羅映英，孔琳琳，郭佳麗，孔瑾，*

（1.新鄉(xiāng)市糧油飼料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，河南新鄉(xiāng)453000；2.河南科技學(xué)院，河南新鄉(xiāng)453003）

復(fù)合谷物發(fā)酵飲料的研制

羅映英1，孔琳琳2，郭佳麗2，孔瑾2，*

（1.新鄉(xiāng)市糧油飼料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，河南新鄉(xiāng)453000；2.河南科技學(xué)院，河南新鄉(xiāng)453003）

以大米、綠豆、黃豆、小米、玉米、燕麥為原料，以干酵母、乳酸菌活化液、果酒酵母為發(fā)酵劑，采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)的方法，以感官評(píng)定法進(jìn)行綜合評(píng)判，確定了產(chǎn)品的最佳工藝參數(shù)和產(chǎn)品工藝配方。最佳谷物復(fù)合比例為黃豆∶小米∶大米∶玉米（4∶3∶2∶1、浸泡后添加8倍的水制漿）；最佳發(fā)酵條件為復(fù)配發(fā)酵劑（乳酸菌活化液5%、果酒酵母0.025%、干酵母0.025%）用量0.025%、發(fā)酵時(shí)間2.5 h、發(fā)酵溫度42℃；最佳產(chǎn)品工藝配方為白砂糖5%、CMC-Na0.375%、黃原膠0.225%、檸檬酸0.05%、乙基麥芽酚0.01%；最佳殺菌工藝條件為100℃、15 min～20 min。研制出了營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)味良好獨(dú)特、質(zhì)地穩(wěn)定的復(fù)合谷物發(fā)酵飲料。

谷物飲料；發(fā)酵；正交試驗(yàn)

谷物飲料是以谷物為主要原料，通過酶解和發(fā)酵技術(shù)研制而成的飲料［1］。隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)膳食合理衛(wèi)生要求不斷提高，谷物飲料的研發(fā)是個(gè)大趨勢(shì)［2］，它已成為飲料行業(yè)發(fā)展的新機(jī)遇。我們的傳統(tǒng)飲食習(xí)俗是以植物性食品為主，其中谷類食品是中國(guó)傳統(tǒng)膳食的主體，是人體能量的主要來源，也是最經(jīng)濟(jì)的能量食物，同時(shí)谷物還能提供人體蛋白質(zhì)和半纖維素、纖維素、無機(jī)鹽、維生素等聚合物及種皮、胚芽中的油脂和其他功能性成分，如高級(jí)醇碳水化合物、蛋白質(zhì)、膳食纖維及B族維生素。

谷物飲料作為飲料大家族中的新品類，通過現(xiàn)代工藝加工成可直接飲用的產(chǎn)品，不僅能夠充分保留谷物中對(duì)人體健康有益的營(yíng)養(yǎng)成分，并且口感更好、飲用更方便、吸收更容易。谷物飲料的誕生，使得人們重新認(rèn)識(shí)了谷物這一傳統(tǒng)食品，徹底改變了谷物在人們心目中的“粗糧”形象。谷物飲料既符合中國(guó)傳統(tǒng)的飲食習(xí)慣，也能滿足當(dāng)前人們快節(jié)奏生活的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)給要求，并具有代餐功能［3-4］。并且更注重自然與健康，以谷物雜糧為原料開發(fā)的谷物飲料符合未來飲料市場(chǎng)的發(fā)展方向［5］。

益生菌發(fā)酵可以提高飲品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，賦予飲品特殊風(fēng)味，在飲料領(lǐng)域具有很大的開發(fā)潛力［6-7］。將乳酸菌、果酒酵母、干酵母等益生菌應(yīng)用于谷物飲料的發(fā)酵中，制作成的益生菌發(fā)酵谷物飲料，既保存了谷物原有的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，又具有益生菌發(fā)酵制品的保健作用，風(fēng)味良好，口感獨(dú)特，對(duì)人體有顯著的營(yíng)養(yǎng)保健作用［8-9］。

本研究從不同種類的谷物如玉米、大米、綠豆、小米、燕麥中篩選出口感、色澤、風(fēng)味最佳的組合進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，利用乳酸菌、果酒酵母、干酵母為發(fā)酵劑進(jìn)行單因素試驗(yàn)與正交試驗(yàn)，用檸檬酸、白砂糖、穩(wěn)定劑等進(jìn)行工藝配方研究，從而獲得口感、色澤、風(fēng)味俱佳的復(fù)合谷物發(fā)酵飲料。

1材料與方法

1.1材料

大米、綠豆、黃豆、小米、玉米、燕麥：新鮮、無霉變、無病蟲危害；白砂糖：一級(jí)品；碳酸氫鈉、檸檬酸、羧甲基纖維素鈉、黃原膠、乙基麥芽酚等，均為食品級(jí)，由河南科技學(xué)院食品工藝實(shí)驗(yàn)室提供；干酵母：神琪牌即發(fā)干酵母；乳酸菌：河南金立爾奶業(yè)有限公司提供；果酒酵母：安琪酵母股份有限公司。

1.2主要儀器設(shè)備

IH-MP電磁爐：富士寶電磁爐公司；HH.SY21-N水浴鍋：金壇市杰瑞爾電器有限公司；MD100-2電子天平：上海天平儀器廠；JT4001架盤天平：上海精天電子儀器有限公司；JYL-350A料理機(jī)：九陽(yáng)料理機(jī)公司；WT-80手持式折光儀：浙江托普儀器有限公司；pH S-3CpH計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；SRH-70均質(zhì)機(jī)：上海申鹿均質(zhì)機(jī)有限公司；PYX-150S-B生化培養(yǎng)箱：科力儀器有限公司；不銹鋼鍋、燒杯、錐形瓶、飲料瓶等由河南科技學(xué)院食品工藝實(shí)驗(yàn)室提供。

1.3理化指標(biāo)測(cè)定方法

總糖測(cè)定：斐林試劑法；

總酸測(cè)定：酸堿滴定法；

可溶性固形物含量測(cè)定：折光計(jì)法；

pH值測(cè)定：pH計(jì)測(cè)定法；

菌落總數(shù)測(cè)定：GB4789.2-2010《菌落總數(shù)測(cè)定》；

大腸菌群測(cè)定：GB4789.3-2010《大腸菌群計(jì)數(shù)》。

1.4感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)方法

為統(tǒng)一產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，參考相關(guān)文獻(xiàn)制定半成品及成品感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，詳見表1、表2、表3、表4。

表1　谷物復(fù)合漿料感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1The standard of sensory score for grain composite slurry

表2　發(fā)酵劑添加量復(fù)合漿料感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2The standard of sensory score for composite slurry of addition amount of microbial

表3　不同發(fā)酵條件復(fù)合漿料感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 3The standard of sensory score for composite slurry from different fementation conditions

1.5工藝流程［10］

1.5.1預(yù)試驗(yàn)工藝流程

原料→浸泡→制漿→品嘗

表4　產(chǎn)品感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 4The standard of sensory score for grain fermented beverages

1.5.2產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程

原料→浸泡→制漿→均質(zhì)→糖化→接種→發(fā)酵→調(diào)配→均質(zhì)→脫氣→灌裝→封口→滅菌→檢驗(yàn)→成品

1.6工藝操作要點(diǎn)

1.6.1預(yù)試驗(yàn)

谷物原料復(fù)合比例的選擇。

1.6.1.1原料選擇

選擇色澤好，新鮮飽滿、無病蟲害的谷物原料，按照不同的配比：（1）綠豆∶黃豆∶大米（5∶3∶2）；（2）黃豆∶燕麥∶小米（5∶5∶3）；（3）黃豆∶玉米∶大米（5∶3∶2）；（4）黃豆∶小米∶大米（5∶3∶2）；（5）玉米∶大米∶燕麥（5∶3∶2）；（6）黃豆∶小米∶大米∶玉米（4∶3∶2∶1）的比例進(jìn)行試驗(yàn)。

1.6.1.2浸泡

取潔凈的500 mL燒杯6個(gè)，按比例每組投入原料各50 g，洗凈后，保持燒杯中水面高于原料表面10 cm左右浸泡8 h，至其完全吸水膨脹為止。

1.6.1.3制漿

取浸泡好的原料取出，瀝干水分，每組加原料重量8倍的水，用料理機(jī)進(jìn)行打漿，然后放入不銹鋼鍋中進(jìn)行煮漿，至其沸騰、泡沫完全清除為止。

1.6.1.4品嘗

將煮好的谷物復(fù)合漿料冷卻后進(jìn)行品嘗，根據(jù)感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其色澤、滋氣味、狀態(tài)等進(jìn)行評(píng)定打分，選擇最優(yōu)組合進(jìn)入下一步實(shí)驗(yàn)。

1.6.2試驗(yàn)操作要點(diǎn)

在預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，選擇最佳復(fù)合谷物組合制作漿料，之后進(jìn)行均質(zhì)、發(fā)酵、調(diào)配等。

1.6.2.1均質(zhì)

將制作后的漿料在均質(zhì)機(jī)中進(jìn)行均質(zhì)，均質(zhì)壓力控制在0.06 MPa～0.07 MPa，進(jìn)行2次～3次。

1.6.2.2糖化

將均質(zhì)后的復(fù)合漿料加熱至60℃，用配置好的檸檬酸溶液調(diào)pH至4.5，加復(fù)合漿料質(zhì)量1%的糖化酶，60℃恒溫糖化4 h。

1.6.2.3接種、發(fā)酵

將糖化好的復(fù)合漿料冷卻至37℃，用碳酸氫鈉溶液調(diào)pH至6.8，加入不同的發(fā)酵菌種，分別依照不同的溫度、時(shí)間進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)。

1.6.2.4調(diào)配

將發(fā)酵好的復(fù)合谷物漿料根據(jù)產(chǎn)品配方試驗(yàn)設(shè)計(jì)分別加入不同劑量的白砂糖、檸檬酸、復(fù)合穩(wěn)定劑（羧甲基纖維素鈉+黃原膠）、乙基麥芽酚，調(diào)整其口感、風(fēng)味，選擇最佳的產(chǎn)品配方。

1.6.2.5均質(zhì)

將調(diào)配好的復(fù)合谷物發(fā)酵飲料用均質(zhì)機(jī)均質(zhì)，均質(zhì)機(jī)壓力控制在0.06 MPa～0.07 MPa，循環(huán)2次～3次。

1.6.2.6脫氣

將均質(zhì)好的復(fù)合谷物發(fā)酵飲料在90℃～100℃的條件下進(jìn)行15 min～20 min的脫氣處理。

1.6.2.7裝瓶、封蓋

將脫氣后的復(fù)合谷物發(fā)酵飲料裝入清洗、滅菌后的潔凈飲料瓶中，封蓋。

1.6.2.8滅菌

封蓋后的復(fù)合谷物發(fā)酵飲料放入100℃的水浴中滅菌，15 min～20 min。

1.6.2.9檢驗(yàn)

感官評(píng)定復(fù)合谷物發(fā)酵飲料的口感、色澤、風(fēng)味，測(cè)定總糖、總酸、可溶性固形物含量、微生物等指標(biāo)。

2試驗(yàn)與結(jié)果

2.1預(yù)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

為了研制出口感良好、具獨(dú)特風(fēng)味、顏色的復(fù)合谷物飲品，選擇多種谷物（綠豆、黃豆、小米、大米、燕麥、玉米），按照不同的搭配比例進(jìn)行浸泡、制漿（添加谷物重量8倍的水）、煮制，根據(jù)其色澤、風(fēng)味、口感進(jìn)行評(píng)分，選擇最佳組合進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

對(duì)制成的復(fù)合谷物漿料，按表1標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行感官綜合評(píng)分，結(jié)果見表5。

由表5可知不同的谷物復(fù)合直接影響谷物漿料的口感、色澤以及風(fēng)味，通過感官評(píng)定得出最佳谷物配比為黃豆∶小米∶大米∶玉米（4∶3∶2∶1），具有谷物特有的風(fēng)味，口感圓潤(rùn)，色澤淺黃。

因?yàn)楣任飿辖?jīng)糖化、發(fā)酵后會(huì)降低其粘稠度，使槳料濃度降低，故在預(yù)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使谷物槳料的粘稠度偏高，以上預(yù)實(shí)驗(yàn)證明，在添加谷物重量的8倍水的情況下，其粘稠度為中等偏粘稠，故以添加8倍水為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

表5　谷物復(fù)合漿料制取及評(píng)分結(jié)果Table 5Grain composite slurry preparation and evaluation results

2.2正交試驗(yàn)

2.2.1發(fā)酵劑種類及添加量的確定

以復(fù)合谷物發(fā)酵槳料的色澤、風(fēng)味、狀態(tài)為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，從乳酸菌、干酵母、果酒酵母及其復(fù)合菌種中選擇最佳的發(fā)酵菌種。在復(fù)合谷物漿料糖化4 h后，添加發(fā)酵菌種，在42℃的條件下發(fā)酵2.5 h。發(fā)酵菌種選擇的試驗(yàn)因素與水平及結(jié)果見表6。

表6　發(fā)酵菌種選擇及評(píng)分結(jié)果Table 6The screening of fermentation species and scoring results

通過對(duì)不同發(fā)酵劑發(fā)酵的復(fù)合谷物漿料進(jìn)行感官評(píng)分，可知在相同發(fā)酵條件（42℃、2.5 h）下，不同發(fā)酵劑在很大程度上影響著實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其中復(fù)合發(fā)酵劑的效果最佳，在此條件下的復(fù)合發(fā)酵谷物漿料具有谷物的復(fù)合香氣及愉悅的發(fā)酵風(fēng)味，口感獨(dú)特，色澤淡黃色，均勻一致。

2.2.2發(fā)酵條件的確定

制取復(fù)合谷物漿料，在60℃水浴恒溫糖化4 h，取出后調(diào)pH至6.8。選用復(fù)合菌種（乳酸菌活化液5%、干酵母0.025%、果酒酵母0.025%）添加量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度為試驗(yàn)因素，進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以獲得復(fù)合谷物漿料的最佳發(fā)酵工藝參數(shù)，其因素和水平見表7。

表7　發(fā)酵條件正交試驗(yàn)因素與水平Table 7The orthogonal factor level table of optimization of fermentation conditions

將不同發(fā)酵條件下制取的復(fù)合谷物發(fā)酵漿料按表3感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定，結(jié)果及分析見表8。

表8　復(fù)合谷物發(fā)酵飲料正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析Table 8Orthogonal experimental results and analysis of fermented grain beverage

由表8可以看出影響發(fā)酵效果的因素依次為復(fù)合菌種添加量＞發(fā)酵時(shí)間＞發(fā)酵溫度。最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為：A1B3C2，即復(fù)合菌種添加量0.025%、發(fā)酵時(shí)間2.5 h，發(fā)酵溫度42℃。

通過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，所得產(chǎn)品評(píng)分與A1B3C3組相近，可確定A1B3C2為最佳組合。

2.2.3添加劑添加量的確定

2.2.3.1檸檬酸添加量的確定［11］

在發(fā)酵后的復(fù)合谷物飲料添加不同劑量的檸檬酸，調(diào)整飲料至舒適的風(fēng)味，單因素試驗(yàn)及結(jié)果見表9。

表9　檸檬酸添加量對(duì)復(fù)合谷物發(fā)酵飲料風(fēng)味的影響Table 9Effect of citrate addition on the flavour of fermented grain beverage

由表9可知，檸檬酸添加量在0.05%時(shí)，復(fù)合發(fā)酵谷物飲料的風(fēng)味品質(zhì)最好。

2.2.3.2穩(wěn)定劑添加量的確定

由于發(fā)酵后的谷物飲料穩(wěn)定性較差，為了防止產(chǎn)品產(chǎn)生沉淀，影響產(chǎn)品質(zhì)量，需要添加穩(wěn)定劑以提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

在單一穩(wěn)定劑試驗(yàn)的基礎(chǔ)上取穩(wěn)定效果較好的CMC-Na、黃原膠進(jìn)行復(fù)合穩(wěn)定劑試驗(yàn)，結(jié)果見表10。

表10　穩(wěn)定劑對(duì)復(fù)合發(fā)酵谷物飲料穩(wěn)定性和品質(zhì)的影響Table 10Effect of stabilizer on the stability and quality of fermented grain beverage

由表10可知，復(fù)合穩(wěn)定劑添加量為CMC-Na 0.375%、黃原膠0.225%時(shí)，復(fù)合谷物發(fā)酵飲料的穩(wěn)定性及品質(zhì)最好。

2.2.4復(fù)合谷物發(fā)酵飲料產(chǎn)品配方的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在預(yù)實(shí)驗(yàn)和單因素的試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品配方試驗(yàn)，對(duì)發(fā)酵的復(fù)合谷物發(fā)酵漿料進(jìn)行風(fēng)味調(diào)配，達(dá)到谷物發(fā)酵飲料風(fēng)味郁香、甜酸舒適、適口性良好的指標(biāo)，選擇白砂糖、檸檬酸、乙基麥芽酚進(jìn)行實(shí)驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)，見表11。

表11　正交試驗(yàn)因素水平表Table 11Orthogonal factor level table

通過對(duì)調(diào)配后的復(fù)合谷物發(fā)酵飲料的對(duì)比、評(píng)分，結(jié)果及分析見表12。

由表12可以看出影響復(fù)合谷物發(fā)酵飲料風(fēng)味的因素依次為白砂糖添加量＞檸檬酸添加量＞乙基麥芽酚添加量。最佳產(chǎn)品風(fēng)味配方為A2B2C1，即白砂糖添加量5%、檸檬酸添加量0.05%、乙基麥芽酚添加量0.01%。

通過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，A2B2C1組合所得產(chǎn)品評(píng)分97，為最佳組合。

經(jīng)調(diào)配后的谷物發(fā)酵飲料在90℃左右、15 min～20 min的條件下排氣處理后，裝入潔凈的玻璃飲料瓶中，采用100℃、15 min～20 min的條件殺菌，產(chǎn)品質(zhì)量很好，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

表12　正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 12Orthogonal experiment results and analysis

3產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

3.1感官評(píng)定

色澤：黃色至淡黃色，有光澤；

口感：口味柔和，香醇爽口，甜酸舒適、適口性良好；

滋氣味：具復(fù)合谷物發(fā)酵飲料的獨(dú)特醇厚香味；

組織狀態(tài)：均勻，無分層現(xiàn)象，長(zhǎng)時(shí)間放置允許有少量沉淀現(xiàn)象。

3.2理化指標(biāo)

可溶性固形物≥6.0%；

總酸（以檸檬酸計(jì)）：0.05%；pH：4.86；

總糖（以蔗糖計(jì)）：5.0%。

3.3微生物指標(biāo)

菌落總數(shù)：≤100 cfu/mL；

大腸菌群：≤3 MPN/100 mL；致病菌：不得檢出。

4討論與結(jié)論

1）谷物中蛋白質(zhì)、淀粉等大分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量較高，且復(fù)合谷物飲料的粘稠度較高，不利于乳酸菌、果酒酵母、干酵母進(jìn)行發(fā)酵作用。通過實(shí)驗(yàn)加入糖化酶可以使淀粉分解為小分子物質(zhì)，有利于微生物的利用，且可以降低復(fù)合谷物漿料的粘稠度。本實(shí)驗(yàn)采用60℃加入糖化酶糖化4 h的方法，使淀粉分解，提高復(fù)合谷物發(fā)酵飲料質(zhì)量。

2）復(fù)合谷物發(fā)酵飲料本身具有一定的酸度，若按照普通飲料中檸檬酸添加量進(jìn)行檸檬酸的調(diào)配，易使飲料中酸度偏高，降低飲料的風(fēng)味。本實(shí)驗(yàn)對(duì)檸檬酸添加量進(jìn)行單因素試驗(yàn)，確定適宜的檸檬酸添加量，然后進(jìn)行正交試驗(yàn)等，調(diào)配出色澤、風(fēng)味、口感俱佳的復(fù)合谷物發(fā)酵飲料。

3）谷物發(fā)酵飲料的最佳配方為：黃豆∶玉米∶小米∶大米=4∶3∶2∶1（添加谷物重量的8倍的水制漿）；最佳發(fā)酵條件為：復(fù)合菌種用量（乳酸菌活化液5%、果酒酵母0.025%、干酵母0.025%）0.025%、發(fā)酵時(shí)間2.5 h、發(fā)酵溫度42℃；最佳產(chǎn)品配方為：白砂糖5%、CMC-Na0.375%、黃原膠0.225%、檸檬酸0.05%、乙基麥芽酚0.01%；最佳殺菌工藝條件為100℃、15 min～20 min。

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Research of Compound Cereal Fermented Drink

LUO Ying-ying1，KONG Lin-lin2，GUO Jia-li2，KONG Jin2，*
（1.Xinxiang Quality Surveillance&Inspection Institute of Grain，Oil and Feed Product，Xinxiang 453000，Henan，China；2.Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang 453003，Henan，China）

The beverage with rice，mung beans，soybeans，millet，corn and oats as raw materials was fermented by dry yeast，lactic acid activation solution and wine yeast.The optimum process parameters and formulation was determined through the methods of single-factor and orthogonal experiment，as well as sensory evaluation.The optimal mix ratio of soybeans millet rice and corn was 4∶3∶2∶1.The optimum fermentation condition was lactic acid activation solution 5%，wine yeast 0.025%，dry yeast 0.025%，fermentation time 2.5 h and fermentation temperature 42℃.The optimal product formulation was white sugar 5%，CMC-Na 0.375%，xanthan gum 0.225%，citric acid 0.05%and bmaltoside phenol 0.05%.The optimal sterilization condition was at 100℃for 15 min-20 min.One fermented grain beverage with rich nutrient，unique flavor and stable texture was developed.

grain beverage；fermentation；orthogonal test

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.14.015

2014-07-31

羅映英（1963—），女（漢），工程師，本科，研究方向：糧油加工及檢驗(yàn)。

孔瑾（1957—），男（漢），副教授，研究方向：食品科學(xué)及功能性食品。