小麥胚芽乳酸發酵飲料的工藝研究

呂小義，彭 輝，尹 佳，付 杰，陳 濤，何東平

（1.武漢輕工大學食品科學與工程學院，湖北武漢430023；2.中國科學院武漢病毒研究所，湖北武漢430071）

小麥胚芽乳酸發酵飲料的工藝研究

呂小義1，彭 輝1，尹 佳1，付 杰1，陳 濤2，何東平1*

（1.武漢輕工大學食品科學與工程學院，湖北武漢430023；2.中國科學院武漢病毒研究所，湖北武漢430071）

為了得到小麥胚芽乳酸發酵飲料制備的最佳工藝，首先通過單因素試驗考察接種量、發酵溫度、發酵時間、培養基初始pH值等對乳酸飲料風味的影響，然后在最優范圍內對這4個主要影響因素采用正交試驗設計優化工藝條件。結果表明，最佳條件為接種量8%，溫度45℃，發酵時間18 h，初始pH值為6.5，此條件下產品酸度為80～85°T，總糖為5.3 g/100 mL，pH值為4.43，感官評分為88.5分。

小麥胚芽；發酵；正交設計

近年來，利用乳酸菌發酵制備飲料已在食品研究領域引起了廣泛關注[1]。乳酸菌在發酵過程中產生大量的乳酸、其他有機酸以及多種氨基酸和酶類等成分，使乳酸制品具有獨特的風味[2]。乳酸菌可以抑制腸道腐敗菌對人體的傷害，提高免疫力[3]。有研究已經證實[4]，乳酸菌代謝產物對腸壁神經有良好的刺激作用[5]，能促進人體消化酶的分泌和腸道蠕動[6]，從而促進食物的消化吸收，并預防便秘[7]。

小麥胚芽是小麥加工的副產品，不僅含有生命活動所必需的優質蛋白質、脂肪、維生素、礦物質等營養素，而且富含谷胱甘肽、黃酮類物質、麥胚凝集素、甾醇及脂多糖等多種生理活性物質[8-10]。此外。麥胚還富含具一定乳化能力的清蛋白和球蛋白，適宜用來加工復合蛋白飲料[11]。植物蛋白飲料經乳酸菌發酵后，蛋白質充分降解，產品風味更加濃厚，營養價值大大提高[12]。近年來，植物蛋白發酵飲料已成為相關領域的研究熱點[13]。本研究以麥胚為主要原料發酵制備新型植物蛋白發酵飲料，優化發酵工藝條件。該飲料集麥胚營養保健功能于一體，口味清新，具有乳酸發酵特有的滋味和香氣，是一種理想的保健飲品[14]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 原料與菌種

麥胚、脫脂牛乳：市售。

菌種：保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）和嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）為實驗室保藏。

1.1.2 試劑

蔗糖、單甘酯、羧甲基纖維素鈉、黃原膠、檸檬酸等均為食品級：江蘇健鷹食品科技有限公司。

1.2 儀器與設備

SPX-150C恒溫恒濕箱：上海博訊實業有限公司醫療設備廠；SW-CJ-1F單人雙面凈化工作臺：蘇州凈化設備有限公司；LDZX-75KB立式蒸汽滅菌器：武漢利天科技儀器有限公司；PHS-25數顯pH計：上海雷磁儀器廠；XSP-BM-2CA生物顯微鏡：上海新光學科學有限公司；SHP60/60均質機：上?？扑敬缶|機電設備有限公司。

1.3實驗方法

1.3.1 發酵劑的制備

將脫脂牛乳分裝于試管或三角瓶中，105℃高壓滅菌15min，冷卻至42℃備用。將保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌按體積比1∶1混合，接種于上述培養基中，在42℃經2～3次傳代活化，制成生產發酵劑，置于冰箱冷藏備用。

1.3.2 乳酸飲料工藝流程及操作要點

操作要點

（1）粉碎：選擇新鮮飽滿、無霉爛變質的小麥胚芽，分離除去其中的異物，用攪碎機攪碎。

（2）浸泡、煮制、過濾：將粉碎后的小麥胚芽以1∶5（g∶mL）的料液比放入水中，浸泡3 h、然后把浸泡后的小麥胚芽加適量的水加熱煮沸并不停的攪拌，持續2 h，再用紗布過濾除去濾渣得到營養液。

（3）混合、調節pH值：小麥胚芽營養液與牛乳按體積比2∶1混合，將蔗糖倒入75℃左右的水中，溶解后與混合液充分攪拌均勻，再用檸檬酸調節pH值。

（4）均質：將調配好的混合液預熱至70℃，用高壓均質機均質。

（5）滅菌接種：采用巴氏滅菌，85℃殺菌15～20 min，殺菌后迅速冷卻至38℃進行接種，接入生產發酵劑。

（6）發酵：將菌種活化，在一定的溫度發酵一定時間。

（7）后熟：把產品自然冷卻至15～20℃，然后再置于冰箱1～5℃后熟12 h，利于芳香物質的形成。

（8）調配：將后熟后的產品加入適量的單甘酯、羧甲基纖維素鈉、黃原膠，以保持產品的乳化性和穩定性。

1.3.3 分析方法

酸度的測定：采用滴定法，以吉爾涅爾度（°T）表示，總糖含量測定采用菲林試劑法[15]，pH值用pH計測定。

1.3.4 感官評定

根據10人對產品的外觀組成、形態、口感、香氣等進行綜合評分，取平均分（滿分90分）。

1.3.5 單因素試驗

微生物在發酵培養過程中，培養條件的不同對微生物的生長代謝的影響也不同，因此發酵條件的選擇直接關系著產品風味的優劣，本試驗考察了接種量（1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%），培養溫度（30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃），培養時間（4 h、6 h、8 h、10 h、12 h、14 h、16 h、18 h、20 h、22 h、24 h、26 h、28 h、30 h），培養基初始pH值（5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0）對小麥胚乳酸飲料風味的影響，確定最佳工藝條件。

1.3.6 正交試驗

在單因素試驗的基礎上，為了尋求各因素的綜合關系，以接種量（A），培養溫度（B），培養時間（C），初始pH值（D）為評價指標，選取最優的3個水平，使用L9（34）進行正交試驗設計，根據設計進行試驗，重復3次，正交試驗因素與水平見表2。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 接種量對小麥胚芽乳酸發酵飲料的影響

乳酸發酵的速度受接種量大小的影響，一定程度的增加接種量可以相應地縮短發酵時間[16]，在45℃，初始pH值為7的條件下以不同的接種量（1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%）培養18 h，接種量對小麥胚芽乳酸發酵飲料感官評分的影響見圖1。

由圖1可知，隨著接種量的加大，產品綜合指標呈上升趨勢，接種量過小，不利于充分發酵，使酸度過低，口感不佳，而接種量過大，酸味太濃，刺激性太強，不利于飲料風味。所以選擇接種量8%為最佳。

2.1.2 發酵溫度對小麥胚芽乳酸發酵飲料的影響

發酵溫度的高低對乳酸菌的發酵速度有一定的影響[17]，在乳酸菌可發酵的范圍內，發酵溫度越高，乳酸菌繁殖越快，產酸速度越大；發酵溫度越低，乳酸菌發酵緩慢，其他細菌易污染發酵基質，造成發酵失敗，菌種在以8%接種量，初始pH值為7，不同溫度（30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃）條件下培養18 h，其對小麥胚芽乳酸發酵飲料感官評分的影響如圖2所示。

由圖2可知，隨著發酵溫度的升高，乳酸菌的產酸速度增大，產品變得酸甜適宜，口味協調，口感柔和，風味純正，具有淡淡的麥香。溫度在45℃時，乳酸菌的產酸速度快速增，產品酸度迅速上升，凝乳時間變快，產品呈淡黃色，能聞到較濃的乳香和麥香；當溫度高于45℃時，產品酸度過大，酸味過重，難以接受并出現明顯的分層現象，有上清液析出。根據綜合感官分析，確定小麥胚乳酸發酵溫度以45℃為佳。

2.1.3 發酵時間對小麥胚芽乳酸發酵飲料的影響

乳酸發酵的程度受發酵時間影響[18]，發酵時間越長，乳酸發酵產酸越多，可發酵性糖分解越多，產品酸度越高；發酵時間越短，乳酸發酵程度越小，產品風味越差。試驗設定菌種在45℃，接種量為8%，初始pH值為7的條件下分別培養4 h、6 h、8 h、10 h、12 h、14 h、16 h、18 h、20 h、22 h、24 h、26 h、28 h、30 h。由圖3可知，發酵溫度一定時，發酵產品的風味及口感隨發酵時間的延長而有所改善；發酵18h時，產品風味及口感比較理想；超過18 h后，產品的酸味過重，口味不協調，比較難以接受，所以，以18 h為最佳發酵時間。

2.1.4 初始pH值對小麥胚芽乳酸發酵飲料的影響

原料液的初始pH值會影響菌體的生長繁殖速度，從而影響產酸速度。當初始pH值分別為5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0時，其對小麥胚芽乳酸發酵飲料感官評分的影響見圖4。

由圖4可知，原料液初始pH值增高，乳酸含量隨之增高、產品風味酸甜適中，當pH值＞7.0時，產品開始變的酸澀，口感不佳。由此，選擇pH值為7.0為發酵基質的初始值。

2.2 正交試驗結果與分析

由表3可知，在小麥胚乳酸飲料發酵過程中，影響產品風味的因素主次順序為培養溫度＞培養時間＞初始pH值＞接種量，最優方案為培養溫度45℃，培養時間18 h，初始pH值6.5，接種量8%。在此條件下所得產品為淡黃色，色澤純正，酸甜適中，無分層現象，有麥香和乳香味，產品酸度為80～85°T，總糖為5.3 g/100 mL，pH值為4.43，感官評分為88.5分。

3 結論

小麥胚乳酸飲料發酵的最佳發酵條件為培養溫度45℃，培養時間18 h，初始pH值6.5，接種量8%。通過該工藝發酵生產出的植物乳酸飲料澄清透明、無沉淀、色澤淡黃、酸甜適中，質地均勻，具有小麥特有的麥香，產品酸度為80～85，總糖為5.3 g/100 mL，pH值為4.43，感官評分為88.5分。

[1]孔慶學，鄭琳琳，吳江學，等.嫩玉米乳酸發酵飲料工藝研究[J].食品科學，2004，25（12）：104-108.

[2]謝主蘭，吳文龍，雷曉凌，等.木瓜乳酸發酵飲料的工藝研究[J].食品工業科技，2001，22（2）：40-42.

[3]王林山，文連奎.南瓜乳酸發酵飲料加工工藝研究[J].食品工業科技，2005，26（7）：123-125.

[4]郭健，汪江波.麥麩膳食纖維乳酸飲料的研制[J].中國商辦工業，2001（9）：40-41.

[5]繆曉平，鄧開野.紅棗乳酸發酵飲料的研制[J].現代食品科技，2009， 25（10）：1207-1209.

[6]姜覓，謝鋒.冬瓜汁乳酸發酵飲料的研究[J].食品科學，2006，27（3）：267-271.

[7]劉進杰，尚海燕，卜慶梅，等.冬瓜汁乳酸發酵飲料工藝研究[J].安徽農業科學，2008，36（17）：7437-7439.

[8]鄧開野，許成鈿.冬瓜汁乳酸發酵飲料的工藝研究[J].現代食品科技，2007，23（12）：59-62，82.

[9]汪江波，許劍秋.乳酸發酵米糠纖維飲料的研制[J].糧食與飼料工業，2000（8）：40-41.

[10]王宇飛，馮沖，王少鵬，等.小麥胚芽和芝麻蛋白發酵飲料的工藝研究[J].安徽農業科學，2010，38（24）：13375-13377.

[11]王金鳳，王禾，王雪松，等.玉米乳酸菌飲料發酵劑的制備[J].食品工業科技，2002，23（4）：61-63.

[12]梅芳，喬成亞，李海燕，等.褐色甜酒釀乳酸菌飲料的加工工藝研究[J].中國釀造，2014，32（11）：162-165.

[13]趙旭.全脂米糠酶解液的制備及在乳酸發酵飲料中的應用[D].沈陽：沈陽農業大學碩士論文，2007.

[14]張亞雄，李偉，胡濱，等.果蔬發酵飲料的研制[J].中國乳品工業，2004，32（8）：19-21.

[15]何東平，陳濤.微生物油脂學[M].北京：化學工業出版社，2006.

[16]胡志和，周緒田，閻雅麗，等.芹菜汁乳酸發酵飲料的研究[J].食品科學，2000，21（7）：65-67.

[17]趙華，楚寧，劉珍利，等.玉米胚芽乳酸發酵飲料的研制[J].食品研究與開發，2013，24（16）：31-35.

[18]肖卓炳，陳上.四棱豆乳酸發酵飲料的研制[J].食品科學，2010，31（18）：465-470.

Technology of wheat germ beverage fermented by lactic acid bacteria

Lü Xiaoyi1,PENG Hui1,YIN Jia1,FU Jie1,CHEN Tao2,HE Dongping1*
(1.College of Food Science and Engineering,Wuhan Polytechnic University,Wuhan 430023,China; 2.Wuhan Institute of Virology,Chinese Academy of Sciences,Wuhan 430071,China)

In order to obtain the optimum technology of wheat germ beverage fermented by lactic acid bacteria,the effect of inoculum,fermentation temperature and time,initial pH on the lactic acid beverage flavor were studied through single factor experiment.The optimal conditions were obtained by orthogonal design in the optimum range of these four main factors.The results showed that the optimal conditions were inoculum 8%, fermentation temperature 45℃,time 18 h,and initial pH 6.5.Under this condition,the product acidity was 80-85°T,total sugar was 5.3 g/100 ml,pH was 4.43,and sensory score was 88.5.

wheat germ;fermentation;orthogonal design

TS275.4

A

0254-5071（2015）06-0157-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.06.035

2015-05-18

國家糧食局糧食公益性行業科研專項（201313012-03）

呂小義（1991-），男，碩士研究生，研究方向為微生物油脂。

*通訊作者：何東平（1957-），男，教授，博士，研究方向為糧食、油脂及植物蛋白。