燕麥谷物酒精發酵飲料的研制

胡博涵，劉素純,2,*，夏延斌，蔣立文，李羅明

(1 湖南農業大學食品科學技術學院，長沙 410128；2 食品科學與生物技術湖南省重點實驗室，長沙 410128；3 湖南省發酵食品工程技術研究中心，長沙 410128)

繼碳酸飲料、純凈水、茶飲、果汁飲料之后，谷物飲料正以“第五代飲料”的姿態進入中國飲料市場。它既符合中國人傳統的飲食習慣，也能滿足當前人們快節奏生活的營養補給需求，并具有代餐功能[1,2]。谷物飲料由于其營養豐富，具有一定的生理功能，且風味獨特，受到越來越多的消費者的喜愛，這也與人們更注重自然、注重健康有關[3]。谷物發酵飲料在今后相當長的一段時期內都將具有很強的市場競爭力。

燕麥在中國內蒙古自治區種植面積最大，約占全國燕麥總面積的40%。普通燕麥籽粒中蛋白質含量12%~18%，脂肪4%~6%，淀粉21%~55%，裸燕麥蛋白質中主要氨基酸含量也較高。在人們日常食用的小麥、稻米、玉米等9種食糧中，以燕麥的經濟價值最高，其主要表現在營養、醫療保健和飼用價值等方面[4-6]。

目前市場上推出的燕麥產品基本上屬于快速實用的燕麥片和燕麥粥。如何進一步提高其價值是一個值得研究的課題。筆者采用糖化菌和酵母發酵價格低廉、來源豐富的燕麥，釀制成一種營養豐富、口感滑爽、滋味清香的低酒精度谷物發酵飲料，旨在為生物技術在農產品深加工中的應用、為糧食轉化增值開辟一條新途徑。

1 材料與方法

1.1 材 料

啤酒酵母(Saccharomyces cereuisiae)、米曲霉AS3.042、根霉Q303(由湖南農業大學食品科學技術學院微生物教研室提供)；燕麥(購于超市)。

馬鈴薯培養基：馬鈴薯 200 g，蔗糖 20 g，瓊脂20 g，蒸餾水1 L。

固體麩皮培養基：麩皮與水質量比為1∶1，混合均勻后裝入500 mL三角瓶，以蓋滿底部即可。

以上滅菌條件為121℃，30 min。

1.2 主要儀器設備

高速組織搗碎機、生化恒溫培養箱、蒸汽消毒鍋、數顯恒溫水浴鍋、超凈工作臺、均質機、糖度計、酒精計。

1.3 方 法

1.3.1 菌種的活化

在無菌操作條件下，用接種環分別接一環啤酒酵母菌、米曲霉AS3.042和根霉Q303到PDA固體斜面培養基中，在28℃下培養2~3 d，備用。

1.3.2 菌種的擴大培養

將已經恢復活力的啤酒酵母菌接到裝有10 mL滅菌PDA液體培養基的試管中，在28℃下培養1 d后，再接3 mL到裝有100 mL的PDA液體培養基的三角瓶中進行擴大培養，血球計數板計數酵母菌數量達1.00×106cfu/mL以上,備用。米曲霉AS3.042和根霉 Q303分別接到麩皮培養基中培養 3 d后45~50℃下干燥，備用。

1.3.3 工藝流程

燕麥→浸泡→蒸煮→攤晾→接種米曲霉AS3.042、根霉 Q303→ 28℃培養 1.5 d→加入1∶1.5冷卻水，42℃糖化1 d，糖度為15°Bx→高速組織搗碎機粉碎→巴氏殺菌→接啤酒酵母28℃發酵2 d→勾調→均質→分裝→滅菌→成品→檢驗。

1.3.4 發酵條件優化

通過單因素試驗，確定燕麥主發酵的基本條件；然后用L9(33)正交試驗確定主發酵過程中影響酒精度和酸度的主要因素，并分析得出最佳發酵條件。每個處理3 次重復，結果取其平均值進行分析[8]。

(1)不同糖化菌對曲料發酵的影響。在酵母添加量為1.5%，發酵時間為48 h，發酵溫度為28℃，研究根霉Q303、米曲霉AS3.042、根霉Q303和米曲霉AS3.042各半分別對燕麥發酵糖化的影響，測定其發酵后的酒精度和pH值，從感官評定中選擇最合適的口味，從而選出最佳的糖化發酵劑。

(2)酵母添加量對曲料發酵的影響。在每份糖化水解好后，發酵時間為48 h，發酵溫度為25℃，研究添加不同酵母量(按原料體積百分比0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)，測定其酒精度和pH值，從而選出最佳酵母添加量。

(3)發酵溫度對曲料發酵的影響。以酵母添加量為1.5%，發酵時間為48 h，研究酵母不同發酵溫度(25，28，30，32℃)對曲料發酵的影響。測定其酒精度和pH值，選出最佳發酵溫度。

(4)發酵時間對曲料發酵的影響。以酵母添加量為1.5%，發酵溫度為28℃，研究不同發酵時間(24，36，48，60，72 h)對曲料發酵的影響。測定其酒精度和pH值，選出最佳發酵時間。

(5)正交試驗優化發酵條件。根據上述單因素試驗結果，設計了L9(33)正交試驗(表1)，對燕麥發酵有較大影響的3個因素(酵母添加量、發酵溫度、發酵時間)3水平進行研究，以確定在燕麥發酵過程中對酒精度和酸度影響顯著的因素。

表1 正交試驗設計Table 1 Orthogonal experiment design

1.4 產品質量分析

燕麥發酵飲料感官評分：組成20人的感官評定小組對飲料色、香、味、體進行感官評分，總分100分。各項權重分如下：甜酸味1~20分；色澤1~20分；香氣1~20分；酒度1~20分；黏稠度1~20分。評分標準見表2。

表2 燕麥發酵飲料品質感官評分標準Table 2 The sensory quality graded standard of oat alcoholic fermented beverages

理化指標的測定[9]：酒精度采用酒精計法測定；pH值采用酸度計法測定；氨基酸態氮采用茚三酮比色法測定；總糖采用直接滴定法測定。

微生物指標的測定[10]：菌落總數按GB4789.2—2010測定；大腸菌數按GB4789.3—2010測定；致病菌(沙門氏菌)按GB4789.4—2010測定。

2 結果與分析

2.1 發酵條件的確定

2.1.1 最佳糖化菌

對不同曲料進行發酵后的燕麥低度酒味飲料的色、香、味、體進行感官評分。評分結果見表3。由表3可知，用根霉Q303發酵的燕麥飲料風味更佳。

表3 產品酸度和酒精度及感官評價結果Table 3 The result of acidity, alcohol and sensory evaluation for the product

2.1.2 最適酵母添加量

從表4可知，酵母添加量為1.5%和2.0%時酒精度都高于2%，但在2.0%時pH值小，即產酸能力強，酸度較高，酵母的用量較大時，會導致發酵前期升溫快，發酵劇烈，乙醇產量高，使產品酒味過重，并且有辣、澀味，故選用1.5%為酵母用量。

表4 酵母添加量對曲料酒精度和酸度的影響Table 4 Effect in the koji of alcohol and acidity at yeast append content

2.1.3 最佳發酵溫度

從表5可知，發酵溫度選擇28~30℃左右酒精度達到2%以上，但是當發酵溫度為32℃時，雖然發酵時間縮短，但產酸多，糖度低，香味成分少，致使產品風味欠佳，故選用28~30℃為宜。

表5 酵母發酵溫度對曲料酒精度和酸度的影響Table 5 Effect in the koji of alcohol and acidity at different fermentation temperature

2.1.4 最佳發酵時間

從表6可知，發酵時間為48 h，產品風味好，酒度適中、具有一定酯類香味。時間太短，表現出風味淡薄，醇味不足；時間過長，則酸味太重，且有辣口感[11]。

表6 酵母發酵時間對曲料酒精度和酸度的影響Table 6 Effect in the koji of alcohol and acidity at different fermentation time

2.2 正交試驗結果

對表7進行的極差分析發現影響燕麥酒精發酵飲料的口感的主次順序分別是酵母添加量A、發酵時間C、發酵溫度B，其中酵母添加量對燕麥酒精發酵飲料的口感影響最大，其次是發酵時間，因而在燕麥酒精發酵飲料釀造過程中酵母添加量及發酵時間的控制對產品品質的好壞起關鍵性的作用。

表7 正交試驗因素與結果Table 7 Orthogonal experiment design and result

表7結果表明，酵母添加量、發酵溫度、發酵時間對產品口感的影響都達到了顯著水平，根據正交極差分析得到各因素最優的水平組合是酵母添加量為1.5%，發酵溫度為28℃，發酵時間48 h。

2.3 產品質量檢測結果

2.3.1 產品的感官評定結果

產品呈乳白色，均勻一致，無沉淀分層現象；口感清新、滑潤，酸甜適口、黏度適中；具有燕麥特有的風味和微醇清香、無異味；組織細膩，無分層，無氣泡，無雜質。

2.3.2 產品的理化檢測結果

可溶性固形物含量10%；氨基酸態氮0.87 g/L；酒精含量2.2%(v/v，20)℃；總酸0.28 %。

2.3.3 產品的微生物檢測結果

細菌總數30 cfu/mL；大腸菌群<3 wpn/100 mL；致病菌未檢出。

3 結 論

(1)曲種、酵母添加量、發酵溫度和發酵時間是影響燕麥發酵飲料品質的主要因素。

(2)燕麥發酵飲料的最佳發酵條件為：選擇根霉Q303為曲料進行糖化，酵母添加量1.5%，發酵溫度28℃，發酵時間48 h。

(3)用燕麥為原料加曲和酵母發酵釀制成的谷物飲料，酒度低、口感滑爽，滋味清香，風味柔和，甜酸適度，燕麥香味突出。

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