碎米乳酸发酵饮料的研制

朱蕊芳，臧延青，于长青

（黑龙江八一农垦大学 食品学院，黑龙江大庆163319）

碎米作为稻谷副产物之一，其蛋白质、淀粉等营养物质的含量与大米相近；将碎米综合利用开发新型产品，可大幅度提高其经济价值。近年碎米综合利用新途径主要有两方面：一是开发利用碎米中较高含量的淀粉[1-4]；二是利用碎米中的蛋白质[5-8]。乳酸菌理论上具有较高的学术价值，且在食品领域应用价值极高[9-12]。将碎米和乳酸菌结合到一起，乳酸菌可以改善和提高碎米的有效成分，形成风味独特的碎米液态饮料，不仅增加了稻米副产物利用率，降低生产成本，而且丰富了食品市场。

国内利用碎米研发乳酸发酵饮料起步较晚，但近几年消费观念和生活水平的改变，保健饮料受广大消费者青睐，低热量、低过敏性、高生物效价的稻谷引起学者注意，国内学者也较注重研发碎米乳酸饮料[13-14]。国外将稻米视为一种健康食品，从种植到产品都在潜心研究；例如日本采用大米代替小麦酿造酱油；把大米改性淀粉应用到烘焙食品中，以延长食品货架期和提高热稳定性；还利用大米和米糠制成一种肉类加工添加剂，提高肉及肉制品的品质；韩国主要利用大米和葡萄混合酿造大米葡萄酒[15]。可以考虑将碎米代替大米，将碎米资源综合利用起来。试验研究以碎米为原料，经乳酸菌发酵，研制一种营养丰富，风味独特的发酵饮料；为提高稻米副产物深加工利用，同时也为后续的深加工、商业化发展及推广方面提供理论依据及数据参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 主要原材料

碎米：黑龙江省和粮现代农业发展有限公司；直投式酸奶发酵剂（含有保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌）：昆山佰生优生物科技有限公司；全脂奶粉：大庆乳品厂有限责任公司；α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶：市售食品级；酚酞指示剂（AR）：北京安胜达诚科贸有限公司；斐林试剂（AR）：天津威一化工科技有限公司；3，5-二硝基水杨酸试剂（AR）：德州市富凯化工有限责任公司。

L 535-1低速离心机：湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；XMTD-204数显式电热恒温水浴锅：天津欧诺仪器仪表有限公司；LFP-800 T高速多功能粉碎机：莱芙；BKF 1-HJK高压杀菌锅：北京中西远大科技有限公司；GYB 60-6 S型高压均质机：上海东华高压均质机；SW-CJ-1 D单人超净工作台：苏州净化设备有限公司；DHP-9052电热恒温培养箱：上海印溪仪器仪表有限公司；2 WAJ阿贝折射仪：上海精密仪器仪表有限公司；DELTA 320 pH计：梅特勒-托利多仪器有限公司；HX-1002 T电子分析天平：慈溪市天东衡器厂。

1.2 工艺流程

首先清除碎米中的杂质，将碎米小火焙炒至米粒为均匀的微黄色，且有浓郁的炒米香味；然后经高速粉碎机粉碎过100目筛，待碎米粉冷却后加水进行磨浆；控制米浆料液比分别为 1 ∶6、1 ∶8、1 ∶10、1 ∶12、1 ∶14（g/mL）[16]，将水浴锅升温至 90 ℃，米浆在搅拌状态下保温15 min，完成糊化；在糊化的米浆中加入5%的α-淀粉酶，60℃下液化1 h；而后在液化后的米浆中加入0.25%的葡萄糖淀粉酶，55℃下糖化酶解1 h，接着将上述处理完的米浆用低速离心机3 500 r/min离心15 min，取上清液进行调配；调配后的米浆经高压灭菌冷却后分别接入1%、2%、3%、4%、5%的直投式酸奶发酵剂[17]，在恒温培养箱中42℃培养16、18、20、22、24 h。

1.3 试验设计

根据正交试验设计原理进行正交试验，以感官评定为目标值，将料液比（A）、发酵时间（B）、接菌量（C）3个指标作为因素进行正交试验，确定最优工艺参数，正交试验因素的因素和水平见表1，正交试验设计见表3。

表1 正交试验的因素和水平Table 1 Orthogonal experiment factors and levels

2 产品质量标准

2.1 感官评定方法

感官评定方法参照高雅等[18]的发酵型糙米饮料生产工艺优化试验，选择10名具有食品专业背景和感官评定经验的人员组成品评小组，根据评分标准对乳饮料进行感官评定，感官评定标准见表2。

表2 感官评定标准Table 2 Sensory evaluation standard

2.2 理化指标

2.2.1 总糖含量测定

采用斐林试剂法测定总糖含量，首先提取总糖，取1 mL待测样液，加入6 mol/L盐酸10 mL，蒸馏水15 mL，混匀。沸水浴加热半小时后，取几滴水解液用碘化钾-碘溶液检查是否完全水解，若水解的不完全则会呈现蓝色。冷却后用10%的氢氧化钠中和至中性溶液，再定容至100 mL，即为测定总糖的样品液。

测定空白，准确吸取斐林甲液、乙液各5 mL和蒸馏水5 mL于100 mL锥形瓶中，再用滴定管加入6 mL的标准葡萄糖液，混匀加热至沸腾，记录下滴定管的起始刻度，以1 s～2 s每滴的速度由滴定管滴入标准葡萄糖液直至蓝色变成黄色且在30 s内颜色又变为深红色为止。记录滴定量，滴定时间，平行测定3次，直至所得的平均数与各组的差值＜0.05 mL。准确吸取样品液5 mL于100 mL锥形瓶中，加入斐林甲液、乙液各5 mL，为保持测定时间与空白处的时间基本一致，在锥形瓶中加入3 mL标准葡萄糖液，按照空白样测定方法测定样品液。

严格按照《临床免疫检验细则》进行科学训练，强化检验消毒，样本获取以及检验结果分析等技能训练，提高检验人员的素质以及检验环境，以促进临床检验结果的准确率，真受控率以及患者治疗有效率，强化医院的临床免疫检验的质控水平。

2.2.2 还原糖含量测定

3，5-二硝基水杨酸比色法（DNS比色）测定产品还原糖含量，配制1 mg/mL葡萄糖标准液和3，5-二硝基水杨酸试剂，以葡萄糖浓度为横坐标，在520 nm波长处测定不同浓度葡萄糖的吸光度值，以吸光度值为纵坐标，绘制葡萄糖标准曲线。将待测样液吸光度值对应到葡萄糖标准曲线中即可知道产品的葡萄糖含量。

2.2.3 乙醇含量测定

重铬酸钾比色法测定产品乙醇含量，用乙醇浓度作为横坐标，用吸光度对乙醇浓度制作标准曲线；将1 mL待测样液稀释50倍，取5 mL稀释液于锥形瓶中，加入10 mL 2%的重铬酸钾和5 mL 98%的浓硫酸，混匀，用锡箔纸封口反应10 min，摇匀，冷却至室温；以空白标准液做参比，在610 nm波长下测定其吸光值，根据标准曲线找到相应的酒精度。

2.2.4 酸度的测定

使用DELTA 320 pH检测计。经pH标准缓冲液标定后测定碎米乳酸发酵饮料的酸度。

2.2.5 可溶性固形物

校正阿贝折射仪，再检测碎米乳酸发酵饮料。

2.2.6 乳酸菌活菌数的测定

根据确定的工艺参数制备饮料，对发酵后的碎米饮料用稀释平板计数法做活菌计数，采用MRS琼脂培养基，在37℃培养培养箱中培养24 h～36 h。

图1 单因素试验直观分析Fig.1 Analysis of single factor experiment

3 试验结果与分析

3.1 单因素试验结果与分析

单因素试验结果如图1所示。

由图1可知，发酵时间对碎米乳酸发酵饮料品质影响呈现先上升后下降的趋势；16 h发酵时间过短，微生物作用时间短，达不到理想的食用酸度，风味物质形成较少，24 h发酵时间过长，微生物作用产生过酸过涩的情况，且容易长杂菌，选择发酵时间为18 h较为合适，发酵得到的产品酸味适中，且有发酵醇香；料液比对碎米乳酸发酵饮料品质影响呈现先上升后下降的趋势，选用1∶6（g/mL）的料液比，米浆浓度过大影响产品稳定性及口感，若选用1∶14（g/mL）的料液比，米浆浓度过小，产品没有较为浓郁的米香味，当选用料液比1∶8（g/mL）时，所得产品黏度适中，有炒米香味；接菌量对碎米乳酸饮料品质的影响亦呈现先上升后下降的趋势，采用直投式酸奶发酵剂作为碎米乳酸发酵饮料的菌种，若接入1%的酸奶发酵剂接菌量过少，碎米乳酸饮料发酵时间过长，增大了长杂菌的机会，且没有乳酸发酵的独特风味，若接菌量过大时，产酸过多，超出了食用酸度，且掩盖了米乳自身的米香味和发酵后的醇香，由于直投式酸奶发酵剂具有高活力、高活菌数的特点，能提高产品质量，所以根据单因素试验选择4%的接菌量，在此条件下可以获得最佳的感官评定。通过单因素试验可得制备碎米乳酸发酵饮料的最佳工艺参数为料液比1∶8（g/mL）、发酵时间18 h、接菌量4%。

3.2 正交试验结果分析

选用L9（34）正交试验。根据取不同的水平，得到料液比（A）、发酵时间（B）、接菌量（C）对碎米乳酸发酵饮料生产的最佳配比，由10名具有食品专业背景和感官评定经验的人员组成品评小组，根据评分标准对碎米乳酸饮料进行感官评定。结果如表3。

表3 正交试验方案及结果Table 3 Design and results of orthogonal experiment

通过极差分析正交试验结果可以发现显著性A（料液比）＞C（接菌量）＞B（发酵时间），结合正交试验中均值和极差的结果可以看出，碎米乳酸发酵饮料感官评定最佳工艺组合为A1B1C3，其结果优于正交试验第3组。即碎米乳酸发酵饮料采取1∶6（g/mL）的料液比，5%的接菌量发酵16 h，通过这几个工艺条件得到的产品品质最佳，与单因素试验结果存在差异，因为在工艺中，糖化后的米浆进行了离心，米浆的浓度降低，且随着料水比增加，米浆的浓度越来越小，所得产品碎米本身的米香味不浓郁，离心之后碎米蛋白等其他物质也会流失一部分，减少乳酸菌作用基质，随之发酵时间也会增长，所以选用1∶6（g/mL）的料水比减少发酵时间；尽管进行离心之后的米浆浓度降低，增加乳酸菌的接菌量，发酵米乳饮料不仅能保留自身浓郁的米香味且具有独特的乳酸发酵风味，选择5%的接菌量有效的缩短了米乳饮料的发酵时间，使得米乳饮料的米香味不被其他物质掩盖，且能有发酵醇香；经过16 h、42℃恒温发酵，乳酸菌又能有效地利用碎米物质生长产生独特的乳酸发酵风味。

4 验证试验产品指标评定结果

4.1 感官指标

色泽：色泽均匀，稍有炒米的微黄色；组织状态：偶尔有脂肪漂浮物和较少的沉淀，口感比较顺滑，无大颗粒感；香味：有米香味和发酵醇香；滋味：酸味较为柔和，酸甜比适中，无任何不良滋味和气味。

4.2 理化指标

总糖含量4.25%；还原糖含量2.6g/100g；酸度pH≤4.89；乙醇含量2.03%；可溶性固形物含量15.73%；乳酸菌活菌数5.9×103CFU/mL。

5 结论

经过前期试验，碎米乳酸发酵饮料最佳工艺参数为：碎米粉和水的比例为1∶6（g/mL），在经过处理后的米浆中接入5%的直投式酸奶菌粉恒温（42±1）℃发酵16 h。在此工艺条件下所得的产品颜色均匀，无大颗粒感，放置时间较长会有较少沉淀，但是口感顺滑，有浓郁的炒米香味和发酵醇香，酸甜适中。总糖含量4.25%，还原糖含量2.6 g/100 g，酸度pH≤4.89，乙醇含量2.03%，可溶性固形物含量15.73%，乳酸菌活菌数 5.9×103CFU/mL。

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