納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料工藝

王繼偉，吉亞力，葛英亮，劉 晶

(1.哈爾濱學院工學院，黑龍江 哈爾濱 150086；2.哈爾濱師范大學管理學院，黑龍江 哈爾濱 150025；3.東北農業大學食品學院，黑龍江 哈爾濱 150030)

納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料工藝

王繼偉1，吉亞力2，葛英亮1，劉 晶3

(1.哈爾濱學院工學院，黑龍江 哈爾濱 150086；2.哈爾濱師范大學管理學院，黑龍江 哈爾濱 150025；3.東北農業大學食品學院，黑龍江 哈爾濱 150030)

選用東北優質甜玉米，制作玉米漿飲料，采用納豆芽孢桿菌對其進行發酵研究，通過正交試驗，初步確定納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料的工藝：玉米汁質量分數30%、發酵時間24h、發酵溫度31℃；調配參數為添加蔗糖3%、β-環糊精量0.03%、檸檬酸0.05%，此時飲料在4℃冷藏7d內口感最佳。納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料消除了納豆飲料的不良風味，富含納豆芽孢桿菌發酵產物，具有一定的營養和保健功能。

納豆芽孢桿菌；發酵；玉米漿；工藝

Abstract：To develop aBacillus natto-fermented corn steep liquor beverage, sweet corn from the northeast of China was processed into corn steep liquor, followed byBacillus nattofermentation and blending. Orthogonal array optimization showed that the optimal conditions for fermenting corn steep liquor were as follows:material concentration 30%; fermentation temperature 31 ℃; and fermentation duration 24 h and that the fermentation product with additions of 3% sucrose, 0.03%β- cyclodextrin and 0.05% citric acid had the best mouthfeel. Moreover, the developed beverage should be stored at 4 ℃ for less than 7 days.

Key words：Bacillus natto；fermentation；corn steep liquor；technology

玉米是一種分布廣泛、營養豐富的糧食作物，甜玉米是其較為優良的品種，甜玉米中含有大量的碳水化合物、蛋白質、維生素、礦物質及揮發性芳香成分[1-2]，包括2-乙酰-1-吡咯琳和2-乙酰-2-噻唑琳、二甲基硫醚、1-羥基-2-丙酮、2-羥基-3-丁酮及2,3-丁二醇等[3]，氣味芳香濃郁。胚乳中含有一定的水溶性多糖WSP[4]，使得甜玉米口感嫩滑、柔軟、香味濃郁，甜玉米中含有多種功能性成分，如谷胱甘肽、甾醇等具有一定的抗癌功能[5]。

納豆芽孢桿菌(Bacillus natto)[6]是枯草芽孢桿菌的一個亞種，最初是從納豆中分離出來的主要發酵菌，研究認為納豆芽孢桿菌能夠激活細胞內的信號途徑，促使腸道上皮細胞合成分泌IL-6和IL-8等細胞因子，從而增強腸道抵抗病原菌的能力[7]，而納豆芽孢桿菌次生代謝產物中的功能性物質如納豆激酶[8]，不僅具有類似纖溶酶的作用，并且還有穩定腸道溫度和pH值的作用[9]，Urano等[10]也證實納豆激酶能將纖溶酶原激活物抑制物裂解為小分子量片可作為治療血栓的理想替代藥品，目前研究廣泛[11-12]，納豆芽孢桿菌發酵產物可以促進腸道酸化而有利于鐵、鈣及VD等的吸收[13]。

納豆芽孢桿菌發酵產物往往具有一種惡臭的氣味，與大豆腐敗后的氣味極其相似，本研究以甜玉米漿為基料，采用納豆芽孢桿菌發酵，甜玉米的香氣可以掩蓋發酵產物中納豆芽孢桿菌發酵產物的異味，使其更易為人們所接受，以此為基礎調配出一種營養豐富、氣味芳香、具有納豆保健功能的玉米漿發酵飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

速凍甜玉米 綠山川食品廠；納豆 哈爾濱日尚食品有限公司；白砂糖、檸檬酸、β-環糊精 市售。

1.2 儀器與設備

WMK-02型恒溫培養箱 上海醫療器械廠；SWCJ-1F型無菌操作臺 蘇州佳寶凈化工程設備有限公司；HZQ-X100A型恒溫搖床 上海達平儀器有限公司；DL-718型多功能食物攪拌機 多樂公司；DJM-50型膠體磨上海東華高壓均質機廠；UV-2802型紫外-可見分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 玉米漿前處理工藝流程

選料→去苞衣、去須→清洗→滅酶→冷卻→刮粒、取粒→打漿→細磨→糊化→過濾→滅菌→玉米漿

1.3.2 納豆芽孢桿菌的培養工藝流程

納豆→無菌生理鹽水浸泡→分區劃線→分離菌種→二次分離純化→擴大培養→發酵菌

1.3.3 飲料生產基本工藝流程

玉米漿→接種→發酵→過濾(無菌)→二次無菌調配→罐裝→成品→冷藏

1.3.4 感官評定標準

具體評定標準見表1。

1.3.5 發酵條件確定

根據1.3.1節和1.3.2節所設定的工藝流程，經多次試驗，納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料生產工藝的主要影響因素：玉米漿質量分數、發酵時間、發酵溫度。每個因素選取3個水平進行L9(34)的正交試驗。

料(黏玉米)水比為1:3的條件下，對黏玉米進行打漿、破碎、在溫度為75℃進行糊化，過濾，分別稀釋至質量分數為30%、40%、50%、60%、70%，在121℃、10min滅菌后，冷卻至70℃左右接入納豆芽孢桿菌31℃恒溫培養24h，進行單因素試驗。

根據上述試驗獲得的結果，采用相同工藝，調整發酵時間為18、24、30、36、42h，進行單因素試驗。

根據上述試驗獲得的條件，改變發酵溫度為27、29、31、33、35℃，進行單因素試驗。

建立因素水平表，進行L9(33)正交試驗，以確定最優的納豆芽孢桿菌發酵玉米漿的工藝條件。

1.3.6 納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料調配與儲存

發酵后的玉米漿飲料存在部分渾濁物質，影響感官，需進行無菌過濾，其氣味且不易為大眾接受，需對其進行二次調配，在二次調配同時確定存儲最佳的條件，因此，以蔗糖、β-環糊精、檸檬酸添加量和冷卻時間4因素先進行單因素試驗，在添加β-環糊精質量分數為0.05%、檸檬酸質量分數為0.15%、儲存時間7d的條件下，改變蔗糖添加的質量分數分別為1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%進行調配，并對所得飲料進行感官評定，選取較優的3個水平。

根據上述試驗得到最優砂糖添加量改變β-環糊精添加的質量分數0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09%，進行感官評定，選取較優水平。

根據上述試驗獲得的條件，改變檸檬酸添加的質量分數0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09%、0.11%，進行感官評定，選取較優水平。

選取上述試驗獲得的參數，改變4℃冷藏時間后保藏3、5、7、9、11 d后進行感官評定，在未改變總體性狀的前提下，選取較優水平。

1.3.7 飲料成分的檢測

對發酵后的飲料成份進行檢測，VK2采用反向高效液相色譜法測定(借鑒GB 7294—87《飼料添加劑維生素K》)；大豆異黃酮采用高效液相色譜法測定(GB/T 23788—2009《保健食品中大豆異黃酮的測定方法》)；VB2采用熒光分光光度法進行測定(GB/T 7629—2008《谷物中維生素B2測定》)；納豆激酶采用纖維蛋白平板法進行測定[14-15]；總脂肪含量采用水解提取-氣相色譜法進行測定(GB/T 22223—2008《總脂肪、飽和脂肪(酸)、不飽和脂肪(酸)的測定：水解提取-氣相色譜法》)；蛋白質測定采用凱氏定氮法進行測定(GB 5009.5—2010《食品中蛋白質的測定》)。

2 結果與分析

2.1 納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料工藝正交試驗

經單因素試驗，確定納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料的正交試驗因素水平表見表2，結果見表3。

表1 納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料的感官評審表Table 1 Sensory evaluation standards forBacillus natto-fermented corn steep liquor beverage

表2 納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料L9(34)正交試驗因素水平表Table 2 Factors and levels in the orthogonal array design for optimizing material fermentation

表3 納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料L9(34)正交試驗設計及結果Table 3 Orthogonal array design layout for optimizing material fermentation and experimental results

由表3可知，納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料發酵溫度是主要因素。影響納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料因素為發酵溫度＞發酵時間＞玉米漿質量分數，確定納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料的最優條件為玉米汁質量分數30%、發酵時間24h、發酵溫度31℃。

此時獲得發酵溶液較為清澈透明，呈淡乳白色，具有較為濃郁的黏玉米香氣，納豆芽孢桿菌發酵產生氣味可以很好為其所掩蓋，經測定，在100g玉米漿發酵液中測定VK2含量為126μg、異黃酮含量為13000μ g，以及VB2、納豆激酶等大部分納豆芽孢桿菌發酵納豆時具有的功能性次生代謝產物都有一定的存在，相比下，飲料中脂肪及蛋白的含量顯著降低。

2.2 納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料調配參數的確定

采用2.1節獲得工藝條件，根據1.3.6節確定的參數建立納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料調配參數的L9(34)正交試驗因素水平見表4，結果見表5。

表4 納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料調配參數L9(34)正交試驗因素水平表Table 4 Factors and levels in the orthogonal array design for optimizing beverage formulation

確定納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料最優調配參數為添加蔗糖3%、檸檬酸0.05%、β-環糊精量0.03%、4℃冷藏時間7d內飲用口味最佳。此時獲得納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料，口感酸甜適中，納豆發酵氣味掩蓋良好，適宜日常飲用。

表5 納豆芽孢桿菌發酵玉米漿飲料配方的L9(34)正交試驗設計及結果Table 5 Orthogonal array design layout for optimizing beverage formulation and experimental results

3 結 論

經正交試驗及后期的驗證實驗確定納豆孢桿菌發酵玉米漿飲料的發酵條件為玉米汁質量分數30%、發酵時間24h、發酵溫度31℃，并確定調配工藝參數為添加蔗糖3%、β-環糊精量0.03%、檸檬酸0.05%，建議本飲料在4℃冷藏7d內飲用。

本實驗主要研究了采用納豆芽孢桿菌發酵玉米漿活菌飲料的發酵工藝及調配參數，確定了采用新型菌種發酵玉米漿飲料，使之并含玉米營養及納豆芽孢桿菌代謝產物功能，為研制新型玉米漿發酵活菌飲料提供一定參考。

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Optimizing the Production Process ofBacillus natto-fermented Corn Steep Liquor Beverage

WANG Ji-wei1，JI Ya-li2，GE Ying-liang1，LIU Jing3
(1. School of Technology, Harbin University, Harbin 150086, China；2. School of Management, Harbin Normal University, Harbin 150025, China；3. College of Food Science, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

TS275.4

B

1002-6630(2010)18-0480-03

2010-06-23

黑龍江省自然科學基金項目(C200945)

王繼偉(1959—)，男，教授，本科，研究方向為飲料工藝、食品營養。E-mail：wjw782@163.com