一種波雜飲料的工藝研發(fā)

張慧娟，段雅文，隋妙，王靜

（北京工商大學(xué)中國-加拿大食品營養(yǎng)與健康聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室（北京），北京 100048）

波雜是新疆柯爾克孜族的特色飲品，由小米、玉米、大米、小麥等谷物自然發(fā)酵而成的一種低酒精度，有CO2殺口感、低糖度、質(zhì)地濃稠的發(fā)酵飲料[1]。2009年被列入第二批自治區(qū)級(jí)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)名錄，其含有豐富的碳水化合物和維生素A、維生素B、維生素C、維生素E等[2]。它作為一種健康飲品，在許多國家和地區(qū)受到歡迎，在土耳其，波雜配有肉桂和烤鷹嘴豆，主要在冬季享用，而在保加利亞，一年四季都有這種飲料，主要是用于早餐[3]。波雜通常選用玉米、大米、小米、小麥、黑麥或這些谷物的組合等作為原料，按照自己的喜好選用一種或多種谷物進(jìn)行復(fù)合的天然發(fā)酵飲料，也可以通過添加酵母菌和乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵，顏色呈淡黃色、質(zhì)地黏稠，具有酸甜的面包味[4]。作為一種古老的人類智慧的延續(xù)，該傳統(tǒng)飲品在土耳其、保加利亞等地廣泛生產(chǎn)和消費(fèi)；在南非共和國，波雜生產(chǎn)已成為飲料行業(yè)的重要部分，而且已經(jīng)廣泛傳播至美洲地區(qū)，但是波雜仍未進(jìn)入我國飲料的主流市場，至今也只在我國新疆部分地區(qū)的柯爾克孜族家庭仍然保留著制作和飲用波雜的習(xí)慣[5]。

發(fā)酵除了可以改善產(chǎn)品的感官品質(zhì)外，同時(shí)還可以提高消化率和營養(yǎng)價(jià)值。波雜的酒精含量很低，既有醪糟的長處，又有啤酒的優(yōu)點(diǎn)，從釀制、用料、加工到酒的形態(tài)都與醪糟很相似[6]。作為一種谷物發(fā)酵飲品，除了擁有谷類食品的長處，同時(shí)還兼顧了發(fā)酵食品的優(yōu)點(diǎn)，不僅能給人體提供身體所需能量，還能提供蛋白質(zhì)和半纖維素、纖維素、無機(jī)鹽、維生素等聚合物及高級(jí)醇碳水化合物、蛋白質(zhì)、膳食纖維及B族維生素等其它功能性成分[7]，因此波雜是一種健康飲料，長期飲用波雜可幫助腸胃消化等[8]。除此之外，波雜獨(dú)特的發(fā)酵工藝決定了其中蘊(yùn)含的微生物多樣性，含有植物乳桿菌（Lactobacterium plantarum）、短乳桿菌（Lactobacillus brevis）、蠟狀芽孢桿菌（Bacillus cereus）、巴氏醋酸桿菌（Acetobacerpasteurianus）、啤酒酵母（Saccharomycescerevisiae）等微生物，其中豐富的微生物資源具有和酒精飲料相似的獨(dú)特風(fēng)味[9]，此外，波雜中的乳酸菌還能調(diào)節(jié)腸道菌群平衡、抗腫瘤、降低膽固醇，更能起到延緩衰老的作用[10]。

目前市場上谷物發(fā)酵飲料所面臨的問題是微生物群落不明、發(fā)酵不均一、產(chǎn)品不穩(wěn)定、生產(chǎn)技術(shù)尚不成熟、企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)投入低、市場宣傳推廣力度不夠等[11]。當(dāng)前，國內(nèi)外對(duì)波雜的研究重點(diǎn)主要放在其微生物群落的分離鑒定方面[4]，原材料的選擇對(duì)風(fēng)味、口感的影響[12]，以及發(fā)酵菌種的選擇[13]等。由于無法保存，只能等天氣變冷才開始制作，現(xiàn)做現(xiàn)銷，因此波雜仍停留在家庭制作供自家飲用或在周邊進(jìn)行銷售的階段，其研究開發(fā)仍處于空白。因此本研究針對(duì)民族特色谷物食品普遍存在的手工作坊制作、生產(chǎn)效率低的問題，選用了玉米粉、小米粉、大米粉，在2∶1∶1（質(zhì)量比）的混合比例下，通過添加商業(yè)發(fā)酵劑方式進(jìn)行波雜的制作，測定不同發(fā)酵時(shí)間獲得產(chǎn)品的感官及理化指標(biāo)，從而篩選出該種原料組合下波雜飲料的最佳發(fā)酵時(shí)間，為后期波雜飲料的開發(fā)利用、工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)，推動(dòng)波雜作為一種民族特色發(fā)酵飲料在國內(nèi)生產(chǎn)的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米粉、小米粉、大米粉：北京大和恒糧行；安琪高活性干酵母、酸奶發(fā)酵劑：安琪酵母股份有限公司；白砂糖：河南豪峰食品有限公司。

酚酞、無水乙醇、溴甲酚綠、甲基紅、氫氧化鈉、濃鹽酸、濃硫酸、無水葡萄糖、次甲基藍(lán)、無水硫酸銅、七水合硫酸鈷、硼酸（均為分析純）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SY-60YC8001Q蘇泊爾電壓力鍋：北京京東世紀(jì)信息技術(shù)有限公司；8400全自動(dòng)型凱氏定氮儀：德國Foss公司；98-1-B型電子調(diào)溫電熱套：天津市泰斯特儀器有限公司；Starter 3100M型酸度計(jì)：上海奧豪斯儀器有限公司；AL104電子天平：梅特利—托利多（上海）儀器有限公司；HH-2恒溫水浴鍋：金壇市杰瑞爾電器有限公司；NABERTHERM馬弗爐：德國納博熱公司；SPX-250 BZ型生化培養(yǎng)箱：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；MLS-3750高壓蒸汽滅菌鍋：日本三洋公司；MA35水分測定儀：德國Sartorius公司；RVA-TecMaster黏度測試儀：美國Thermo公司；T25 ULTRA WURRAX勻漿機(jī)：德國IKA集團(tuán)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點(diǎn)

1.3.2.1原料稱取

將玉米粉、小米粉、大米粉以質(zhì)量比2∶1∶1混合，稱取200 g置于干凈容器中，備用[14]。

1.3.2.2 煮制

呈糊狀的樣品按質(zhì)量比1∶10加入飲用水，并于壓力為70 kPa高壓鍋中煮制（20 min～30 min），煮制樣品呈淺黃色糊狀且攪動(dòng)時(shí)勺子未粘上面糊，則表示樣品已煮熟，否則可適當(dāng)延長煮制時(shí)間[5]。

1.3.2.3 發(fā)酵劑活化

稱取原料質(zhì)量的1%的安琪高活性酵母，置于10 g飲用水（30℃～40℃）中攪拌使其活化，靜置4 min～6 min，備用[15]。稱取原料質(zhì)量的1%的酸奶發(fā)酵劑，直接倒入冷卻至室溫（20℃）后的樣品中。

1.3.2.4 發(fā)酵

將4份樣品置于溫度為30℃的恒溫生化培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)發(fā)酵，4份樣品發(fā)酵時(shí)間分別為12、24、36、48 h。

1.3.2.5 勻漿

將按質(zhì)量比1∶1稀釋后的4份樣品分別用勻漿機(jī)進(jìn)行勻漿，保證每份樣品均呈均勻液體狀，而無顆?；蚪Y(jié)塊。

1.3.2.6 殺菌

將勻漿后的4份樣品封口后分別置于高壓滅菌鍋中121℃下滅菌15 min[16]，滅菌完成后稍稍冷卻后取出，待冷卻至室溫（20℃）后將樣品置入冰箱中存放，密閉保存。

1.3.3 測定內(nèi)容與方法

1.3.3.1 pH值檢測

使用pH計(jì)直接測定。

1.3.3.2 總酸含量檢測

采用直接滴定法進(jìn)行測定[17]。

1.3.3.3 總糖含量檢測

采用直接滴定法進(jìn)行測定[18]。

1.3.3.4 灰分檢測

采用GB 5009.4—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測定》規(guī)定的方法進(jìn)行測定[19]。

1.3.3.5 固形物含量檢測

使用水分快速檢測儀測定。

1.3.3.6 酒精度檢測

采用蒸餾法進(jìn)行測定[21]。

1.3.3.7 黏度檢測

使用快速黏度計(jì)進(jìn)行測定。

1.3.4 感官特性評(píng)定

邀請10名學(xué)生作為感官評(píng)定小組，評(píng)定參照飲料標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的感官要求并加以改進(jìn)，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)試驗(yàn)，評(píng)分細(xì)則、描述見表1所示[22]。

表1 感官評(píng)價(jià)評(píng)分細(xì)則Table1 Sensory evaluation score rules

續(xù)表1 感官評(píng)價(jià)評(píng)分細(xì)則Continue table 1 Sensory evaluation score rules

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，使用SPSS19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 波雜的理化成分結(jié)果

2.1.1 不同發(fā)酵時(shí)間下pH值的變化

不同發(fā)酵時(shí)間下pH值的變化見圖1。

圖1 不同發(fā)酵時(shí)間下pH值的變化Fig.1 Changes in pH at different fermentation times

由圖1可知，在48 h發(fā)酵時(shí)間內(nèi)，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，波雜飲料的pH值呈現(xiàn)先迅速下降后逐漸趨于穩(wěn)定，發(fā)酵48 h后，pH值為4.0。由于在乳酸菌和酵母菌混合發(fā)酵波雜的過程中，隨發(fā)酵的不斷進(jìn)行，乳酸菌利用自身淀粉酶或脂肪酶使谷物中的碳水化合物和脂肪降解成有機(jī)酸或脂肪酸，使發(fā)酵液的pH值降低。發(fā)酵前24 h乳酸菌酵母菌生長迅速，酸化速率迅速提高，當(dāng)發(fā)酵波雜pH值降至4.0左右后，pH值趨于穩(wěn)定。

2.1.2 不同發(fā)酵時(shí)間下總酸的變化

不同發(fā)酵時(shí)間下總酸的變化見圖2。

由圖2可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，原料汁發(fā)酵后產(chǎn)酸量逐漸增大，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間大于24 h時(shí)，產(chǎn)酸量逐漸趨于穩(wěn)定，發(fā)酵48 h后，總酸含量為2.8 g/L。從圖2中分析看出，發(fā)酵36 h后總酸含量與48 h無顯著性差異（P＞0.05）。由于波雜原液中含有一定量的糖類、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，在乳酸菌、酵母菌的共同作用下利用這些物質(zhì)產(chǎn)生乳酸、乙酸以及一些其它揮發(fā)性脂肪酸，還會(huì)產(chǎn)生酒精等風(fēng)味物質(zhì)，使發(fā)酵波雜的酸度逐漸升高，不僅能夠賦予波雜特殊的風(fēng)味還使其具有了一定的抑菌效果。

圖2 不同發(fā)酵時(shí)間下總酸的變化Fig.2 Changes in total acid at different fermentation times

2.1.3 不同發(fā)酵時(shí)間下總糖的變化

不同發(fā)酵時(shí)間下總糖的變化見圖3。

圖3 不同發(fā)酵時(shí)間下總糖的變化Fig.3 Changes in total sugar at different fermentation times

由圖3可知，隨著發(fā)酵時(shí)間延長，微生物活動(dòng)所需能量消耗增多，逐漸消耗總糖，碳水化合物被分解成還原糖、糊精等物質(zhì)，使波雜中的總糖含量持續(xù)下降。發(fā)酵12 h，波雜的總糖含量為6.4 g/L，發(fā)酵48 h，波雜的總糖含量為3.4 g/L。各發(fā)酵時(shí)間下的總糖含量皆有顯著性差異（P＜0.05）。發(fā)酵過程中的總糖變化不但能夠反映發(fā)酵劑的發(fā)酵能力，還可以反映出可溶性固形物含量的變化，從而賦予產(chǎn)品豐富飽滿的口感。糖酸比適宜，可使飲料更加可口。

2.1.4 不同發(fā)酵時(shí)間下灰分的變化

不同發(fā)酵時(shí)間下灰分的變化見圖4。

由圖4可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，波雜中灰分含量先呈下降趨勢，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間大于24 h時(shí)灰分含量開始緩慢增加。發(fā)酵時(shí)間不同，波雜中的灰分含量變化無顯著性差異（P＞0.05）。早在2002年，Daglioglu[23]對(duì)當(dāng)?shù)夭煌N類波雜的理化指標(biāo)進(jìn)行了測定，波雜樣品的組成差異基于使用不同谷物及其在配方中量的不同，所用原料的類型顯著影響產(chǎn)品的黏度、固形物含量和灰分等。其中大多數(shù)波雜飲料的灰分含量在0.12%～0.93%。灰分含量不僅是評(píng)價(jià)食品營養(yǎng)的重要參考指標(biāo)之一，也是控制食品成品或半成品質(zhì)量的重要依據(jù)。本研究測得的灰分在1.7 g/L～2.1 g/L，說明所使用的原料中基本沒有麩皮這些雜質(zhì)，飲料的口感細(xì)膩。

圖4 不同發(fā)酵時(shí)間下灰分的變化Fig.4 Changes in ash at different fermentation times

2.1.5 不同發(fā)酵時(shí)間下固形物含量的變化

不同發(fā)酵時(shí)間下固形物含量的變化見圖5。

圖5 不同發(fā)酵時(shí)間下固形物含量的變化Fig.5 Changes in solids content at different fermentation times

由圖5可知，發(fā)酵時(shí)間愈長，微生物活動(dòng)消耗的物質(zhì)越多，固形物含量愈少。其中發(fā)酵12 h和發(fā)酵24 h時(shí)固形物含量變化無顯著性差異（P＞0.05），發(fā)酵24 h和發(fā)酵36 h時(shí)固形物含量變化無顯著性差異（P＞0.05），發(fā)酵36 h和發(fā)酵48 h時(shí)固形物含量變化無顯著性差異（P＞0.05）。固形物含量的多少會(huì)直接影響到飲料的口感，固形物含量過低，飲料口感會(huì)過于稀薄，含量過多會(huì)使飲料過于濃稠，不被大多數(shù)人所接受。而在這種工藝條件下制備的波雜固形物含量在2%～4%，與土耳其一些波雜飲品相比固形物含量偏低，更符合中國人的飲食習(xí)慣。

2.1.6 不同發(fā)酵時(shí)間下酒精度的變化

不同發(fā)酵時(shí)間下酒精度的變化見圖6。

由圖6可知，隨著發(fā)酵時(shí)間延長，酵母菌大量繁殖，氧氣消耗過快，在缺氧條件下酵母菌把糖分解成酒精和CO2，12 h到24 h期間酵母菌生長旺盛，從而酒精含量快速升高，36 h后隨著糖的消耗達(dá)到一定的程度，酒精含量變化不明顯，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間達(dá)到48 h時(shí)酒精度為1% vol，符合波雜發(fā)酵飲料的低酒精度要求，如果乙醇含量過高會(huì)使醇味掩蓋其它風(fēng)味物質(zhì)，從而導(dǎo)致口感不佳[24]。其中發(fā)酵時(shí)間為24 h～48 h時(shí)酒精度變化無顯著性差異（P＞0.05）。

圖6 不同發(fā)酵時(shí)間下酒精度的變化Fig.6 Changes in alcohol content at different fermentation times

2.1.7 不同發(fā)酵時(shí)間下黏度的變化

不同發(fā)酵時(shí)間下黏度的變化見圖7。

圖7 不同發(fā)酵時(shí)間下黏度的變化Fig.7 Changes in viscosity at different fermentation times

由圖7可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，波雜飲料的黏度逐漸下降。由于飲料本身具有淀粉和糖類，因此具有一定的黏度，在微生物的作用下，淀粉和糖類逐漸被消耗，因此黏度逐漸降低[3]。其中發(fā)酵24 h和發(fā)酵36 h時(shí)的黏度變化無顯著性差異，發(fā)酵48 h后黏度明顯降低（P＞0.05）。不同的谷物配比、發(fā)酵時(shí)間等都會(huì)直接影響到發(fā)酵飲料的黏度，適宜的黏度會(huì)使波雜的口感更佳，味道爽滑。

2.2 波雜的感官評(píng)價(jià)結(jié)果

不同發(fā)酵時(shí)間下波雜的感官評(píng)價(jià)見表2。

由表2可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，波雜顏色由淺黃色逐漸加深，隨著微生物的不斷作用致使波雜口感更加細(xì)膩，酒精發(fā)酵帶來的特有酒香味越加醇厚，質(zhì)地和滋味上卻無太大區(qū)別。通過感官評(píng)價(jià)表可以明顯看出，發(fā)酵48 h的波雜感官評(píng)價(jià)得分最高，此時(shí)波雜呈米黃色，口感細(xì)膩，酸甜可口，酒香濃郁，感官評(píng)價(jià)為84分，易被大多數(shù)人所接受。

表2 不同發(fā)酵時(shí)間下波雜的感官評(píng)價(jià)Table 2 Sensory evaluation of boza under different fermentation times

3 結(jié)論

本試驗(yàn)通過使用玉米粉、小米粉、大米粉為原料以質(zhì)量比2∶1∶1混合，經(jīng)加水煮制、加糖、加發(fā)酵劑、分裝、發(fā)酵、稀釋、勻漿、殺菌制備出口感細(xì)膩、質(zhì)地均勻且有獨(dú)特發(fā)酵酒香味的新型波雜飲料。通過測定不同發(fā)酵時(shí)間下波雜飲料中pH值、總酸、總糖、灰分、蛋白質(zhì)、水分、固形物含量、酒精度和黏度的變化，結(jié)合感官評(píng)價(jià)探究最佳發(fā)酵時(shí)間，制備口感風(fēng)味較好的波雜發(fā)酵飲料。結(jié)果表明，48 h時(shí)波雜飲料口感細(xì)膩酸甜，質(zhì)地均勻，醇香味最濃，在此條件之下波雜pH值為4.0，總酸含量為2.8 g/L，總糖含量為3.4 g/L，灰分含量為2.0 g/L，固形物含量為2.5%，酒精度為1% vol，黏度為39 cP，感官評(píng)分為84分。波雜呈米黃色，口感細(xì)膩，酸甜可口，酒香濃郁。谷物波雜發(fā)酵飲料將成為一種既營養(yǎng)又健康的綠色飲料，不僅能夠提高糧食原料的附加值，還有利于改善居民膳食結(jié)構(gòu)，具有一定的研究意義。本試驗(yàn)為后續(xù)波雜的發(fā)展生產(chǎn)提供有力的理論依據(jù)，使人們在谷物飲料的消費(fèi)中有更多選擇。