紅棗發(fā)酵米乳工藝配方的優(yōu)化

鄒秀容，何桂歡，朱建華

（韶關(guān)學院英東食品科學與工程學院，廣東 韶關(guān) 512005）

近年來，非酒精性谷物發(fā)酵飲料由于其營養(yǎng)性和保健性成為研究熱點[1]。微生物發(fā)酵不僅可改善谷物的蛋白可消化性及礦物質(zhì)的生物利用性，還可提高谷物的總酚含量及抗氧化活性[2-3]。谷物發(fā)酵飲料在印度、日本、非洲、南美等國家和地區(qū)廣受歡迎，而國內(nèi)谷物發(fā)酵飲料的生產(chǎn)和消費水平較低，滯后于上述地區(qū)。乳酸菌發(fā)酵米乳飲料是以大米為主要原料，以乳酸菌為主要發(fā)酵劑，采用酶工程和發(fā)酵工程兩種技術(shù)制備而成的益生菌飲品。通過乳酸菌發(fā)酵降解了大米中抗營養(yǎng)物質(zhì)，增加了氨基酸、維生素和礦物質(zhì)含量[4]，該發(fā)酵飲品不但營養(yǎng)價值高，同時兼具了乳酸菌發(fā)酵獨特的發(fā)酵風味和益生作用。國內(nèi)外已有學者對發(fā)酵米乳飲料進行研究，如傅亮[5]、黃亮[6]、余穩(wěn)穩(wěn)等[7]對乳酸菌發(fā)酵型米乳飲料的工藝和配方進行了研究。但經(jīng)筆者的前期試驗研究發(fā)現(xiàn)，僅以大米為原料生產(chǎn)的發(fā)酵米乳飲料風味單薄，略有澀味，不利于產(chǎn)品的市場化，可以通過添加多種果蔬原料共同發(fā)酵進而改善其感官品質(zhì)。

紅棗（Ziziphus jujube Mill.）含有豐富的紅棗多糖、抗壞血酸、礦物質(zhì)、總黃酮、多酚、三萜烯和原花青素，具有較強的抗氧化活性[8-9]。現(xiàn)代研究表明，紅棗具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、護肝、降血糖和保護胃腸的作用[10]。紅棗作為一種輔料應(yīng)用于多種加工食品，不但可以增加食品的營養(yǎng)性還可以改善食品的感官品質(zhì)。本文以大米為主要原料，輔以紅棗汁和奶粉，以乳酸菌作為發(fā)酵劑，采用單因素試驗和正交試驗優(yōu)化大米紅棗復配乳酸菌發(fā)酵飲品的配方和工藝，為大米的精深加工和飲料研發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

干紅棗：無核，市售；粳米；市售；脫脂乳粉：恒天然（中國）有限公司；蔗糖：食品級，鄭州康源化工產(chǎn)品有限公司；果膠酶：活力為50 000 U/mL，和氏璧生物科技有限公司；α-淀粉酶：活力為40 000 U/mL，江蘇銳陽生物科技有限公司；糖化酶：活力為50 000 U/mL，江門市亞東生物化工有限公司；氫氧化鈉：分析純，滄州星華化工產(chǎn)品有限公司；鹽酸：分析純，衡陽市凱信化工試劑有限公司；硫酸銅：分析純，河南晨升化工產(chǎn)品有限公司；菌種：嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌，韶關(guān)學院英東食品科學與工程學院實驗室提供。

1.2 儀器與設(shè)備

膠體磨（JM80-1A）：溫州市膠體磨廠；恒溫水浴鍋（HH-S28S）：金壇市大地自動化儀器廠；電熱鼓風干燥箱（101AB-2）：上海申光儀器儀表有限公司；萬能粉碎機（DFY-500）：浙江溫嶺市林大機械有限公司；手提式壓力蒸汽滅菌器（YXQ-LS-18SI）：上海博迅實業(yè)有限公司；超凈工作臺（SW-CJ-ICU）：蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；生化培養(yǎng)箱（GZ-150S）：韶關(guān)市廣智科技設(shè)備發(fā)展有限公司；電子分析天平（BS210S）：北京賽多利斯天平有限公司；手持折光儀（WYA-80）：上海光學儀器廠；蛋白儀消化爐（KDN-04）：上海新嘉電子有限公司；

1.3 工藝流程

1.4 工藝要點

1.4.1 紅棗汁的制備

選用表面無病蟲害和無腐爛變質(zhì)的干制無核紅棗。紅棗在清洗后置于10 倍的水中浸泡至軟化，打漿后添加0.01%果膠酶于50 ℃水浴鍋中進行1 h 的酶解，然后用紗布過濾取汁[11]。

1.4.2 米漿的制備[12]

1.4.2.1 炒制

將大米在180 ℃干燥箱中烘烤15 min，使大米呈金黃色，并伴有濃郁的米香味。

1.4.2.2 粉碎

用粉碎機把大米粉碎，得到細膩的米粉，從而縮短粳米的浸泡時間。

1.4.2.3 浸泡

制備的米粉加入9 倍的蒸餾水，并在30 ℃的水浴鍋中浸泡2 h。

1.4.2.4 磨漿

將浸泡液用膠體磨進行磨漿3 min。

1.4.2.5 糊化

將磨漿后的漿料在70 ℃蒸煮糊化30 min，邊糊化邊攪拌。

1.4.2.6 液化糖化

添加30 U/g 的α-淀粉酶，溫度80 ℃的條件下液化1 h；按300 U/g 添加糖化酶，溫度60 ℃條件下糖化1 h。

1.4.2.7 過濾

用紗布過濾漿液，以便除去可能的粗渣，得到米漿。

1.4.3 混合調(diào)配

把一定量的蔗糖、脫脂乳粉、紅棗汁加入米漿中，并攪拌至完全溶解。

1.4.4 滅菌、接種、后熟

把攪拌均勻的混合液放入95 ℃水浴鍋中進行10 min 的滅菌，冷卻至 40 ℃～45 ℃，接入保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌按體積比2∶1 混合的乳酸菌發(fā)酵劑，并在40 ℃條件下恒溫發(fā)酵一定時間。發(fā)酵完成后，將成品放入溫度為4 ℃的冰箱冷藏16 h。

1.5 紅棗發(fā)酵米乳工藝條件的優(yōu)化

1.5.1 單因素試驗

1.5.1.1 脂乳粉添加量的確定

棗汁量5 %、蔗糖量5 %、接種量6 %，發(fā)酵時間5 h，研究脫脂乳粉量（4%、5%、6%、7%、8%）對紅棗發(fā)酵米乳品質(zhì)的影響。

1.5.1.2 棗汁量的確定

脫脂乳粉量為7%、蔗糖量5%、接種量為6%、發(fā)酵時間 5 h，研究棗汁的用量（3%、4%、5%、6%、7%）對紅棗發(fā)酵米乳品質(zhì)的影響。

1.5.1.3 蔗糖量的確定

脫脂乳粉量為7%，棗汁量5%，接種量為6%，發(fā)酵時間 5 h，研究蔗糖的用量（2%、3%、4%、5%、6%）對紅棗發(fā)酵米乳品質(zhì)的影響。

1.5.1.4 接種量的確定

脫脂乳粉量為7%，棗汁量5%，蔗糖量4%，發(fā)酵時間 5 h，研究不同接種量（3%、4%、5%、6%、7%）對紅棗發(fā)酵米乳品質(zhì)的影響。

1.5.1.5 發(fā)酵時間的確定

脫脂乳粉量為7%，棗汁量5%，蔗糖量5%，接種量為 6%，研究不同發(fā)酵時間（4、6、8、10、12 h）對發(fā)酵米乳品質(zhì)的影響。

1.5.2 正交試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果分析，以紅棗汁添加量、白砂糖添加量、接種量、發(fā)酵時間作為影響紅棗發(fā)酵米乳感官評價的主要因素，采用L9（34）正交試驗設(shè)計確定最佳的工藝配方條件。正交試驗因素水平表如表1所示。

表1 正交試驗因素水平Table 1 The factors and levels of orthogonal experiment design

1.6 指標測定

1.6.1 感官評價

由10 人組成評分小組對紅棗發(fā)酵米乳飲料進行評價，根據(jù)評分標準對產(chǎn)品的乳清析出情況、色澤、香味、組織狀態(tài)、口感5 個指標進行評價，滿分為100 分，取平均值。其評分標準如表2所示[13]。

1.6.2 生化理化指標的測定

可溶性固形物含量的測定[14]：采用手持折光儀對后熟16 h 的發(fā)酵飲料進行測定。

酸度的測定[15]：參照GB 5009.239-2016《食品安全國家標準食品酸度的測定》，采用酸堿滴定法對后熟16 h 的發(fā)酵飲料進行測定。

蛋白質(zhì)的測定[16]：參照 GB 5009.5–2016《食品安全國家標準食品中蛋白質(zhì)的測定》，用蛋白儀消化爐消解后熟16 h 的發(fā)酵飲料，采用凱氏定氮法進行蛋白質(zhì)的測定。

乳酸菌活菌數(shù)的測定[17]：參照GB/4789.35-2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗乳酸菌檢驗》，對后熟16 h 的發(fā)酵飲料采用MRS 培養(yǎng)平板記數(shù)。

表2 產(chǎn)品感官評定標準Table 2 Sensory evaluation of the beverage

2 結(jié)果與分析

2.1 脫脂乳粉量對紅棗發(fā)酵米乳品質(zhì)的影響

脫脂乳粉是乳酸菌的良好發(fā)酵基質(zhì)，能促進發(fā)酵米乳飲料彈性凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成，而且能提高米乳的蛋白質(zhì)含量。脫脂乳粉添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響如圖1所示。

脫脂乳粉添加量對米乳品質(zhì)有較大的影響，隨著脫脂乳粉添加量的增大，產(chǎn)品的酸度和感官評分呈增大趨勢。脫脂乳粉量較低時，凝乳狀態(tài)欠佳，乳清析出較多。脫脂乳粉量為7%時，棗香濃郁，凝乳均勻，口感細膩，乳清析出少。但當脫脂乳粉量過大時，米香和棗香的香味因被乳香掩蓋不突出。考慮生產(chǎn)成本，宜降低乳粉量，因此，7%的脫脂乳粉添加量較為合適。

圖1 脫脂乳粉添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of skim milk power content on quality of the beverage

2.2 棗汁量對紅棗發(fā)酵米乳品質(zhì)的影響

棗汁添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響如圖2所示。

圖2 棗汁添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of jujube juice content on quality of the beverage

酸度隨棗汁添加量的增加呈先增大后減小的趨勢。這可能因為適量的紅棗汁能夠為乳酸菌生長提供一定的營養(yǎng)物質(zhì)，從而促進乳酸菌的生長而產(chǎn)酸；但是當紅棗汁添加量增大時，紅棗中成分如紅棗多糖過量，反而又抑制了乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)酸[18]。感官評分隨棗汁添加量的增加呈先增大后減小趨勢。棗汁添加量過少，棗汁風味不突出，有澀味，乳清析出多；隨著棗汁量的增加，棗香變濃郁，甜味增加，酸味減少，乳清析出減少。棗汁量進一步增加時，使產(chǎn)品過甜，酸味不足。崔國庭等[18]研究了紅棗多糖對乳酸菌發(fā)酵及酸奶品質(zhì)的影響，其研究表明紅棗多糖低于1%，能促進乳酸菌發(fā)酵生長，持水力最高，乳清析出最小，紅棗多糖高于1 %時，感官評分下降。其研究結(jié)果與本文結(jié)果相似。所以綜合考慮，棗汁量為5%較為適宜，所得產(chǎn)品棗香濃郁，酸甜適中，口感細膩，乳清少，感官評價最高。

2.3 蔗糖量對紅棗發(fā)酵米乳品質(zhì)的影響

蔗糖用量對紅棗米乳的風味影響比較大，因為糖可以增強米乳入口時的飽滿感和風味，提高黏性，改善凝乳質(zhì)地。蔗糖添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響如圖3所示。

圖3 蔗糖添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of sucrose content on quality of the beverage

相較于其它因素，2%～6%濃度范圍內(nèi)的蔗糖量對酸度的影響不大。原因是在米漿前處理過程中，大米經(jīng)糖化液化后，大米中的淀粉轉(zhuǎn)變成大量還原糖[12]，米乳基質(zhì)中的還原糖能滿足乳酸菌的生長，因此額外添加的低濃度蔗糖對乳酸菌產(chǎn)酸影響不大。但蔗糖可提高產(chǎn)品的固形物含量而使凝乳結(jié)實，同時蔗糖味甜而影響產(chǎn)品的甜度。當蔗糖添加量較少時，米乳不夠黏稠，穩(wěn)定性較差，甜味不足，有澀味；隨著蔗糖量的增加，產(chǎn)品的凝乳狀態(tài)逐漸改善，乳清減少，凝乳結(jié)實。蔗糖量為4%時，乳清少，口感均勻細膩，酸甜適中感官評分均達到最高值。蔗糖量進一步增加時，產(chǎn)品偏甜。導致米乳的質(zhì)地口感欠佳。因此，蔗糖量添加量為4%較合適。

2.4 接種量對紅棗發(fā)酵米乳品質(zhì)的影響

接種量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響如圖4所示。

圖4 接種量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of inoculation quantity on quality of the beverage

酸度隨接種量的增加大幅增大，加大接種量可以明顯提高產(chǎn)酸速度，縮短凝乳時間。接種量低時，酸味不足，凝乳不結(jié)實，組織狀態(tài)欠佳；接種量增加到5%時，酸甜適中，組織狀態(tài)較好，乳清少，感官評分最高達87 分。接種量進一步增加時，由于乳酸菌數(shù)量大增，產(chǎn)酸過快，口感偏酸，膠體分層，乳清析出明顯。因此，5 %的接種量較合適。

2.5 發(fā)酵時間對紅棗發(fā)酵米乳品質(zhì)的影響

發(fā)酵時間對產(chǎn)品品質(zhì)的影響如圖5所示。

圖5 發(fā)酵時間對產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.5 Effect of fermentation time on quality of the beverage

酸度隨發(fā)酵時間的延長而大幅增加，而感官評分呈先增大后減小的趨勢。發(fā)酵時間為4 h 時，產(chǎn)品的凝乳不結(jié)實，口感偏甜。發(fā)酵時間大于8 h，由于發(fā)酵過度產(chǎn)品偏酸，口感粗糙，且產(chǎn)生不愉快的澀味。發(fā)酵時間在6 h～8 h 范圍內(nèi)所獲得紅棗米乳風味口感俱佳，因此發(fā)酵時間在6 h～8 h 較適合。

2.6 正交試驗結(jié)果

為了確定紅棗發(fā)酵米乳的最佳工藝和配方，根據(jù)單因素試驗結(jié)果，以感官評分為指標，選取棗汁量、蔗糖量、接種量和發(fā)酵時間4 個因素進行四因素三水平的正交試驗，試驗結(jié)果如表3所示。

表3 紅棗發(fā)酵米乳L9（34）正交設(shè)計方案及試驗結(jié)果Table 3 Orthogonal tests of the beverage

根據(jù)極差分析，對紅棗發(fā)酵米乳感官評價影響的主次順序是C＞B＞D＞A，即各因素從主到次的順序為：接種量、蔗糖量、發(fā)酵時間、棗汁量。最佳配方為A2B2C3D1，即棗汁量5%、蔗糖量4%、接種量6%、發(fā)酵時間為6 h，感官評分為88 分。進行驗證試驗，感官評分為90 分。

2.7 產(chǎn)品的質(zhì)量指標

經(jīng)正交試驗優(yōu)化所得產(chǎn)品呈均勻一致的乳白色或淡黃色，有紅棗香和淡淡的米香，口感細滑、酸甜適宜、黏稠度適中，組織狀態(tài)均勻，無乳清析出。固形物含量為15%，滴定酸度為63.4°T，蛋白質(zhì)含量為1.81%。乳酸菌數(shù)為9.6×106CFU/mL，無致病菌檢出，大腸菌群≤3 CFU/mL。

3 結(jié)論

本研究以大米、紅棗為原料，經(jīng)紅棗提汁，大米炒制、粉碎、浸泡、磨漿、糊化、液化糖化等工藝后，輔以適量脫脂乳粉、蔗糖，利用嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌進行發(fā)酵，研制出一種紅棗乳酸菌發(fā)酵米乳飲料。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，通過正交試驗得出紅棗發(fā)酵米乳的最佳工藝參數(shù)為：紅棗汁添加量5%，脫脂乳粉添加量為7%，蔗糖的添加量為4%，接種量6%，發(fā)酵時間6 h。所得產(chǎn)品具有清新的棗香味和米香味，產(chǎn)品呈均勻一致的乳白色，組織狀態(tài)細膩，無乳清析出及沉淀的出現(xiàn)，口感飽滿，酸甜適中。本試驗研究可為紅棗發(fā)酵米乳的市場化提供理論指導。