張志旭 劉東波, 陳 芳
(1.國家中醫(yī)藥管理局亞健康干預(yù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室,湖南 長沙 410128;2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院,湖南 長沙 410128)
氨基酸增強(qiáng)型發(fā)酵飲料的研制
張志旭1劉東波1,2陳 芳2
(1.國家中醫(yī)藥管理局亞健康干預(yù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室,湖南 長沙 410128;2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院,湖南 長沙 410128)
利用優(yōu)選的復(fù)合菌群對(duì)米飯和蠶蛹水解液的混合物進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn),通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在米飯發(fā)酵12h時(shí)添加水解度為20%,添加量為飯重20%的蠶蛹水解液進(jìn)行混合發(fā)酵,最終發(fā)酵產(chǎn)品的氨基氮含量可提高11倍,且有效地保留蠶蛹水解液的營養(yǎng)成分,具有發(fā)酵飲料的獨(dú)特風(fēng)味,可得到一種新型的氨基酸增強(qiáng)型發(fā)酵飲料。
發(fā)酵飲料;蠶蛹;氨基酸
發(fā)酵型飲料既具有深受消費(fèi)者喜愛的風(fēng)味又具有較高的營養(yǎng)保健功能。大米是常見的發(fā)酵原料,綿甜爽口是大米發(fā)酵飲料的主要特點(diǎn),但是一般的大米發(fā)酵飲料中氨基酸含量較低,影響其總體營養(yǎng)價(jià)值[1]。
蠶蛹是絲綢業(yè)的副產(chǎn)品之一,在制得1t生絲的同時(shí)可以得到1t左右的干蛹,但這些干蛹大都被當(dāng)成廢料或飼料,利用價(jià)值低。蠶蛹的蛋白質(zhì)含量高,它降解后生成多種氨基酸,其中必需氨基酸的比例接近于 WHO/FAO制定的理想蛋白質(zhì)氨基酸組成模譜(見表1),因而可將其作為一種補(bǔ)充蛋白質(zhì)的食品加工輔料添加[2]。本試驗(yàn)將蠶蛹水解液與大米一同發(fā)酵,開發(fā)一種新型的發(fā)酵飲料。
表1 蠶蛹蛋白的氨基酸Table 1 The amino-acids of Silkworm chrysalis protein /%
菌種:利用收集的6類民間優(yōu)良復(fù)合菌群進(jìn)行發(fā)酵比較試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)其中一種甜香濃郁,糖度較高,氨基酸含量達(dá)到10mg/100mL以上,確定為本試驗(yàn)選用菌群;
蠶蛹:本實(shí)驗(yàn)室培育;
大米:市售糯米;
木瓜蛋白酶:酶活80萬U/g,廣州酶制劑廠;
氨基酸分析儀:PICO-TAG,美國 Waters公司;
雙層可編程搖床:ZWY-A2102C,上海智誠分析儀器制造有限公司。
1.2.1 工藝流程
1.2.2 工藝要點(diǎn)
(1)大米發(fā)酵處理:糯米洗滌后,按重量比1∶1.5在30~32℃ 下浸泡3~4h,常壓蒸飯15min,取出攤涼,冷卻至34℃左右,按5%的量接種,在34℃下發(fā)酵48h[3]。
(2)發(fā)酵汁處理:發(fā)酵汁用粗紗布過濾,靜置1h后取上清液加熱,煮沸保持2min,然后趁熱裝瓶密封。
(3)蠶蛹水解處理:采用木瓜蛋白酶對(duì)蠶蛹進(jìn)行水解,蛹水比例為1∶10(m∶m),用量200U/g蛹液,水解條件為pH 6.0,溫度55℃。
1.2.3 蠶蛹水解液對(duì)發(fā)酵風(fēng)味的影響的試驗(yàn)設(shè)計(jì) 蠶蛹的蛋白質(zhì)含量高,而本試驗(yàn)采用的為大米發(fā)酵菌群,對(duì)蛋白質(zhì)的利用能力較弱,在發(fā)酵試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)蠶蛹水解液的添加對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味影響大。為確定蠶蛹水解液對(duì)發(fā)酵風(fēng)味的影響,本試驗(yàn)在發(fā)酵菌群不變的情況下,分別考察添加30%飯重,25%水解度蠶蛹水解液的添加時(shí)間和氨態(tài)氮的關(guān)系,在發(fā)酵10h時(shí)添加30%飯重的蠶蛹液水解度和評(píng)分值的關(guān)系,在發(fā)酵10h添加25%水解度蠶蛹水解液的添加量對(duì)還原糖和出汁率的影響,然后在3個(gè)單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過正交試驗(yàn)確定添加蠶蛹水解液的最佳工藝條件。
1.3.1 出汁率測定 參照文獻(xiàn)[4],將普通粗紗布?jí)簽V靜置后的上層清液重量做為表觀出汁量。
1.3.2 氨態(tài)氮測定 采用甲醛-電位滴定法[5]。
1.3.3 還原糖測定 采用次甲基蘭快速測定法,以葡萄糖計(jì)[5]。
1.3.4 有機(jī)酸測定 采用滴定法,每次取樣1mL,用酚酞作指示劑,以乳酸計(jì)算含量[5]。
1.3.5 氨基酸分析方法 采用PICO-TAG氨基酸分析儀,分析柱為3.9mm×150mm PICO-TAG氨基酸專用柱;用乙腈-水進(jìn)行梯度洗脫;柱溫:38℃;進(jìn)樣量10μL;標(biāo)樣濃度:2.5mmol/L[5];
1.3.6 發(fā)酵飲料綜合評(píng)分方法 參照文獻(xiàn)[6]、[7]制定蠶蛹發(fā)酵飲料的綜合評(píng)分參考表見表2。
表2 蠶蛹發(fā)酵飲料綜合評(píng)分參考表Table 2 The reference score of fermentation soft-drink with Silkworm chrysalis
2.1.1 蠶蛹液添加時(shí)間對(duì)氨態(tài)氮的影響 由圖1可知,隨添加時(shí)間的延遲,氨態(tài)氮先增加然后快速減少,在發(fā)酵12h時(shí)添加的發(fā)酵產(chǎn)品中氨態(tài)氮出現(xiàn)最大值,然后呈現(xiàn)下降趨勢。根據(jù)發(fā)酵菌群的生長特性,菌群在發(fā)酵初期生長不旺盛,當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)水解到一定程度后,培養(yǎng)基質(zhì)中的氨態(tài)氮滿足了微生物的能量需要,氨態(tài)氮不再被菌群所利用,因此在發(fā)酵產(chǎn)物中的含量上升;一定時(shí)間后微生物對(duì)蛋白質(zhì)的水解速度小于菌體生長對(duì)氨態(tài)氮需求,且菌體轉(zhuǎn)氨作用強(qiáng),氨態(tài)氮含量開始下降。因此發(fā)酵12h為最佳添加時(shí)間。
2.1.2 蠶蛹液水解度對(duì)評(píng)分值的影響 由圖2可知,隨著蠶蛹蛋白水解度的升高,感官評(píng)分值變化出現(xiàn)一最高值,然后開始下降,即水解度在30%時(shí),評(píng)分值出現(xiàn)最高值。這是因?yàn)橐欢康陌被嶙鰹槲⑸锏墓┠芪镔|(zhì)促進(jìn)微生物的良好生長,對(duì)底物利用完全,產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)較多。氨基酸含量進(jìn)一步升高則會(huì)抑制蛋白質(zhì)的分解或造成分解產(chǎn)物單一,使風(fēng)味顯著下降。
2.1.3 蠶蛹液添加量對(duì)還原糖和出汁率的影響 圖3顯示了還原糖和出汁率隨著添加量增加的變化趨勢。由于蠶蛹蛋白含量的增高會(huì)加速微生物對(duì)碳源的消耗,因此含糖量呈現(xiàn)下降趨勢,產(chǎn)品甜酸適口的特點(diǎn)遭到破壞導(dǎo)致總體評(píng)分下降。出汁率也隨著添加量的增加而下降,從而影響最終產(chǎn)品的得率。
圖1 蛋白質(zhì)利用與添加時(shí)間的相關(guān)曲線Figure 1 Correlative curve of utilizing protein with adding-time
圖2 蛋白質(zhì)利用與不同水解度的相關(guān)曲線Figure 2 Correlative curve of utilizing protein with different hydrolysis content
圖3 蠶蛹汁添加量與產(chǎn)糖的相關(guān)曲線Figure 3 Correlative curve of utilizing glucose with different adding-content of Silkworm chrysalis
蠶蛹蛋白水解后,以蠶蛹水解液添加時(shí)間、添加量和蠶蛹蛋白的水解度對(duì)米基發(fā)酵飲料風(fēng)味的綜合影響設(shè)計(jì)3因素3水平正交試驗(yàn)表見表3。
表3 正交試驗(yàn)因素水平表Table 3 Factors and Levels table of orthogoal test
由表4可知,蠶蛹液對(duì)發(fā)酵飲料品質(zhì)影響的大小順序是添加時(shí)間>水解度>添加量,最佳的試驗(yàn)組合是A2B2C1,即在12h添加20%飯重,水解度為20%的蠶蛹液。
根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行添加蠶蛹水解液的發(fā)酵試驗(yàn),與大米發(fā)酵產(chǎn)品的主要指標(biāo)進(jìn)行分析比較,如表5所示,產(chǎn)品風(fēng)味有較好地保留,同時(shí)產(chǎn)品中氨基酸的含量有了很大提升。
可以通過添加外源蛋白的方法提高大米發(fā)酵飲料的氨基酸含量,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)發(fā)酵飲料氨基酸含量不足的缺憾。由于試驗(yàn)并未涉及微生物菌群的分類與篩選,可以通過進(jìn)一步的試驗(yàn)研究增強(qiáng)蛋白水解酶的方法實(shí)現(xiàn)大米和蠶蛹的全發(fā)酵產(chǎn)品。本試驗(yàn)結(jié)果表明,蠶蛹的加入并未改變?cè)l(fā)酵飲料的主體風(fēng)味,因此在生產(chǎn)上具有一定的實(shí)用價(jià)值。
表4 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 The results of orthogoal test
表5 產(chǎn)品主要指標(biāo)分析及比較Table 5 The analysis and comparison of products
1 王啟軍,王 婷,寧正祥 ,等.大米飲料的研究進(jìn)展及前景[J].中國釀造,2008(3):7~9.
2 賈俊強(qiáng),徐金玲,譚廣秀,等.蠶蛹水溶性蛋白營養(yǎng)學(xué)評(píng)價(jià)及理化性質(zhì)分析[J].食品研究與開發(fā),2011,32(8):121~125.
3 鄧開野,武國君,于源德,等.不同發(fā)酵劑對(duì)大米發(fā)酵飲料品質(zhì)的影響[J].糧油加工與食品機(jī)械,2006(3):82~84.
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6 張水華,孫君社,薛毅.食品感官鑒評(píng)[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2003.
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Study of fermentation soft-drink with amino acids enhancement
ZHANG Zhi-Xu1LIU Dong-Bo1,2CHEN Fang2
(1.State Key Laboratory of Subhealth Intervene Technology,Changsha,Hunan410128,China;2.College of Horticulture and Gardening of Hunan Agricultural University,Changsha,Hunan410128,China)
The study used selected compound microorganisms to ferment the mixture of rice and hydrolyzate ofSilkworm chrysalis.By single-factor experiment and multi-factor orthogoal test,it showed that adding 20%rice-weight Silkworm chrysalis with 20%degree of hydrolysis at 12hours of fermentation,the ammoniacal nitrogen content improved 11times in the final product,the nutrient value ofSilkworm chrysalisand the characteristic flavor were retained effectively.A new fermentation soft-drink with amino acids enhancement is made.
fermentation soft-drink;silkworm chrysalis;amino acids
10.3969/j.issn.1003-5788.2012.01.058
國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào):012BAD33B11)
張志旭(1972-),男,國家中醫(yī)藥管理局亞健康干預(yù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室助理研究員,碩士。E-mail:youknowme@tom.com
劉東波
2011-10-10