岳 春,姚 虹,李書霞,潘 勇

(1.南陽(yáng)理工學(xué)院 生物與化學(xué)工程學(xué)院，河南 南陽(yáng) 473004；

2.鄭州工程技術(shù)學(xué)院 化工食品學(xué)院，鄭州450044)

薏米發(fā)酵乳以薏米為發(fā)酵的主要原料，具有奇特的薏米飲料的芬芳?xì)庀?。研究表明，用米糠加玉米漿作為發(fā)酵菌的氮素營(yíng)養(yǎng)，適合發(fā)酵菌的成長(zhǎng)；發(fā)酵的時(shí)間以22～25h為宜，發(fā)酵溫度約為40℃，可制成酸甜可口，具有濃郁的薏米芳香氣息的乳酸飲料，且有保健作用，受到廣大消費(fèi)者的青睞。[1-2]飲料在消費(fèi)市場(chǎng)中占有較高的比例，而薏米飲料的加工比較容易，所以若能很好地利用薏米的營(yíng)養(yǎng)和醫(yī)用價(jià)值，將是飲料研究中的另一個(gè)研究方向。[3-4]開發(fā)一種極具營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功能的藥食兩用的天然產(chǎn)品，將成為一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，值得深入研究和開拓。[5-7]

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

薏米、原料乳、中溫型α-淀粉酶(酶活力2000U/mL)、糖化酶(酶活力10萬U/mL)、 麩皮、乳酸菌、葡萄糖、氫氧化鈉等，均為市售。

1.2 儀器與設(shè)備

電熱恒溫培養(yǎng)箱 、高速萬能粉碎機(jī)、烤箱、恒溫水浴鍋、手持糖量?jī)x等。

1.3 工藝流程及操作要點(diǎn)

1.3.1 薏米糖漿的工藝流程及操作要點(diǎn)[8-10]

浸泡：取薏米適量，挑揀，清洗后在清水中浸泡8h，備用。

烘烤：薏米瀝干后，平鋪在托盤上，放在烤箱中烘烤至呈金黃色。

打粉：將烘烤后的薏米用高速粉碎機(jī)粉碎到90目篩。

液化：加入α-淀粉酶，在70℃水浴中液化2.5h，碘液檢驗(yàn)不變色，證明液化完全。然后把水浴鍋的溫度上升到100℃，滅酶。

糖化：把溫度降到65℃，調(diào)pH到5.0左右，加5.0% 的糖化酶和 50% 的麩皮(麩皮中β-淀粉酶的酶活力為3700U/g，相當(dāng)于50萬U/mL β-淀粉酶0.3%的用量)，恒溫糖化60min,然后煮沸滅酶12min。

濃縮：將制備好的糖化液蒸發(fā)濃縮到總糖含量為70%的糖漿。

1.3.2 薏米發(fā)酵乳的工藝流程及操作要點(diǎn)[11-12]

殺菌：將原料乳和燒杯、錐形瓶放入沸水中進(jìn)行殺菌。煮沸殺菌后，將原料乳和燒杯、錐形瓶等冷卻至40℃。

乳酸菌活化：將乳酸菌放在燒杯中，置于40℃水浴鍋中活化，當(dāng)燒杯表面有泡沫或者氣泡時(shí)，表示活化完成。

調(diào)配原料乳：將殺菌后的原料乳倒入燒杯和錐形瓶中，再將活化后的乳酸菌按8%的量加入到原料乳中，搖勻。

薏米糖漿的添加：先將凝固的薏米糖漿加熱融化，按薏米糖漿與原料乳15的比例添加薏米糖漿，搖勻。

發(fā)酵：將放有原料乳的燒杯放入45℃恒溫培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)4h。

冷卻：將培養(yǎng)好的發(fā)酵乳放在冰箱中冷卻2天，則香氣更加濃郁，風(fēng)味更加突出。

2 結(jié)果與分析

2.1 液化條件的確定

2.1.1 淀粉酶用量的確定

由表1可知，當(dāng)α-淀粉酶的接種量為6%時(shí)，可溶性固形物的含量最高。用碘液檢驗(yàn)，溶液不變色，說明液化完成。故淀粉酶的用量為6%左右時(shí)，液化的效果較好。

2.1.2 液化溫度的確定

由表2可知，當(dāng)液化溫度為70℃時(shí)，固形物的含量最高，故液化溫度為70℃左右時(shí)，液化的效果較好。

2.1.3 液化時(shí)間的確定

由表3可知，淀粉液化的時(shí)間為2.5h時(shí)，糖液中的固形物含量最高，故液化的時(shí)間大約為2.5h。

2.1.4 液化條件的正交試驗(yàn)

根據(jù)料水比、α-淀粉酶用量、液化時(shí)間、液化溫度4個(gè)因素，設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)，見表4和表5，以固形物含量為指標(biāo)得出液化的最優(yōu)條件。

由表5可知，液化條件的最優(yōu)組合為B2A2D3C3，主次順序?yàn)锽2>A2>D3>C3，即α-淀粉酶的用量>料水比>時(shí)間>溫度。最佳組合A2B2C3D3并未出現(xiàn)在試驗(yàn)組中，故進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得出該條件下水解液的可溶性固形物含量為27.62%，低于試驗(yàn)組中液化可溶性固形物含量最高的組合，故確定液化最優(yōu)水平組合為α-淀粉酶用量6%、料水比18、溫度70℃、液化時(shí)間2.5h。

2.2 糖化條件的確定[13]

2.2.1 糖化溫度的確定

由表6可知，糖化溫度為65℃時(shí)，浸提液中的還原糖含量最高，故糖化溫度大約為65℃。

2.2.2 糖化酶用量的確定

由表7可知，糖化酶的接種量為5%時(shí)，還原糖的含量最高，故糖化酶的接種量為5%左右時(shí)，糖化的效果較好。

2.2.3 糖化時(shí)間的確定

由圖1可知，糖化時(shí)間對(duì)糖化的效果也有影響，還原糖含量隨著糖化時(shí)間的增長(zhǎng)而升高，但是當(dāng)糖化時(shí)間太長(zhǎng)時(shí)，還原糖的含量反而隨之下降。從圖1中可知，糖化時(shí)間為55min時(shí)，還原糖含量最大，故糖化的時(shí)間約為55min。

圖1 糖化時(shí)間對(duì)糖化效果的影響

2.2.4 麩皮添加量對(duì)糖化效果的影響

從圖2可知，當(dāng)麩皮的用量為50%時(shí)，糖化的效果最好，故麩皮的用量大致為50%。

圖2 麩皮的用量對(duì)糖化效果的影響

2.2.5 糖化最優(yōu)條件的確定

根據(jù)糖化酶用量、料水比、糖化時(shí)間、溫度等4個(gè)因素設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)，見表8，根據(jù)極差分析得出糖化的最佳條件。

由表9可知，各因素對(duì)糖化液中還原糖含量影響主次順序?yàn)锳2C3D3B2，即糖化酶用量>溫度>時(shí)間>麩皮用量。最佳組合A2B2C3D3并未出現(xiàn)在試驗(yàn)組中，故進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得出該條件下水解液的還原糖含量為13.63%，低于試驗(yàn)組中糖化液還原糖量最高的組合，故確定糖化最優(yōu)水平組合為糖化酶添加量5%、麩皮用量50%、糖化時(shí)間55min、溫度65℃。

2.3 酶解最佳工藝

根據(jù)料水比、淀粉酶用量、糖化酶用量和麩皮用量4個(gè)因素，設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)，見表10和表11，以還原糖含量為指標(biāo)，選出最佳方案。

由表11可知，薏米酶解工藝的4個(gè)因素對(duì)酶解影響的主次順序?yàn)锳2>B2>D3>C3，即料水比>α-淀粉酶用量>麩皮用量>糖化酶用量，料水比對(duì)薏米酶解的影響最大。最佳工藝組合A2B2D3C3并未出現(xiàn)在試驗(yàn)組中，故進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得出的還原糖含量為14.8%，大于正交試驗(yàn)組的最高組值。故薏米酶解制備糖漿的最佳工藝為：料水比18，α-淀粉酶用量6%，糖化酶接種量5%，麩皮用量50%。

2.4 風(fēng)味發(fā)酵乳發(fā)酵工藝的確定

2.4.1 發(fā)酵條件的選擇

薏米糖漿發(fā)酵乳的綜合評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表12。

根據(jù)口感、色澤、外觀、香味、酸度等指標(biāo)，選擇成品口感好、薏米香味濃郁、酸甜適中的發(fā)酵條件，如表13所示。

乳酸發(fā)酵后要放在冰箱中冷卻，延緩乳酸菌后發(fā)酵的進(jìn)行，增加發(fā)酵乳的香味。發(fā)酵時(shí)間越長(zhǎng)，發(fā)酵乳的酸度越大。若發(fā)酵時(shí)間過長(zhǎng)，則影響發(fā)酵乳的風(fēng)味，故乳酸主發(fā)酵完成后，要放在冰箱中冷卻。冷卻24h，發(fā)酵乳的香味最濃，風(fēng)味更加突出；冷卻的時(shí)間過長(zhǎng)，則發(fā)酵乳的香氣變淡，口感下降。發(fā)酵乳發(fā)酵后放在冰箱中冷卻的最適宜時(shí)間為2天。

2.4.2 最佳發(fā)酵條件的確定

從以上實(shí)驗(yàn)可以看出，糖漿與原料乳的比例、乳酸菌的接種量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度等因素對(duì)薏米糖漿發(fā)酵乳的風(fēng)味均有影響。為了研究這4個(gè)因素的綜合作用，采用L9(34)正交試驗(yàn)，見表14和表15，通過極差分析得出這4個(gè)因素的最佳組合方案。

由表15可知，薏米發(fā)酵乳發(fā)酵影響因素的主次順序?yàn)锳2>B2>C3>D2，即糖漿與原料乳的比例>乳酸菌接種量>溫度>時(shí)間。最優(yōu)水平組合A2B2C3D2沒有在正交試驗(yàn)中出現(xiàn)，所以做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得出的綜合評(píng)分84.69分，低于正交試驗(yàn)組中評(píng)分最高的組。因此，確定薏米糖漿風(fēng)味發(fā)酵乳的最佳發(fā)酵工藝為：糖漿與原料乳的比例15，乳酸菌的接種量為8%，發(fā)酵時(shí)間為4h，溫度為45℃。

3 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)[14-16]

3.1 感官指標(biāo)

色澤：呈黏稠狀、凝固的、均勻一致的乳黃色。

風(fēng)味：具有產(chǎn)品應(yīng)有的獨(dú)特香味，酸甜爽口。

組織狀態(tài)：細(xì)膩均勻，無分層、沉淀現(xiàn)象。

3.2 理化指標(biāo)

可溶性固形物：≥12%

總糖：≥10%

蛋白質(zhì)：≥2.3%

3.3 微生物指標(biāo)

細(xì)菌總數(shù)： ≤100CFU/mL

大腸桿菌數(shù)： ≤3MPN/10mL

乳酸菌：≥1×107

CFU/mL致病菌：不得檢出

霉菌： ≤30CFU/mL

酵母菌： ≤50CFU/mL

4 結(jié)論

將薏米糖漿作為乳酸發(fā)酵的主要原料，研究薏米糖漿在風(fēng)味發(fā)酵乳中的應(yīng)用。產(chǎn)品呈淡黃色，酸甜可口，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，而且具有薏米特有的香味。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備薏米糖漿時(shí)α-淀粉酶用量6%、料水比18、溫度70℃、液化時(shí)間2.5h；糖化酶添加量5%、麩皮用量50%、糖化時(shí)間55min、溫度65℃。發(fā)酵乳最佳發(fā)酵工藝：糖漿與原料乳的比例為15，乳酸菌用量8%，發(fā)酵溫度45℃，發(fā)酵時(shí)間4h。