牧區(qū)醪糟分離菌在燕麥醪糟發(fā)酵工藝中的應(yīng)用

劉紅微，張美莉

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院 呼和浩特 010018）

燕麥?zhǔn)呛瘫究蒲帑湆俨荼局参?，主要有皮燕麥和裸燕麥（莜麥? 種。燕麥?zhǔn)且环N“食療兼?zhèn)洹钡娜珒r營養(yǎng)谷物，可滿足人們對膳食“營養(yǎng)與健康”的追求[1]。燕麥有“九糧之尊”的美譽，富含蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、礦物質(zhì)、維生素、酚類化合物及可溶性膳食纖維，豐富的營養(yǎng)成分賦予燕麥良好的營養(yǎng)價值、藥用價值、美容價值、食用價值及飼用價值[2-4]。研究表明，燕麥具有調(diào)節(jié)血脂、內(nèi)皮細(xì)胞功能、血凝和纖維蛋白溶解性，提高機體免疫力，降低膽固醇，調(diào)節(jié)血糖，改善腸道菌群，降低血壓，對抗肥胖、慢性腎臟病、紫外線的功效[5-9]。近年來，因燕麥的保健功能，故其產(chǎn)品開發(fā)備受關(guān)注，如以燕麥為原料的酒類、發(fā)酵乳、甜醅等。以燕麥為原料的食品日益增多，而對燕麥醪糟的研究和生產(chǎn)報道較少。燕麥醪糟在發(fā)酵過程中，微生物引發(fā)物質(zhì)的有機轉(zhuǎn)化，可將碳水化合物轉(zhuǎn)化為醇類或有機酸及各種功能成分，賦予燕麥醪糟豐富的營養(yǎng)及功效[10-11]。通過傳統(tǒng)食品中發(fā)酵微生物的資源開發(fā)，篩選性能好、適應(yīng)性強的優(yōu)良菌株，將其應(yīng)用到傳統(tǒng)食品的生產(chǎn)中，有利于發(fā)酵的順利進行、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及功能成分的形成，更好地滿足傳統(tǒng)食品的發(fā)展需求。本研究將內(nèi)蒙古牧區(qū)醪糟中分離得到的菌株接種于燕麥醪糟的發(fā)酵過程中，進行菌種篩選試驗、單因素實驗及正交試驗，旨在獲得明確的發(fā)酵工藝參數(shù)，獲得品質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)品，為燕麥醪糟的工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

燕麥粉、黍米粉均為市售；牧區(qū)醪糟分離菌：1#、2#、3#、4#、5#、6#，以上菌株從內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)的牧區(qū)醪糟中分離得到；大曲酒酵母、果酒酵母、黃酒酵母購自湖北安琪酵母股份有限公司；馬克思克魯威酵母、球擬酵母、漢遜酵母由內(nèi)蒙古河套酒業(yè)集團股份有限公司技術(shù)中心實驗室提供；氫氧化鈉等試劑均為國產(chǎn)分析純級，天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

7890A/5975C 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國Agilent 公司；DB-Wax （30 m×0.25 mm×0.2 μm）毛細(xì)管柱，美國Varian 公司；涂層厚度為50/30 μm復(fù)合DVB-CAR-pDMS，美國Varian 公司；G6580-CTC 自動進樣器，美國Agilent 公司；普及型 pH計，塞多利斯公司。

1.3 工藝與方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 組合菌種的篩選

1.3.2.1 菌種活化 參考邢慧雅[12]和梁敏等[13]的方法進行菌種活化，活化后，加入0.85%的生理鹽水制成菌懸液，按10%的接種量于液化液中馴化培養(yǎng)，培養(yǎng)成熟后于4 ℃冰箱冷藏備用。

1.3.2.2 牧區(qū)醪糟分離菌的篩選 由表1可知，6株醪糟分離菌均能夠產(chǎn)生蛋白酶和脂酶，可以水解蛋白質(zhì)和脂類物質(zhì)，1#、3# 與5# 菌株能夠產(chǎn)生淀粉酶，具有水解淀粉的能力；6 株菌在32 ℃至65 ℃均有生長，生長溫度幅度較寬，利于進行高溫發(fā)酵。介于6 株牧區(qū)醪糟分離菌的產(chǎn)酶特性及耐溫特性，將其以2 種菌、3 種菌、4 種菌、5 種菌、6種菌的方式進行組合，各菌株的比例為1∶1[14]，各組合菌按10%的接種總量接入液化液中，55 ℃發(fā)酵72 h，測定總酸、pH 值并進行感官評分，確定最佳醪糟分離菌的組合。1#菌與2#菌的組合以12#表示，其余組合以此類推。

表1 6 株菌的特性Table 1 Characteristics of 6 different bacteria

1.3.2.3 酵母菌的篩選

1）產(chǎn)酒酵母的篩選 基于楊蕾[15]研究的基礎(chǔ)，用產(chǎn)酒酵母代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中加入的10%高度白酒，進行產(chǎn)酒酵母篩選試驗。將馴化培養(yǎng)的大曲酒酵母、黃酒酵母、果酒酵母分別按3%的接種量接入液化液中，30 ℃發(fā)酵72 h，測定酒精度、還原糖含量并進行感官評分，確定最佳產(chǎn)酒酵母。

2）產(chǎn)香酵母的篩選 為了使產(chǎn)品香氣更加豐裕，進行產(chǎn)香酵母的篩選試驗。將馴化培養(yǎng)的球擬酵母、漢遜酵母、馬克思克魯威酵母分別按3%的接種量接入液化液中，30 ℃發(fā)酵72 h，測定酒精度、還原糖含量并進行感官評分，確定最佳產(chǎn)香酵母。

3）產(chǎn)酒酵母、產(chǎn)香酵母使用比例的篩選[16]產(chǎn)酒酵母、產(chǎn)香酵母按1∶2，1∶4，2∶1，3∶1 的比例，按接種總量3%的接種量接入液化液中，30 ℃發(fā)酵72 h，測定酒精度、還原糖含量并進行感官評分，確定酵母菌最佳使用比例。

1.3.2.4 酵母菌與牧區(qū)醪糟分離菌的比例篩選 酵母與分離菌按1∶3，1∶4，1∶5 比例，按接種總量15%接入液化液中，30 ℃發(fā)酵24 h 后，55 ℃發(fā)酵至72 h，測定酒精度、pH 值、總酸并進行感官評分，篩選出酵母菌與醪糟分離菌的最佳比例[17-18]。

1.3.3 發(fā)酵工藝

1.3.3.1 單因素實驗

1）接種量對燕麥醪糟的影響 復(fù)合發(fā)酵菌按5%，10%，15%的接種量接入到液化液中，30 ℃發(fā)酵24 h 后，55 ℃繼續(xù)發(fā)酵至72 h，發(fā)酵結(jié)束后測定還原糖、總酸、pH 值并進行感官評分，確定最佳接種量。

2）發(fā)酵溫度對燕麥醪糟的影響 復(fù)合發(fā)酵菌按15%的接種量接入到液化液中，30 ℃發(fā)酵24 h 后，分別在40，45，50，55 ℃下繼續(xù)發(fā)酵至72 h，發(fā)酵結(jié)束后測定還原糖、總酸、pH 值并進行感官評分，確定最佳發(fā)酵溫度。

3）發(fā)酵時間對燕麥醪糟的影響 復(fù)合發(fā)酵菌按15%的接種量接入到液化液中，30 ℃發(fā)酵24 h 后，55 ℃繼續(xù)發(fā)酵至48，60，72，84 h，測定還原糖、總酸、pH 值并進行感官評分，確定最佳發(fā)酵時間。

1.3.3.2 正交試驗優(yōu)化 在單因素實驗的基礎(chǔ)上，以復(fù)合發(fā)酵菌接種量（B）、發(fā)酵時間（C）、發(fā)酵溫度（A）為因素，以感官評分、糖酸比、總酸含量為指標(biāo)，進行三因素三水平正交試驗，確定最佳發(fā)酵工藝。

1.4 檢測方法

1）pH 值的測定 用pH 計進行pH 值測定。

2）酒精度的測定 參照GB/T 13662-2008《黃酒》，采用蒸餾比重法測定酒精度。

3）總酸含量的測定 參照GB/T 12456-2008《食品中總酸的測定》的酸堿滴定法，測定總酸含量。

4）感官評分表 參照楊蕾[15]和何勇[19]的研究，以燕麥醪糟的形態(tài)與色澤、香味、口感指標(biāo)對燕麥醪糟進行評價，滿分以10 分計，評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 燕麥醪糟感官評分表Table 2 Sensory evaluation standard of oat Laozao

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Excel 對數(shù)據(jù)進行整理并作圖及用SPSS 25.0 分析軟件進行正交設(shè)計及數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 牧區(qū)醪糟分離菌篩選結(jié)果

2.1.1 2 種組合菌篩選結(jié)果 2 種組合菌發(fā)酵試驗結(jié)果表明，接種13# 組合菌、15# 組合菌、35# 組合菌、45# 組合菌的燕麥醪糟感官評分高于7 分，總酸含量相對較低，各組間pH 值無明顯差異；2種組合菌發(fā)酵制得的醪糟整體感官評分低，后續(xù)試驗不做選擇。

2.1.2 3 種組合菌篩選結(jié)果 由表3可知，接種245# 組合菌的燕麥醪糟感官評分高達(dá)9.13 分，顯著高于其余12 組，達(dá)到一級水平；接種235# 組合菌、346# 組合菌的燕麥醪糟感官評分達(dá)到二級水平顯著高于其余10 組；接種245# 組合菌、235#組合菌、346# 組合菌的燕麥醪糟總酸與pH 值較低。選245# 組合菌、235# 組合菌、346# 組合菌進行后續(xù)試驗。

表3 3 菌種組合對燕麥醪糟的影響Table 3 Effect of three bacteria on oat Laozao quality

2.1.3 4 種組合菌的篩選結(jié)果 表4顯示，接種2345# 組合菌的燕麥醪糟感官評分達(dá)一級水平，顯著高于其余各組；接種2345# 組合菌、3456# 組合菌的燕麥醪糟總酸含量及pH 相對較低；選2345#組合菌、3456#組合菌進行后續(xù)試驗。

表4 4 菌種組合對燕麥醪糟影響Table 4 Effect of four bacteria on oat Laozao quality

2.1.4 5，6 種組合菌的篩選結(jié)果 表5可知，接種5，6 種菌種組合的燕麥醪糟整體感官評分高，接種23456# 組合菌、123456# 組合菌的燕麥醪糟感官評分顯著高于其余3 組，總酸、pH 值顯著低于其余3 組，選23456# 組合菌、123456# 組合菌進行后續(xù)試驗。

表5 5，6 菌種組合對燕麥醪糟影響Table 5 Effect of five and six bacteria on oat Laozao quality

2.1.5 醪糟分離菌的篩選結(jié)果 醪糟分離菌各組合試驗為不同批次完成，無法進行統(tǒng)一比較，所以將245# 組合菌、235# 組合菌、2345# 組合菌、3456# 組合菌、23456# 組合菌 及123456# 組合菌選出進行同一批次試驗，確定最佳分離菌的使用。

由表6可知，除235# 組合菌外，其余5 組燕麥醪糟的感官評分均高于9 分，達(dá)到一級水平；245# 組合菌燕麥醪糟的感官評分最高，且總酸最低，產(chǎn)品酸甜適口，所以燕麥醪糟分離菌選定為2#、4#與5#，三者間的比例為1∶1∶1。

表6 不同組合菌種對燕麥醪糟的影響Table 6 Effect of different microbial combinations on oat Laozao quality

2.2 酵母菌的篩選結(jié)果

2.2.1 產(chǎn)酒酵母的篩選結(jié)果 由表7可知，接種果酒酵母的燕麥醪糟的感官評分、還原糖含量顯著高于大曲酒酵母、黃酒酵母，產(chǎn)品酒香清淡，有淡淡甜香，故產(chǎn)酒酵母選果酒酵母。

表7 產(chǎn)酒酵母對燕麥醪糟的影響Table 7 Effect of alcohol-producing yeast on oat Laozao

2.2.2 產(chǎn)香酵母的篩選結(jié)果 由表8可知，接種3種產(chǎn)香酵母的燕麥醪糟的還原糖含量、酒度無明顯差異；接種馬克思克魯威酵母的燕麥醪糟感官評分高于球擬酵母與漢遜酵母，所以產(chǎn)香酵母菌選馬克思克魯威酵母。

表8 產(chǎn)香酵母對燕麥醪糟的影響Table 8 Effect of aroma-producing yeast on oat Laozao

2.2.3 產(chǎn)酒酵母與產(chǎn)香酵母使用比例的篩選結(jié)果 由表9可知，產(chǎn)酒酵母與產(chǎn)香酵母的比例為3∶1時，燕麥醪糟的感官評分、酒度顯著高于其余組，還原糖含量低于其余組，此比例下的燕麥醪糟酒香與糧香兼?zhèn)?，酸甜適口。因此，產(chǎn)酒酵母與產(chǎn)香酵母的比例選定為3∶1。

表9 復(fù)合酵母菌對燕麥醪糟的影響Table 9 Effect of complex yeast on oat Laozao

2.3 酵母菌與牧區(qū)醪糟分離菌比例的篩選結(jié)果

由表10可知，酵母菌與分離菌比例為1∶3時，燕麥醪糟的感官評分與糖酸比顯著高于其余組，總酸低于其余組，酒度與還原糖各組間無明顯差異。此比例下制得的燕麥醪糟，酸甜適口，入口綿和，故酵母菌與牧區(qū)醪糟分離菌的最佳比例為1∶3。

表10 復(fù)合發(fā)酵菌對燕麥醪糟的影響Table 10 Effect of combined fermentation microbes on oat Laozao

2.4 燕麥醪糟發(fā)酵工藝的確定

2.4.1 單因素實驗結(jié)果與分析

2.4.1.1 接種量對燕麥醪糟的影響 圖1a 和1b顯示，燕麥醪糟的感官評分隨接種量的增加先升高后降低，糖酸比隨接種量的增加呈下降趨勢，總酸含量隨接種量的增加呈上升趨勢。接種量5%時，糖酸比過高，產(chǎn)品甜膩；接種量15%時，糖酸比低，產(chǎn)品偏酸；接種量10%時，燕麥醪糟感官評分最高，酸甜適口，入口綿和。由此可見，接種量10%為最佳接種量。

圖1 接種量對感官評分、總酸及糖酸比的影響Fig.1 Effect of inoculation amount on sensory score，total acid and sugar acid ratio

2.4.1.2 發(fā)酵溫度對燕麥醪糟的影響 圖2a 和2b示，燕麥醪糟的感官評分、糖酸比隨發(fā)酵溫度的升高先升高后降低，總酸含量隨發(fā)酵溫度的升高呈下降趨勢。發(fā)酵溫度50 ℃，產(chǎn)品的感官評分、糖酸比最高、酸甜適口，故發(fā)酵溫度選為50 ℃。

圖2 發(fā)酵溫度對感官評分、總酸及糖酸比的影響Fig.2 Effect of fermentation temperature on sensory score，total acid and sugar acid ratio

2.4.1.3 發(fā)酵時間對燕麥醪糟的影響 由圖3a和3b 可知，燕麥醪糟的感官評分、糖酸比和總酸含量隨著培養(yǎng)時間的增長先升高后降低。當(dāng)發(fā)酵60 h 時，燕麥醪糟的感官評分、糖酸比最高，總酸最低，有酒香、發(fā)酵香，所以發(fā)酵時間選為60 h。

圖3 發(fā)酵時間對感官評分、總酸及糖酸比的影響Fig.3 Effect of fermentation time on sensory score，total acid and sugar acid ratio

2.4.2 正交試驗的結(jié)果與分析 由表11可知，影響燕麥醪糟感官品質(zhì)的主次因素為A＞B＞C，發(fā)酵溫度對燕麥醪糟有很大影響，是主要控制因素，其次是接種量，最優(yōu)組合是A2B2C3，即燕麥醪糟最佳發(fā)酵工藝為發(fā)酵溫度50 ℃，接種量10%，發(fā)酵時間72 h。

表11 正交試驗設(shè)計和結(jié)果Table 11 Results of fermentation orthogonal test

由于最優(yōu)組合A2B2C3不在表11的9 組試驗中，因此，為保證試驗穩(wěn)定性，將最優(yōu)工藝A2B2C3進行3 次重復(fù)試驗，3 次重復(fù)試驗燕麥醪糟的感官評分為9.3，9.1，8.9，最終感官評分均值9.1 分，達(dá)到一級水平。

3 結(jié)論

本研究以燕麥-黍米復(fù)合粉為原料，首次使用牧區(qū)醪糟分離菌，且將其與酵母菌結(jié)合，共酵研制燕麥醪糟。研究得如下結(jié)論：1）牧區(qū)醪糟分離菌組合為2#、4#、5#，三者之間的比例為1∶1∶1；產(chǎn)酒酵母菌為果酒酵母，產(chǎn)香酵母為馬克思克魯威酵母，二者之間的比例為3∶1；復(fù)合發(fā)酵菌由酵母菌與醪糟分離菌組成，酵母菌與分離菌的比例為1∶3。2）發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度與接種量對燕麥醪糟的感官、總酸含量及糖酸比均有影響；影響燕麥醪糟感官評分各因素中，其作用大小依次為發(fā)酵溫度＞接種量＞發(fā)酵時間。3）最佳發(fā)酵工藝為：接種量10%，30 ℃發(fā)酵24 h 后，50 ℃繼續(xù)發(fā)酵48 h，共發(fā)酵72 h。在該條件下燕麥醪糟呈淡黃色，有淡淡的酒香、糧香、酯香且酸甜適口。