王勁松,徐 艷,朱德艷,易慶平,陳清嬋,魏曉暉

(1.荊楚理工學院,湖北荊門 448000;2.湖北金龍泉生物科技有限公司,湖北荊門 448000)

米糠中含有豐富的營養(yǎng)物質,如纖維素、半纖維素、維生素、脂肪及礦物質,其中蛋白質含量在14%～17%之間,被聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)列為未被充分利用的資源[1]。我國擁有年產(chǎn)2000萬噸米糠資源。目前,我國對米糠的綜合利用還僅限于加工飼料和米糠油生產(chǎn)等,對米糠的利用率僅為15%左右。

大豆蛋白質含量極為豐富,占大豆總質量的35.1%[2]。余尚學用黃豆?jié){為溶劑提取米糠中的蛋白和其它天然產(chǎn)物營養(yǎng)成分[3-4]。目前國內外研究米糠酸奶主要集中在利用米糠或米糠處理液與奶粉一起發(fā)酵生產(chǎn)酸奶,而沒有植物型米糠酸奶相關報道[5-12]。

本研究將穩(wěn)定化米糠、黃豆?jié){以一定比例混合,用保加利亞乳桿菌(L.bulgaricus)和嗜熱鏈球菌(Str.themophilus)混合菌作為發(fā)酵劑,在適當條件下研制開發(fā)植物型米糠大豆酸奶,促進米糠營養(yǎng)素的溶出,增加酸奶的花色品種,提高米糠和大豆的經(jīng)濟效用,滿足人們追求飲品營養(yǎng)、保健、安全的要求,其研究和開發(fā)具有一定的現(xiàn)實意義[13]。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

米糠 食品級,湖北金龍泉生物科技有限公司;大豆 食品級,湖北金龍泉生物科技有限公司;白糖 食品級,云南省元江縣金珂集團糖業(yè)有限公司;纖維素酶(酶活力10萬U/g) 食品級,和氏璧生物科技有限公司;海藻酸鈉 分析純,河南思遠生物科技有限公司;瓊脂粉 食品級,澄邁縣老城大富瓊脂廠;酚酞試劑 分析純,天津市福晨化學試劑廠;氫氧化鈉溶液(0.1 mol/L) 分析純,天津市福晨化學試劑廠;保加利亞桿菌+嗜熱鏈球菌(1∶1) 食品級,北京川秀國際貿(mào)易有限公司。

721型榨汁機、C21-SC001電磁爐 九陽股份有限公司;5000 mL膠磨機 上海壘固有限公司;JY-1002型電子天平 上海上天精密儀器有限公司;lB-10T/18T/32T型恒溫水浴鍋 上海亞榮生化儀器廠;50 mL堿式滴定管 南通市衛(wèi)寧實驗器材有限公司;WY-1B07溫度計 寧波市鄞州偉業(yè)溫度計廠;TS-100C恒溫搖床 常州朗越儀器制造有限公司;D-519HAN冰柜 青島海爾股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點 穩(wěn)定化米糠制備:新鮮米糠通過擠壓膨化機膨化后,用超微粉碎機粉碎達200目,使脂肪氧化酶完全失活,殺死大量微生物,且不破壞米糠的營養(yǎng)成分[14]。

黃豆?jié){溶液制備:取質量比1∶96清洗后的黃豆和純凈水[4],將黃豆放入純凈水中浸泡至重量增加一倍后磨漿,加熱至95 ℃并保持10 min,用120目的篩網(wǎng)過濾,冷卻至 40 ℃,備用[4,15]。

膠磨:取質量比為1∶2的米糠和黃豆?jié){溶液混合膠磨。

過濾:首先用沸水將紗布浸泡15 min,達到消毒效果,然后將紗布疊成4層進行過濾。

米糠酶解:上述濾液中添加占米糠干基重的2%纖維素酶,在溫度為55 ℃條件下水浴酶解米糠1.2 h[5],使米糠中不溶性纖維降解為可溶性片斷,得到米糠酶解液。

調配:向米糠酶解液中加入一定含量的穩(wěn)定劑(海藻酸鈉+瓊脂)和8%的白砂糖,充分混合均勻[16-17]。

殺菌:采用95 ℃水浴高溫殺菌15 min,然后冷卻至40 ℃進行接種。

配比菌種:將產(chǎn)酸產(chǎn)香能力強、適應性好的保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌分別馴化,按1∶1混合成發(fā)酵劑后接種[18]。

活化:將米糠酶解液在50 ℃恒溫水浴15 min,然后加入菌種進行攪拌,放置30 min。

發(fā)酵:接種后的料液裝入酸奶瓶中,置于溫度為45 ℃恒溫搖床發(fā)酵4 h。然后取出置于 4 ℃的冰柜內放置8 h以上即可進行感官評定。

1.2.3 單因素實驗

1.2.3.1 米糠黃豆?jié){質量比對米糠大豆酸奶品質的影響 加入米糠黃豆?jié){的質量比分別為1/5、1/4、1/3、1/2、1/1,其余條件為:保加利亞桿菌+嗜熱鏈球菌(1∶1)接種量為0.1%,纖維素酶添加量(占米糠干基重)為2%,發(fā)酵時間為4 h,發(fā)酵溫度為45 ℃,蔗糖添加量為8%。

1.2.3.2 發(fā)酵溫度對米糠大豆酸奶品質的影響 經(jīng)過滅菌、酶解、接種后發(fā)酵溫度分別按照30、35、40、45、50 ℃,其余條件為:米糠黃豆?jié){的質量比為1/2,保加利亞桿菌+嗜熱鏈球菌(1∶1)接種量為0.1%,纖維素酶添加量(占米糠干基重)為2%,發(fā)酵溫度為45 ℃,蔗糖添加量為8%,發(fā)酵時間為4 h。

1.2.3.3 發(fā)酵時間對米糠大豆酸奶品質的影響 經(jīng)過滅菌、酶解、接種后發(fā)酵時間分別為3、4、5、6、7 h,其余條件為:米糠黃豆?jié){質量比為1∶2,保加利亞桿菌+嗜熱鏈球菌(1∶1)接種量為0.1%,纖維素酶添加量(占米糠干基重)為2%,發(fā)酵溫度為45 ℃,蔗糖添加量為8%。

1.2.3.4 穩(wěn)定劑含量對米糠大豆酸奶品質的影響 經(jīng)過滅菌、酶解、接種后加入穩(wěn)定劑分別按照酶解液質量比的0.03%+0.03%,0.08%+0.08%,0.13%+0.13%,0.18%+0.18%,0.23%+0.23%的含量分別加入再進行殺菌,接種發(fā)酵,其余條件為:保加利亞桿菌+嗜熱鏈球菌(1∶1)接種量為0.1%,纖維素酶添加量為2%,蔗糖添加量為8%,發(fā)酵時間為4 h。

1.2.4 正交實驗 在單因素實驗的基礎上,以乳酸含量和感官評分為指標,對以上因子進行正交實驗,因素水平表見表1。

表1 正交實驗因素水平表Table 1 Orthogonal test factor level table

1.2.5 感官評定標準 評分法采用百分制,產(chǎn)品詳細感官評分標準見表2[19-20]。組織10名男女比例1∶1的品評員在飯后2～3 h對產(chǎn)品的色澤、風味、滋味、組織狀態(tài)進行評分,最后取平均值作為最終感官評分結果。

表2 感官評分標準Table 2 Sensory scoring criteria

1.2.6 理化指標測定 乳酸含量的測定:參照王永華《食品分析》乳酸含量的測定[21];總酸度測定:按GB 5413.34-2010《乳和乳制品酸度的測定》;微生物指標的測定:按GB 4789.18-2010《食品微生物檢驗乳與乳制品檢驗》中規(guī)定的方法測定。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)處理采用軟件Excel 2007進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 米糠黃豆?jié){質量比對米糠大豆酸奶感官品質和乳酸含量的影響

從圖1可知,在一定范圍內隨米糠添加量的增大,酸奶的酸度會有一定的上升,這主要由于其中能被乳酸菌利用的有效成分含量增加,促進乳酸菌迅速增長,因此酸奶的酸度有上升的趨勢;當米糠與黃豆?jié){質量比大于1/2時,酸奶的酸度開始下降,這主要因為隨米糠的增大,乳中固形物質含量也隨之增加,發(fā)酵基質中水分活度明顯降低,從而影響菌體的生長和產(chǎn)酸能力[22]。綜合米糠添加量對成品酸奶的感官品質的影響,確定米糠與黃豆?jié){質量比為1/2時比較適宜。

圖1 米糠黃豆?jié){質量比對米糠大豆酸奶感官品質和乳酸含量的影響Fig.1 The effect of the ratio of rice bran to soybean milk on the sensory quality and the content of lactic acid of yogurt with rice bran and soybean

2.2 發(fā)酵溫度對米糠大豆酸奶感官品質和乳酸含量的影響

由圖2可知,在一定發(fā)酵溫度范圍內,溫度越高,乳酸含量越高,但感官評分先升高,當溫度超過45 ℃后開始下降。這是因為溫度過高會掩蓋酸奶中米糠大豆的香味,同時發(fā)酵溫度過高會導致酸化過快,不利于風味物質形成,影響口感;溫度過低,發(fā)酵不完全,酸度不夠。綜上所述,選擇發(fā)酵溫度為45 ℃比較合理。

圖2 發(fā)酵溫度對米糠大豆酸奶感官品質和乳酸含量的影響Fig.2 The effect of fermentation temperature on the sensory quality and the content of lactic acid of yogurt with rice bran and soybean

2.3 發(fā)酵時間對米糠大豆酸奶感官品質和乳酸含量的影響

由圖3可知,乳酸含量和感官評分均先升高后降低,在發(fā)酵時間為5 h時,感官評定分和乳酸含量達到最高值。因為發(fā)酵時間越長,乳酸菌產(chǎn)生越多,發(fā)酵越充分,感官評分越高;如果發(fā)酵時間大于5 h,會影響酸奶的風味,導致感官評分下降,故選取5 h為最適宜發(fā)酵時間。

圖3 發(fā)酵時間對米糠大豆酸奶感官品質和乳酸含量的影響Fig.3 The effect of fermentation time on the sensory quality and the content of lactic acid of yogurt with rice bran and soybean

2.4 穩(wěn)定劑含量對米糠大豆酸奶感官品質和乳酸含量的影響

由圖4可知,海藻酸鈉加瓊脂粉添加量為0.18%+0.18%時,感官評定分數(shù)最高,為85.93,且乳酸含量也最高,為46.39。乳酸先升高后降低的原因可能是:穩(wěn)定劑在一定范圍內越多,對整個酸奶的凝乳狀態(tài)越好,感官評分越高;到達最高點后開始下降的原因:穩(wěn)定劑過多不僅影響風味,還會對人體產(chǎn)生一定的傷害[23]。從單因素實驗結果來看,海藻酸鈉加瓊脂粉為0.18%+0.18%最為適合。

圖4 穩(wěn)定劑含量對米糠大豆酸奶感官品質和乳酸含量的影響Fig.4 The effect of stabilizer content on the sensory quality and the content of lactic acid of yogurt with rice bran and soybean

2.5 正交實驗

比較表3的極差大小可知,各因素影響發(fā)酵酸奶品質的主次順序為:B>A>D>C，即米糠酸奶發(fā)酵時間>發(fā)酵溫度>料液比>穩(wěn)定劑含量。對此次正交實驗結果進行直觀分析,得到優(yōu)化組合為A2B3C2D3。根據(jù)表3可以看出發(fā)酵時間為本實驗的顯著性因素,說明在實驗過程中此因素對實驗起主導因素,同時考慮到發(fā)酵溫度、質量比越低,乳酸菌在發(fā)酵過程中不易形成生長優(yōu)勢,酸奶易污染雜菌;穩(wěn)定劑含量越少,酸奶的凝乳狀態(tài)越差,感官評分越低。因此,米糠大豆酸奶制品主發(fā)酵期的優(yōu)化工藝條件是:米糠與黃豆?jié){質量比為1/2,穩(wěn)定劑為0.13%的海藻酸鈉與0.13%的瓊脂,發(fā)酵溫度為45 ℃,發(fā)酵時間為5 h。

表3 正交實驗結果Table 3 Orthogonal test results

2.6 驗證實驗

根據(jù)正交實驗結果,按照最佳發(fā)酵條件組合A2B3C2D3,即米糠與黃豆?jié){質量比為1/2,穩(wěn)定劑為0.13%的海藻酸鈉與0.13%的瓊脂,發(fā)酵溫度為45 ℃,發(fā)酵時間為5 h;進行三次重復性實驗,結果感官評分為93.83,乳酸含量為58.28 μg/mL?？梢?最佳發(fā)酵工藝條件生產(chǎn)的米糠大豆酸奶具有良好的感官性狀品質和較高的乳酸含量。

2.7 發(fā)酵乳產(chǎn)品質量指標

2.7.1 感官指標 均勻乳白色,有香郁米糠豆奶味,無異味,凝乳細膩爽滑,組織形態(tài)呈固態(tài),無明顯乳清析出。

2.7.2 理化及微生物指標 表4可知,按照最佳工藝實驗確定的配方和工藝過程,研發(fā)的米糠大豆酸奶各項理化指標符合GB19302-2010《食品安全國家標準發(fā)酵乳》要求。

表4 米糠大豆酸奶理化及微生物指標檢測結果Table 4 Physicochemical and microbiological indexes test results of yogurt with rice bran and soybean

3 結論

本實驗以米糠和大豆為原料,研究了米糠大豆酸奶在不同因素條件下的生產(chǎn)工藝,通過單因素和正交實驗,得出米糠大豆酸奶的最佳生產(chǎn)工藝:米糠與黃豆?jié){質量比為1/2,穩(wěn)定劑為0.13%的海藻酸鈉與0.13%的瓊脂,發(fā)酵溫度為45 ℃,發(fā)酵時間為5 h,在此條件下,發(fā)酵效果最好,得到的酸奶為乳白色,色澤均勻一致,有香郁米糠豆奶味,無異味,凝乳細膩爽滑,呈固態(tài),表面無明顯乳清析出,并且含有較高的乳酸(58.28 μg/mL)和豐富的蛋白質(3.67 g/100 g),其蛋白質含量遠遠超過國家標準2.3 g/100 g,是一種高植物蛋白酸奶。該產(chǎn)品含有米糠及其他重要天然營養(yǎng)成分,這樣的研制不僅可以發(fā)揮米糠、大豆和酸奶的多種營養(yǎng)保健作用,也為米糠的開發(fā)利用提供了新的途徑,從而提高了米糠的經(jīng)濟效用值。

[1]張艷,陳文丹,張傳智,等.米糠發(fā)酵食品的研究進展[J]. 食品安全導刊,2017,18:67-67.

[2]楊月欣. 中國食物成分表[M].北京:北京大學醫(yī)學出版社,2009:35.

[3]余尚學,方念伯,余尚工,等.米糠蛋白提取工藝:中國,CN101273747[P].2008-10-01.

[4]余尚學,方念伯.米糠γ-谷維醇和復合維生素E營養(yǎng)成分的提取工藝:中國,CN103082171A[P].2013-05-08.

[5]陳清嬋,李蓉,孫愛紅,等.米糠復合酶解工藝條件研究[J]. 中國釀造,2016,35(2):57-60.

[6]陳清嬋,王勁松,簡清梅,等. 米糠乳酸發(fā)酵工藝研究[J]. 荊楚理工學院學報,2013,28(6):58-64.

[7]陳清嬋,王勁松. 米糠飲料的開發(fā)與研究進展[J]. 食品科技,2012,37(9):156-165.

[8]Lei Liu,Ruifen Zhang,Yuanyuan Deng,et al.Fermentation and complex enzyme hydrolysis enhance total phenolics and antioxidant activity of aqueous solution from rice bran pretreated by steaming withα-amylase[J].Food Chemistry,2017,221:1231-1238.

[9]Qian Liu,Xiujuan Cao,Xuhui Zhuang,et al.Rice bran polysaccharides and oligosaccharides modified by grifola frondosa fermentation:Antioxidant activities and effects on the production of NO[J].Food Chemistry,2016,487-495.

[10]Daniel M,Webber,Navam S,et al. Phenolic profile and antioxidant activity of extracts prepared from fermented heat-stabilized defatted rice bran[J]. Journal of Food Science,2014,79(11):287-294.

[11]Cheickna Daou,Hui Zhang,Camel Lagnika,et al. In-vitro

fermentation by human fecal bacteria and bile salts binding capacity of physical modified defatted rice bran dietary fiber[J]. Food and Nutrition Sciences,2014,5(12):1114-1120.

[12]Hyun Joo Yoon,Kyoung Ah Lee,Jae Hoon Lee,et al. Effect of fermentation by B acillus subtilis on antioxidant and cytotoxic activities of black rice bran[J]. Int J Food Sci Technol,2015,50(3):148-156.

[13]陳文明,石翠芳. 米糠花生保健型酸奶的研制探討[J]. 科技資訊,2007,22(15):1672-3791.

[14]王勁松,陳清嬋. 不同膨化條件對米糠主要營養(yǎng)成分影響的研究[J]. 食品工業(yè)科技,2012,33(20):340-360.

[15]潘超,盧義伯,吳璟. 大豆酸奶加工工藝研究[J]. 現(xiàn)代食品科技,2007,23(7):45-47.

[16]劉顯儒,竇博鑫,劉穎. 復合營養(yǎng)米糠蛋白肽乳穩(wěn)定性的研究[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工：學刊,2013,3(310):17-20.

[17]曹秀娟,熊犍,劉倩,等.植物乳桿菌發(fā)酵米糠粕多糖分析及發(fā)酵飲料的制備[J]. 糧油食品科技,2015,23(5):91-96.

[18]華鶴良,房東升,楊仁琴,等.嗜熱鏈球菌與保加利亞乳桿菌的不同比例對酸乳發(fā)酵性能和產(chǎn)香特性的影響[J]. 中國乳品工業(yè),2014,42(3):26-29.

[19]左鋒,董洋洋. 酵解米糠制作無糖酸奶的工藝研究[J]. 中國釀造,2014,33(8):159-162.

[20]王偉華,王穎,李冰,等. 大豆膳食纖維酸奶工藝參數(shù)優(yōu)化[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2013(12):247-249.

[21]王永華. 食品分析[M]. 北京:中國輕工業(yè)出版社,2014,62-64.

[22]郭清泉,張?zhí)m威,林淑英. 酸奶發(fā)酵劑機理及后酸化控制措施[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè),2001(2):80-83.

[23]廖芬,劉國明,鄭鳳錦,等.不同穩(wěn)定劑對香蕉凝固型酸奶品質的影響[J]. 南方農(nóng)業(yè)學報,2015,46(1):123-127.