小麥芽乳酸菌發酵乳飲料的研究

張曉宇，李建新，王育紅，艾志錄

（1.中州大學化工食品學院，河南鄭州450044；2.河南農業職業學院食品科學系，河南中牟451450；3.河南農業大學食品科技學院，河南鄭州450002）

目前，芽類食品在國內外備受歡迎，有研究表明，谷類發芽后各種酶類活力激增，化學成分均有所改變，營養價值得以提高，有的還增加了一些藥效成分，有的因發芽處理而降低了某些抗營養因素[1]。國內外許多研究人員已對芽品食品的開發做了大量研究工作，而利用小麥芽作為芽類食品原料的尚不多見，特別是利用其中的酶類的研究目前除了小麥啤酒外還沒有見過。小麥來源廣泛，所以小麥芽的生產原料易得，小麥芽不失為一種很好的芽類食品的原料。因此，篩選極限糊精酶活性較高品種發芽一定天數后的小麥芽為原料，進行小麥芽乳酸菌發酵乳飲料的研究。研究中采用糖化工藝，利用小麥芽中的淀粉水解酶水解自身的淀粉產生單糖和低聚糖，省去生產中的加糖工序，來進行小麥芽汁乳酸菌飲料的生產，以期提供新型小麥芽食品，拓寬小麥的應用范圍，提高小麥的產后附加值。

1 材料與方法

1.1 材料

小麥（蘭考906U）：由河南省農科院提供；牛乳：由河南農業大學畜牧站提供；菌種（保加利亞乳桿菌：嗜熱鏈球菌1∶1）：由河南農業大學畜牧站提供。

1.2 儀器設備

HPG-280H型人工氣候箱：哈爾濱市東聯電子技術開發有限公司；旋風牌XF-98型旋風粉碎機：黃驊市振興電器廠；101-1ABS電熱鼓風干燥箱：北京市永光明醫療儀器廠；數顯恒溫水浴鍋：北京市長風儀器儀表公司；TDL-5-A低速大容量離心機：上海安亭科學儀器廠；pH213酸度計：北京哈納科儀科技有限公司；FA2104A電子天平：上海精天電子儀器廠；HH.B11.420-BS電熱恒溫培養箱：上海躍進醫療器械廠；FLUKO實驗室高剪切分散乳化機FA25：上海安譜科學儀器有限公司；LS-B50L立式圓形壓力蒸汽滅菌器：上海醫用核子儀器廠；WAY-2S數字阿貝折射儀：上海精密科學儀器有限公司；AIR TECH無菌操作臺：蘇州安泰空氣技術有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點

1.3.2.1 制麥工藝[2-5]

小麥經洗麥、漂洗浮麥，然后采用短浸水長通風（浸三斷六）的浸麥工藝于13℃左右進行浸麥，換水前后劇烈攪拌，斷水期間連續增濕。整個浸麥過程采用自來水。之后，進入人工氣候箱內，采用逐步降溫的發芽方式進行，以光源控制晝夜交替，使發出的芽色澤美觀。發芽過程中，及時通風與翻麥，以利于淀粉酶的形成。當發芽至第5天時，停止發芽，得到的綠麥芽具有新鮮的黃瓜香氣。然后采取前緩后急的升溫干燥法，先分別于35℃和45℃下鼓風干燥一定時間，最后在75℃～78℃焙焦。小麥經過干燥后去掉帶苦味的根芽，即得成品麥芽。外觀狀態為：麥芽顏色金黃，手感干燥。

1.3.2.2 糖化工藝

用旋風粉碎機將干麥芽粉碎，加人適量45℃溫水，于水浴槽中保溫30 min，再以62.5℃保溫糖化4 h左右（糖化程度以0.02 N碘液不變色為止），再經多層紗布過濾，然后煮沸、冷卻到0℃～5℃，靜止過夜，再離心（1 500 r/min，10 min），即得澄清的麥芽汁。

1.3.2.3 菌種活化與發酵劑的制備

①菌種活化：將保加利亞乳桿菌與嗜熱鏈球菌分別接種于5 mL滅菌脫脂乳試管中，于37℃培養至凝固，如此反復傳代至活力恢復為止。

②發酵劑制備：將上述活化菌種以2%接種量分別移入兩只200 mL滅菌脫脂乳三角瓶中，于37℃培養12 h～14 h，于4℃冷藏備用。

1.3.2.4 發酵

小麥麥芽汁與鮮牛乳按一定比例混合，均質后經115℃滅菌20 min，冷卻至37℃以下，接種一定比例的乳酸菌（保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌按1∶1比例混合），37℃發酵一定時間。最后貯藏于0℃～4℃，直至飲用。保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌這兩種乳酸菌的代謝產物不同，因而二者混合的比例不同對風味成分的形成有明顯影響。據資料介紹和實驗比較，二者以1∶1比例混合作為發酵劑較好。

1.3.2.5 設計

本實驗在糖化麥芽汁加水量、糖化溫度與時間、發酵溫度確定的前提下，采用L9（33）正交表，按三因素三水平正交試驗設計（見表1），以確定該飲料生產的最佳工藝參數。同時綜合考慮感官評定標準，以確定該飲料的最佳工藝配方。

表1 因素水平表Table 1 Table of factors and levels

1.3.2.6 酸度、糖度及總干物質的測定

用pH213酸度計直接測量，糖度用數顯阿貝折光儀測定。

1.3.2.7 成品飲料中乳酸菌的測定

按照活性酸奶中乳酸菌數的檢測方法[6]，使用改良的CHALMERS培養基，采用稀釋平板菌落計數法檢測飲料中所有活的乳酸菌及乳桿菌和乳鏈球菌的數量。

1.3.2.8 感官評定標準

色澤（1分～5分），滋味（1分～5分），組織狀態（1分～5分），香味（發酵乳香味及焙焦麥芽香味）（1分～5分），總體風味（1分～5分），共計25分。

2 結果與分析

2.1 單因素對麥芽汁乳酸菌發酵飲料質量影響的分析

正交試驗設計表及試驗結果分析見表2。

由極差值可知，RC＞RA＞RB，其中 RC，RA較大，表明A、B、C三因素中，接菌量以及麥芽汁與鮮牛乳之比是影響該飲料質量的主要因素，而發酵時間則相對影響較小。

表2 正交試驗結果及分析Table 2 Results of orthogonal test and analysis

2.1.1 接菌量

由 KC3＞KC2＞KC1可知，C3水平即接種量為 2.5%時最有利于產品優良風味的形成。且從口味上講，在接種量為2.5%時，小麥芽汁發酵飲料味道酸甜適口，且發酵香濃。因而確定最佳接種量為2.5%。

2.1.2 麥芽汁與鮮牛乳的比例

麥芽汁與鮮牛乳以不同比例進行乳酸發酵，對發酵速度、產品風味及產品的酸甜度有明顯影響。小麥芽汁營養豐富，當原料中麥芽汁比例增大，雖可促進乳酸菌的繁殖，縮短發酵時間，但產品有尖酸及麥芽味過濃之感，組織狀態亦不均勻。若增大鮮牛乳的比例，產品雖然組織狀態較好，發酵乳香味較濃，但缺少麥芽焙焦香味。另一方面，由于經過了糖化，麥芽汁中淀粉在各種淀粉酶的作用下水解為小分子糖，所以添加麥芽汁后不但對產生的乳酸起調節作用，而且可增加飲料的甜度，改善適口性，使之酸甜適度。由試驗知麥芽汁的添加量越多，成品糖度值越高，所以，麥芽汁的比例應適中。若麥芽汁太少會造成成品甜度太低，酸度太高。由KA2＞KA1＞KA3可知，A2水平最有利于產品優良風味的形成。產品組織狀態均勻，且有濃厚的發酵乳香味及淡爽的麥芽焙焦香味，酸甜適度。故選擇A2為最佳水平，即麥芽汁與鮮牛乳的比例為1∶1。

2.1.3 發酵時間

從表 2 中可得 KB2＞KB3＞KB1，所以 B2水平最有利于產品風味的形成。發酵時間延長，飲料的口感由甜變酸，發酵香會逐漸增大。但若發酵時間過長，飲料酸度過高而無甜度。過短酸度較低，發酵香較弱，且菌量也較少，保健作用不強。因此發酵5 h能達到菌體濃度較高、酸甜適中、發酵香味濃。

綜上所述，該發酵飲料配方的最優組合是A2B2C3，即麥芽汁與鮮牛乳的比例為1∶1（體積比），接菌量為2.5%（體積百分比），發酵時間為5 h。

2.2 麥芽汁離心對產品穩定性的影響

糖化醪過濾后得到的麥芽汁中含有水溶性清蛋白及高肽，在煮沸中變性并與多酚物質結合形成“熱凝固物”。經煮沸形成肉眼可見的絮狀物或顆粒。工藝上力求徹底除去熱凝固物，以提高飲料的非生物穩定性。為此，經煮沸冷卻的麥芽汁最好采用硅藻土壓濾機，利用硅藻土吸附作用除去熱凝固物，同時亦分離除去冷凝固物。本實驗由于條件所限，采用靜止沉淀后離心的方法，亦可達到較好效果。

2.3 麥芽焙焦過程的控制

由于綠麥芽干燥時，焙焦階段可去除生青味，產生特有的麥芽色、香、味，故焙焦過程直接影響產品的色澤與風味。通常采用提高焙焦溫度與延長時間的辦法會制得深色濃香麥芽。但考慮到本實驗要利用小麥發芽過程中形成的淀粉酶，而焙焦溫度太高會造成酶失活。所以綠麥芽干燥時采用了前緩后急的升溫干燥法，先分別于35℃和45℃下鼓風干燥一定時間，最后在75℃～78℃焙焦。之后，去除有苦味的根芽，粉碎后備用。

2.4 均質對產品質量的影響

小麥芽汁與鮮牛乳以適當比例混合后，采用實驗室高剪切分散乳化機進行均質。試驗表明，均質過的原料生產出來的產品組織狀態均勻，長時間放置后不發生分層，口感也較細膩。主要是均質使原料的液滴細微化，提高了料液黏度，對粒子沉淀起到了抑制作用。

2.5 產品質量分析

2.5.1 感官指標

產品色澤呈乳白色，不透明，無懸浮物及沉淀物，組織狀態均勻，甜度適中，酸味柔和，具有濃厚的發酵乳香味及淡爽的麥芽焦香味。

2.5.2 理化指標

糖度：11°Bx；總干物質：15.36%；pH：4.8。

2.5.3 微生物學指標

微生物學指標見表3。

表3 小麥芽發酵乳酸菌飲料的微生物指標Table 3 Microbiological criteria of lactic acid bacteria beverage of wheat malt

由表3可得，大腸菌群、致病菌均未檢出，乳酸菌數為7×106cfu/mL，均符合乳酸菌飲料行業標準[7]。

3 結論

1）乳酸菌發酵小麥芽乳飲料的最佳條件是：麥芽汁與鮮牛乳的比例為1∶1，接菌量為2.5%，發酵溫度37℃，發酵時間為5 h。

2）采用前緩后急的升溫干燥法，先分別于35℃和45℃下鼓風干燥一定時間，最后在75℃～78℃焙焦小麥綠麥芽，既可利用小麥發芽過程中形成的淀粉酶用于糖化工藝，又可除去綠麥芽的生青味，產生特有的麥芽香味，有助于提高產品的風味。

3）從感官指標可以看出添加牛奶后，發酵飲料具有純正的發酵乳香味，而添加小麥芽汁后飲料具有麥芽的焙焦香味，所以麥芽汁與牛奶混合發酵的乳酸菌飲料既具有酸奶香味，又具有麥芽的焙焦香味。避免了在沒有發酵之前，麥芽汁帶有的生味和不清爽的味道，以及單獨往麥芽汁中接種乳酸菌進行乳酸發酵時發酵液的不理想風味。

4）本試驗的創新之處在于采用了糖化工藝，利用小麥發芽過程中充分形成的淀粉酶把小麥自身的淀粉分解為單糖和低聚糖后為乳酸菌發酵所利用，代替生產過程中的加糖，還可對產生的乳酸起調節作用，增加飲料的甜度，改善適口性，使之酸甜適度。發酵結束后，因為所產生的乳酸會抑制乳酸菌的繼續發酵，所以產品的酸度不會繼續增加，且麥芽汁的添加量越多，成品糖度值越高。

小麥芽乳酸菌發酵乳飲料的研究為小麥的深加工探索了一條經濟實用的途徑。于麥芽汁中配人適量的全脂鮮牛乳進行乳酸發酵，不僅可賦予飲料濃厚怡人的發酵乳香味與清爽的焙焦麥芽香味，而且提高了飲料的營養價值，改善了發酵飲料的風味。且飲料發酵后未經殺菌，獲得的成品是含有大量乳酸菌等有益菌的活性乳酸菌飲料[7]，是集營養、感覺、保健于一身的“功能性飲料”，具有廣闊的開發前景。本研究是應用小麥芽及其淀粉水解酶的一次成功的嘗試，是對新型小麥芽食品的開拓。同時對發芽小麥的應用可以解決農業生產中小麥穗發芽造成的淀粉酶活力上升的問題[8]，提高穗發芽小麥的利用價值。

[1]鄧放明.應用芽類食品制備類咖啡飲料的研究[J].飲料工業,2002,5(2):36-42

[2] 程殿林.小麥主要浸麥工藝的研究[J].青島大學學報,2001,14(1):70-75

[3] 李家飚,王蘭,肖冬光,等.小麥制麥工藝初探[J].釀酒科技,2001,103(2):51

[4] 劉斌.談制麥中控制葉芽生長的工藝思路[J].大麥科學,2002(2):46

[5] 孔鎖賢,楊興煒,朱長勝.小麥麥芽生產工藝的研究[J].釀酒科技,2001(4):56-57

[6] 孔慶學.生物精品課程 [EB/OL].(2004,12,22).[2005.2.2].http://course.tjac.edu.cn/kqx/

[7] 輕工業部質量標準司.QB1554-1992乳酸菌飲料[S].北京:中國標準出版社,1992

[8] 沈正興,吳兆蘇.小麥品種抗穗發芽的研究[J].中國農業科學,1991,24(5):44-50