藜麥玉米發酵飲料的研制

周銘懿，楊晉一，田思雨，李杰

錦州醫科大學食品與健康學院（錦州 121001）

藜麥屬于藜科藜屬植物，蛋白質含量高[1]，除此之外還富含維生素[2]、多酚[3-4]、類黃酮類[5]、皂苷[6]和植物甾醇類物質，具有多種保健功效，被國際營養學家稱為“超級谷物”“未來食品”“糧食之母”“營養黃金”。關于藜麥的研究涵蓋多個領域，其中將其作為一種功能性的食品是食品開發領域的一個研究重點。關于以藜麥為原料的產品眾多，包括藜麥酒[7]、藜麥面制品[8-11]、藜麥功能性營養品、藜麥凍干食品等，但以藜麥和玉米進行發酵的飲料還未見有報道。

玉米，學名玉蜀黍，在我國具有悠久的種植歷史。玉米的營養豐富，與藜麥相同也是高纖維素、高營養素的食物，可加快人體胃腸蠕動，促進新陳代謝。李洪銘[12]對玉米的種植與發展進行研究分析，強調玉米是我國應用廣泛且重要的農產品之一。而玉米飲品作為一種常見的營養保健型飲品，生產成本低，適用范圍人群廣，是飲品研究的重點方向，具有很強的市場潛力。

以藜麥和玉米為主要原材料，在單因素試驗基礎上采用響應面試驗確定藜麥玉米發酵飲料的最佳工藝，旨在開發一款營養豐富、品質極佳的發酵飲料，使廣大消費者在減少食物攝入的同時增加營養成分的攝入，為雜糧飲料的發展以及藜麥的開發和利用擴寬新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

藜麥、玉米（購于錦州市大潤發超市）；纖維素酶、海藻酸鈉、卡拉膠、瓜爾豆膠（河南中辰生物科技有限公司）；復合乳酸菌粉（保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、長雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌，善恩康生物科技有限公司）。

恒溫培養箱（MJX-70BE，雷森電子科技有限公司）；電熱恒溫水浴鍋（HH-1，力辰邦西儀器科技有限公司）；膠體磨（JM-L，華威機械設備有限公司）；均質機（JRJ300-D-1，上海滬析實業有限公司）；離心機（LC-LX-H165A，力辰邦西儀器科技有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 藜麥漿的制備

選擇顆粒完整、品質優良、無雜質的白藜麥，沖洗后在冷水中浸泡30 min，撈出置于鍋內煮制10 min，將煮后的藜麥打漿，備用。

1.2.2.2 玉米漿的制備

選擇色澤金黃、顆粒飽滿的玉米粒，清水洗凈后，置于蒸煮鍋內蒸5 min，將處理好的玉米榨汁后備用。

1.2.2.3 發酵

玉米漿與藜麥漿混合后加入一定比例的復合乳酸菌粉和白砂糖，放入恒溫培養箱中進行發酵。

1.2.2.4 調配、均質、灌裝發酵后加入穩定劑并對其進行研磨、均質處理，重復2次后進行灌裝。

1.2.2.5 滅菌將灌裝好的藜麥玉米發酵飲料在100 ℃，10 min條件下進行滅菌處理。

1.2.3 單因素試驗

以感官評分為評價指標，分別選擇玉米漿與藜麥漿質量比、復合乳酸菌粉添加量、發酵溫度、發酵時間4個因素進行單因素試驗。研究不同玉米漿與藜麥漿質量比（1∶1，2∶1，3∶1，4∶1和5∶1）、復合乳酸菌粉添加量（0.1%，0.2%，0.3%，0.4%和0.5%）、發酵溫度（25，30，35，40和45 ℃）、發酵時間（6，9，12，15和18 h）對藜麥玉米發酵飲料感官評分的影響。

1.2.4 響應面試驗

在單因素試驗結果的基礎上，選擇玉米漿與藜麥漿質量比（A）、復合乳酸菌粉添加量（B）、發酵溫度（C）為主要因素，以感官評分為響應變量，進行響應面試驗，如表1所示。

表1 因素和水平編碼

1.2.5 感官評定

選擇20名評價員組成評定小組，從樣品的各個方面對藜麥玉米發酵飲料進行感官評價，具體評分標準見表2。

表2 藜麥玉米發酵飲料感官評分表

1.2.6 菌落總數及大腸桿菌的測定

按照GB 4789.2——2016《食品微生物菌落總數的測定》、GB 4789.3——2016《食品微生物學檢驗大腸菌群計數》的方法對菌落總數進行測定，確保殺菌工藝合理可行。

1.3 統計學分析

每次試驗重復3次，結果以“平均值±標準差”表示。采用響應面分析軟件Design Expert 13及Origin 2019軟件對試驗數據進行處理、方差分析及試驗數據作圖。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 玉米漿與藜麥漿質量比對感官評分的影響

如圖1所示，隨著玉米漿添加量增多，藜麥玉米發酵飲料的感官評分先提高后下降，玉米漿與藜麥漿質量比3∶1時，藜麥玉米發酵飲料的感官評分最高，平均值可達94.96±0.15分。而玉米漿在整體中比例過多或過少都會造成評分降低。質量比為1∶1時，感官評分為78.36±0.47分；質量比為5∶1時，感官評分為80.56±0.55分，這可能是玉米漿比例過多，會掩蓋藜麥特有的香味，而過少則導致整體味道偏淡，不濃郁。因此，質量比選擇2∶1，3∶1和4∶1。

圖1 玉米漿與藜麥漿質量比對感官評分的影響

2.1.2 復合乳酸菌粉添加量對感官評分的影響

如圖2所示，復合乳酸菌添加量0.3%和0.4%時，感官評分最高，分別為91.43±0.60分和92.43±1.34分。添加量繼續增多時感官評分出現下降，添加量0.5%時，感官評分下降為88.76±0.86分，說明此時復合乳酸菌添加量過多，引起過度發酵，導致飲料口感偏酸，感官評分降低，而添加量不足時會導致發酵不完全，口感不協調。因此復合乳酸菌粉添加量選擇0.3%，0.4%和0.5%。

圖2 復合乳酸菌粉添加量對感官評分的影響

2.1.3 發酵溫度對感官評分的影響

如圖3所示，隨著發酵溫度的提高，感官評分先提高后降低，在40 ℃條件下進行發酵時，感官評分最高，平均值為92.86±0.32分，而發酵溫度過低（25 ℃）和過高（45 ℃）時感官品質均較差，只有75.86±0.71分和88.6±0.87分。造成這樣的原因可能是：發酵溫度較低時，乳酸菌并不能迅速生長繁殖，使感官評分偏低；但發酵溫度過高，乳酸菌生長速度過快，從而使得發酵液的味道過重或產生其他味道，而掩蓋玉米漿和藜麥漿原有的香味，從而影響感官評分。因此，發酵溫度選擇35，40和45 ℃。

圖3 發酵溫度對感官評分的影響

2.1.4 發酵時間對感官評分的影響

如圖4所示，飲料的感官評分隨著發酵時間的延長先升后降，發酵時間達到16 h時感官評分最高，為89.46±0.78分，這可能是由于這個時間段是乳酸菌發酵的最佳時間，所以感官評分最佳，繼續延長發酵時間，乳酸菌發酵過度，從而影響口感，導致感官評分下降。所以最佳發酵時間為16 h。

圖4 發酵時間對感官評分的影響

2.2 響應面優化試驗

2.2.1 響應面優化試驗結果

根據單因素試驗結果選取玉米漿與藜麥漿質量比（A）、復合乳酸菌粉添加量（B）和發酵溫度（C）進行響應面試驗。響應面試驗設計及結果見表3。

表3 響應面試驗設計及結果

通過Design-Expert 13軟件分析試驗數據，得二次多項回歸方程：得率Y=93.6+1.75A+0.5B-0.5C-1.75AB+0.75AC+2.25BC-14.925A2-1.925B2-6.425C2。模型顯著，具有統計學意義。

方差分析結果見表4。模型決定系數R2為0.995 1，模型顯著性較高，Radj2=0.988 8，能夠解釋試驗響應值變異的93.54%，接近預測相關系數Rpred2，表明試驗模型與實際數據擬合較好。

表4 方差分析結果

2.2.2 各因素的交互作用分析

圖5～圖7為各個因素之間兩兩交互作用的響應面圖和等高線圖。感官評分受玉米漿與藜麥漿質量比和復合乳酸菌粉添加量的交互影響結果如圖5所示。質量比2∶1～4∶1范圍內，復合乳酸菌粉添加量0.3%～0.5%范圍內時，感官評分的變化趨勢為先增加后降低，二者交互作用使得感官評分達到的最大值92.96±0.45分。

圖5 玉米漿與藜麥漿質量比和復合乳酸菌粉添加量的交互作用對感官評分的影響

圖6 玉米漿與藜麥漿質量比和發酵溫度的交互作用對感官評分的影響

圖7 復合乳酸菌粉添加量和發酵溫度的交互作用對感官評分的影響

感官評分受玉米漿與藜麥漿質量比和發酵溫度的交互影響如圖6所示。玉米漿與藜麥漿質量比在2∶1～4∶1，發酵溫度35～45 ℃范圍內，隨著玉米漿與藜麥漿質量比和發酵溫度的持續增加，感官評分先增加后降低，兩者交互作用使得感官評分最大值達91.73±1.46分。

感官評分受復合乳酸菌粉添加量和發酵溫度的交互影響如圖7所示。復合乳酸菌粉添加量的范圍是0.3%～0.5%，發酵溫度的范圍是35～45 ℃，在此范圍內隨著復合乳酸菌粉添加量和發酵溫度的升高，感官評分均先增加后降低，兩者交互作用使得感官評分最大值達93.68±0.26分。

根據Design-Expert 13軟件運行結果，在玉米漿與藜麥漿質量比、復合乳酸菌粉添加量、發酵溫度的共同影響下，最優工藝為玉米漿與藜麥漿質量比3.051∶1、復合乳酸菌粉添加量0.415%、發酵溫度39.66 ℃，該條件下模型預測的感官評分為93.69±0.93分。

2.2.3 最優工藝條件試驗驗證

結合實際操作的可行性，在提取2次的條件下，取玉米漿與藜麥漿質量比3∶1、復合乳酸菌粉添加量0.42%、發酵溫度40 ℃條件進行3次重復試驗，得到的平均感官評分為93.36±0.47分，與模型預測結果較吻合，表明響應面模型用于分析優化感官評分的最佳工藝具有價值。

2.3 產品質量評價

2.3.1 感官指標

色澤：淡黃色，色澤均勻，有光澤。滋味和氣味：飲料擁有玉米和藜麥獨有的風味和乳酸菌發酵的獨特香氣，酸甜適口，口感細膩。組織形態：產品澄清透明，流動性好，無肉眼可見的雜質和沉淀。

2.3.2 微生物指標

藜麥玉米發酵飲料的檢測結果：菌落總數≤100CFU/mL，大腸菌群≤3 MPN/100 mL，致病菌未檢出。

3 結論

試驗研究藜麥玉米發酵飲料的加工工藝及配方。通過單因素試驗及響應面優化試驗結果可得出最優工藝條件：玉米漿與藜麥漿質量比3∶1、復合乳酸菌粉添加量0.42%、發酵溫度40 ℃，發酵時間16 h。在此條件下藜麥玉米發酵飲料香氣濃郁、口感細膩、口味適中。