小麦芽乳酸菌发酵乳饮料的研究

张晓宇，李建新，王育红，艾志录

（1.中州大学化工食品学院，河南郑州450044；2.河南农业职业学院食品科学系，河南中牟451450；3.河南农业大学食品科技学院，河南郑州450002）

目前，芽类食品在国内外备受欢迎，有研究表明，谷类发芽后各种酶类活力激增，化学成分均有所改变，营养价值得以提高，有的还增加了一些药效成分，有的因发芽处理而降低了某些抗营养因素[1]。国内外许多研究人员已对芽品食品的开发做了大量研究工作，而利用小麦芽作为芽类食品原料的尚不多见，特别是利用其中的酶类的研究目前除了小麦啤酒外还没有见过。小麦来源广泛，所以小麦芽的生产原料易得，小麦芽不失为一种很好的芽类食品的原料。因此，筛选极限糊精酶活性较高品种发芽一定天数后的小麦芽为原料，进行小麦芽乳酸菌发酵乳饮料的研究。研究中采用糖化工艺，利用小麦芽中的淀粉水解酶水解自身的淀粉产生单糖和低聚糖，省去生产中的加糖工序，来进行小麦芽汁乳酸菌饮料的生产，以期提供新型小麦芽食品，拓宽小麦的应用范围，提高小麦的产后附加值。

1 材料与方法

1.1 材料

小麦（兰考906U）：由河南省农科院提供；牛乳：由河南农业大学畜牧站提供；菌种（保加利亚乳杆菌：嗜热链球菌1∶1）：由河南农业大学畜牧站提供。

1.2 仪器设备

HPG-280H型人工气候箱：哈尔滨市东联电子技术开发有限公司；旋风牌XF-98型旋风粉碎机：黄骅市振兴电器厂；101-1ABS电热鼓风干燥箱：北京市永光明医疗仪器厂；数显恒温水浴锅：北京市长风仪器仪表公司；TDL-5-A低速大容量离心机：上海安亭科学仪器厂；pH213酸度计：北京哈纳科仪科技有限公司；FA2104A电子天平：上海精天电子仪器厂；HH.B11.420-BS电热恒温培养箱：上海跃进医疗器械厂；FLUKO实验室高剪切分散乳化机FA25：上海安谱科学仪器有限公司；LS-B50L立式圆形压力蒸汽灭菌器：上海医用核子仪器厂；WAY-2S数字阿贝折射仪：上海精密科学仪器有限公司；AIR TECH无菌操作台：苏州安泰空气技术有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 操作要点

1.3.2.1 制麦工艺[2-5]

小麦经洗麦、漂洗浮麦，然后采用短浸水长通风（浸三断六）的浸麦工艺于13℃左右进行浸麦，换水前后剧烈搅拌，断水期间连续增湿。整个浸麦过程采用自来水。之后，进入人工气候箱内，采用逐步降温的发芽方式进行，以光源控制昼夜交替，使发出的芽色泽美观。发芽过程中，及时通风与翻麦，以利于淀粉酶的形成。当发芽至第5天时，停止发芽，得到的绿麦芽具有新鲜的黄瓜香气。然后采取前缓后急的升温干燥法，先分别于35℃和45℃下鼓风干燥一定时间，最后在75℃～78℃焙焦。小麦经过干燥后去掉带苦味的根芽，即得成品麦芽。外观状态为：麦芽颜色金黄，手感干燥。

1.3.2.2 糖化工艺

用旋风粉碎机将干麦芽粉碎，加人适量45℃温水，于水浴槽中保温30 min，再以62.5℃保温糖化4 h左右（糖化程度以0.02 N碘液不变色为止），再经多层纱布过滤，然后煮沸、冷却到0℃～5℃，静止过夜，再离心（1 500 r/min，10 min），即得澄清的麦芽汁。

1.3.2.3 菌种活化与发酵剂的制备

①菌种活化：将保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌分别接种于5 mL灭菌脱脂乳试管中，于37℃培养至凝固，如此反复传代至活力恢复为止。

②发酵剂制备：将上述活化菌种以2%接种量分别移入两只200 mL灭菌脱脂乳三角瓶中，于37℃培养12 h～14 h，于4℃冷藏备用。

1.3.2.4 发酵

小麦麦芽汁与鲜牛乳按一定比例混合，均质后经115℃灭菌20 min，冷却至37℃以下，接种一定比例的乳酸菌（保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌按1∶1比例混合），37℃发酵一定时间。最后贮藏于0℃～4℃，直至饮用。保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌这两种乳酸菌的代谢产物不同，因而二者混合的比例不同对风味成分的形成有明显影响。据资料介绍和实验比较，二者以1∶1比例混合作为发酵剂较好。

1.3.2.5 设计

本实验在糖化麦芽汁加水量、糖化温度与时间、发酵温度确定的前提下，采用L9（33）正交表，按三因素三水平正交试验设计（见表1），以确定该饮料生产的最佳工艺参数。同时综合考虑感官评定标准，以确定该饮料的最佳工艺配方。

表1 因素水平表Table 1 Table of factors and levels

1.3.2.6 酸度、糖度及总干物质的测定

用pH213酸度计直接测量，糖度用数显阿贝折光仪测定。

1.3.2.7 成品饮料中乳酸菌的测定

按照活性酸奶中乳酸菌数的检测方法[6]，使用改良的CHALMERS培养基，采用稀释平板菌落计数法检测饮料中所有活的乳酸菌及乳杆菌和乳链球菌的数量。

1.3.2.8 感官评定标准

色泽（1分～5分），滋味（1分～5分），组织状态（1分～5分），香味（发酵乳香味及焙焦麦芽香味）（1分～5分），总体风味（1分～5分），共计25分。

2 结果与分析

2.1 单因素对麦芽汁乳酸菌发酵饮料质量影响的分析

正交试验设计表及试验结果分析见表2。

由极差值可知，RC＞RA＞RB，其中 RC，RA较大，表明A、B、C三因素中，接菌量以及麦芽汁与鲜牛乳之比是影响该饮料质量的主要因素，而发酵时间则相对影响较小。

表2 正交试验结果及分析Table 2 Results of orthogonal test and analysis

2.1.1 接菌量

由 KC3＞KC2＞KC1可知，C3水平即接种量为 2.5%时最有利于产品优良风味的形成。且从口味上讲，在接种量为2.5%时，小麦芽汁发酵饮料味道酸甜适口，且发酵香浓。因而确定最佳接种量为2.5%。

2.1.2 麦芽汁与鲜牛乳的比例

麦芽汁与鲜牛乳以不同比例进行乳酸发酵，对发酵速度、产品风味及产品的酸甜度有明显影响。小麦芽汁营养丰富，当原料中麦芽汁比例增大，虽可促进乳酸菌的繁殖，缩短发酵时间，但产品有尖酸及麦芽味过浓之感，组织状态亦不均匀。若增大鲜牛乳的比例，产品虽然组织状态较好，发酵乳香味较浓，但缺少麦芽焙焦香味。另一方面，由于经过了糖化，麦芽汁中淀粉在各种淀粉酶的作用下水解为小分子糖，所以添加麦芽汁后不但对产生的乳酸起调节作用，而且可增加饮料的甜度，改善适口性，使之酸甜适度。由试验知麦芽汁的添加量越多，成品糖度值越高，所以，麦芽汁的比例应适中。若麦芽汁太少会造成成品甜度太低，酸度太高。由KA2＞KA1＞KA3可知，A2水平最有利于产品优良风味的形成。产品组织状态均匀，且有浓厚的发酵乳香味及淡爽的麦芽焙焦香味，酸甜适度。故选择A2为最佳水平，即麦芽汁与鲜牛乳的比例为1∶1。

2.1.3 发酵时间

从表 2 中可得 KB2＞KB3＞KB1，所以 B2水平最有利于产品风味的形成。发酵时间延长，饮料的口感由甜变酸，发酵香会逐渐增大。但若发酵时间过长，饮料酸度过高而无甜度。过短酸度较低，发酵香较弱，且菌量也较少，保健作用不强。因此发酵5 h能达到菌体浓度较高、酸甜适中、发酵香味浓。

综上所述，该发酵饮料配方的最优组合是A2B2C3，即麦芽汁与鲜牛乳的比例为1∶1（体积比），接菌量为2.5%（体积百分比），发酵时间为5 h。

2.2 麦芽汁离心对产品稳定性的影响

糖化醪过滤后得到的麦芽汁中含有水溶性清蛋白及高肽，在煮沸中变性并与多酚物质结合形成“热凝固物”。经煮沸形成肉眼可见的絮状物或颗粒。工艺上力求彻底除去热凝固物，以提高饮料的非生物稳定性。为此，经煮沸冷却的麦芽汁最好采用硅藻土压滤机，利用硅藻土吸附作用除去热凝固物，同时亦分离除去冷凝固物。本实验由于条件所限，采用静止沉淀后离心的方法，亦可达到较好效果。

2.3 麦芽焙焦过程的控制

由于绿麦芽干燥时，焙焦阶段可去除生青味，产生特有的麦芽色、香、味，故焙焦过程直接影响产品的色泽与风味。通常采用提高焙焦温度与延长时间的办法会制得深色浓香麦芽。但考虑到本实验要利用小麦发芽过程中形成的淀粉酶，而焙焦温度太高会造成酶失活。所以绿麦芽干燥时采用了前缓后急的升温干燥法，先分别于35℃和45℃下鼓风干燥一定时间，最后在75℃～78℃焙焦。之后，去除有苦味的根芽，粉碎后备用。

2.4 均质对产品质量的影响

小麦芽汁与鲜牛乳以适当比例混合后，采用实验室高剪切分散乳化机进行均质。试验表明，均质过的原料生产出来的产品组织状态均匀，长时间放置后不发生分层，口感也较细腻。主要是均质使原料的液滴细微化，提高了料液黏度，对粒子沉淀起到了抑制作用。

2.5 产品质量分析

2.5.1 感官指标

产品色泽呈乳白色，不透明，无悬浮物及沉淀物，组织状态均匀，甜度适中，酸味柔和，具有浓厚的发酵乳香味及淡爽的麦芽焦香味。

2.5.2 理化指标

糖度：11°Bx；总干物质：15.36%；pH：4.8。

2.5.3 微生物学指标

微生物学指标见表3。

表3 小麦芽发酵乳酸菌饮料的微生物指标Table 3 Microbiological criteria of lactic acid bacteria beverage of wheat malt

由表3可得，大肠菌群、致病菌均未检出，乳酸菌数为7×106cfu/mL，均符合乳酸菌饮料行业标准[7]。

3 结论

1）乳酸菌发酵小麦芽乳饮料的最佳条件是：麦芽汁与鲜牛乳的比例为1∶1，接菌量为2.5%，发酵温度37℃，发酵时间为5 h。

2）采用前缓后急的升温干燥法，先分别于35℃和45℃下鼓风干燥一定时间，最后在75℃～78℃焙焦小麦绿麦芽，既可利用小麦发芽过程中形成的淀粉酶用于糖化工艺，又可除去绿麦芽的生青味，产生特有的麦芽香味，有助于提高产品的风味。

3）从感官指标可以看出添加牛奶后，发酵饮料具有纯正的发酵乳香味，而添加小麦芽汁后饮料具有麦芽的焙焦香味，所以麦芽汁与牛奶混合发酵的乳酸菌饮料既具有酸奶香味，又具有麦芽的焙焦香味。避免了在没有发酵之前，麦芽汁带有的生味和不清爽的味道，以及单独往麦芽汁中接种乳酸菌进行乳酸发酵时发酵液的不理想风味。

4）本试验的创新之处在于采用了糖化工艺，利用小麦发芽过程中充分形成的淀粉酶把小麦自身的淀粉分解为单糖和低聚糖后为乳酸菌发酵所利用，代替生产过程中的加糖，还可对产生的乳酸起调节作用，增加饮料的甜度，改善适口性，使之酸甜适度。发酵结束后，因为所产生的乳酸会抑制乳酸菌的继续发酵，所以产品的酸度不会继续增加，且麦芽汁的添加量越多，成品糖度值越高。

小麦芽乳酸菌发酵乳饮料的研究为小麦的深加工探索了一条经济实用的途径。于麦芽汁中配人适量的全脂鲜牛乳进行乳酸发酵，不仅可赋予饮料浓厚怡人的发酵乳香味与清爽的焙焦麦芽香味，而且提高了饮料的营养价值，改善了发酵饮料的风味。且饮料发酵后未经杀菌，获得的成品是含有大量乳酸菌等有益菌的活性乳酸菌饮料[7]，是集营养、感觉、保健于一身的“功能性饮料”，具有广阔的开发前景。本研究是应用小麦芽及其淀粉水解酶的一次成功的尝试，是对新型小麦芽食品的开拓。同时对发芽小麦的应用可以解决农业生产中小麦穗发芽造成的淀粉酶活力上升的问题[8]，提高穗发芽小麦的利用价值。

[1]邓放明.应用芽类食品制备类咖啡饮料的研究[J].饮料工业,2002,5(2):36-42

[2] 程殿林.小麦主要浸麦工艺的研究[J].青岛大学学报,2001,14(1):70-75

[3] 李家飚,王兰,肖冬光,等.小麦制麦工艺初探[J].酿酒科技,2001,103(2):51

[4] 刘斌.谈制麦中控制叶芽生长的工艺思路[J].大麦科学,2002(2):46

[5] 孔锁贤,杨兴炜,朱长胜.小麦麦芽生产工艺的研究[J].酿酒科技,2001(4):56-57

[6] 孔庆学.生物精品课程 [EB/OL].(2004,12,22).[2005.2.2].http://course.tjac.edu.cn/kqx/

[7] 轻工业部质量标准司.QB1554-1992乳酸菌饮料[S].北京:中国标准出版社,1992

[8] 沈正兴,吴兆苏.小麦品种抗穗发芽的研究[J].中国农业科学,1991,24(5):44-50