乳酸菌發(fā)酵米乳工藝研究

王曉冬，余倩云，劉艷霜，陳奧玲

（信陽學(xué)院，河南信陽 464000）

米乳是以大米為主要原料、以乳酸菌為發(fā)酵劑生產(chǎn)的含乳飲料，具有獨(dú)特的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，綠色健康、老少皆宜[1]。乳酸菌是一種以糖類為碳源、發(fā)酵產(chǎn)生乳酸的革蘭氏陽性菌，在乳制品發(fā)酵中應(yīng)用廣泛[2]。乳酸菌發(fā)酵米乳過程中，可以將大米中的多糖、蛋白質(zhì)、脂類等大分子分解成更易于人體吸收的單糖和氨基酸等小分子物質(zhì)，能促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用，有利于緩解便秘、乳糖不耐受、腹瀉等癥狀[3-4]。此外，乳酸菌還可以調(diào)節(jié)腸道微生物菌群，增強(qiáng)人體免疫能力。研究乳酸菌發(fā)酵米乳的工藝條件，不僅可以為米乳的生產(chǎn)提供一定的數(shù)據(jù)參考，還可以增加大米中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率，提高大米的附加值，對(duì)大米深加工具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

市售大米、脫脂奶粉、蔗糖、直投式乳酸菌菌粉、α-淀粉酶等。

1.2 儀器與設(shè)備

恒溫水浴鍋、電子天平、豆?jié){機(jī)、發(fā)酵瓶、恒溫發(fā)酵箱、冰箱等。

1.3 制作步驟

1.3.1 制作米乳的工藝流程

制作米乳的工藝流程為：大米→清洗→磨漿→浸透→過濾→加輔料→糊化→糖化→巴氏消毒→冷卻→接種→靜置恒溫培養(yǎng)→成品保存。

1.3.2 操作要點(diǎn)

（1）原料的預(yù)處理。大米清洗后用豆?jié){機(jī)粉碎，室溫下浸泡2 h，60 目篩子過濾得米漿。

（2）添加輔料。計(jì)算過濾后米漿的質(zhì)量，按不同比例添加輔料（脫脂奶粉∶蔗糖）后，將其與米漿攪拌均勻。

（3）糊化。將添加輔料后的米漿放入75 ℃恒溫水浴鍋，糊化30 min[5]。米漿糊化時(shí)會(huì)溶脹，需要及時(shí)添加等溫的水，邊加水邊攪拌，直到米漿黏稠度均勻。

（4）添加α-淀粉酶與糖化。按不同比例添加α-淀粉酶后，置于60 ℃恒溫水浴鍋中糖化[6]。

（5）滅菌與接種。采用巴氏消毒法滅菌，將發(fā)酵瓶放入恒溫水浴鍋中加熱到85 ～90 ℃，保持10 ～15 min。冷卻至42 ℃以下，按不同比例接種乳酸菌菌粉。

（6）發(fā)酵與保存。接種后將發(fā)酵瓶置于42 ℃恒溫發(fā)酵箱，發(fā)酵完成后于4 ℃冷藏保存。

1.3.3 米乳感官品質(zhì)鑒評(píng)標(biāo)準(zhǔn)

米乳的感官評(píng)分參考《含乳飲料》（GB/T 21732—2008）[7]，由20 位專業(yè)感官鑒評(píng)人員評(píng)分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 乳酸菌發(fā)酵米乳的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.4 乳酸菌發(fā)酵米乳的研制方法

1.4.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)基礎(chǔ)配方，通過單因素試驗(yàn)考察輔料添加比、α-淀粉酶添加量、糖化時(shí)間、乳酸菌接種量和發(fā)酵時(shí)間對(duì)米乳品質(zhì)的影響[8]。輔料添加比（脫脂奶粉∶蔗糖）分別為2 ∶8（脫脂奶粉占60 目篩子過濾后米漿質(zhì)量的2%，蔗糖占60 目篩子過濾后米漿質(zhì)量的8%，下文輔料添加比計(jì)算方法相同）、3 ∶7、4 ∶6、5 ∶5、6 ∶4、7 ∶3 和8 ∶2；α-淀粉酶添加比例分別為0%、0.25%、0.50%、0.75%和1.00%；糖化時(shí)間分別為7.0 h、7.5 h、8.0 h、8.5 h 和9.0 h；乳酸菌接種量分別為1.00%、1.25%、1.50%、1.75%和2.00%；發(fā)酵時(shí)間分別為9.0 h、9.5 h、10.0 h、10.5 h 和11.0 h。

1.4.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，從輔料添加比、α-淀粉酶添加量、糖化時(shí)間、乳酸菌接種量和發(fā)酵時(shí)間中選擇3 個(gè)最佳水平，進(jìn)行5 因素3 水平的L18(35)正交試驗(yàn)，以感官評(píng)分為指標(biāo)，進(jìn)行最佳工藝條件的選取。正交因素水平表見表2。

表2 正交因素水平表

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 輔料添加比對(duì)產(chǎn)品的影響

在α-淀粉酶0.50%、糖化時(shí)間7.0 h、接種量1.50%和發(fā)酵9.0 h 的情況下，研究不同輔料添加比對(duì)產(chǎn)品的影響，結(jié)果見圖1。

由圖1 可知，隨著脫脂奶粉添加量的升高，蔗糖添加量的降低，感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，其中輔料添加比為3 ∶7（脫脂奶粉添加比例為60 目篩子過濾后米漿質(zhì)量的3%，蔗糖添加比例為60 目篩子過濾后米漿質(zhì)量的7%）時(shí)，感官評(píng)分最高，口感酸甜適中、微黏，外觀呈乳白色、無分層。當(dāng)輔料添加比為5 ∶5 時(shí)，成品口感微酸，蔗糖的甜味被發(fā)酵的酸味所覆蓋。當(dāng)輔料添加比為8 ∶2 時(shí)，成品口感偏甜。脫脂奶粉和蔗糖的添加比例主要影響米乳的酸甜度，蔗糖添加過多則口感偏甜，添加過少則口感偏酸。

圖1 輔料添加比對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響

2.1.2 α-淀粉酶添加量對(duì)產(chǎn)品的影響

在輔料添加比為4 ∶6（脫脂奶粉4%和蔗糖6%）、糖化7.0 h、接種量1.50%以及發(fā)酵9.0 h 的情況下，研究不同α-淀粉酶添加量對(duì)產(chǎn)品的影響，結(jié)果見圖2。

由圖2 可知，隨著α-淀粉酶添加量的增加，感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，其中α-淀粉酶的添加量為0.50%時(shí)，感官評(píng)分最高，口感酸甜適中、黏度適中，外觀呈乳白色、無分層。當(dāng)α-淀粉酶添加量大于0.75%時(shí)，酸甜味下降，外觀呈現(xiàn)淡黃色。當(dāng)α-淀粉酶添加量大于1.00%時(shí)，口感開始呈現(xiàn)出澀味，黏度偏稀。當(dāng)α-淀粉酶添加量低于0.25%時(shí)，酸甜味下降，黏度偏黏。α-淀粉酶的添加量會(huì)影響米乳的酸甜度、黏度及外觀顏色，添加量過少則口感偏酸、黏度偏黏，添加量過多則口感變澀、黏度微稀，外觀顏色偏黃。

圖2 α-淀粉酶比例對(duì)產(chǎn)品的影響

2.1.3 糖化時(shí)間對(duì)產(chǎn)品的影響

在輔料添加比為4 ∶6（脫脂奶粉4%和蔗糖6%）、α-淀粉酶0.50%、接種量1.50%以及發(fā)酵9.0 h 的情況下，研究不同糖化時(shí)間對(duì)產(chǎn)品的影響，結(jié)果見圖3。

由圖3 可知，隨著糖化時(shí)間的增加，感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，其中糖化時(shí)間為8.0 h 時(shí)，感官評(píng)分最高，口感酸甜適中、黏度適中，外觀呈乳白色、無分層。當(dāng)糖化時(shí)間低于7.5 h 時(shí)，口感酸甜味降低，黏度偏黏；當(dāng)糖化時(shí)間高于8.0 h，黏度偏稀，高于9.0 h 時(shí)，口感開始偏酸，且外觀會(huì)出現(xiàn)微分層現(xiàn)象。糖化時(shí)間對(duì)米乳的酸甜度、黏度及分層均有影響，時(shí)間過短淀粉酶解太少，米乳黏度偏黏，時(shí)間過長(zhǎng)口感偏酸、黏度微稀，且外觀出現(xiàn)分層現(xiàn)象。

圖3 糖化時(shí)間對(duì)產(chǎn)品的影響

2.1.4 接種量對(duì)產(chǎn)品的影響

在輔料添加比為4 ∶6（脫脂奶粉4%和蔗糖6%）、α-淀粉酶0.50%、糖化7.0 h 以及發(fā)酵9.0 h的情況下，研究不同接種量對(duì)產(chǎn)品的影響，結(jié)果見圖4。

由圖4 結(jié)果可知，隨著乳酸菌接種量的增加，感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，其中接種量為1.75%時(shí)，感官評(píng)分最高，口感有甜味、偏酸、黏度適中，外觀呈偏乳白色、無分層。當(dāng)乳酸菌接種量達(dá)到2.00%時(shí)，口感偏酸、黏度微稀；當(dāng)乳酸菌低于1.50%時(shí)，口感微酸甜、微黏或偏黏。乳酸菌接種量對(duì)米乳的酸甜度、黏度均會(huì)產(chǎn)生影響，接種量偏低時(shí)，發(fā)酵不徹底，酸甜度偏弱，黏度偏黏；接種量過高時(shí)，產(chǎn)酸增加，口感偏酸，黏度偏稀。

圖4 菌種接種量對(duì)產(chǎn)品的影響

2.1.5 發(fā)酵時(shí)間對(duì)產(chǎn)品的影響

在輔料添加比為4 ∶6（脫脂奶粉4%和蔗糖6%）、α-淀粉酶0.50%、糖化7.0 h 以及接種量1.50%的情況下，研究不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)產(chǎn)品的影響，結(jié)果見圖5。

由圖5 結(jié)果可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，其中發(fā)酵時(shí)間為10.0 h 時(shí)，感官評(píng)分最高，口感微酸甜、黏度適中，外觀呈乳白色、無分層。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間低于9.5 h 時(shí)，口感微酸甜、黏度微黏；當(dāng)發(fā)酵時(shí)間高于10.5 h 時(shí)，口感偏酸、黏度微稀。發(fā)酵時(shí)間對(duì)米乳的酸甜度、黏度均會(huì)產(chǎn)生影響，發(fā)酵時(shí)間過短，發(fā)酵不徹底，酸甜度不夠，黏度微黏；發(fā)酵時(shí)間過長(zhǎng)，產(chǎn)酸量增加，口感偏酸且有澀味，黏度微稀。

圖5 發(fā)酵時(shí)間對(duì)產(chǎn)品的影響

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)選取的各因素中最優(yōu)的3 個(gè)水平，進(jìn)行L18(35)正交試驗(yàn)，以感官評(píng)分為指標(biāo)，進(jìn)一步確定乳酸菌發(fā)酵米乳的最佳配方。正交試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表3 可知，各因素對(duì)乳酸菌發(fā)酵米乳品質(zhì)影響程度的主次順序?yàn)镈接種量＞Bα-淀粉酶＞C糖化時(shí)間＞A輔料添加比＞E發(fā)酵時(shí)間，k值分析發(fā)現(xiàn)最佳工藝組合為A2B2C2D1E2，即脫脂奶粉與蔗糖比為3 ∶7，α-淀粉酶的添加量為0.50%，糖化時(shí)間為8.0 h，乳酸菌接種量為1.50%，發(fā)酵時(shí)間為10.0 h，該條件下生產(chǎn)的米乳感官評(píng)分最高（3.9 分），品質(zhì)最佳。通過驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果表明最佳工藝組合A2B2C2D1E2條件下生產(chǎn)的米乳酸甜可口、米香醇厚，質(zhì)地均勻，外觀呈乳白色，且不分層。

3 結(jié)論

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，乳酸菌發(fā)酵米乳的最佳工藝參數(shù)為：輔料添加比為3∶7（脫脂奶粉3%和蔗糖7%），糊化30 min，α-淀粉酶0.50%，糖化8.0 h，乳酸菌接種量1.50%，42 ℃發(fā)酵10.0 h。在此條件下可得酸甜可口、米香醇厚、質(zhì)地均勻的米乳。

通過優(yōu)化乳酸菌發(fā)酵米乳的工藝流程，探究其最優(yōu)參數(shù)，不僅可以為米乳的生產(chǎn)提供一定的數(shù)據(jù)參考，同時(shí)也對(duì)大米的深加工利用具有重要意義。