□ 陳雨春 王 妍 王 暢 陳婷婷 張 軍 黑龍江大學(xué)農(nóng)業(yè)微生物技術(shù)教育部工程研究中心黑龍江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院黑龍江省普通高校分子生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

谷物被稱為世界各民族的生命之本，我國(guó)早在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期已有“五谷為養(yǎng)”之說(shuō)[1]。當(dāng)代社會(huì)中，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與生產(chǎn)方式的更新迭代，消費(fèi)者在多方面因素的影響下，對(duì)于谷物有了更加深入的了解，同時(shí)對(duì)自身的需要有了進(jìn)一步的認(rèn)知，對(duì)于食品，趨于追求安全、健康、快捷和時(shí)尚[2]。食品的生產(chǎn)和保存有諸多方式，而發(fā)酵被普遍認(rèn)為是最古老和最經(jīng)濟(jì)的方法之一，谷物發(fā)酵食品在世界各地被廣泛食用[3]。與直接用原料烹飪的食物相比，發(fā)酵谷物食品通常更美味、更容易消化，富含多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如維生素、有機(jī)酸和游離氨基酸[4]。隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們更傾向于食用動(dòng)物性食物，導(dǎo)致居民飲食攝入失衡。因此，為改善膳食平衡，均衡營(yíng)養(yǎng)，以谷物為原料經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)的谷物發(fā)酵飲料成為發(fā)展趨勢(shì)。谷物乳酸發(fā)酵飲料是經(jīng)過(guò)現(xiàn)代工藝流程加工成的可以直接飲用的產(chǎn)品，在口感、便捷度、消費(fèi)者接受度方面較以往產(chǎn)品有很大進(jìn)步，同時(shí)充分保留了谷物中對(duì)人體健康有益的營(yíng)養(yǎng)成分[5]。飲料也由原來(lái)的“解渴好喝”擴(kuò)展到具有一定功能特點(diǎn)的產(chǎn)品[6]。在飲料研發(fā)領(lǐng)域，益生菌發(fā)酵逐漸得到廣泛認(rèn)可。這種方式不僅可以提升飲品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，同時(shí)也可以增加其特殊風(fēng)味，從而得到了消費(fèi)者的青睞[7]。本文主要就谷物乳酸發(fā)酵飲料的國(guó)內(nèi)外工藝研究及發(fā)酵菌群分析進(jìn)展進(jìn)行綜述，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)谷物乳酸發(fā)酵飲料純種發(fā)酵提供參考。

1 谷物乳酸發(fā)酵飲料的工藝研究進(jìn)展

1.1 工藝流程

和樹(shù)平等人[8]以大麥、燕麥和薏仁為原料制作復(fù)合谷物發(fā)酵飲料，其制作工藝流程為：原料→制漿→均質(zhì)→糖化→接種發(fā)酵→調(diào)配→均質(zhì)→灌裝→滅菌。最終得到的產(chǎn)品色澤均一呈淡黃色，組織狀態(tài)均勻，其微生物指標(biāo)和理化指標(biāo)均符合規(guī)定。

研究人員通過(guò)對(duì)谷物乳酸發(fā)酵飲料加工工藝的比較，發(fā)現(xiàn)具有大同小異的工藝流程：原料清洗→磨漿→糊化→液化→糖化→均質(zhì)→殺菌→發(fā)酵→后期調(diào)配→成品[9]。針對(duì)不同的谷物進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)其工藝流程研發(fā)重點(diǎn)為發(fā)酵階段和后期調(diào)配階段。

1.2 配方及穩(wěn)定技術(shù)研究進(jìn)展

周爽等人[10]以黑糯米和燕麥為原料，選擇保加利亞乳桿菌進(jìn)行發(fā)酵，通過(guò)對(duì)所得產(chǎn)品的感官分析和理化分析，得出最佳工藝為：黑糯米∶燕麥∶飲用水為0.5 ∶0.5 ∶8、菌種接種量為0.4%。得到的產(chǎn)品酸甜適中，細(xì)膩潤(rùn)滑；然而組織狀態(tài)稍微不均勻，靜置一段時(shí)間會(huì)有分層現(xiàn)象。

杜巧玲等人[11]以紫薯和燕麥為原料，在常用的工藝流程下對(duì)制作工藝進(jìn)行優(yōu)化，在調(diào)配時(shí)加入乳化穩(wěn)定劑，采用感官評(píng)價(jià)確定最優(yōu)配方。得到復(fù)合飲料最佳配方為紫薯汁與燕麥漿質(zhì)量比為6 ∶4，檸檬酸用量為0.015%、白砂糖用量為5%；乳化穩(wěn)定劑配方為：蔗糖酯0.15%、CMC—Na 0.15%和明膠0.20%。得到的紫薯—燕麥復(fù)合飲料色澤鮮亮協(xié)調(diào)，呈中紫色；具有紫薯和燕麥特有的香味且香氣濃郁，嘗之甘甜，口感細(xì)膩?lái)樆?；組織狀態(tài)均勻穩(wěn)定；理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)符合要求。

羅映英等人[12]以大米、綠豆、黃豆、小米、玉米和燕麥為原料，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，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明最佳配方為：黃豆∶玉米∶小米∶大米=4 ∶3 ∶2 ∶1；最佳發(fā)酵條件為：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—Na 0.375%、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 ～20 min。研制了一種色、香、味俱佳的復(fù)合谷物乳酸發(fā)酵飲料。

J Iskakkova 等人[13]以小米為原料，采用基本旋轉(zhuǎn)流變學(xué)方法測(cè)定小米發(fā)酵飲料的制備溫度和制備時(shí)間。結(jié)果表明：45 ℃下浸泡15 min、45 ～93 ℃煮沸30 min 冷卻到65 ℃冷卻。在65 ℃下攪拌10 min 可以得到最佳小米發(fā)酵飲料。通過(guò)對(duì)工藝優(yōu)化的研究發(fā)現(xiàn)，由于發(fā)酵后的谷物飲料穩(wěn)定性較差，靜置狀態(tài)下容易分層，為了防止產(chǎn)品沉淀，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。

1.3 發(fā)酵菌群分析研究進(jìn)展

在國(guó)外，傳統(tǒng)谷物乳酸發(fā)酵飲料的研究多集中在菌群結(jié)構(gòu)分析及菌株的分離鑒定。

Nemo R 等人[14]通過(guò)對(duì)埃塞俄比亞傳統(tǒng)發(fā)酵飲料的grawa 和tej 進(jìn)行微生物分析、理化性質(zhì)和近似成分分析，發(fā)現(xiàn)有許多有益的微生物，如乳酸菌和酵母菌，這兩種物質(zhì)除了對(duì)改善人體健康有作用外，還能產(chǎn)生必要的次生代謝物，阻礙有害微生物的生長(zhǎng)。

Rasheed H A 等人[15]對(duì)新疆（吉爾吉斯斯坦族）傳統(tǒng)發(fā)酵谷物飲料（當(dāng)?shù)胤Q波雜）進(jìn)行分離，并通過(guò)16S rDNA 測(cè)序鑒定從發(fā)酵乳桿菌BZ532分離出一種新的菌株LF—BZ532，對(duì)其進(jìn)行純化，純化后的LF—BZ532 及發(fā)酵乳桿菌BZ532 是食品工業(yè)中生物防腐劑的有效候選菌株。

Qin Huibin 等人[16]對(duì)由小米發(fā)酵而成的傳統(tǒng)酸粥進(jìn)行宏基因組學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌群落中乳酸桿菌屬和醋酸桿菌屬優(yōu)勢(shì)菌，真菌群落中畢赤酵母屬優(yōu)勢(shì)菌。同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)酸粥菌株進(jìn)行培養(yǎng)分離，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于用宏基因組分析鑒定的可操作分類單元，但也發(fā)現(xiàn)一些威脅食品安全和人體健康的有害微生物，這也是傳統(tǒng)發(fā)酵酸粥的不足。

2 我國(guó)谷物乳酸發(fā)酵飲料現(xiàn)存問(wèn)題

通過(guò)對(duì)谷物乳酸發(fā)酵飲料的國(guó)內(nèi)外工藝研究進(jìn)展和發(fā)酵菌群研究進(jìn)展的總結(jié)發(fā)現(xiàn)，谷物乳酸發(fā)酵飲料目前缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有優(yōu)質(zhì)的菌種資源庫(kù)以及可持續(xù)利用的發(fā)酵劑資源。目前許多傳統(tǒng)發(fā)酵飲料為家庭或者小作坊制作，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化，主要為自然發(fā)酵，其菌群結(jié)構(gòu)不明確及參與發(fā)酵的菌種不純，或多或少會(huì)含有一些致病菌，危害人體健康；并且在其發(fā)酵過(guò)程中有一些不可控制因素，由于環(huán)境或一些人為因素，生產(chǎn)環(huán)境衛(wèi)生狀況無(wú)法保證，導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)不可控，質(zhì)量時(shí)好時(shí)壞，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。谷物乳酸發(fā)酵飲料要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)還需要進(jìn)一步研究。

3 展望

今后傳統(tǒng)谷物發(fā)酵飲料的重點(diǎn)方向應(yīng)在于分離純化參與發(fā)酵的有益菌，建立菌種庫(kù)，將其制成發(fā)酵劑，使其實(shí)現(xiàn)純種發(fā)酵。同時(shí)通過(guò)現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)對(duì)谷物發(fā)酵飲料進(jìn)行系統(tǒng)的深入研究，探明其發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵菌株如何發(fā)揮作用，并對(duì)不同菌株進(jìn)行復(fù)配，研制出具有益生作用的優(yōu)質(zhì)發(fā)酵劑。最終，對(duì)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行取其精華式傳承，并對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新，使其實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，以使制得的谷物發(fā)酵飲料安全衛(wèi)生，有益身體健康，并提高谷物產(chǎn)品附加值。