[20]根據(jù)麥汁中酵母的發(fā)酵特性，對(duì)以馬鈴薯為輔料的發(fā)酵啤酒的主發(fā)酵和后發(fā)酵過程進(jìn)行了研究，與大米為輔料的麥汁發(fā)酵啤酒比較，結(jié)果表明，前者氨基酸明顯含量高于后者。

2.1.3 馬鈴薯米酒

馬鈴薯米酒是用馬鈴薯和大米為主材發(fā)酵的低度酒，具有馬鈴薯和大米的特別清香味，梁強(qiáng)等人[21]以不同比例的鮮馬鈴薯與糯米釀造的馬鈴薯米酒為對(duì)象，測(cè)定出該米酒中營(yíng)養(yǎng)成分，并對(duì)其香氣成分分析，共鑒定出香氣成分61 種。不同比例的馬鈴薯添加量對(duì)香氣成分有較大影響，比例為0～50%的馬鈴薯米酒中含量最高的香氣成分是異戊醇，而75%馬鈴薯米酒是苯乙醇。試驗(yàn)表明，馬鈴薯添加量為25%～50%時(shí)，均有益于改善米酒的各項(xiàng)理化指標(biāo)。

2.2 馬鈴薯醋

馬鈴薯醋是以馬鈴薯為原料，經(jīng)酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵制成的。

馬鈴薯醋的一般加工工藝為：

鮮料馬鈴薯→清洗去皮→打漿→同步糖化發(fā)酵→過濾→馬鈴薯酒釀→酒精度調(diào)整→加活化醋酸菌→醋酸發(fā)酵→陳釀→加熱滅菌→澄清過濾→馬鈴薯醋成品。

馬鈴薯的發(fā)酵研究主要在于發(fā)酵工藝的選擇、優(yōu)化和馬鈴薯醋產(chǎn)品的質(zhì)量對(duì)比。劉松青等人[22]最先選用馬鈴薯為原料，將固體、液體深層、固定化細(xì)胞發(fā)酵等3 種方法進(jìn)行比較，對(duì)總酸、還原糖、氨基酸氮等指標(biāo)進(jìn)行分析，結(jié)果表明固定化細(xì)胞發(fā)酵相比前2 種更優(yōu)。余兆碩等人[23]對(duì)馬鈴薯醋糖化發(fā)酵、醋酸發(fā)酵等工藝采用Central Composite Design 中心組合設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，得出馬鈴薯醋的最佳發(fā)酵工藝為醋酸菌接種量12 mL/100 mL，發(fā)酵溫度34 ℃，發(fā)酵時(shí)間6 d，并通過HS- SPME/GC- MS 檢測(cè)出馬鈴薯醋中的香氣成分。胡曉磊等人[24]利用紅茶菌作為發(fā)酵菌種，以陳釀前馬鈴薯醋中總酸含量為響應(yīng)值，對(duì)初始的糖度、溫度變化及發(fā)酵菌種接種量為考查因素，采用響應(yīng)面法得出了馬鈴薯醋最佳發(fā)酵工藝為初始糖度19%，紅茶菌接種量21%，發(fā)酵溫度34 ℃。在此最優(yōu)發(fā)酵條件下，馬鈴薯醋中總酸含量可達(dá)3.60 g/100 mL，比較原醋提高20.4%。馬鈴薯醋的工藝開發(fā)相對(duì)較早，傳統(tǒng)發(fā)酵和現(xiàn)代發(fā)酵相結(jié)合，選擇更多的優(yōu)勢(shì)菌種發(fā)酵將使馬鈴薯醋的開發(fā)從時(shí)間到成品質(zhì)量得到較大幫助。

2.3 馬鈴薯酸奶

以馬鈴薯、牛奶或者奶粉為發(fā)酵的原料乳酸發(fā)酵后可以得到馬鈴薯酸奶，成品具有酸奶的口感和質(zhì)地。改進(jìn)酸奶的發(fā)酵菌種和配方，工藝優(yōu)化是提升酸奶質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。周俊羽等人[25]對(duì)新型嬰兒雙歧桿菌馬鈴薯酸奶進(jìn)行初步探究，為雙歧桿菌在馬鈴薯酸奶發(fā)酵工藝上的應(yīng)用提供了新思路。方依依等人[26]利用響應(yīng)面法優(yōu)化了馬鈴薯全粉酶解酸奶的制作工藝。趙發(fā)海等人[27]對(duì)馬鈴薯酸奶的發(fā)酵工藝又再次進(jìn)行了優(yōu)化，研究表明馬鈴薯酸奶的最佳加工工藝為加糖量5%，馬鈴薯濾液與鮮牛奶體積比70∶20，發(fā)酵劑添加量8%，發(fā)酵時(shí)間5 h。為保證馬鈴薯酸奶中凸顯馬鈴薯的主要風(fēng)味，陳亞楠等人[28]通過馬鈴薯酸奶的感官評(píng)價(jià)、滴定酸度、理化指標(biāo)等方面的研究測(cè)定，得出馬鈴薯酸奶中馬鈴薯的最佳添加量為30%。在保證酸奶在貯藏期間的品質(zhì)上，郭晶晶等人[29]對(duì)酸奶貯藏期間酸奶的常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。楊承鈺等人[30]以模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)分為指標(biāo)，通過響應(yīng)面設(shè)計(jì)，構(gòu)建出了紫馬鈴薯酸奶的綜合質(zhì)構(gòu)品質(zhì)評(píng)價(jià)模型，為評(píng)價(jià)各種類馬鈴薯酸奶在市面上的品質(zhì)優(yōu)劣提供標(biāo)準(zhǔn)。近期，鄭佳等人[31]利用雙歧桿菌及乳酸菌混合發(fā)酵馬鈴薯酸奶，以感官及還原糖、游離氨基酸含量為指標(biāo)，得出復(fù)合菌株與單菌株相比，在酸奶中降膽固醇率為20.45%，為低膽固醇類型的馬鈴薯酸奶研發(fā)奠定基礎(chǔ)?？梢?，馬鈴薯酸奶的研發(fā)除了在于酸奶的感官品質(zhì)提升已經(jīng)開始向功能型轉(zhuǎn)變。

2.4 馬鈴薯發(fā)酵飲料

馬鈴薯發(fā)酵飲料從口感和活性角度來說無(wú)疑是一款獨(dú)特的飲品，目前已開發(fā)出來酸乳、醋飲料等產(chǎn)品，在以馬鈴薯為主原料的同時(shí)，添加其余輔料，并保留其原有的營(yíng)養(yǎng)風(fēng)味。

2.4.1 馬鈴薯乳酸菌飲料

馬鈴薯乳酸菌飲料是在馬鈴薯乳酸酸奶的基礎(chǔ)上調(diào)制而成，菌種的選擇和比例和馬鈴薯奶粉的發(fā)酵過程優(yōu)化是馬鈴薯乳酸菌飲料的質(zhì)量的關(guān)鍵因素[32]。徐坤[33]利用保加利亞乳桿菌和嗜熱乳鏈球菌對(duì)事先準(zhǔn)備好的料液接種，得到馬鈴薯酸乳。劉聰慧等人[34]研究得出保加利亞乳桿菌、干酪乳桿菌及雙歧桿菌3 種菌種間以1∶1 的比例接種時(shí)，復(fù)合發(fā)酵效果最佳，為短時(shí)間生產(chǎn)出活菌數(shù)高的馬鈴薯乳酸菌飲料奠定基礎(chǔ)。Nam Jo Kim 等人[35]利用干酪乳桿菌發(fā)酵馬鈴薯汁，表明發(fā)酵馬鈴薯汁可以作為益生菌功能飲料的原料。林蜜彬等人[36]針對(duì)市場(chǎng)上的馬鈴薯發(fā)酵飲料，對(duì)馬鈴薯漿液進(jìn)行了優(yōu)化，確定馬鈴薯漿液最佳料液化和糖化工藝，當(dāng)酶解溫度、時(shí)間及pH值對(duì)真菌α - 淀粉酶和糖化酶酶解馬鈴薯漿效果的影響為最佳時(shí)，此時(shí)DE 值為68.65%。

2.4.2 馬鈴薯醋飲料

與馬鈴薯乳飲料不同，馬鈴薯醋出現(xiàn)的較早，但醋飲料相對(duì)較晚。彭彰文等人[37]以高果糖漿及木糖醇代替蔗糖，加上馬鈴薯醋及食鹽、復(fù)合穩(wěn)定劑等以飲料調(diào)配方式得到馬鈴薯醋飲料。此時(shí)所用復(fù)合穩(wěn)定劑配方為 （酸性CMC- Na∶黃原膠=1∶1）0.054%，張佳麗等人[38]以紫色馬鈴薯為研究對(duì)象，以離心沉淀率為指標(biāo)對(duì)復(fù)合穩(wěn)定劑進(jìn)行優(yōu)化，CMCNa∶黃原膠變?yōu)?∶1。馬鈴薯醋飲料的市場(chǎng)有待開發(fā)。David 等人[39]曾研究了用馬鈴薯蛋白保護(hù)納米載體在透明飲料中傳遞維D 的可行性，為富含維D 的主食類及流行性飲料的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。但是，馬鈴薯主打保健的功能型飲料依然相對(duì)較少，后續(xù)飲料開發(fā)可以著重研究這一方面。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著生活水平的提高，人們對(duì)食品的要求不僅僅限于色、香、味、形，尤其關(guān)注發(fā)酵飲品的健康性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。馬鈴薯發(fā)酵飲品在市場(chǎng)上，就品種而言，相對(duì)較少，而馬鈴薯在我國(guó)產(chǎn)量又相對(duì)較大，相關(guān)食品較少并不利于其長(zhǎng)期多元化發(fā)展。那么，從工藝、菌種到營(yíng)養(yǎng)等方面，研發(fā)出不局限于市面上的傳統(tǒng)發(fā)酵食品的新型發(fā)酵食品，是目前馬鈴薯食品發(fā)展的一個(gè)新趨勢(shì)。

如今，市面上關(guān)于馬鈴薯的食品多以油炸類、膨化類為主，發(fā)酵制品相對(duì)較少，由于質(zhì)與量不統(tǒng)一，并不能很好地發(fā)揮其藥理及保健功能。以馬鈴薯為原料進(jìn)行發(fā)酵制品的研究，力求從其本身的活性成分入手，針對(duì)性地選擇工藝，生產(chǎn)更多的新型發(fā)酵食品。在消費(fèi)群體上，可以針對(duì)幼兒產(chǎn)品、老年產(chǎn)品及殘障人士營(yíng)養(yǎng)保健品去開發(fā)，力求在滿足大眾口味的同時(shí)，增加對(duì)馬鈴薯中活性成分的攝入，使所得的食品既具有營(yíng)養(yǎng)功能又具有保健功能。