雙菌種發酵苦蕎麥酸乳飲料及成分的研究

李 魁 趙素娟 路洪義

雙菌種發酵苦蕎麥酸乳飲料及成分的研究

李 魁1趙素娟2路洪義2

(河南工業大學糧油重點實驗室與工程中心1，鄭州 450052)
(河南工業大學生物工程學院2，鄭州 450052)

以苦蕎麥、奶粉、山藥為主原料，輔以蔗糖、食鹽和棗花蜜，應用保加利亞乳桿菌(Laclobacillus bulgoricus)和嗜熱鏈球菌(Strepococcus thermophilus)發酵，生產苦蕎麥酸乳飲料，并對其生產工藝進行了優化，以原料總質量為基礎得出試驗工藝技術參數為:苦蕎麥、牛乳、山藥的比例為1∶0．5∶0．2(W∶V∶W)，蔗糖、食鹽和棗花蜜的添加量分別為8%、0．01%、0．02%;接種量4%;CMC 0．12%;發酵溫度(38±1)℃，發酵時間12 h。經檢驗，微生物學指標和理化指標均符合國家食品衛生規定標準(GB/T 21732—2008)。

苦蕎麥 雙菌種發酵 酸乳飲料

苦蕎麥屬蓼科雙子葉植物，學名韃靼蕎麥(Fagopyrum tataricum)，俗稱苦蕎。據《本草綱目》記載:苦蕎麥性味苦、平、寒，有“益氣力、續精神、利耳目、練五臟滓穢、降氣寬腸健胃的作用”。《備急千金要方》、《群芳譜·谷譜》、《齊民要術》等對苦蕎麥治病之說均有記載。現代臨床醫學研究證實，苦蕎麥具有降血糖、降血脂、降尿糖、增強人體免疫力、療胃疾、除濕解毒、治腎炎、蝕體內惡肉、防便秘等功效，對糖尿病、高血壓、高血脂、冠心病、中風、胃病患者都有輔助治療作用［1］。

對苦蕎麥化學組成成分分析表明，苦蕎麥含有人體必需的8種氨基酸和18種天然氨基酸，其中以賴氨酸、精氨酸和組氨酸含量較高。苦蕎麥中的維生素主要為維生素B1、B2、E以及維生素P，并富含多種有益人體健康的無機元素鈣、鐵、鉀、鎂、硒、硅、鋅、銅、錳等。因此，以苦蕎麥為原料生產的食品被譽為“現代人類文明的健康食品”［1］。

山藥為薯蕷科多年生宿根蔓草植物薯蕷屬的塊莖，全世界有600種以上，我國有90多種。現代研究發現，山藥富含皂苷、黏液質、糖蛋白、甘露聚糖、植酸、尿囊素、山藥素、膽堿、多巴胺、粗纖維、果膠、淀粉酶、多種微量元素等活性成分。

我國人民生活水平的不斷提高，但市場上能夠為廣大消費者提供的健康保健、方便綠色的飲品明顯不足。本研究以苦蕎麥粉、奶粉、山藥為主原料，輔以蔗糖、食鹽和棗花蜜，應用保加利亞乳桿菌(Laclobacillus bulgoricus)和嗜熱鏈球菌(Strepococcus thermophilus)發酵，研發苦蕎麥酸乳健康飲料，同時對生產工藝進行優化，旨在為消費者提供一種營養健康的綠色飲品。

1 材料與方法

1．1 材料與設備

保加利亞桿菌(Laclobacillus bulgoricus)、嗜熱鏈球菌(Strepococcus thermophilus):河南工業大學糧油重點試驗室與工程中心。

苦蕎麥、山藥:山西金利緣生物制品有限公司;優質無抗全脂奶粉:天津澳斯乳業有限公司生產;蔗糖、食鹽、棗花蜜:市;α－淀粉酶(酶活力20 000 u/mL):隆大生物工程有限公司;糖化酶(酶活力為100 000 u/mL):隆大生物工程有限公司生產。

JJ－2組織搗碎機:金壇市金南儀器制造有限公司生產;MSF－11－30發酵罐:南京匯科生物工程有限公司生產;Y80222膠體磨:溫州市膠體磨廠;DBJ21225均質機:上海科學技術大學機電廠;PHS23C酸度計:上海虹益儀器儀表有限公司。

1．2 工藝流程及說明

1．2．1 工藝流程

1．2．2 主要工藝說明

1．2．2．1 發酵劑制備:將保加利亞桿菌、嗜熱鏈球菌分別接種于無菌全脂乳液中，于(38±1)℃下恒溫培養18 h。當發酵乳液中菌體細胞數達到3．2×108時終止培養。

1．2．2．2 苦蕎麥糖化液的制備:分別將苦蕎麥粉碎，過100目篩。用清水將山藥清洗干凈，去皮，切成3×3 mm左右大小的塊狀。然后將苦蕎麥粉、山藥塊和水按 1∶0．2∶10 的比例(W∶W∶V)轉入容量為1 000 mL燒杯中，加熱至40℃，再置入組織搗碎機中打漿。打漿結束后，將漿液置于容量為1 000 mL燒杯中，于恒溫水浴中加熱至80℃，加入適量α－淀粉酶液化50 min，然后降溫至55℃，加入適量糖化酶，在不斷攪拌下糖化35 min，然后加熱煮沸3 min，用100目的尼龍濾網過濾，去除殘渣及懸浮物，備用［2－3］。

1．2．2．3 調配、滅菌與發酵:將濾液轉入發酵罐，加入全脂奶粉，開啟發酵罐攪拌器，將其攪拌均勻。于115℃下滅菌25 min。當料溫降至(38±1)℃時接入保加利亞桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌液(1．5∶1)，靜置發酵10～12 h。

1．2．2．4 調配與均質:發酵結束后，在每100 mL發酵乳中分別添加8 g蔗糖、0．01 g食鹽和0．02 g棗花蜜，充分攪拌待其溶解后過濾。濾液轉入高壓均質機中，于均質溫度40℃、均質壓力15 MPa下均質。

1．2．2．5 灌裝:均質結束后，在無菌條件下將其分裝在180 mL無菌旋蓋玻璃瓶中，自然條件下貯存30 d。

1．3 試驗產品的評定

課題研究人員3人、食品專業教師3人、外請食品研究所專業人員3人、在校學生9人，以“色澤、組織形態、香氣、口感、異味、總體評價”六項指標，對6個試驗組分別進行綜合評價。其中，對試驗產品的“總體評價”評定，采取總分為100分的評分方式進行，各組得分求其平均值。

1．4 分析方法

總糖、礦物元素:分別采用《糧油食品品質分析》中費林試劑法和原子吸收分光光度法;氨基酸:采用835－50氨基酸自動分析儀測定;維生素 B1、B2、C、A、E2、維生素 P、乳酸:《中華人民共和國藥典》2010年二部中“維生素測定法”和“乳酸測定法”;有害微生物:《中華人民共和國國家標準食品衛生檢驗法衛生部分》。

2 結果與討論

2．1 原料配比的確定

保加利亞桿菌和嗜熱鏈球菌按1．5∶1制混合菌液。設計苦蕎麥、全脂奶粉、山藥的配比方案(質量比)6個試驗組，探討苦蕎麥、全脂奶粉、山藥的最佳配比，結果見表1。

表1 原料配比的試驗結果

由表1可知，試驗組3在原料配比、色澤、組織形態、香氣、口感等方面較其他試驗組好。試驗組1、2全脂奶粉配比量偏低，奶香偏淡薄;而試驗組4、5、6所得飲品酸味稍重，分析其原因，是山藥配比量偏大而促進乳酸菌產酸所致。

2．2 CMC用量的選擇

為避免苦蕎麥酸乳飲料貨架期出現分層現象，選用CMC作為穩定劑。每100 mL苦蕎麥酸乳飲料中分別添加 CMC 0．10、0．11、0．12、0．13、0．14、0．15、0．16 g等6種不同量，并做空白對照組。自然條件下貯存30 d后進行檢測，結果見表2。

表2 CMC不同用量對苦蕎麥酸乳飲料的影響

由表2可知，試驗組3和4組織形態表現出均勻細膩，流動性良好的特征，試驗組1和空白試驗子均稍有分層;試驗組4和5無分層現象，但酸乳飲料稍顯黏稠，影響口感。因此 CMC添加量確定為0．12%。

2．3 均質條件對苦蕎麥酸乳飲料穩定性的影響

均質效果的優劣對苦蕎麥酸乳飲料穩定性有明顯影響。而均質效果則與均質壓力、溫度等有一定的關系。本試驗將均質后的苦蕎麥酸乳飲料分別裝入180 mL旋蓋玻璃瓶中，自然條件下貯存30 d。對均質壓力、均質溫度進行重點考評，結果見表3。

表3 均質條件對苦蕎麥酸乳飲料的影響

由表3可知，當均質溫度40℃，均質壓力為15 MPa時，均質后的苦蕎麥酸乳飲料色澤呈乳黃色，組織狀態均勻細膩。而均質溫度30℃、35℃試驗組以及均質壓力分別為15 MPa、20 MPa試驗組，因均質溫度偏低而影響到苦蕎麥酸乳飲料的均質效果。因此確定的均質條件為:均質溫度40℃，均質壓力15 MPa。

2．4 發酵終點的確定

控制發酵溫度38℃，發酵終點的確定主要依據發酵過程菌體細胞的增值量、乳酸產量、發酵液總糖的消耗、發酵乳酸度以及發酵時間等5個方面的數值進行綜合考評，結果見表4。

表4 發酵終點的綜合考評數據

由表4可知，當發酵溫度控制在(38±1)℃、發酵至12 h時，發酵液的pH為4．23，乳酸的積累量高達 0．933 g/100 mL，總糖消耗已降至0．51 g/100 mL，此時發酵液中乳酸菌細胞的增值量已明顯減慢。對其進行綜合考評，可以認為，發酵溫度在(38±1)℃下，苦蕎麥酸乳飲料發酵發酵12 h時，發酵液的pH值為 4．23，乳酸的積累量高達 0．933 g/100 mL，總糖消耗降至0．51 g/100 mL時，可以作為控制發酵終點的技術參數。

2．5 苦蕎麥酸乳飲料發酵及綜合工藝技術參數的考評

以苦蕎麥、牛乳、山藥為 1∶0．5∶0．2(W∶V∶W)的比例;蔗糖、食鹽和棗花蜜的添加量分別為8%、0．01%、0．02%;乳酸菌接種量4%;CMC的添加量為0．12%、的試驗條件;控制發酵溫度(38±1)℃、發酵時間12 h，均質溫度為40℃，均質壓力15 MPa。進行苦蕎麥酸乳飲料發酵試驗、試驗工藝技術參數的考評及試驗產品的感官評價。發酵設計5個批次，結果見表5。

表5 苦蕎麥酸乳飲料發酵及綜合工藝技術參數的考評

由表5可知，6個發酵批次的苦蕎麥酸乳飲料性能穩定，綜合工藝技術參數適用于苦蕎麥酸乳飲料發酵。

對6個發酵批次的苦蕎麥酸乳飲料進行感官評價，各批次的苦蕎麥酸乳飲料色澤均呈乳黃色，組織形態均勻細膩，具有濃郁的奶香和麥香，口感柔潤，酸甜適口。

2．6 苦蕎麥酸乳飲料主要營養成分分析

2．6．1 苦蕎麥酸乳中各種氨基酸含量

采用氨基酸自動分析儀對試驗所得飲料中的各種氨基酸含量進行測定，結果見表6。

表6 苦蕎麥酸乳飲料中各種氨基酸含量

由表6可知，苦蕎麥酸乳飲料中富含多種人體所需的氨基酸，尤其是賴氨酸、精氨酸、組氨酸、蛋氨酸和谷氨酸含量較高。對于中老年消費人群和氨基酸營養缺乏患者，可以起到良好的補益調節和糾偏作用。

2．6．2 苦蕎麥酸乳飲料中各種維生素的含量

采用熒光測定法測定飲料中維生素B1、B2、C的含量，高效液相色譜法測定維生素A、E2的含量，結果見表7。

表7 苦蕎麥酸乳飲料中各種維生素的含量

由表7可以看出，苦蕎麥酸乳飲料中含有多種人體所需的維生素，尤其是維生素 B2、維生素 E(總)、維生素P以及維生素A含量較高，對于維生素缺乏病患者可以起到一定的食療作用。

2．6．3 苦蕎麥酸乳飲料中各種無機元素的含量

采用原子吸收分光光度法和發射光譜法測定了飲料中的鈣、鐵、鉀、鎂、鋅、硒、硅、銅、錳、砷、鉛的含量，結果見表8。

表8 苦蕎麥酸乳飲料中各種無機元素的含量

由表8可見，苦蕎麥酸乳飲料中富含多種無機元素，其中Ca含量最高，達137．2 mg/100 mL，其次是 Mg、Fe、K、Se、Zn，并含有一定量的 Si、Cu 和 Mn，可有效補充人體所需的礦物元素。

2．6．4 苦蕎麥酸乳飲料中的有害微生物

依照國家食品衛生規定標準(GB/T 21732—2008)，對苦蕎麥酸乳飲料試驗產品進行有害微生物檢驗，均未發現大腸桿菌、致病性細菌和有害霉菌［4－5］。

3 結論

以苦蕎麥粉、全脂奶粉、山藥為主原料，應用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌發酵生產苦蕎麥酸乳健康飲料，其生產工藝簡便可行。試驗確定了苦蕎麥、全脂奶粉、山藥的比例為 1∶0．5∶0．2(W∶V∶W)，每100 mL苦蕎麥發酵乳中蔗糖、食鹽、棗花蜜和CMC的添加量分別為 8、0．01、0．02、0．12 g;接種量為3．2×108菌體細胞數的種子液4 mL/100 mL;最佳發酵溫度(38±1)℃，發酵時間12 h。

所得苦蕎麥酸乳飲料組織狀態均勻細膩，柔潤適口，并含有多種有益人體健康的氨基酸、維生素和無機元素，可以作為廣大消費者日常生活所需的一種綠色的營養健康飲品。

［1］林兵，胡長玲，黃芳，等．苦蕎麥的化學成分和藥理活性研究進展［J］．現代藥物與臨床，2011，26(1):29 －32

［2］肖少香．發酵型薏米酸奶的生產工藝［J］．食品科技，2003(3):66－68

［3］王文俠．玉米胚芽乳酸發酵酸奶的研制［J］．食品工業科技，2005(5):112－114

［4］章銀良．食品檢驗教程［M］．北京:化學工業出版社，2006

［5］賈杰．應用TTC－涂抹法測定食品中細菌總數［J］．現代預防醫學，2007，34(1):126 －127．

Tartary Buckwheat Yogurt Drink Fermented with two Species of Bacteria

Li Kui1Zhao Sujuan2Lu Hongyi2
(Key Laboratory of Grain and Oil and Engineering Center，Henan University of Tech－nology1，Zhengzhou 450052)
(College of Bioengineering，Henan University of Tech－nology2，Zhengzhou 450052)

In this paper，to produce tartary buckwheat yoghurt drink through the fermentation with two species of bacteria(Lactobacillus bulgoricus and Streptococcus thermophilus)，tartary buckwheat，milk and Chinese yam were taken as raw materials，which were supplemented with sugar，salt and date honey，and the production process was optimized．The experiment Tech－nology parameters based on the total mass of raw materials were as follows:the ratio of tartary buckwheat，milk and Chinese yam was 1∶0．5∶0．2(W∶W∶W)，the supplemental amounts of sugar，salt and date honey were 8%，0．01%and 0．02%respectively;the inoculum concentration was 4%;CMCwas 0．12%;the optimum temperature of fermentation was(38 ±1)℃ and the optimum time was 12 h．Upon hygiene tests，microbiology，physical and chemical indexes were in line with national standards of food hygiene(GB/T 21732—2008)．

tartary buckwheat，fermentation with two stains，yoghurt drink

A

1003－0174(2011)10－0088－05

2010－06－08

李魁，男，1952年出生，教授，博士生導師，食品與發酵工程