麸皮高酸海棠果饮料的研制

菅田田，屈磊，马学明，齐蕊，付超，王定基，敬思群

(新疆大学 生命科学与技术学院，新疆 乌鲁木齐，830046)

麸皮高酸海棠果饮料的研制

菅田田，屈磊，马学明，齐蕊，付超，王定基，敬思群*

(新疆大学 生命科学与技术学院，新疆 乌鲁木齐，830046)

以麸皮和高酸海棠果为原料，利用复合乳酸菌进行发酵，制作麸皮高酸海棠果饮料。通过单因素和正交实验，确定麸皮乳酸发酵最优条件和饮料调配最优配方，并对发酵前后麸皮汁氨基酸含量、DPPH·清除能力和成品质量指标进行测定和分析。结果表明，麸皮乳酸发酵最优条件为： 复合乳酸菌接种量12%，初始糖度11%，发酵温度37 ℃，总酸度可达5.1 g/kg；饮料调配最优配方为：V(麸皮汁)∶V(纯净水)=8∶2，海棠果果浆添加量20%，果葡糖浆添加量6%，食盐添加量0.2%；发酵后麸皮汁氨基酸含量增加27.5%，且DPPH·清除能力也提高了，成品中总固形物和膳食纤维含量分别为17.79%和2.1%。制得的麸皮高酸海棠果饮料是一种营养丰富、酸甜适口的健康饮料。

麸皮；高酸海棠果；乳酸发酵；工艺优化

麸皮为小麦最外层的表皮，含有较丰富的淀粉酶系、蛋白质、碳水化合物、微生物和矿物质等[1-2]，对人体有重要的生理功能，能有效降低血液胆固醇、防止便秘、促进肠道有益细菌增值，并能减少心血管疾病，调节血糖[3]。

海棠果(malus prunifolia (willd.) borkh)，又名楸子、海红、红海棠果、柰子，其中，总酸含量大于0.6%且适宜加工浓缩汁的原料果称作高酸海棠果[4]。海棠果含有丰富的糖类、维生素、有机酸等人体所需营养物质[5]，可供给人体养分，提高机体免疫力[6-7]，所含齐墩果酸和熊果酸具有低的细胞毒性和广泛生物活性，有杀虫、消炎、防流感、抗糖尿、抗肿瘤等功能，且有一定的保肝作用[8-10]。

海棠果原产我国，现主要分布在华北，河北怀来是知名的产地之一。东北南部，内蒙古及西北也有。近年来，新疆奇台县高酸海棠果种植面积达2万多亩[11]，塔城地区2014年产鲜果达14 万t以上[12]，大多鲜食。

本研究以麸皮和高酸海棠果为原料，利用复合乳酸菌进行发酵，制作麸皮高酸海棠果饮料，并分析了发酵前后氨基酸含量及抗氧化活性变化，为产业化提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

麸皮，由新疆八一奇台面粉厂提供；高酸海棠红勋1号(含齐墩果酸0.535 9 mg/g，熊果酸1.614 8 mg/g)，由新疆瑞源丰贸易有限公司提供；α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、木瓜蛋白酶、黄原胶、齐墩果酸标准品(≥98%，B20854)，上海源叶生物科技有限公司；熊果酸标准品(≥98%，110742-200516)，中国药品生物制品检定所；益生菌发酵菌粉、麦芽糊精，上海雷允上生物科技有限公司；氢氧化钠、酚酞、无水硫酸钠等试剂均为分析纯。

PM251B榨汁搅拌机，广东美的精品电器制造有限公司；HH-S型恒温水浴锅，巩义市英峪予华有限公司；GMSX-280持式压力蒸汽灭菌器，北京市永光明医疗仪器有限公司；V-1100D型可见分光光度计，上海美谱达仪器有限公司；SPD-10AVP高效液相色谱仪，日本岛津公司；S433D型氨基酸分析仪，厦门名大科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 麸皮高酸海棠果饮料制作工艺流程及操作要点

操作要点：

(1)菌种处理(乳酸菌的活化、驯化与扩培)

称取1 g奶粉加入9 mL水，105 ℃杀菌10 min，冷却接入2%的益生菌菌粉，42 ℃活化8 h，活化3次，使其能在4 h内迅速凝乳；将活化好的乳酸菌按1%的接种量接入牛乳麸皮汁混合物，按照牛乳与麸皮汁比例为9∶1、7∶3、5∶5、3∶7、1∶9和纯麸皮汁进行乳酸菌的驯化，菌种驯化过程严格控制杀菌条件为115 ℃，且在37 ℃培养8 h后，采用菌落计数法使乳酸菌个数达到108个/mL[13]。取3%驯化好的乳酸菌菌种接入到250 mL三角瓶中进行一次扩大培养，发酵18 h后取3%一次扩培菌种接入到500 mL三角瓶中进行二次扩大培养，培养18 h后于4 ℃下保存，备用。

(2)麸皮处理

将麸皮粉加入适量水混匀，彻底糊化后冷却至70 ℃，加入α-淀粉酶液化1 h；冷却至60 ℃，调节pH 4.0～4.5，加入淀粉葡萄糖苷酶和木瓜蛋白酶糖化30 min；添加白砂糖将糖度调节至11%，121 ℃杀菌20 min。

(3)发酵

向麸皮前处理汁中加入12%扩培好的乳酸菌发酵剂，调整初始糖度11%，37 ℃发酵18 h，得到谷物乳酸发酵麸皮汁。

(4)海棠果处理

将海棠果清洗除去烂果及其杂质后，去皮、去梗、去芯；准确称取海棠果果肉的质量，按照每100 g海棠果果肉添加0.5 g柠檬酸的量进行护色；破碎和匀浆后置于60 ℃恒温水浴蒸发水分，当其可溶性固形物达到22.5%时于4 ℃冷藏，备用。

(5)调配

按照麸皮高酸海棠果饮料最优配方即麸皮汁和纯净水体积比为8∶2，海棠果果浆添加量20%，果葡糖浆添加量6%，食盐添加量0.2%进行饮料调配，使之酸甜适口，口味柔和。

(6)均质、杀菌和灌装

将混合好的麸皮汁加入0.2%黄原胶稳定剂，均质杀菌后加入0.1%香精(青苹果∶红富士=1∶1)，冷却灌装后得到成品。

1.2.2 麸皮汁发酵前后氨基酸总量测定

采用茚三酮显色法测定麸皮汁发酵前后的氨基酸含量[14]。

标准曲线绘制：取61 mL 0.2 mol/L Na2HPO4和39 mL 0.2 mol/L NaH2PO4混合配制pH 7的磷酸缓冲液。配制浓度分别为20、40、60、80、100 μg/mL的甘氨酸溶液，分别取5 mL加入1 mL 5 mg/mL茚三酮溶液，用磷酸缓冲液定容到10 mL，沸水浴5 min，于570 nm处测定吸光度值。标准曲线的回归方程y=0.006 9x+0.005 1，线性相关系数r=0.999 9，在0.02～0.1 mg/mL范围内呈线性关系。

分别取0.2 mL发酵前后麸皮汁，加入1 mL 5 mg/mL茚三酮溶液，用磷酸缓冲液定容到10 mL，沸水浴5 min，于570 nm处测定吸光度值。

1.2.3 DPPH·清除能力测定

DPPH·是比较稳定的自由基，对DPPH·清除率可以反映麸皮汁发酵前后和产品的抗氧化能力。参考AJIBOYE等人[15]方法测定海棠果风味饮料的DPPH·清除能力。取2 mL发酵前后麸皮汁溶液，分别加入2 mL 2×10-4mol/L的DPPH乙醇溶液，摇匀，室温放置30 min，于517 nm处测定吸光值Ai。空白组以等体积无水乙醇代替DPPH溶液，对照组以等体积蒸馏水代替总黄酮溶液，并以等体积蒸馏水和无水乙醇混合液作空白调零，并以VC为阳性对照。DPPH·清除率计算：

(1)

式中：A0为对照组吸光值；Ai为样品组吸光值；Aj为空白组吸光值。

1.2.4 感官评定(表1)

表1 感官评定标准

1.2.5 产品指标分析

总酸按照GB/T 12456—2008方法[16]测定，总固形物和总膳食纤维含量分别按照QB/T4221—2011[17]和GB/T 5009.88—2008方法[18]方法测定，氨基酸含量按GB/T 5009.124—2003方法测定[19]。

2 结果与分析

2.1 麸皮乳酸发酵最优工艺

2.1.1 麸皮乳酸发酵单因素试验

2.1.1.1 初始糖度对麸皮汁酸度的影响

按试验步骤1.2.1，以总酸度为考察指标，分别取初始糖度为7%、9%、11%，在发酵温度37 ℃，接种量8%，麸皮汁浓度5.5 g/100 mL条件下进行发酵。由图1可知，麸皮汁的酸度随着初始糖度的提高而不断提高；当初始糖度为11%时，麸皮汁酸度最高，发酵30 h后酸度达到5.61 g/kg，发酵效果最好；当发酵进行到24 h后，麸皮汁酸度变化基本稳定。因此，选择11%为最适发酵初始糖度。

图1 初始糖度对麸皮乳酸发酵的影响Fig.1 Effect of initial sugar content on lactic acid fermentation of wheat bran

2.1.1.2 乳酸菌接种量对麸皮汁酸度的影响

按试验步骤1.2.1，以总酸度为考察指标，分别取乳酸菌接种量为8%、10%、12%，在发酵温度37 ℃，初始糖度11%，麸皮汁浓度5.5 g/100 mL条件下进行发酵。由图2可知，随着发酵时间的延长，接种量越大，产酸的速度越快，随着发酵时间的延长，酸度继续升高；接种量为10%的试验组在发酵18h后，酸度达到4g/kg以上，当发酵达到24h后酸度趋于平稳。因此，选择10%作为最适接种量。

图2 乳酸菌接种量对麸皮乳酸发酵的影响Fig.2 Effect of lactobacillus inoculum on lactic acid fermentation of wheat bran

2.1.1.3 发酵温度对麸皮汁酸度的影响

按试验步骤1.2.1，以总酸度为考察指标，分别取发酵温度为33、37、41 ℃，在乳酸菌接种量12%，初始糖度11%，麸皮汁浓度5.5 g/100 mL条件下进行发酵。由图3可知，随着发酵时间的延长，麸皮汁的总酸度与温度成正比；发酵温度为33 ℃时，麸皮汁产酸速度较慢；发酵温度为37 ℃和41 ℃时，产酸速度均较快，但两者相差不大。因此，选择41 ℃为最适发酵温度。

图3 发酵温度对麸皮汁酸度的影响Fig.3 Effect of fermentation temperature on the acidity of bran juice

2.1.2 麸皮乳酸发酵正交试验

根据单因素试验结果，以总酸度为指标，选取初始糖度(A)、接种量(B)和发酵温度(C)进行L9(33)3因素3水平正交试验。采用正交设计助手Ⅱv3.1统计软件进行数据分析。

表2 正交试验结果

表3 正交试验方差分析表

注：*为显著(P<0.05)。

由表2和表3可知，影响乳酸发酵效果的因素由大到小排列：发酵温度>初始糖度>接种量。发酵温度对麸皮汁酸度有显著的影响，接种量和初始糖度对麸皮汁酸度的影响不显著。最优发酵条件为A2B1C1D3，即初始糖度11%，乳酸菌种添加量8%，发酵温度37℃。通过验证试验，在此条件下测得发酵后总酸度为5.1 g/kg。

2.2 麸皮汁发酵前后氨基酸含量测定

2.2.1 氨基酸总量分析

根据标准曲线，测得麸皮汁发酵前氨基酸含量为72.5 μg/mL，发酵后氨基酸含量为92.5 μg/mL，相对于发酵前提高27.5%。

2.2.2 发酵前后氨基酸含量分析(表4)

表4 氨基酸含量分析

2.3 DPPH·的清除能力测定

结果表明，麸皮汁发酵前IC50=0.060 75±0.173 1，发酵后IC50=0.048 38±0.151 6，产品IC50=0.012 46±0.092 43；如图4所示，在一定浓度范围内，对DPPH·自由基的清除能力与麸皮汁浓度呈正比，对DPPH·清除能力：成品>发酵后的麸皮汁>发酵前的麸皮汁。

图4 发酵前后DPPH·清除率变化Fig.4 DPPH· radical scavenging rate before and after fermentation

2.4 发酵后麸皮汁中菌种数量测定及显微镜观察

按照GB4789.35—2010方法[20]对发酵后麸皮汁进行乳酸菌计数，并于显微镜下观察发酵后麸皮汁中乳酸菌生长状况。如图5所示，乳酸菌在处理后的麸皮汁中生长状况良好，此时麸皮汁中乳酸菌总数高达3×108个/mL。

图5 麸皮汁中乳酸菌生长状况Fig.5 Lactic acid bacteria growth in fermented wheat bran juice

2.5 产品质量

产品色泽纯正，滋味和气味良好，无分层或弱凝胶现象，无可见外来杂质，符合中国轻工行业标准QB/T4211—2011谷物类饮料中的感官要求；总固形物和膳食纤维含量分别为17.79%和2.1%，符合QB/T4221—2011和GB/T 5009.88—2008标准中理化指标要求。

3 结论

发酵麸皮汁的最优发酵条件：初始糖度11%，接种量12%，发酵温度37 ℃。麸皮汁发酵前后氨基酸含量分别为72.5 μg/mL和92.5 μg/mL，发酵后氨基酸含量增加了27.5%，且发酵后DPPH·清除率提高，抗氧化能力提高。麸皮高酸海棠果饮料中总固形物和总膳食纤维含量分别为17.79%和2.1%，均符合QB/T4221—2011和GB/T 5009.88—2008国标要求；成品感官指标符合QB/T4221—2011 谷物类饮料中的感官要求。

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Preparation of heat bran and high acid crabapple fruit veverage

JIAN Tian-tian, QU Lei, MA Xue-ming, QI Rui, FU Chao, WANG Ding-ji, JING Si-qun*

(College of life science and technology,Xinjiang University, Urumqi 830046,China)

A new beverage made of wheat bran and high acid crabapple fruit through compound lactobacillus fermentation. The optimum technology and formula of lactic acid fermentation with wheat bran were determined by single factor and orthogonal experiment. Moreover, the amino acid content of bran juice before and after fermentation, DPPH radical scavenging ability and quality index of the drinks were analyzed. The results showed that the optimum fermentation parameters were as follows: compound lactobacillus inoculation amount 12%, initial brix 11%, fermentation temperature 37 ℃. Under the above conditions, total acidity was up to 5.1 g/kg while the best ratio of bran juice to pure water was 8∶2, begonia fruit pulp 20%, fructose syrup 6%, salt 0.2%. The content of amino acid increased by 27.5% after fermentation, while DPPH free radical scavenging ability was also improved. The contents of total solid and dietary fiber of the beverage were of 17.79% and 2.1g/100g, respectively. The beverage with wheat bran and high acid crabapple fruit is a rich nutrition and healthy beverage with suitable acid and sweet flavor.

wheat bran; crabapple fruit ; lactic acid fermentation; process optimization

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201612021

本科(敬思群教授为通讯作者，E-mail:jinhsiqun@163.com)。

新疆2015年大学生创新训练计划校级重点项目(No.201510755017)

2016-02-26，改回日期：2016-05-14