復合谷物發酵飲料的研制

羅映英，孔琳琳，郭佳麗，孔瑾，*

（1.新鄉市糧油飼料產品質量監督檢驗所，河南新鄉453000；2.河南科技學院，河南新鄉453003）

復合谷物發酵飲料的研制

羅映英1，孔琳琳2，郭佳麗2，孔瑾2，*

（1.新鄉市糧油飼料產品質量監督檢驗所，河南新鄉453000；2.河南科技學院，河南新鄉453003）

以大米、綠豆、黃豆、小米、玉米、燕麥為原料，以干酵母、乳酸菌活化液、果酒酵母為發酵劑，采用單因素試驗和正交試驗的方法，以感官評定法進行綜合評判，確定了產品的最佳工藝參數和產品工藝配方。最佳谷物復合比例為黃豆∶小米∶大米∶玉米（4∶3∶2∶1、浸泡后添加8倍的水制漿）；最佳發酵條件為復配發酵劑（乳酸菌活化液5%、果酒酵母0.025%、干酵母0.025%）用量0.025%、發酵時間2.5 h、發酵溫度42℃；最佳產品工藝配方為白砂糖5%、CMC-Na0.375%、黃原膠0.225%、檸檬酸0.05%、乙基麥芽酚0.01%；最佳殺菌工藝條件為100℃、15 min～20 min。研制出了營養豐富、風味良好獨特、質地穩定的復合谷物發酵飲料。

谷物飲料；發酵；正交試驗

谷物飲料是以谷物為主要原料，通過酶解和發酵技術研制而成的飲料［1］。隨著人們生活水平的不斷提高，對膳食合理衛生要求不斷提高，谷物飲料的研發是個大趨勢［2］，它已成為飲料行業發展的新機遇。我們的傳統飲食習俗是以植物性食品為主，其中谷類食品是中國傳統膳食的主體，是人體能量的主要來源，也是最經濟的能量食物，同時谷物還能提供人體蛋白質和半纖維素、纖維素、無機鹽、維生素等聚合物及種皮、胚芽中的油脂和其他功能性成分，如高級醇碳水化合物、蛋白質、膳食纖維及B族維生素。

谷物飲料作為飲料大家族中的新品類，通過現代工藝加工成可直接飲用的產品，不僅能夠充分保留谷物中對人體健康有益的營養成分，并且口感更好、飲用更方便、吸收更容易。谷物飲料的誕生，使得人們重新認識了谷物這一傳統食品，徹底改變了谷物在人們心目中的“粗糧”形象。谷物飲料既符合中國傳統的飲食習慣，也能滿足當前人們快節奏生活的營養補給要求，并具有代餐功能［3-4］。并且更注重自然與健康，以谷物雜糧為原料開發的谷物飲料符合未來飲料市場的發展方向［5］。

益生菌發酵可以提高飲品的營養價值，賦予飲品特殊風味，在飲料領域具有很大的開發潛力［6-7］。將乳酸菌、果酒酵母、干酵母等益生菌應用于谷物飲料的發酵中，制作成的益生菌發酵谷物飲料，既保存了谷物原有的營養價值，又具有益生菌發酵制品的保健作用，風味良好，口感獨特，對人體有顯著的營養保健作用［8-9］。

本研究從不同種類的谷物如玉米、大米、綠豆、小米、燕麥中篩選出口感、色澤、風味最佳的組合進行發酵試驗，利用乳酸菌、果酒酵母、干酵母為發酵劑進行單因素試驗與正交試驗，用檸檬酸、白砂糖、穩定劑等進行工藝配方研究，從而獲得口感、色澤、風味俱佳的復合谷物發酵飲料。

1材料與方法

1.1材料

大米、綠豆、黃豆、小米、玉米、燕麥：新鮮、無霉變、無病蟲危害；白砂糖：一級品；碳酸氫鈉、檸檬酸、羧甲基纖維素鈉、黃原膠、乙基麥芽酚等，均為食品級，由河南科技學院食品工藝實驗室提供；干酵母：神琪牌即發干酵母；乳酸菌：河南金立爾奶業有限公司提供；果酒酵母：安琪酵母股份有限公司。

1.2主要儀器設備

IH-MP電磁爐：富士寶電磁爐公司；HH.SY21-N水浴鍋：金壇市杰瑞爾電器有限公司；MD100-2電子天平：上海天平儀器廠；JT4001架盤天平：上海精天電子儀器有限公司；JYL-350A料理機：九陽料理機公司；WT-80手持式折光儀：浙江托普儀器有限公司；pH S-3CpH計：上海精密科學儀器有限公司；SRH-70均質機：上海申鹿均質機有限公司；PYX-150S-B生化培養箱：科力儀器有限公司；不銹鋼鍋、燒杯、錐形瓶、飲料瓶等由河南科技學院食品工藝實驗室提供。

1.3理化指標測定方法

總糖測定：斐林試劑法；

總酸測定：酸堿滴定法；

可溶性固形物含量測定：折光計法；

pH值測定：pH計測定法；

菌落總數測定：GB4789.2-2010《菌落總數測定》；

大腸菌群測定：GB4789.3-2010《大腸菌群計數》。

1.4感官評定標準方法

為統一產品質量標準，參考相關文獻制定半成品及成品感官評定標準，詳見表1、表2、表3、表4。

表1　谷物復合漿料感官評分標準Table 1The standard of sensory score for grain composite slurry

表2　發酵劑添加量復合漿料感官評分標準Table 2The standard of sensory score for composite slurry of addition amount of microbial

表3　不同發酵條件復合漿料感官評分標準Table 3The standard of sensory score for composite slurry from different fementation conditions

1.5工藝流程［10］

1.5.1預試驗工藝流程

原料→浸泡→制漿→品嘗

表4　產品感官評分標準Table 4The standard of sensory score for grain fermented beverages

1.5.2產品生產工藝流程

原料→浸泡→制漿→均質→糖化→接種→發酵→調配→均質→脫氣→灌裝→封口→滅菌→檢驗→成品

1.6工藝操作要點

1.6.1預試驗

谷物原料復合比例的選擇。

1.6.1.1原料選擇

選擇色澤好，新鮮飽滿、無病蟲害的谷物原料，按照不同的配比：（1）綠豆∶黃豆∶大米（5∶3∶2）；（2）黃豆∶燕麥∶小米（5∶5∶3）；（3）黃豆∶玉米∶大米（5∶3∶2）；（4）黃豆∶小米∶大米（5∶3∶2）；（5）玉米∶大米∶燕麥（5∶3∶2）；（6）黃豆∶小米∶大米∶玉米（4∶3∶2∶1）的比例進行試驗。

1.6.1.2浸泡

取潔凈的500 mL燒杯6個，按比例每組投入原料各50 g，洗凈后，保持燒杯中水面高于原料表面10 cm左右浸泡8 h，至其完全吸水膨脹為止。

1.6.1.3制漿

取浸泡好的原料取出，瀝干水分，每組加原料重量8倍的水，用料理機進行打漿，然后放入不銹鋼鍋中進行煮漿，至其沸騰、泡沫完全清除為止。

1.6.1.4品嘗

將煮好的谷物復合漿料冷卻后進行品嘗，根據感官評分標準對其色澤、滋氣味、狀態等進行評定打分，選擇最優組合進入下一步實驗。

1.6.2試驗操作要點

在預實驗的基礎之上，選擇最佳復合谷物組合制作漿料，之后進行均質、發酵、調配等。

1.6.2.1均質

將制作后的漿料在均質機中進行均質，均質壓力控制在0.06 MPa～0.07 MPa，進行2次～3次。

1.6.2.2糖化

將均質后的復合漿料加熱至60℃，用配置好的檸檬酸溶液調pH至4.5，加復合漿料質量1%的糖化酶，60℃恒溫糖化4 h。

1.6.2.3接種、發酵

將糖化好的復合漿料冷卻至37℃，用碳酸氫鈉溶液調pH至6.8，加入不同的發酵菌種，分別依照不同的溫度、時間進行發酵試驗。

1.6.2.4調配

將發酵好的復合谷物漿料根據產品配方試驗設計分別加入不同劑量的白砂糖、檸檬酸、復合穩定劑（羧甲基纖維素鈉+黃原膠）、乙基麥芽酚，調整其口感、風味，選擇最佳的產品配方。

1.6.2.5均質

將調配好的復合谷物發酵飲料用均質機均質，均質機壓力控制在0.06 MPa～0.07 MPa，循環2次～3次。

1.6.2.6脫氣

將均質好的復合谷物發酵飲料在90℃～100℃的條件下進行15 min～20 min的脫氣處理。

1.6.2.7裝瓶、封蓋

將脫氣后的復合谷物發酵飲料裝入清洗、滅菌后的潔凈飲料瓶中，封蓋。

1.6.2.8滅菌

封蓋后的復合谷物發酵飲料放入100℃的水浴中滅菌，15 min～20 min。

1.6.2.9檢驗

感官評定復合谷物發酵飲料的口感、色澤、風味，測定總糖、總酸、可溶性固形物含量、微生物等指標。

2試驗與結果

2.1預實驗的設計

為了研制出口感良好、具獨特風味、顏色的復合谷物飲品，選擇多種谷物（綠豆、黃豆、小米、大米、燕麥、玉米），按照不同的搭配比例進行浸泡、制漿（添加谷物重量8倍的水）、煮制，根據其色澤、風味、口感進行評分，選擇最佳組合進行下一步試驗。

對制成的復合谷物漿料，按表1標準進行感官綜合評分，結果見表5。

由表5可知不同的谷物復合直接影響谷物漿料的口感、色澤以及風味，通過感官評定得出最佳谷物配比為黃豆∶小米∶大米∶玉米（4∶3∶2∶1），具有谷物特有的風味，口感圓潤，色澤淺黃。

因為谷物槳料經糖化、發酵后會降低其粘稠度，使槳料濃度降低，故在預實驗中應使谷物槳料的粘稠度偏高，以上預實驗證明，在添加谷物重量的8倍水的情況下，其粘稠度為中等偏粘稠，故以添加8倍水為標準進行下一步試驗。

表5　谷物復合漿料制取及評分結果Table 5Grain composite slurry preparation and evaluation results

2.2正交試驗

2.2.1發酵劑種類及添加量的確定

以復合谷物發酵槳料的色澤、風味、狀態為評分標準，從乳酸菌、干酵母、果酒酵母及其復合菌種中選擇最佳的發酵菌種。在復合谷物漿料糖化4 h后，添加發酵菌種，在42℃的條件下發酵2.5 h。發酵菌種選擇的試驗因素與水平及結果見表6。

表6　發酵菌種選擇及評分結果Table 6The screening of fermentation species and scoring results

通過對不同發酵劑發酵的復合谷物漿料進行感官評分，可知在相同發酵條件（42℃、2.5 h）下，不同發酵劑在很大程度上影響著實驗結果。其中復合發酵劑的效果最佳，在此條件下的復合發酵谷物漿料具有谷物的復合香氣及愉悅的發酵風味，口感獨特，色澤淡黃色，均勻一致。

2.2.2發酵條件的確定

制取復合谷物漿料，在60℃水浴恒溫糖化4 h，取出后調pH至6.8。選用復合菌種（乳酸菌活化液5%、干酵母0.025%、果酒酵母0.025%）添加量、發酵時間、發酵溫度為試驗因素，進行正交試驗設計，以獲得復合谷物漿料的最佳發酵工藝參數，其因素和水平見表7。

表7　發酵條件正交試驗因素與水平Table 7The orthogonal factor level table of optimization of fermentation conditions

將不同發酵條件下制取的復合谷物發酵漿料按表3感官評分標準進行評定，結果及分析見表8。

表8　復合谷物發酵飲料正交實驗結果與分析Table 8Orthogonal experimental results and analysis of fermented grain beverage

由表8可以看出影響發酵效果的因素依次為復合菌種添加量＞發酵時間＞發酵溫度。最佳發酵工藝參數為：A1B3C2，即復合菌種添加量0.025%、發酵時間2.5 h，發酵溫度42℃。

通過驗證實驗，所得產品評分與A1B3C3組相近，可確定A1B3C2為最佳組合。

2.2.3添加劑添加量的確定

2.2.3.1檸檬酸添加量的確定［11］

在發酵后的復合谷物飲料添加不同劑量的檸檬酸，調整飲料至舒適的風味，單因素試驗及結果見表9。

表9　檸檬酸添加量對復合谷物發酵飲料風味的影響Table 9Effect of citrate addition on the flavour of fermented grain beverage

由表9可知，檸檬酸添加量在0.05%時，復合發酵谷物飲料的風味品質最好。

2.2.3.2穩定劑添加量的確定

由于發酵后的谷物飲料穩定性較差，為了防止產品產生沉淀，影響產品質量，需要添加穩定劑以提高產品的穩定性。

在單一穩定劑試驗的基礎上取穩定效果較好的CMC-Na、黃原膠進行復合穩定劑試驗，結果見表10。

表10　穩定劑對復合發酵谷物飲料穩定性和品質的影響Table 10Effect of stabilizer on the stability and quality of fermented grain beverage

由表10可知，復合穩定劑添加量為CMC-Na 0.375%、黃原膠0.225%時，復合谷物發酵飲料的穩定性及品質最好。

2.2.4復合谷物發酵飲料產品配方的實驗設計

在預實驗和單因素的試驗的基礎上進行產品配方試驗，對發酵的復合谷物發酵漿料進行風味調配，達到谷物發酵飲料風味郁香、甜酸舒適、適口性良好的指標，選擇白砂糖、檸檬酸、乙基麥芽酚進行實驗因素與水平設計，見表11。

表11　正交試驗因素水平表Table 11Orthogonal factor level table

通過對調配后的復合谷物發酵飲料的對比、評分，結果及分析見表12。

由表12可以看出影響復合谷物發酵飲料風味的因素依次為白砂糖添加量＞檸檬酸添加量＞乙基麥芽酚添加量。最佳產品風味配方為A2B2C1，即白砂糖添加量5%、檸檬酸添加量0.05%、乙基麥芽酚添加量0.01%。

通過驗證實驗，A2B2C1組合所得產品評分97，為最佳組合。

經調配后的谷物發酵飲料在90℃左右、15 min～20 min的條件下排氣處理后，裝入潔凈的玻璃飲料瓶中，采用100℃、15 min～20 min的條件殺菌，產品質量很好，符合標準要求。

表12　正交試驗結果與分析Table 12Orthogonal experiment results and analysis

3產品質量標準

3.1感官評定

色澤：黃色至淡黃色，有光澤；

口感：口味柔和，香醇爽口，甜酸舒適、適口性良好；

滋氣味：具復合谷物發酵飲料的獨特醇厚香味；

組織狀態：均勻，無分層現象，長時間放置允許有少量沉淀現象。

3.2理化指標

可溶性固形物≥6.0%；

總酸（以檸檬酸計）：0.05%；pH：4.86；

總糖（以蔗糖計）：5.0%。

3.3微生物指標

菌落總數：≤100 cfu/mL；

大腸菌群：≤3 MPN/100 mL；致病菌：不得檢出。

4討論與結論

1）谷物中蛋白質、淀粉等大分子營養物質含量較高，且復合谷物飲料的粘稠度較高，不利于乳酸菌、果酒酵母、干酵母進行發酵作用。通過實驗加入糖化酶可以使淀粉分解為小分子物質，有利于微生物的利用，且可以降低復合谷物漿料的粘稠度。本實驗采用60℃加入糖化酶糖化4 h的方法，使淀粉分解，提高復合谷物發酵飲料質量。

2）復合谷物發酵飲料本身具有一定的酸度，若按照普通飲料中檸檬酸添加量進行檸檬酸的調配，易使飲料中酸度偏高，降低飲料的風味。本實驗對檸檬酸添加量進行單因素試驗，確定適宜的檸檬酸添加量，然后進行正交試驗等，調配出色澤、風味、口感俱佳的復合谷物發酵飲料。

3）谷物發酵飲料的最佳配方為：黃豆∶玉米∶小米∶大米=4∶3∶2∶1（添加谷物重量的8倍的水制漿）；最佳發酵條件為：復合菌種用量（乳酸菌活化液5%、果酒酵母0.025%、干酵母0.025%）0.025%、發酵時間2.5 h、發酵溫度42℃；最佳產品配方為：白砂糖5%、CMC-Na0.375%、黃原膠0.225%、檸檬酸0.05%、乙基麥芽酚0.01%；最佳殺菌工藝條件為100℃、15 min～20 min。

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Research of Compound Cereal Fermented Drink

LUO Ying-ying1，KONG Lin-lin2，GUO Jia-li2，KONG Jin2，*
（1.Xinxiang Quality Surveillance&Inspection Institute of Grain，Oil and Feed Product，Xinxiang 453000，Henan，China；2.Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang 453003，Henan，China）

The beverage with rice，mung beans，soybeans，millet，corn and oats as raw materials was fermented by dry yeast，lactic acid activation solution and wine yeast.The optimum process parameters and formulation was determined through the methods of single-factor and orthogonal experiment，as well as sensory evaluation.The optimal mix ratio of soybeans millet rice and corn was 4∶3∶2∶1.The optimum fermentation condition was lactic acid activation solution 5%，wine yeast 0.025%，dry yeast 0.025%，fermentation time 2.5 h and fermentation temperature 42℃.The optimal product formulation was white sugar 5%，CMC-Na 0.375%，xanthan gum 0.225%，citric acid 0.05%and bmaltoside phenol 0.05%.The optimal sterilization condition was at 100℃for 15 min-20 min.One fermented grain beverage with rich nutrient，unique flavor and stable texture was developed.

grain beverage；fermentation；orthogonal test

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.14.015

2014-07-31

羅映英（1963—），女（漢），工程師，本科，研究方向：糧油加工及檢驗。

孔瑾（1957—），男（漢），副教授，研究方向：食品科學及功能性食品。