双菌种发酵苦荞麦酸乳饮料及成分的研究

李 魁 赵素娟 路洪义

双菌种发酵苦荞麦酸乳饮料及成分的研究

李 魁1赵素娟2路洪义2

(河南工业大学粮油重点实验室与工程中心1，郑州 450052)
(河南工业大学生物工程学院2，郑州 450052)

以苦荞麦、奶粉、山药为主原料，辅以蔗糖、食盐和枣花蜜，应用保加利亚乳杆菌(Laclobacillus bulgoricus)和嗜热链球菌(Strepococcus thermophilus)发酵，生产苦荞麦酸乳饮料，并对其生产工艺进行了优化，以原料总质量为基础得出试验工艺技术参数为:苦荞麦、牛乳、山药的比例为1∶0．5∶0．2(W∶V∶W)，蔗糖、食盐和枣花蜜的添加量分别为8%、0．01%、0．02%;接种量4%;CMC 0．12%;发酵温度(38±1)℃，发酵时间12 h。经检验，微生物学指标和理化指标均符合国家食品卫生规定标准(GB/T 21732—2008)。

苦荞麦 双菌种发酵 酸乳饮料

苦荞麦属蓼科双子叶植物，学名鞑靼荞麦(Fagopyrum tataricum)，俗称苦荞。据《本草纲目》记载:苦荞麦性味苦、平、寒，有“益气力、续精神、利耳目、练五脏滓秽、降气宽肠健胃的作用”。《备急千金要方》、《群芳谱·谷谱》、《齐民要术》等对苦荞麦治病之说均有记载。现代临床医学研究证实，苦荞麦具有降血糖、降血脂、降尿糖、增强人体免疫力、疗胃疾、除湿解毒、治肾炎、蚀体内恶肉、防便秘等功效，对糖尿病、高血压、高血脂、冠心病、中风、胃病患者都有辅助治疗作用［1］。

对苦荞麦化学组成成分分析表明，苦荞麦含有人体必需的8种氨基酸和18种天然氨基酸，其中以赖氨酸、精氨酸和组氨酸含量较高。苦荞麦中的维生素主要为维生素B1、B2、E以及维生素P，并富含多种有益人体健康的无机元素钙、铁、钾、镁、硒、硅、锌、铜、锰等。因此，以苦荞麦为原料生产的食品被誉为“现代人类文明的健康食品”［1］。

山药为薯蓣科多年生宿根蔓草植物薯蓣属的块茎，全世界有600种以上，我国有90多种。现代研究发现，山药富含皂苷、黏液质、糖蛋白、甘露聚糖、植酸、尿囊素、山药素、胆碱、多巴胺、粗纤维、果胶、淀粉酶、多种微量元素等活性成分。

我国人民生活水平的不断提高，但市场上能够为广大消费者提供的健康保健、方便绿色的饮品明显不足。本研究以苦荞麦粉、奶粉、山药为主原料，辅以蔗糖、食盐和枣花蜜，应用保加利亚乳杆菌(Laclobacillus bulgoricus)和嗜热链球菌(Strepococcus thermophilus)发酵，研发苦荞麦酸乳健康饮料，同时对生产工艺进行优化，旨在为消费者提供一种营养健康的绿色饮品。

1 材料与方法

1．1 材料与设备

保加利亚杆菌(Laclobacillus bulgoricus)、嗜热链球菌(Strepococcus thermophilus):河南工业大学粮油重点试验室与工程中心。

苦荞麦、山药:山西金利缘生物制品有限公司;优质无抗全脂奶粉:天津澳斯乳业有限公司生产;蔗糖、食盐、枣花蜜:市;α－淀粉酶(酶活力20 000 u/mL):隆大生物工程有限公司;糖化酶(酶活力为100 000 u/mL):隆大生物工程有限公司生产。

JJ－2组织捣碎机:金坛市金南仪器制造有限公司生产;MSF－11－30发酵罐:南京汇科生物工程有限公司生产;Y80222胶体磨:温州市胶体磨厂;DBJ21225均质机:上海科学技术大学机电厂;PHS23C酸度计:上海虹益仪器仪表有限公司。

1．2 工艺流程及说明

1．2．1 工艺流程

1．2．2 主要工艺说明

1．2．2．1 发酵剂制备:将保加利亚杆菌、嗜热链球菌分别接种于无菌全脂乳液中，于(38±1)℃下恒温培养18 h。当发酵乳液中菌体细胞数达到3．2×108时终止培养。

1．2．2．2 苦荞麦糖化液的制备:分别将苦荞麦粉碎，过100目筛。用清水将山药清洗干净，去皮，切成3×3 mm左右大小的块状。然后将苦荞麦粉、山药块和水按 1∶0．2∶10 的比例(W∶W∶V)转入容量为1 000 mL烧杯中，加热至40℃，再置入组织捣碎机中打浆。打浆结束后，将浆液置于容量为1 000 mL烧杯中，于恒温水浴中加热至80℃，加入适量α－淀粉酶液化50 min，然后降温至55℃，加入适量糖化酶，在不断搅拌下糖化35 min，然后加热煮沸3 min，用100目的尼龙滤网过滤，去除残渣及悬浮物，备用［2－3］。

1．2．2．3 调配、灭菌与发酵:将滤液转入发酵罐，加入全脂奶粉，开启发酵罐搅拌器，将其搅拌均匀。于115℃下灭菌25 min。当料温降至(38±1)℃时接入保加利亚杆菌和嗜热链球菌混合菌液(1．5∶1)，静置发酵10～12 h。

1．2．2．4 调配与均质:发酵结束后，在每100 mL发酵乳中分别添加8 g蔗糖、0．01 g食盐和0．02 g枣花蜜，充分搅拌待其溶解后过滤。滤液转入高压均质机中，于均质温度40℃、均质压力15 MPa下均质。

1．2．2．5 灌装:均质结束后，在无菌条件下将其分装在180 mL无菌旋盖玻璃瓶中，自然条件下贮存30 d。

1．3 试验产品的评定

课题研究人员3人、食品专业教师3人、外请食品研究所专业人员3人、在校学生9人，以“色泽、组织形态、香气、口感、异味、总体评价”六项指标，对6个试验组分别进行综合评价。其中，对试验产品的“总体评价”评定，采取总分为100分的评分方式进行，各组得分求其平均值。

1．4 分析方法

总糖、矿物元素:分别采用《粮油食品品质分析》中费林试剂法和原子吸收分光光度法;氨基酸:采用835－50氨基酸自动分析仪测定;维生素 B1、B2、C、A、E2、维生素 P、乳酸:《中华人民共和国药典》2010年二部中“维生素测定法”和“乳酸测定法”;有害微生物:《中华人民共和国国家标准食品卫生检验法卫生部分》。

2 结果与讨论

2．1 原料配比的确定

保加利亚杆菌和嗜热链球菌按1．5∶1制混合菌液。设计苦荞麦、全脂奶粉、山药的配比方案(质量比)6个试验组，探讨苦荞麦、全脂奶粉、山药的最佳配比，结果见表1。

表1 原料配比的试验结果

由表1可知，试验组3在原料配比、色泽、组织形态、香气、口感等方面较其他试验组好。试验组1、2全脂奶粉配比量偏低，奶香偏淡薄;而试验组4、5、6所得饮品酸味稍重，分析其原因，是山药配比量偏大而促进乳酸菌产酸所致。

2．2 CMC用量的选择

为避免苦荞麦酸乳饮料货架期出现分层现象，选用CMC作为稳定剂。每100 mL苦荞麦酸乳饮料中分别添加 CMC 0．10、0．11、0．12、0．13、0．14、0．15、0．16 g等6种不同量，并做空白对照组。自然条件下贮存30 d后进行检测，结果见表2。

表2 CMC不同用量对苦荞麦酸乳饮料的影响

由表2可知，试验组3和4组织形态表现出均匀细腻，流动性良好的特征，试验组1和空白试验子均稍有分层;试验组4和5无分层现象，但酸乳饮料稍显黏稠，影响口感。因此 CMC添加量确定为0．12%。

2．3 均质条件对苦荞麦酸乳饮料稳定性的影响

均质效果的优劣对苦荞麦酸乳饮料稳定性有明显影响。而均质效果则与均质压力、温度等有一定的关系。本试验将均质后的苦荞麦酸乳饮料分别装入180 mL旋盖玻璃瓶中，自然条件下贮存30 d。对均质压力、均质温度进行重点考评，结果见表3。

表3 均质条件对苦荞麦酸乳饮料的影响

由表3可知，当均质温度40℃，均质压力为15 MPa时，均质后的苦荞麦酸乳饮料色泽呈乳黄色，组织状态均匀细腻。而均质温度30℃、35℃试验组以及均质压力分别为15 MPa、20 MPa试验组，因均质温度偏低而影响到苦荞麦酸乳饮料的均质效果。因此确定的均质条件为:均质温度40℃，均质压力15 MPa。

2．4 发酵终点的确定

控制发酵温度38℃，发酵终点的确定主要依据发酵过程菌体细胞的增值量、乳酸产量、发酵液总糖的消耗、发酵乳酸度以及发酵时间等5个方面的数值进行综合考评，结果见表4。

表4 发酵终点的综合考评数据

由表4可知，当发酵温度控制在(38±1)℃、发酵至12 h时，发酵液的pH为4．23，乳酸的积累量高达 0．933 g/100 mL，总糖消耗已降至0．51 g/100 mL，此时发酵液中乳酸菌细胞的增值量已明显减慢。对其进行综合考评，可以认为，发酵温度在(38±1)℃下，苦荞麦酸乳饮料发酵发酵12 h时，发酵液的pH值为 4．23，乳酸的积累量高达 0．933 g/100 mL，总糖消耗降至0．51 g/100 mL时，可以作为控制发酵终点的技术参数。

2．5 苦荞麦酸乳饮料发酵及综合工艺技术参数的考评

以苦荞麦、牛乳、山药为 1∶0．5∶0．2(W∶V∶W)的比例;蔗糖、食盐和枣花蜜的添加量分别为8%、0．01%、0．02%;乳酸菌接种量4%;CMC的添加量为0．12%、的试验条件;控制发酵温度(38±1)℃、发酵时间12 h，均质温度为40℃，均质压力15 MPa。进行苦荞麦酸乳饮料发酵试验、试验工艺技术参数的考评及试验产品的感官评价。发酵设计5个批次，结果见表5。

表5 苦荞麦酸乳饮料发酵及综合工艺技术参数的考评

由表5可知，6个发酵批次的苦荞麦酸乳饮料性能稳定，综合工艺技术参数适用于苦荞麦酸乳饮料发酵。

对6个发酵批次的苦荞麦酸乳饮料进行感官评价，各批次的苦荞麦酸乳饮料色泽均呈乳黄色，组织形态均匀细腻，具有浓郁的奶香和麦香，口感柔润，酸甜适口。

2．6 苦荞麦酸乳饮料主要营养成分分析

2．6．1 苦荞麦酸乳中各种氨基酸含量

采用氨基酸自动分析仪对试验所得饮料中的各种氨基酸含量进行测定，结果见表6。

表6 苦荞麦酸乳饮料中各种氨基酸含量

由表6可知，苦荞麦酸乳饮料中富含多种人体所需的氨基酸，尤其是赖氨酸、精氨酸、组氨酸、蛋氨酸和谷氨酸含量较高。对于中老年消费人群和氨基酸营养缺乏患者，可以起到良好的补益调节和纠偏作用。

2．6．2 苦荞麦酸乳饮料中各种维生素的含量

采用荧光测定法测定饮料中维生素B1、B2、C的含量，高效液相色谱法测定维生素A、E2的含量，结果见表7。

表7 苦荞麦酸乳饮料中各种维生素的含量

由表7可以看出，苦荞麦酸乳饮料中含有多种人体所需的维生素，尤其是维生素 B2、维生素 E(总)、维生素P以及维生素A含量较高，对于维生素缺乏病患者可以起到一定的食疗作用。

2．6．3 苦荞麦酸乳饮料中各种无机元素的含量

采用原子吸收分光光度法和发射光谱法测定了饮料中的钙、铁、钾、镁、锌、硒、硅、铜、锰、砷、铅的含量，结果见表8。

表8 苦荞麦酸乳饮料中各种无机元素的含量

由表8可见，苦荞麦酸乳饮料中富含多种无机元素，其中Ca含量最高，达137．2 mg/100 mL，其次是 Mg、Fe、K、Se、Zn，并含有一定量的 Si、Cu 和 Mn，可有效补充人体所需的矿物元素。

2．6．4 苦荞麦酸乳饮料中的有害微生物

依照国家食品卫生规定标准(GB/T 21732—2008)，对苦荞麦酸乳饮料试验产品进行有害微生物检验，均未发现大肠杆菌、致病性细菌和有害霉菌［4－5］。

3 结论

以苦荞麦粉、全脂奶粉、山药为主原料，应用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌发酵生产苦荞麦酸乳健康饮料，其生产工艺简便可行。试验确定了苦荞麦、全脂奶粉、山药的比例为 1∶0．5∶0．2(W∶V∶W)，每100 mL苦荞麦发酵乳中蔗糖、食盐、枣花蜜和CMC的添加量分别为 8、0．01、0．02、0．12 g;接种量为3．2×108菌体细胞数的种子液4 mL/100 mL;最佳发酵温度(38±1)℃，发酵时间12 h。

所得苦荞麦酸乳饮料组织状态均匀细腻，柔润适口，并含有多种有益人体健康的氨基酸、维生素和无机元素，可以作为广大消费者日常生活所需的一种绿色的营养健康饮品。

［1］林兵，胡长玲，黄芳，等．苦荞麦的化学成分和药理活性研究进展［J］．现代药物与临床，2011，26(1):29 －32

［2］肖少香．发酵型薏米酸奶的生产工艺［J］．食品科技，2003(3):66－68

［3］王文侠．玉米胚芽乳酸发酵酸奶的研制［J］．食品工业科技，2005(5):112－114

［4］章银良．食品检验教程［M］．北京:化学工业出版社，2006

［5］贾杰．应用TTC－涂抹法测定食品中细菌总数［J］．现代预防医学，2007，34(1):126 －127．

Tartary Buckwheat Yogurt Drink Fermented with two Species of Bacteria

Li Kui1Zhao Sujuan2Lu Hongyi2
(Key Laboratory of Grain and Oil and Engineering Center，Henan University of Tech－nology1，Zhengzhou 450052)
(College of Bioengineering，Henan University of Tech－nology2，Zhengzhou 450052)

In this paper，to produce tartary buckwheat yoghurt drink through the fermentation with two species of bacteria(Lactobacillus bulgoricus and Streptococcus thermophilus)，tartary buckwheat，milk and Chinese yam were taken as raw materials，which were supplemented with sugar，salt and date honey，and the production process was optimized．The experiment Tech－nology parameters based on the total mass of raw materials were as follows:the ratio of tartary buckwheat，milk and Chinese yam was 1∶0．5∶0．2(W∶W∶W)，the supplemental amounts of sugar，salt and date honey were 8%，0．01%and 0．02%respectively;the inoculum concentration was 4%;CMCwas 0．12%;the optimum temperature of fermentation was(38 ±1)℃ and the optimum time was 12 h．Upon hygiene tests，microbiology，physical and chemical indexes were in line with national standards of food hygiene(GB/T 21732—2008)．

tartary buckwheat，fermentation with two stains，yoghurt drink

A

1003－0174(2011)10－0088－05

2010－06－08

李魁，男，1952年出生，教授，博士生导师，食品与发酵工程